WO2023031495A1 - Sistema automático de frenado para vehículo de movilidad personal y vehículo de movilidad personal con dicho sistema integrado - Google Patents

Sistema automático de frenado para vehículo de movilidad personal y vehículo de movilidad personal con dicho sistema integrado Download PDF

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WO2023031495A1
WO2023031495A1 PCT/ES2022/070550 ES2022070550W WO2023031495A1 WO 2023031495 A1 WO2023031495 A1 WO 2023031495A1 ES 2022070550 W ES2022070550 W ES 2022070550W WO 2023031495 A1 WO2023031495 A1 WO 2023031495A1
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lever
personal mobility
mobility vehicle
automatic braking
braking system
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PCT/ES2022/070550
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Inventor
José Luis FERNÁNDEZ DÍAZ
Tasio CEMBORAIN MARTINEZ
Angela BERNARDINI GAGLIANI
Oroel IPAS GARAYOA
Nere GARMENDIA ARCELUS
Ignacio MARTINEZ DE LUIS
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Fundación I+D Automoción Y Mecatrónica (Naitec)
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    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D59/00—Self-acting brakes, e.g. coming into operation at a predetermined speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T7/00—Brake-action initiating means
    • B60T7/12—Brake-action initiating means for automatic initiation; for initiation not subject to will of driver or passenger
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units, or advanced driver assistance systems for ensuring comfort, stability and safety or drive control systems for propelling or retarding the vehicle
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    • B60W30/09—Taking automatic action to avoid collision, e.g. braking and steering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62L—BRAKES SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES
    • B62L1/00—Brakes; Arrangements thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62L—BRAKES SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES
    • B62L3/00—Brake-actuating mechanisms; Arrangements thereof
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    • F16D55/00—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D65/005—Components of axially engaging brakes not otherwise provided for
    • F16D65/0068—Brake calipers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D55/00—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes
    • F16D2055/0004—Parts or details of disc brakes
    • F16D2055/0016—Brake calipers

Definitions

  • the invention refers to an automatic braking system for a personal mobility vehicle and a personal mobility vehicle with said integrated system, providing advantages and benefits to the function for which it is intended. features, which are described in detail later.
  • the object of the present invention falls, on the one hand, on an automatic braking system, integrable in a personal mobility vehicle (VMP), preferably an electric scooter but without discarding others, whose purpose is to reduce the risk of accident, acting in the event of a possible collision, and which is distinguished by consisting of an automatic, autonomous and non-intrusive braking system with the manual braking system, basically comprising means for the detection of obstacles, a control unit, and a mechanism disc braking system with mixed mechanical-hydraulic action, which has an electric actuator and a modified hydraulic brake caliper or caliper, all in such a way that it allows four modes of action or braking: manual mode, automatic mode, and two mixed modes, one where the user is braking in manual mode and the automatic mode is activated to assist the braking, and another where the automatic system is braking and the user brakes ma annually, a second aspect of the invention being a personal mobility vehicle, preferably an electric scooter, which integrates said automatic braking system together with a disc brake system.
  • VMP personal mobility
  • the field of application of the present invention falls within the transport and mobility sector, focusing particularly on the field of the industry dedicated to the manufacture of personal mobility vehicles, and more specifically scooters and similar electric vehicles, covering at the same time the scope of components and accessories for such vehicles, in particular braking systems.
  • VMP personal mobility vehicles
  • PMV Personal mobility vehicles
  • VMP personal mobility vehicles
  • the objective of the present invention is, therefore, the development of an automatic, autonomous and non-intrusive braking system with the manual braking system that makes it possible to achieve said objectives by being incorporated as standard in the VMPs.
  • VMPs use a disc brake system with a friction pad. Depending on the vehicle category, they will have one or two disc brakes (with the exception of one-wheel, two-wheel and segway platforms that do not have disc brakes).
  • Disc brakes are made up of a metal disc (which rotates jointly with the axis of the wheel), and two brake pads that attack the disc on both sides and by friction manage to stop the rotation of the disc, and therefore the rotation of the wheel.
  • the pads are housed in a body that contains the necessary mechanism to move the pads and generate the necessary force on the disc, as well as the necessary fixings to fix the brake to the chassis.
  • the vehicle will have one or two brake levers (depending on the category), where the user will apply the necessary force by hand to stop the vehicle.
  • documents CN204527454U and CN209159925U which describe an automatic braking system consisting, respectively, of a motor braking system and an electromagnetic braking system, can be considered a sample of the state of the art.
  • the automatic braking system for the personal mobility vehicle and the personal mobility vehicle with said integrated system that the invention proposes are configured as the ideal solution to the aforementioned objective, with the characterizing details that make it possible and that distinguish them conveniently included in the final claims that accompany this description.
  • the main elements comprising the automatic braking system of the invention are:
  • a hydraulic caliper modified in such a way that it has two levers actuated by towline, one reserved for the manual brake of the scooter and another for the electric actuator which, in turn, has position and/or force feedback, so that the braking torque can be controlled in closed and/or open loop depending on the speed, distance from the object and the four modes of intended actuation or braking.
  • the proposed system includes a mechanism that allows the addition of intelligent braking functionality to a mechanical brake of the VMP in a non-intrusive way, allowing its operation in four actuation or braking modes:
  • a first mixed mode where the user is braking in manual mode and the automatic mode is activated to help braking in the event that it detects a risk of collision.
  • the automatic brake system is intelligent to operate independently of the VMP's manually actuated service brake. That is, acting on one of them will not change the state of the other, so it is a non-intrusive system, avoiding annoying or unwanted interference to the user when braking.
  • the system does not interfere with the manual operation of the brake, but helps braking according to the user's interaction with the brake system.
  • the automatic braking system optionally comprises one or more of the following additional systems:
  • An acoustic and light warning subsystem (rear brake light) during automatic braking.
  • An image recording subsystem suitable for supporting the forensic analysis of accidents.
  • each of these systems contemplates the following:
  • acoustic warning subsystem and rear light indicator it is a system that allows alerting both the VMP user and the environment (pedestrians or other vehicles) of the presence of a VMP that is in a situation of potential collision in which the automatic emergency braking system has been activated.
  • the VMP has an acoustic warning system of intermittent beeps (generated by a loudspeaker, buzzer or other device), which is activated by the brake system control unit at the moment it activates automatic braking. of emergency.
  • This acoustic system will deactivate when the vehicle comes to a stop. This system is useful to notify the environment and the user himself.
  • the VMP has a taillight lighting system, rear brake light (red), available conventionally on the VMP, located on the rear fender, and which is manually activated by the user when he wants to stop the vehicle, on which incorporates an additional rear light system with the four modes of braking operation in the case of intelligent braking.
  • This system is useful so that other vehicles can detect or anticipate that the VMP is in a risky situation.
  • the obstacle detection system takes images of the front area of the VMP in real time and continuously, taking advantage of the fact that the system must analyze in each image the depth of the image in search of obstacles, association of the speed of the vehicle to the image, as well as date and time and the decision criteria taken by the system to activate the braking system, said images could be used as evidence before the relevant authorities to analyze the causes of an accident between a VMP and a pedestrian, obstacle or other vehicles and clarify responsibilities.
  • the system saves in a temporary memory of the control unit the interval of images from the moment the system activates the emergency braking until the vehicle stops.
  • This image package is stored compressed, encrypted in the local memory of the VMP.
  • the user will have an app on his smartphone that will allow the user's mobile device to be connected to the VMP via bluetooth in order to extract these compressed files.
  • This application will allow you to view the different video fragments, as well as rename the files and share with other applications (WhatsApp, Gmail, etc.).
  • an acoustic signal in the VMP allows informing that it is blocked.
  • This same App allows the unlocking of the VMP once the vehicle is turned on through its on/off switch.
  • - Anti-theft subsystem and acoustic warning, light in case of theft or improper manipulation.
  • movement detection means based on accelerometers, magnetic sensors, and/or electromechanical systems
  • movement detection means which complements the blocking system described in the previous point, with a function that activates an acoustic signal and/or or light that could also activate the front light of the vehicle, to deter potential criminals or detect unwanted or malicious movements.
  • This signal will deactivate when the VMP returns to a rest position for a certain time.
  • it is an urban mobility vehicle, it may be the case that it is necessary to transport it by the user (train, metro, bus, cars, etc.) or even move it manually, therefore, optionally in the smartphone App Three modes of use are contemplated:
  • Anti-theft or improper movement mode consists of locking the rear wheel, and activating the movement-sensitive alarm system, when detecting theft of the VMP or unwanted movements.
  • Transport mode motion detection system disabled and rear wheel lock disabled.
  • VMP not energized (power button in OFF mode), allowing the VMP to be dragged by the user.
  • Lock Mode Rear wheel locked, vehicle not powered, motion detection system disabled. It allows leaving the skate parked for short periods of time when the user is in the vicinity.
  • Figure number 1 Shows a schematic side elevation view of an electric scooter with a disc brake to which an example of the automatic braking system for a personal mobility vehicle object of the invention has been incorporated, appreciating the main parts and elements of the mechanism comprising;
  • Figure number 2. Shows a schematic view in side perspective of a rear portion of the scooter shown in figure 1, appreciating the main parts and elements of the system that are incorporated into the brake mechanism;
  • Figure number 3. Shows another rear perspective view of the mechanism of the braking system, according to the invention, shown in Figure 2; and figure number 4.- Shows another top perspective view of the brake mechanism shown in the preceding figures.
  • the automatic braking system of the invention applicable for incorporation into a personal mobility vehicle or VMP (1), such as, for example, an electric scooter, together with a mechanism for disc brake (2), which the user activates by applying force to a lever (3), essentially comprises:
  • - Obstacle detection means (4) for example, a camera, installed on the chassis of the VMP (1), to capture images of the environment through which it moves, especially of the front area,
  • control unit for example, an ECU unit (English acronym for Engine Control Unit), preferably programmable Raspberry Pi type, which manages the operation of the rest of the elements of the system,
  • a hydraulic caliper (7) modified in such a way that it has two levers (8, 9) actuated by respective wire ropes (10, 11), a first wire rope (10) of the manual brake that is operated with the lever (3), and one second wire rope (11) linked to the electric actuator (6) which, preferably, in turn, has feedback (feedback) of position and/or force, so that the braking torque can be controlled in closed loop and/or open depending on the speed and distance of the eventual obstacle that the detection means (4) detect, with the particularity that the system described is connected in a non-intrusive way, in such a way that it discriminates between four modes of action or braking: a manual braking mode only by the user with the lever (3); an automatic braking mode managed autonomously by the control unit (22); a first mixed mode of braking by the user with the lever (3) and by the control unit (22) as an aid; and a second mixed braking mode autonomously with the control unit (22) and also with the lever (3) by the user.
  • the brake mechanism (2) of the automatic braking system of the invention comprises, integrated into a hydraulic caliper (7) modified for this purpose, a second lever, hereinafter intelligent lever (9 ), which coexists with the described service lever (8) being located in the position closest to the disc, since this second lever (9) It acts as an intelligent brake and is always in charge of generating the pressure inside the brake (2) through the plunger (12) to carry out the braking action of the VMP (1).
  • intelligent lever (9 coexists with the described service lever (8) being located in the position closest to the disc, since this second lever (9) It acts as an intelligent brake and is always in charge of generating the pressure inside the brake (2) through the plunger (12) to carry out the braking action of the VMP (1).
  • These two levers (8, 9) have the same turning point using a spacer bushing (14) provided between them inside the modified caliper (7).
  • the intelligent lever (9) is actuated by means of a second wire rope (11) by the electric actuator (6), controlled by the control unit (22) through the respective control electronics (5) of the actuator itself.
  • the service lever (8) is actuated by the user through the handle (3) with which it is associated through a first wire rope (10).
  • the system comprises an electric actuator (6), which acts on the intelligent brake lever (9) through a second wire rope (11) that is retained by a retention plate (15) and a screw. fixing (16).
  • the movement of this lever (9) will move the piston (12) of the disc brake (2), allowing to generate hydraulic pressure in the caliper (7) and move the brake pads towards the disc (13), braking the VMP (1 ).
  • the mechanism also comprises a push plate (17) which is attached to the service lever (8) by means of another fixing screw (16).
  • This push plate (17) allows fixing the end of the first wire rope (10) of the manual service brake and acting on the intelligent brake lever (9) to move the piston (12) and generate pressure in the caliper (7) of the disc brake (2), which will occur when manual braking is activated by the user using the lever (3).
  • the mechanism of the system of the invention comprises a spacer bushing (14), which allows the rotation of both levers (8, 9) independently, which remain fixed to the caliper (7) of the disc brake (2 ) using a side screw (18).
  • the caliper (7) is attached to the chassis of the VMP (1) embracing the disc (13) by means of a support (19) that keeps it in a stable position.
  • the mechanism includes an adapter (20) that fixes the sheaths of the two wire ropes (10, 11) and allows the tension of the cable that makes up each of them to be adjusted.
  • the electrical components of the described automatic braking system are powered by the VMP's own battery (1) through 2 DC-DC converters (21) that feed them at their corresponding voltages.
  • the braking of the VMP (1) occurs without user intervention.
  • the control unit (22) depending on what is programmed and what is detected by the obstacle detection means (4), sends an electrical signal to activate the electric actuator (6), which through the second wire rope (11) activates the lever (9) of the caliper (7) of the disc brake (2).
  • the lever (9) rotates independently of the service lever (8) through the bushing (14) without affecting the lever (3) of the VPM (1) at any time.
  • the duration of the braking and return is determined by the control unit (22), measuring the following:
  • the speed of the VPM (1) is greater than 5 km/h.
  • the electric actuator (6) will be in tension mode generating pressure on the disc brake (2). When any of these conditions is not met, the actuator (6) inverts the direction of action, relaxing the tension in the wire rope (11) and returning the lever (9) to its rest position.
  • the vehicle may collide with an object
  • the control unit (22) through the control electronics (5), will command the actuator (6) to tighten the wire rope (11) and collaborate in the braking, which will take place from the moment the tension in the wire rope (11) is sufficient to move the intelligent lever (9).
  • the actuator (6) inverts the direction of action, relaxing the tension in the wire rope (11) and returning the intelligent lever (9) to its rest position.
  • the VMP (1) is braking through the automatic braking system without user intervention as explained above and, at some point during braking, the user activates the brake lever (3), two situations can occur: that the service brake lever (8) does not match the position of the smart brake lever (9). In this case, the braking will be commanded by the actuator (6) and the lever (8) does not provide any kind of assistance to the braking. that the service brake lever (8) exceeds the current position of the smart brake lever (9), in which case braking is controlled by the user.
  • the actuator (6) inverts the direction of action, relaxing the tension in the wire rope (11) and returning the lever (9) to its rest position, always that the user has stopped applying force on the lever (3). Otherwise, the lever (9) returns to the position allowed by the push plate (17) which is integrally attached to the lever (8).
  • the described automatic braking system may also comprise one or more of the following additional subsystems:
  • An acoustic and light warning subsystem (rear brake light) during automatic braking.
  • An image recording subsystem suitable for supporting the forensic analysis of accidents.
  • a VMP lock and unlock subsystem from an App A VMP lock and unlock subsystem from an App.
  • An anti-theft and acoustic warning subsystem in case of theft or tampering.
  • the acoustic and light warning subsystem comprises a loudspeaker, buzzer or other sound device that, together with the vehicle lights, at least the rear brake light (red), is activated by the control unit (22) of the vehicle. brake system at the time automatic emergency braking is activated.
  • the accident forensic analysis support subsystem It comprises a temporary memory integrated into the control unit (22) that stores, in a compressed and coded manner, the interval of images collected from a few seconds before the system activates the emergency braking until the vehicle stops, and at which the user will be able to access through a specific App.
  • the lock / unlock subsystem includes a specific App that, via bluetooth, connects with the control unit (22) to act on the emergency lever (9) of the caliper (7) and lock the rear wheel already that, once the power supply is turned off, the retraction of the electric actuator stem (6) is not possible by manual means.
  • an acoustic signal in the VMP allows informing that it is blocked.
  • This same App allows the unlocking of the VMP once the vehicle is turned on through its on/off switch.
  • the anti-theft and acoustic and light warning subsystems include the inclusion of movement detection means, such as accelerometers, magnetic sensors, and/or electromechanical systems, which are complemented by the blocking system of the previous point, and that activate an acoustic and/or light signal when unwanted movements are detected.
  • movement detection means such as accelerometers, magnetic sensors, and/or electromechanical systems, which are complemented by the blocking system of the previous point, and that activate an acoustic and/or light signal when unwanted movements are detected.

Abstract

Sistema automático de frenado para vehículo de movilidad personal y vehículo de movilidad personal con dicho sistema integrado, tal como un patinete eléctrico con un mecanismo de freno de disco (2) que comprende: medios de detección de obstáculos (4), para captar imágenes por donde se desplaza; una unidad de control (22) electrónico, que gestiona el resto de elementos; un actuador eléctrico (6); un cáliper (7) hidráulico modificado que comprende dos palancas (8, 9) accionables mediante respectivas sirgas (10, 11), una sirga (10) del freno manual que acciona la maneta (3) y una sirga (11) vinculada al actuador eléctrico (6).

Description

SISTEMA AUTOMÁTICO DE FRENADO PARA VEHÍCULO DE MOVILIDAD PERSONAL Y VEHÍCULO DE MOVILIDAD PERSONAL CON DICHO SISTEMA
INTEGRADO
MEMORIA DESCRIPTIVA
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un sistema automático de frenado para vehículo de movilidad personal y a un vehículo de movilidad personal con dicho sistema integrado, aportando, a la función a que se destina, ventajas y características, que se describen en detalle más adelante.
El objeto de la presente invención recae, por una parte, en un sistema automático de frenado, integrable en un vehículo de movilidad personal (VMP), preferentemente un patinete eléctrico pero sin que se descarten otros, cuya finalidad es reducir el riesgo de accidente, actuando ante una posible colisión, y que se distingue por consistir en un sistema de frenado automático, autónomo y no intrusivo con el sistema manual de frenado, comprendiendo, básicamente, unos medios para la detección de obstáculos, una unidad de control, y un mecanismo de frenado de disco de actuación mixta mecánica-hidráulica, que cuenta con un actuador eléctrico y con un cáliper o mordaza de freno hidráulico modificada, todo ello de tal forma que permite cuatro modos de actuación o frenado: modo manual, modo automático, y dos modos mixtos, uno donde el usuario está frenando en modo manual y el modo automático se activa para ayudar a la frenada, y otro donde el sistema automático está frenando y el usuario frena manualmente, siendo un segundo aspecto de la invención un vehículo de movilidad personal, preferentemente un patinete eléctrico, que integra dicho sistema de frenado automático conjuntamente con un sistema de freno de disco. CAMPO DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
El campo de aplicación de la presente invención se enmarca en el sector del transporte y movilidad, centrándose particularmente en el ámbito de la industria dedicada a la fabricación de vehículos de movilidad personal, y más concretamente los patinetes y vehículos similares eléctricos, abarcando al mismo tiempo el ámbito de los componentes y accesorios para dichos vehículos, en particular los sistemas de frenado.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Como es sabido, la movilidad urbana está cambiando a un ritmo frenético, motivada en gran parte por la aparición de vehículos de movilidad personal (VMP), entre los que se encuentran los patinetes, segway, plataformas bi-rueda, bici-taxi, etc.
Estos vehículos facilitan y agilizan el desplazamiento de peatones en zonas urbanas, pero al mismo tiempo generan situaciones de riesgo hasta ahora inexistentes. Estas situaciones surgen como consecuencia de las mayores velocidades alcanzadas por estos vehículos, al incorporar motor eléctrico, y de no disponer, en muchos casos, de espacio propio en las vías.
Los vehículos de movilidad personal (VMP) generan o se ven envueltos en situaciones de riesgo al compartir el espacio urbano con el resto de los usuarios y vehículos.
Además, estos vehículos en algunos casos ostentan una masa superior a la de las propias personas y se mueven a mayor velocidad que los peatones, con lo cual el daño causado a peatones puede llegar a ser considerable, habiéndose documentado casos de fallecimiento y lesiones graves.
Dentro de los vehículos de movilidad personal (VMP), la legislación obliga a un sistema de freno mecánico para detener el vehículo de manera controlada y segura por el usuario. Los actuales sistemas de frenado, sin embargo, no permiten anticiparse a una colisión y dejan en manos del conductor toda la responsabilidad del frenado del vehículo.
Con la proliferación del uso de este tipo de vehículos en los últimos años, unido a la posibilidad de que estos VMP puedan circular por carreteras, aceras y carriles bici, interactuando con peatones, bicicletas, automóviles, y el propio entorno, se ve la necesidad de dotarlos de un sistema automático o inteligente de frenado que permita:
- Reducir el riesgo de accidente, colisión de este tipo de vehículos con otros vehículos, peatones u objetos.
- Optimizar la capacidad de frenada de los VMP mediante el desarrollo de sistemas inteligentes de reparto de frenada entre eje delantero y trasero, permitiendo así cumplir la directiva europea Directiva EU-168/2013 en lo que concierne a los sistemas combinados de frenada.
A tenor de lo expuesto anteriormente, disponer de un sistema de frenado automático (autónomo, automático, inteligente, no intrusivo con el sistema manual de frenado), que permita eliminar, mitigar o reducir el riesgo o los daños que corren los peatones y conductores de VMP en caso de colisión, podría verse como un producto de interés, útil y que va en aras de aumentar la seguridad de este tipo de vehículos, que tanto éxito están teniendo en nuestra sociedad.
El objetivo de la presente invención es, pues, el desarrollo de un sistema de frenado automático, autónomo y no intrusivo con el sistema manual de frenado que permita alcanzar dichos objetivos al ir incorporado de serie en los VMP.
Dentro de la tipología de sistemas de frenado empleados actualmente, la gran mayoría de los VMP emplean un sistema de freno de disco con pastilla de fricción. Dependiendo de la categoría del vehículo, llevarán uno o dos frenos de disco (a excepción de las plataformas de una rueda, dos ruedas y segway que no llevan este tipo de frenos).
Los frenos de disco se componen de un disco metálico (que gira solidariamente con el eje de la rueda), y dos pastillas de freno que atacan el disco por ambas caras y por fricción consiguen detener el giro del disco, y por consiguiente el giro de la rueda. Las pastillas van alojadas en un cuerpo que lleva el mecanismo necesario para mover las pastillas y generar la fuerza necesaria sobre el disco, así como las fijaciones necesarias para fijar el freno al chasis.
En los frenos de disco se pueden encontrar frenos con una o dos pastillas activas. Los frenos con una pastilla activa son menos eficientes y más baratos que los de dos pastillas activas.
En lo que respecta al sistema de actuación de los frenos de disco, podemos encontrar actuación puramente mecánica, puramente hidráulica y mixta mecánica e hidráulica.
El vehículo llevará una o dos manetas de frenado (según categoría), donde el usuario aplicará la fuerza necesaria con la mano para detener el vehículo.
En los sistemas puramente mecánicos, la fuerza aplicada en la maneta es multiplicada en la palanca por su relación y transmitida mediante una sirga hasta el cuerpo del freno, que mediante un mecanismo de rampa con bolas consigue acercar las pastillas al disco (pastilla activa) y realizar la frenada. Por la deformación del disco se pone en contacto la segunda pastilla (pastilla pasiva) que colabora en la frenada. Estos sistemas de frenos de disco son de bajo coste y baja eficiencia.
En los sistemas puramente hidráulicos, la fuerza ejercida en la maneta es multiplicada por la relación de la maneta, la cual comprime un émbolo en cuyo interior circula un fluido hidráulico el cual es presurizado y conducido hasta el cuerpo del freno de disco por un latiguillo hidráulico. Esta presión a través de unos canales consigue acercar las pastillas de ambos lados del disco de freno y realizar la frenada. En este sistema, las dos pastillas son activas. Estos sistemas de frenos tienen un coste más alto, son más eficientes, pero en contrapartida hay que lidiar con el líquido de frenos, latiguillos y se complica su mantenimiento. En los sistemas mixtos, la aplicación de la fuerza en la maneta, su multiplicación y aplicación al freno de disco se hace mediante una sirga. A partir de ese punto, existe una palanca que vuelve a multiplicar la fuerza y transforma esa fuerza en una presión hidráulica mediante un émbolo. Esta presión es trasmitida a través de unos canales hacia las pastillas que se acercan al disco de freno por ambas caras, realizando la frenada del disco. Estos frenos son muy eficientes y el circuito de aceite se queda reducido a un circuito estanco de volumen mínimo.
Por otra parte, y como referencia al estado actual de la técnica, cabe señalar que, como documento más cercano, por el documento US2008114519A1 se conoce un sistema de frenado automático para una bicicleta eléctrica, aplicable también a otros vehículos de movilidad personal. Dicho sistema de frenado integra la función de servicio (frenado manual) y un sistema automático de frenado, de forma independiente en un mismo mecanismo de frenado, comprendiendo un sistema de activación automático, una unidad de control y el propio mecanismo de frenado que, entre otros elementos, comprende una maneta, una sirga de freno de servicio y un cáliper. Sin embargo, la configuración de dicho mecanismo es notablemente distinta a la del objeto de la presente invención y, lo que es más importante, no permite cuatro modos diferentes de frenado y no se trata de un sistema no intrusivo como el aquí propuesto.
Por su parte, los documentos CN204527454U y CN209159925U, que describen un sistema de frenado automático consistente, respectivamente, en un sistema de freno motor, y en un sistema de frenado electromagnético, se pueden considerar una muestra del estado de la técnica.
Sin embargo, ninguno de los documentos mencionados, tomados por separado o en combinación, parecen describir el sistema automático de frenado objeto de la presente invención, según se reivindica.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
El sistema automático de frenado para vehículo de movilidad personal y el vehículo de movilidad personal con dicho sistema integrado que la invención propone se configuran como la solución idónea al objetivo anteriormente señalado, estando los detalles caracteñzadores que lo hacen posible y que los distinguen convenientemente recogidos en las reivindicaciones finales que acompañan a la presente descripción.
Concretamente, lo que la invención propone, como se ha apuntado anteriormente, es un sistema que se encarga de mejorar la seguridad activa de los VMP, mejorando la seguridad de los conductores y peatones realizando las siguientes funciones:
- Evitar el impacto entre usuario y peatón / vehículos / infraestructuras, frenando el vehículo y deteniendo totalmente de manera automática y autónoma, sin intervención del usuario.
- Minimizar los daños a usuarios / peatones / vehículos / infraestructuras, si el impacto es inminente, mediante la reducción de la velocidad del VMP de manera automática y autónoma para minimizar los daños al conductor o peatón, sin intervención del usuario.
- Realización de maniobra evasiva, con el fin de reducir la velocidad del VMP y continuar circulando en caso de obstáculo repentino.
- Ser un sistema de asistencia al frenado manual realizada por el usuario, si el sistema detecta que existe riesgo de impacto y el usuario no aplica la suficiente fuerza de frenado.
Para ello, los principales elementos que comprende el sistema automático de frenado de la invención son:
- Unos medios (hardware y software) para la detección de obstáculos.
- Una unidad de control
- Un actuador eléctrico.
- Y un cáliper hidráulico modificado de tal modo que cuenta con dos palancas accionadles por sirga, una reservada para el freno manual del patinete y otra para el actuador eléctrico que, a su vez, cuenta con feedback de posición y/o fuerza, por lo que el par de frenada se puede controlar en lazo cerrado y/o abierto en función de la velocidad, distancia del objeto y los cuatro modos de actuación o frenado previstos.
Con ello, los principios básicos de funcionamiento del sistema son:
- Captura de imágenes en el área frontal del vehículo en tiempo real.
- Detención en tiempo real si se encuentra dentro de la trayectoria del VMP un obstáculo tipo vehículo, peatón u mobiliario urbano, y si este obstáculo se encuentra en movimiento o en estado estático.
- Analizar en tiempo real las variables de: velocidad del VMP, distancia del VMP al objeto (opcionalmente el algoritmo podría incluir la talla y peso del usuario, su posición en el patinete o customización personalizada de cómo quiere realizar la frenada de emergencia).
- Con la información de los puntos anteriores, análisis de la curva de peligrosidad y toma de decisión si existe riesgo de colisión.
- En caso afirmativo de riesgo de colisión, activación de señal acústica y control del sistema de frenado.
Por otra parte, el sistema propuesto comprende un mecanismo que permite añadir la funcionalidad de frenado inteligente a un freno mecánico del VMP de modo no intrusivo permitiendo su funcionamiento en cuatro modos de actuación o frenado:
- Modo manual: donde la actuación y control de la frenada la realiza el conductor aplicando fuerza en la maneta. Es el procedimiento habitual.
- Modo automático: donde la actuación del freno se realiza en modo automático gestionado por la unidad de control en base a una serie de criterios y variables explicados en puntos anteriores.
- Un primer modo mixto: donde el usuario está frenando en modo manual y el modo automático se activa para ayudar a la frenada en el caso que detecte riesgo de colisión.
- Y un segundo modo mixto: donde el sistema automático está frenando y el conductor frena manualmente. Con todo ello, las ventajas que proporciona el sistema de la invención son múltiples, destacando especialmente las siguientes:
Permite introducir una nueva función en el mismo sistema de frenos de disco del VMP sin modificaciones estructurales en el vehículo, ya que solo es necesario sustituir algunas piezas.
Permite aumentar la segundad del vehículo y del usuario, cubriendo posibles despistes, o falta de control en la acción de la frenada.
Proporciona una activación automática del freno, el cual será activado automáticamente por la unidad de control del patinete y no de forma manual por el usuario. Su actuación será resultado de la estrategia de control de la detección de obstáculos y de ayuda a la frenada de servicio en caso de que el usuario no aplique la fuerza necesaria para detener el vehículo.
Funciona con independencia del freno servicio. El sistema de freno automático es inteligente para funcionar independientemente del freno de servicio de actuación manual del VMP. Esto es, al actuar sobre uno de ellos no se modificará el estado del otro, por lo que se trata de un sistema no intrusivo, evitando interferencias molestas o indeseadas al usuario a la hora de frenar. El sistema no interfiriere con el accionamiento manual del freno, sino que ayuda a la frenada según sea la interacción del usuario con el sistema de frenos.
Ofrece disponibilidad ininterrumpida del freno de servicio, garantizando la posibilidad de frenar manualmente en cualquier momento y situación, como, por ejemplo, cuando no se disponga de batería, o en pendientes pronunciadas. Mejora la capacidad de frenada de los frenos actualmente implementados en vehículos de movilidad urbana. La mayoría de los frenos actuales de los VMP solo tienen una pastilla activa: la pastilla interior (hacia rueda) que actúa una vez que se deforma el disco, no siendo el sistema más eficaz, pero si económico. Con el sistema objeto de la invención se activan las dos pastillas de freno.
Mejora la eficiencia de la frenada, integrando el freno de servicio y el inteligente en el mismo cáliper y de tal modo que cualquiera de los dos acciona las dos pastillas de freno.
Finalmente cabe destacar que, aprovechando que las funcionalidades de los elementos de hardware y de software que comprende el sistema automático de frenado descrito son potencialmente configurables a través de apps desarrolladas específicamente, dicho sistema, así como el vehículo de movilidad personal en que se integra y que como se ha señalado constituye un segundo aspecto de la invención, en otras formas de realización opcionales, están dotados de soluciones y componentes adicionales que incrementan sus prestaciones.
En concreto, el sistema automático de frenado comprende, opcionalmente, uno o más de los siguientes sistemas adicionales:
- Un subsistema de aviso acústico y luminoso (luz trasera de freno) durante la frenada automática.
- Un subsistema de grabación de imágenes apto como apoyo al análisis forense de accidentes.
- Un subsistema del bloqueo y desbloqueo del VMP desde una app.
- Un subsistema antirrobo y de aviso acústico en caso de robo o manipulación indebida.
Más concretamente, cada uno de dichos sistemas contempla lo siguiente:
- Respecto al subsistema de aviso acústico y testigo luminoso trasero, se trata de un sistema que permite alertar tanto al usuario del VMP, como al entorno (peatones u otros vehículos) de la presencia de un VMP que se encuentra en una situación de potencial colisión en el cual se ha activado el sistema frenado automático de emergencia.
Para ello, el VMP cuenta con un sistema de aviso acústico de pitidos intermitente (generados por un altavoz, zumbador u otro dispositivo), el cual es activado por la unidad de control del sistema de freno en el momento en que ésta activa el frenado automático de emergencia. Este sistema acústico se desactivará cuando el vehículo se detenga. Este sistema es útil para avisar al entorno y al propio usuario.
Además, el VMP cuenta con un sistema luminoso luz trasera, luz de frenada trasera (roja), disponible de modo convencional en el VMP, ubicado sobre el guardabarros trasero, y que es activado manualmente por el usuario cuando este quiere detener el vehículo, sobre el cual se incorpora un sistema de luz trasera adicional con los cuatro modos de funcionamiento de frenada en el caso de la frenada inteligente. Este sistema es útil para que otros vehículos puedan detectar o anticipar que el VMP se encuentra en una situación de riesgo.
- Subsistema de apoyo al análisis forense de accidentes. Dado que el sistema de detección de obstáculos toma imágenes del área delantera del VMP en tiempo real y de manera continua, aprovechando que el sistema debe analizar en cada imagen la profundidad de la imagen en búsqueda de obstáculos, asociación de la velocidad del vehículo a la imagen, así como fecha y hora y el criterio de decisión tomado por el sistema de activar el sistema de frenado, dicha imágenes se podrían usar como prueba antes las autoridades pertinentes para analizar las causas de un accidente entre un VMP y un peatón, obstáculo u otros vehículos y aclarar las responsabilidades.
Para ello, el sistema guarda en una memoria temporal de la unidad de control el intervalo de imágenes comprendido desde el momento en que el sistema activa la frenada de emergencia hasta que el vehículo se detiene. Este paquete de imágenes se almacena comprimido, codificado en la memoria local del VMP. El usuario dispondrá de una app en su smartphone que permitirá conectar el dispositivo móvil del usuario con el VMP por bluetooth con el fin de poder extraer estos ficheros comprimidos. Esta aplicación permitirá visualizar los distintos fragmentos de video, así como renombrar los archivos y compartir con otras aplicaciones (WhatsApp, Gmail etc.).
- Subsistema de bloqueo / desbloqueo del VMP desde App. Debido a la existencia de un actuador eléctrico dentro del sistema de frenado inteligente, que se encarga de actuar una segunda sirga y una segunda palanca del sistema de frenado del VMP durante la frenada de emergencia, así como la capacidad de irreversibilidad que presenta, consistente en que una vez que la alimentación eléctrica se desactiva, la retracción del vástago no es posible por medios manuales, la posición longitudinal del vástago de actuación no cambia hasta que vuelva a ser energizado por el sistema de control y llevado a su posición de inicio.
Así pues, a través de una App específica, convenientemente instalada en el smartphone del usuario, la cual se conecta vía bluetooth con la unidad de control de sistema de frenado del VMP, permite actuar sobre la palanca del freno de emergencia con el fin de actuar el cáliper y bloquear la rueda trasera.
Opcionalmente, una señal acústica en el VMP permite informar de que este se encuentra bloqueado. Esta misma App permite el desbloqueo del VMP una vez encendido el vehículo a través de su interruptor on/off.
- Subsistema antirrobo y aviso acústico, luminoso en caso de robo o manipulación indebida. Para ello, se contempla la inclusión de unos medios de detección de movimiento (en base a acelerómetros, sensores magnéticos, y/o sistemas electromecánicos) que complementa el descrito sistema de bloqueo del punto anterior, con una función que activa una señal acústica y/o luminosa que además podría activar la luz frontal del vehículo, para disuadir a potenciales malhechores o detectar movimientos indeseados o mal intencionados.
Esta señal se desactivará cuando el VMP vuelva a una posición de reposo durante un determinado tiempo. Al tratarse de un vehículo de movilidad urbana, se puede dar el caso de que sea necesario transportarlo por el usuario (tren, metro, autobús, automóviles etc.) o incluso desplazarlo de manera manual, por lo que, opcionalmente en la App del smartphone se contemplan tres modos de uso:
Modo antirrobo o movimiento indebido: consiste en el bloqueo de la rueda trasera, y activación del sistema de alarma sensible al movimiento, al detectar sustracciones del VMP o movimientos indeseados.
Modo transporte: sistema de detección de movimiento desactivado y bloqueo de la rueda trasera desactivado. VMP no energizado (botón de encendido en modo OFF), lo que permite arrastrar el VMP por el usuario.
Modo bloqueo: se bloquea la rueda trasera, vehículo no energizado, sistema de detección de movimiento desactivado. Permite dejar el patín estacionado durante periodos de tiempo cortos cuando el usuario está en las proximidades.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, unos planos en los que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura número 1.- Muestra una vista esquemática en alzado lateral de un patinete eléctrico con freno de disco al que se ha incorporado un ejemplo del sistema automático de frenado para vehículo de movilidad personal objeto de la invención, apreciándose las principales partes y elementos del mecanismo que comprende; la figura número 2.- Muestra una vista esquemática en perspectiva lateral de una porción posterior del patinete mostrado en la figura 1 , apreciándose las principales partes y elementos del sistema que se incorporan al mecanismo de freno; la figura número 3.- Muestra otra vista en perspectiva posterior del mecanismo del sistema de frenado, según la invención, mostrado en la figura 2; y la figura número 4.- Muestra otra vista en perspectiva superior del mecanismo de freno mostrado en las figuras precedentes.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas un ejemplo de realización no limitativa del sistema automático de frenado para vehículo de movilidad personal de la invención y del vehículo de movilidad personal con dicho sistema integrado, el cual comprende lo que se describe en detalle a continuación.
Así, tal como se observa en dichas figuras, el sistema automático de frenado de la invención, aplicable para su incorporación en un vehículo de movilidad personal o VMP (1), tal como, por ejemplo, un patinete eléctrico, conjuntamente con un mecanismo de freno de disco (2), que el usuario acciona aplicando fuerza en una maneta (3), comprende, esencialmente:
- unos medios de detección de obstáculos (4), por ejemplo, una cámara, instalados en el chasis del VMP (1), para captar imágenes del entorno por donde se desplaza, especialmente de la zona frontal,
- una unidad de control (22), por ejemplo, una unidad ECU (siglas en inglés de Engine Control Unit), preferentemente tipo Raspberry P¡ programable, que gestiona el funcionamiento del resto de elementos del sistema,
- un actuador eléctrico (6) con su respectiva unidad electrónica de control (5), asociado al mecanismo de freno de disco (2), y
- un cáliper (7) hidráulico modificado de tal modo que cuenta con dos palancas (8, 9) accionadles mediante respectivas sirgas (10, 11), una primera sirga (10) del freno manual que se acciona con la maneta (3), y una segunda sirga (11) vinculada al actuador eléctrico (6) que, de preferencia, a su vez, cuenta con feedback (retroalimentación) de posición y/o fuerza, por lo que el par de frenada se puede controlar en lazo cerrado y/o abierto en función de la velocidad y distancia del eventual obstáculo que detectan los medios de detección (4), con la particularidad de que el sistema descrito está conectado de forma no intrusiva, de forma tal que discrimina entre cuatro modos de actuación o frenado: un modo manual de frenado solo por parte del usuario con la maneta (3); un modo automático de frenado gestionado autónomamente por la unidad de control (22); un primer modo mixto de frenado por parte del usuario con la maneta (3) y por parte de la unidad de control (22) como ayuda; y un segundo modo mixto de frenado autónomamente con la unidad de control (22) y además con la maneta (3) por parte del usuario.
Atendiendo a las figuras 2 a 4, se observa cómo, en el ejemplo mostrado, el sistema automático de frenado de la invención está integrado en un mecanismo de freno (2) de disco mixto mecánico hidráulico.
En la forma conocida de este tipo de freno, su funcionamiento es sencillo. El usuario aplica fuerza en la maneta (3), la maneta (3) por su relación multiplica la fuerza aplicada, esta fuerza es transmitida por una sirga (10) al freno de disco (2) hidráulico y actúa una palanca (8) del cáliper (7) con la que está vinculado por su otro extremo; dicha palanca (8) gira en su apoyo y empuja un émbolo (12), que genera presión en el circuito y acerca las pastillas al disco (13). Cuando el usuario relaja la fuerza en la maneta (3), esta retorna, así mismo la palanca (8) de freno retorna relajando la presión ejercida por el émbolo (12) y por consiguiente la presión ejercida por las pastillas sobre el disco (13).
Pues bien, a partir de dicha configuración ya conocida, el mecanismo de freno (2) del sistema automático de frenado de la invención comprende, integrados en un cáliper (7) hidráulico modificado al efecto, una segunda palanca, en adelante palanca inteligente (9), que convive con la descrita palanca de servicio (8) situándose en la posición más cercana al disco, ya que esta segunda palanca (9) hace de freno de inteligente y siempre es la encargada de generar la presión dentro del freno (2) a través del émbolo (12) para realizar la acción de frenado del VMP (1). Estas dos palancas (8, 9) presentan el mismo punto de giro empleando un casquillo (14) distanciador previsto entre ambas dentro del cáliper (7) modificado.
Además, la palanca inteligente (9) es actuada mediante una segunda sirga (11) por el actuador eléctrico (6), controlado por la unidad de control (22) a través de la respectiva electrónica de control (5) del propio actuador. Por su parte, la palanca de servicio (8) es actuada por el usuario a través de la maneta (3) con la que está asociada a través de una primera sirga (10).
Como se ha comentado, el sistema comprende un actuador eléctrico (6), el cual actúa sobre la palanca de freno inteligente (9) a través de una segunda sirga (11) que es retenida por una placa de retención (15) y un tornillo de fijación (16). El movimiento de esta palanca (9) moverá el émbolo (12) del freno de disco (2), permitiendo generar presión hidráulica en el cáliper (7) y mover las pastillas de freno hacia el disco (13), frenando el VMP (1).
De preferencia, el mecanismo comprende además una placa de empuje (17) la cual es solidaria a la palanca de servicio (8) mediante otro tornillo de fijación (16). Esta placa de empuje (17) permite fijar el extremo de la primera sirga (10) del freno de servicio manual y actuar sobre la palanca freno inteligente (9) para mover el émbolo (12) y generar presión en el cáliper (7) del freno de disco (2), que se producirá cuando se active el frenado manual por el usuario mediante la maneta (3).
Así mismo, el mecanismo del sistema de la invención comprende un casquillo distanciador (14), que permite el giro de ambas palancas (8, 9) de manera independiente, las cuales se mantienen fijadas al cáliper (7) del freno de disco (2) mediante un tornillo lateral (18).
El cáliper (7) se sujeta al chasis del VMP (1) abrazando el disco (13) mediante un soporte (19) que lo mantiene en posición estable. Además, el mecanismo comprende un adaptador (20) que fija las fundas de las dos sirgas (10, 11) y permite ajustar la tensión del cable que conforma cada una de ellas.
Por último, conviene señalar que, de preferencia, los componentes eléctricos del descrito sistema automático de frenado son alimentados por la propia batería del VMP (1) a través de 2 conversores DC-DC (21) que los alimentan a sus tensiones correspondientes.
Con ello, como se ha expuesto anteriormente, el sistema permite cuatro modos de actuación o frenado que se explican con mayor detalle a continuación:
- Modo manual: la actuación y control de la frenada la realiza el conductor aplicando fuerza en la maneta (3). Es el procedimiento habitual.
Frenado: El usuario aplica fuerza en la maneta (3) y por la relación de palanca en la maneta se produce un movimiento de la primera sirga (10) solidaria a la palanca de servicio (8). Esta palanca (8) gira en torno al casquillo (14) empujando la palanca inteligente (9) a través de la placa de empuje (17). Así se consigue desplazar el émbolo (12) y generar presión en el circuito del cáliper (7) hidráulico del sistema de freno (2). El movimiento de la palanca inteligente (9) es posible debido a que la segunda sirga (11) solo transmite tensión a tracción y en este caso, al no estar accionado el actuador (6), la sirga (11) se comprime permitiendo el movimiento de las dos palancas (8 y 9).
Retorno: El sistema retorna a su posición original a medida que el usuario relaja la fuerza en la maneta (3). Si la fuerza cesa el sistema retorna a su posición inicial.
- Modo Automático, donde la actuación del freno se realiza de manera autónoma gestionada por la unidad de control (22) del sistema en base a una serie de criterios y variables.
Frenado: El frenado del VMP (1) se produce sin intervención del usuario. La unidad de control (22), en función de lo programado y lo que detectan los medios de detección de obstáculos (4), envía una señal eléctrica para activar el actuador eléctrico (6), que mediante la segunda sirga (11) acciona la palanca inteligente (9) del cáliper (7) del freno de disco (2). La palanca (9) gira independiente de la palanca de servicio (8) a través del casquillo (14) sin que afecte en ningún momento a la maneta (3) del VPM (1).
La duración de la frenada y retorno la determina la unidad de control (22), midiendo lo siguiente:
- la distancia al objeto,
- la velocidad del vehículo en todo momento.
Y siempre que se cumpla:
- que existe un objeto delante de la trayectoria del vehículo con riesgo de colisión detectado por los medios de detección de obstáculos (4), y
- la velocidad del VPM (1) sea superior a 5km/h.
El actuador eléctrico (6) estará en modo tensión generando presión en el freno de disco (2). En el momento en que alguna de estas condiciones no se cumpla, el actuador (6) invierte el sentido de actuación relajando la tensión en la sirga (11) y retornando la palanca (9) a su posición de reposo.
- Primer modo mixto, donde el usuario está frenando en modo manual y el sistema automático se activa para ayudar a la frenada en el caso que detecte riesgo de colisión.
Frenado: el usuario está frenando en modo manual según lo explicado anteriormente y, en algún momento de la frenada, la unidad de control (22) detecta que:
- el vehículo puede entrar en colisión con un objeto
- y que su velocidad sigue siendo superior a 5 Km/h
En este momento la palanca de servicio (8) ha arrastrado consigo a la palanca inteligente (9) a cierto punto. La unidad de control (22), a través de la electrónica de control (5), activa el actuador (6) e inicia el tensado de la segunda sirga (11). Cuando la sirga (11) alcanza la tensión suficiente para abatir la palanca inteligente (9), pueden ocurrir dos situaciones:
- que el usuario mantenga la posición de la maneta (3), con lo cual el actuador (6) sigue tensando la sirga (11) y moviendo la palanca freno inteligente (9) hasta que dejen de cumplirse alguna de las condiciones anteriormente descritas,
- que el usuario aplique más desplazamiento a la maneta (3) girando la palanca de servicio (8) de modo que se gira también la palanca inteligente (9). En este caso, siempre que se cumplan las condiciones arriba indicadas, la unidad de control (22), a través de la electrónica de control (5), comandará al actuador (6) para que tense la sirga (11) y colabore en la frenada, lo que tendrá lugar a partir del momento en que la tensión en la sirga (11) sea suficiente para mover la palanca inteligente (9).
Retorno: En el momento en que alguna de estas condiciones no se cumpla, el actuador (6) invierte el sentido de actuación relajando la tensión en la sirga (11) y retornando la palanca inteligente (9) a su posición de reposo.
- Segundo modo mixto, donde el sistema automático está frenando y el conductor frena manualmente.
Frenado: el VMP (1) está frenando mediante el sistema automático de frenado sin intervención del usuario según lo explicado anteriormente y, en algún momento de la frenada, el usuario activa la maneta (3) de freno se pueden dar dos situaciones: que la palanca del freno de servicio (8) no ¡guale la posición de la palanca de freno inteligente (9). En este caso, el frenado será comandado por el actuador (6) y la palanca (8) no aporta ningún tipo de ayuda a la frenada. que la palanca del freno de servicio (8) sobrepase la posición actual de la palanca freno inteligente (9), en cuyo caso la frenada es comandada por el usuario. Este control de la frenada por parte del usuario durará hasta que la tensión en la sirga (11) sea suficiente para que la palanca inteligente (9) sobrepase la posición de la palanca de servicio (8) y, mientras se cumplan las condiciones arriba indicadas (que dominan la frenada automática), el actuador (6) seguirá tensando la sirga (11).
Retorno: En el momento en que alguna de las condiciones arriba indicadas no se cumpla, el actuador (6) invierte el sentido de actuación relajando la tensión en la sirga (11) y retornando la palanca (9) a su posición de reposo, siempre que el usuario haya dejado de aplicar fuerza en la maneta (3). En caso contrario, la palanca (9) retorna a la posición que le permita la placa de empuje (17) que va unida solidariamente a la palanca (8).
Adicionalmente a todo lo anterior, y aunque no se ha representado en las figuras, el sistema automático de frenado descrito, en otras formas de realización optativas, puede comprender además uno o más de los siguientes subsistemas adicionales:
Un subsistema de aviso acústico y luminoso (luz trasera de freno) durante la frenada automática.
Un subsistema de grabación de imágenes, apto como apoyo al análisis forense de accidentes.
Un subsistema del bloqueo y desbloqueo del VMP desde una App.
Un subsistema antirrobo y de aviso acústico en caso de robo o manipulación indebida.
De preferencia, el subsistema de aviso acústico y luminoso comprende un altavoz, zumbador u otro dispositivo sonoro que, junto a las luces del vehículo, al menos la luz de frenada trasera (roja), es activado por la unidad de control (22) del sistema de freno en el momento que esta activa el frenado automático de emergencia.
De preferencia, el subsistema de apoyo al análisis forense de accidentes comprende una memoria temporal integrada en la unidad de control (22) que almacena, de modo comprimido y codificado, el intervalo de imágenes recogidas desde unos segundos antes de que el sistema active la frenada de emergencia hasta que el vehículo se detiene, y al que el usuario podrá acceder a través de una App específica.
De preferencia, el subsistema de bloqueo / desbloqueo, contempla una App específica que, vía bluetooth, se conecta con la unidad de control (22) para actuar sobre la palanca de emergencia (9) del cáliper (7) y bloquear la rueda trasera ya que, una vez que la alimentación eléctrica se desactiva, la retracción del vástago del actuador eléctrico (6) no es posible por medios manuales.
Opcionalmente, una señal acústica en el VMP permite informar de que éste se encuentra bloqueado. Esta misma App permite el desbloqueo del VMP una vez encendido el vehículo a través de su interruptor on/off.
Y, de preferencia, los subsistemas antirrobo y aviso acústico y luminoso comprenden la inclusión de unos medios de detección de movimiento, tal como acelerómetros, sensores magnéticos, y/o sistemas electromecánicos, que se complementan con el sistema de bloqueo del punto anterior, y que activan una señal acústica y/o luminosa al detectar movimientos indeseados.
Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no se considera necesario hacer más extensa su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan.

Claims

1.- Sistema automático de frenado para vehículo de movilidad personal, aplicable para su incorporación en un vehículo de movilidad personal o VMP (1), conjuntamente con un mecanismo de freno de disco (2) que el usuario acciona aplicando fuerza en una maneta (3), caracterizado porque comprende:
- unos medios de detección de obstáculos (4), instalados en el chasis del VMP (1), para captar imágenes del entorno por donde se desplaza, especialmente de la zona frontal,
- una unidad de control (22), que gestiona el funcionamiento del resto de elementos del sistema,
- un actuador eléctrico (6), con su respectiva electrónica de control (5), asociado al mecanismo de freno de disco (2), y
- un cáliper (7) hidráulico modificado, que comprende dos palancas (8, 9) accionadles mediante respectivas sirgas (10, 11), una primera sirga (10) del freno manual que se acciona con la maneta (3) y una segunda sirga (11) vinculada al actuador eléctrico (6), caracterizado además porque todo ello está conectado de forma no intrusiva, de forma tal que discrimina entre cuatro modos de frenado: un modo manual de frenado solo por parte del usuario con la maneta (3); un modo automático de frenado gestionado autónomamente por la unidad de control (22); un primer modo mixto de frenado por parte del usuario con la maneta (3) y por parte de la unidad de control (22) como ayuda; y un segundo modo mixto de frenado autónomamente con la unidad de control (22) y además con la maneta (3) por parte del usuario.
2.- Sistema automático de frenado para vehículo de movilidad personal, según la reivindicación 1 , caracterizado porque los medios de detección de obstáculos (4) comprenden una cámara.
3.- Sistema automático de frenado para vehículo de movilidad personal, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la unidad de control (22), es una unidad ECU programable, que gestiona el funcionamiento del resto de elementos del sistema.
4.- Sistema automático de frenado para vehículo de movilidad personal, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el actuador eléctrico (6) cuenta con feedback (retroalimentación) de posición y/o fuerza.
5.- Sistema automático de frenado para vehículo de movilidad personal, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cáliper (7) hidráulico modificado comprende una palanca de servicio (8), que es actuada a través de la maneta (3) con la que está asociada a través de una primera sirga
(10), y una palanca inteligente (9) que es actuada, a través de una segunda sirga
(11), por el actuador eléctrico (6) que, a su vez, está controlado por la unidad de control (22) a través de la electrónica de control (5) del propio actuador, estando esta palanca inteligente (9) situada en la posición más cercana al disco (13) y encargada de generar la presión dentro del freno (2) a través del émbolo (12) para realizar la acción de frenado del VMP (1).
6.- Sistema automático de frenado para vehículo de movilidad personal, según la reivindicación 5, caracterizado porque la segunda sirga (11) que acciona la palanca de freno inteligente (9) es retenida por una placa retención (15) y un tornillo de fijación (16).
7.- Sistema automático de frenado para vehículo de movilidad personal, según la reivindicación 5 y 6, caracterizado porque además comprende una placa de empuje (17) solidaria a la palanca de servicio (8) mediante otro tornillo de fijación (16) para fijar el extremo de la primera sirga (10) y actuar sobre la palanca freno inteligente (9) para mover el émbolo (12) y generar presión en el cáliper (7) del freno de disco (2) cuando se activa el frenado manual por el usuario mediante la maneta (3).
8.- Sistema automático de frenado para vehículo de movilidad personal, según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque comprende un casquillo distanciador (14) que permite el giro de ambas palancas (8,9) de manera independiente, el cual va fijado al cáliper (7) mediante un tornillo lateral (18).
9.- Sistema automático de frenado para vehículo de movilidad personal, según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque comprende un adaptador (20) que fija las fundas de las dos sirgas (10, 11) y permite ajustar la tensión del cable que conforma cada una de ellas.
10.- Sistema automático de frenado para vehículo de movilidad personal, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un subsistema de aviso acústico y luminoso, al menos de la luz trasera de freno, durante la frenada automática.
11.- Sistema automático de frenado para vehículo de movilidad personal, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un subsistema de grabación de imágenes apto como apoyo al análisis forense de accidentes.
12.- Sistema automático de frenado para vehículo de movilidad personal, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un subsistema del bloqueo y desbloqueo del VMP desde una App.
13.- Sistema automático de frenado para vehículo de movilidad personal, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un subsistema antirrobo y de aviso acústico en caso de robo o manipulación indebida.
14.- Vehículo de movilidad personal caracterizado por comprender integrado un sistema automático de frenado como el descrito en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.
15.- Vehículo de movilidad personal, según la reivindicación 14, caracterizado por consistir en un patinete eléctrico.
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