ES2198295T3 - Frenado de apoyo en sistema de frenado electro-hidraulico. - Google Patents
Frenado de apoyo en sistema de frenado electro-hidraulico.Info
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Abstract
Un sistema de frenado electro-hidráulico, del tipo que funciona normalmente en un modo de frenado por alambre, en el que se aplica presión hidráulica a unos dispositivos (18a-18d) de frenado, situados en las ruedas del vehículo, en proporción a la demanda de frenado del conductor, según se detecta electrónicamente en el pedal (10) del freno, y que, si falla el modo de frenado por alambre, funciona en un modo de funcionamiento a pesar de la dificultad en el que se aplica presión hidráulica a los dispositivos (18a-18d) de frenado situados en las ruedas del vehículo por medio de un cilindro (34) principal que está acoplado mecánicamente al pedal (10) del freno. El sistema se caracteriza porque también incluye un medio de frenado eléctrico de aparcamiento (EPB) para facilitar que los dispositivos (18a-18d) de frenado se activen para frenado de aparcamiento, que además, está dispuesto para activarse y complementar al frenado de funcionamiento a pesar de la dificultad en el caso de fallo del modode frenado por alambre, siendo el sistema de forma tal que el frenado electro-hidráulico en el eje trasero del vehículo únicamente se permite cuando una unidad (13) de control del sistema de frenado electro- hidráulico tiene la confirmación de que el medio eléctrico de aparcamiento (EPB) está en un estado operativo satisfactorio.
Description
Frenado de apoyo en sistema de frenado
electro-hidráulico.
La presente invención se refiere a la mejora del
comportamiento de frenado dentro del contexto de los sistemas
electro-hidráulicos de frenado (EHB) durante el
frenado de apoyo en el modo de funcionamiento por empuje.
Un sistema típico de EHB para un vehículo
comprende un pedal de freno; unos dispositivos respectivos de
frenado que están conectados a las ruedas del vehículo y que se
pueden poner en comunicación con unas válvulas de control
proporcional electrónicamente controladas, con el fin de aplicar
fluido hidráulico a presión a los dispositivos de frenado; una
bomba hidráulica accionada mediante un motor eléctrico; y un
acumulador de presión hidráulica de alta presión alimentado por
dicha bomba para el suministro de fluido hidráulico a presión que
se puede pasar a los dispositivos de frenado a través de las
válvulas de control proporcional, con el fin de aplicar fluido
hidráulico bajo presión a los dispositivos de frenado, en el
denominado ``freno por alambre'' (sistema
electro-mecánico de freno), de forma más
proporcionada con respecto a la demanda de frenado del conductor,
según se detecta en el pedal del freno. El sistema EHB se controla
mediante un controlador electrónico (ECU).
Con el fin de facilitar que el vehículo se frene
en las condiciones en las que, por alguna razón, el sistema EHB ha
dejado de ser operativo, por ejemplo, debido al fallo de un
componente principal, en los vehículos dispuestos con EHB, es
normal incluir un sistema mecánico de apoyo que comprende un
cilindro principal que está asociado al pedal del freno y que se
puede disponer para acoplarse hidráulicamente a los respectivos
accionadores de los frenos de las ruedas delanteras para
proporcionar al menos algún frenado en el caso de fallo total del
sistema EHB. Esto es conocido como el modo de frenado de
``funcionamiento a pesar de la dificultad''. En nuestra anterior
Patente de Estados Unidos
US-A-5979999 se describe un ejemplo
de dicho sistema EHB. Para hacer que el sistema EHB proporcione la
misma ``sensación'' que la de un sistema convencional de frenado en
el modo de ``funcionamiento a pesar de la dificultad'' también se
proporciona, normalmente, un simulador de desplazamiento que está
conectado hidráulicamente al cilindro principal que está acoplado al
pedal del freno y que, aumentando el volumen bajo presión, permite
que el pedal del freno se abata en una amplitud comparable con la
de los sistemas convencionales.
Sin embargo, el funcionamiento de un sistema de
frenado electro-hidráulico (EHB) en su modo
operativo de apoyo (funcionamiento a pesar de la dificultad) no es
tan bueno como cuando el sistema EHB funciona normalmente, ya que no
se produce frenado alguno en el eje trasero y no se produce función
alguna de refuerzo para la actuación del cilindro hidráulico.
Algunos sistemas de la técnica anterior
proporcionan funcionamiento a pesar de la dificultad en 4 ruedas,
pero no aíslan el fluido del circuito de potencia del existente en
el circuito hidrostático de funcionamiento a pesar de la
dificultad. Esto provoca que el funcionamiento a pesar de la
dificultad sea vulnerable a la aireación del fluido.
En principio, se puede proporcionar un frenado de
funcionamiento a pesar de la dificultad en 4 ruedas, pero únicamente
usando dos pistones más de aislamiento, dos válvulas más de
solenoide de aislamiento y un cilindro principal más grande. Sin
embargo, esto sería inaceptable debido al coste, al volumen de
envase y a consideraciones de disipación adicional de calor y de
consumo adicional de energía eléctrica.
Actualmente, se están acoplando algunos vehículos
con sistemas de frenado de aparcamiento eléctricamente activados, en
los que, para el aparcamiento, los dispositivos normales de
frenado, además de poderse accionar hidráulicamente, también se
pueden llevar eléctricamente a las condiciones de frenado. Por
ejemplo, el accionador del freno puede incluir un pistón que se
puede accionar mediante un motor eléctrico reversible, para aplicar
y retraer las zapatas de frenado de un freno de disco, con el fin
de aplicar y liberar, respectivamente, el frenado de
aparcamiento.
Para vehículos equipados con ambos sistemas, EHB
(Frenado Electro-Hidráulico) y EPB (Frenado
Eléctrico de Aparcamiento), podría presentarse una posibilidad de
disponer que el freno de aparcamiento se aplique siempre que no esté
funcionando el sistema EHB, por ejemplo, usando la señal procedente
del conmutador de luz de freno (BLS) o usando la primera señal de
desplazamiento del pedal.
Para conseguir esto, sería necesario que el ECU
del sistema EPB recibiera una señal indicadora del estado operativo
del sistema EHB. Con tal disposición, siempre que el EHB esté
funcionando correctamente, el EPB recibiría la señal de estado del
EHB y únicamente respondería al control normal del freno de
aparcamiento. Por otra parte, si la señal de estado del EHB no se
recibe por el ECU del EPB, lo cual indica que el EHB no es
operativo, entonces, se permitirá que el freno de aparcamiento
responda, no solamente al control del freno de aparcamiento, sino
también al funcionamiento del pedal del freno. Por consiguiente, se
obtendrá el frenado de ambos sistemas, el de funcionamiento a pesar
de la dificultad y el del EPB.
Sin embargo, tal sistema tiene el problema
potencial de que el fallo del enlace de la señal de estado entre los
ECU del EHB y del EPB, por ejemplo por un conector defectuoso de
circuito abierto, podría permitir que el EPB funcionara como
respuesta a señales del pedal de freno en momentos en los que el EHB
estuviera todavía realmente operativo. El momento adicional de
torsión de frenado resultante del funcionamiento conjunto de ambos
sistemas podría provocar un severo exceso de frenado en el eje
trasero, con el consiguiente riesgo de inestabilidad del
vehículo.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona un sistema de frenado
electro-hidráulico, del tipo que funciona
normalmente en un modo de frenado por alambre, en el que se aplica
presión hidráulica a unos dispositivos de frenado situados en las
ruedas del vehículo, en proporción con la demanda de frenado del
conductor, según se detecta electrónicamente en el pedal del freno,
y que, en caso de fallo del modo de frenado por alambre, funciona
en un modo de funcionamiento a pesar de la dificultad en el que se
aplica presión hidráulica a los dispositivos de frenado situados en
las ruedas del vehículo por medio de un cilindro principal acoplado
mecánicamente al pedal del freno. El sistema también incluye un
medio de frenado eléctrico de aparcamiento para facilitar que los
dispositivos de frenado se activen para frenado de aparcamiento, que
además, está dispuesto para activarse y complementar al frenado de
funcionamiento a pesar de la dificultad en caso de fallo del modo
de frenado por alambre, siendo el sistema de forma tal que el
frenado electro-hidráulico en el eje trasero del
vehículo, únicamente se permite cuando una unidad de control del
sistema de frenado electro-hidráulico tiene la
confirmación de que el medio eléctrico de aparcamiento está en un
estado operativo satisfactorio.
Preferiblemente, el sistema incluye unidades de
control electrónicas para controlar el frenado
electro-hidráulico y el frenado eléctrico de
aparcamiento, respectivamente, que están interconectados de forma
que el frenado electro-hidráulico en el eje trasero
del vehículo únicamente se permite cuando la unidad de control del
freno electro-hidráulico tiene la confirmación,
procedente de la unidad de control del freno eléctrico de
aparcamiento, de que el medio eléctrico de aparcamiento está en
dicho estado operativo satisfactorio.
Ventajosamente, la unidad de control del frenado
electro-hidráulico está dispuesta para proporcionar
una primera señal de estado a la unidad de control del freno
eléctrico de aparcamiento con lo que, siempre que la unidad de
control del freno eléctrico de aparcamiento reciba una señal de
estado indicadora de que el freno
electro-hidráulico está en un estado operativo
satisfactorio, el medio de frenado eléctrico de aparcamiento
únicamente responde al control del freno de aparcamiento.
Además, la unidad de control del freno eléctrico
de aparcamiento está dispuesta para proporcionar una segunda señal
de estado a la unidad de control del frenado
electro-hidráulico para proporcionar dicha
confirmación de que el medio de frenado eléctrico de aparcamiento
está en dicho estado operativo satisfactorio.
Preferiblemente, dichas primera y segunda señales
de estado se transfieren entre las unidades de control a través de
un enlace común con lo que, si falla el mismo enlace, no se
transfiere señal de estado alguna entre las dos unidades de
control.
A continuación, se describe más a fondo la
invención, únicamente a título de ejemplo, en relación con los
dibujos adjuntos, en los que:
la Fig. 1 es una ilustración esquemática de una
realización de un sistema de frenado electrohidráulico al que se
puede aplicar la presente invención; y
las Figs. 2a y 2b son diagramas de secuencia de
flujo que ilustran una posible rutina para el funcionamiento de una
realización de acuerdo con la presente invención.
En primer lugar, en relación con la Fig. 1, el
sistema EHB representado comprende un pedal 10 de freno con un
detector 12 asociado para la adquisición de la demanda de frenado
del conductor. La demanda del conductor se transfiere a una unidad
13 de control electrónica (ECU), se evalúa en ésta última y se usa
como la fuente de generación de señales de control eléctricas para
unas válvulas de control 14a, 14b, 14c, 14d, de solenoide,
proporcionales; para una bomba 16 hidráulica; para los frenos 18a,
18b, de un eje, suministrados con fluido hidráulico mediante
canales de freno 20a, 20b, eléctricamente activados; y para los
frenos 18c y 18d, del otro eje, suministrados mediante los canales
20c, 20d, eléctricamente activados. El fluido hidráulico utilizado
para el sistema se almacena en un depósito 231.
En condiciones normales de frenado, la modulación
de la presión en los canales 2a, 20b, 20c, 20d de freno,
eléctricamente activados se efectúa de una forma conocida, mediante
válvulas de control 14a, 14b, 14c y 14d, proporcionales, de
solenoide, donde la presión de frenado se proporciona por un
acumulador/depósito 22 de presión, cuya presión se mantiene
mediante la bomba 16 accionada por un motor 18 eléctrico.
Unos detectores 24a y 24b de presión controlan la
presión hidráulica existente en los frenos 18a, 18b, de las ruedas
del eje delantero y unos detectores 24c y 24d de presión controlan
la presión hidráulica existente en los frenos 18c, 18d, de las
ruedas del eje trasero. Otros detectores 26, 28, adicionales de
presión controlan la presión existente dentro de los circuitos 27a,
27b, de funcionamiento a pesar de la dificultad para los frenos de
las ruedas delanteras, derecha e izquierda y un detector 30 de
presión controla la presión de suministro existente en el
acumulador/depósito 22. Los solenoides 29 y 31 respectivos
facilitan que los canales 20a, 20b, y 20c, 20d, de frenos se
acoplen conjuntamente.
Los circuitos 27a, 27b de funcionamiento a pesar
de la dificultad incluyen unas válvulas controladas 32a, 32b, de
solenoide respectivas para facilitar que estos circuitos se cierren
(en circuito abierto) durante el funcionamiento normal de frenado
por alambre.
La disposición de funcionamiento a pesar de la
dificultad incluye un cilindro 34 principal que está acoplado al
pedal 10 del freno y a los circuitos 27a, 27b, donde el circuito
principal facilita que los frenos delanteros se activen manualmente
en el caso de fallo del sistema de frenado por alambre. Acoplado al
circuito 27b a través de una válvula 36 que funciona por solenoide
hay un simulador 38 de desplazamiento que se activa
hidráulicamente, por presión del cilindro principal, para
proporcionar ``una sensación'' al conductor durante el
funcionamiento a pesar de la dificultad de los frenos. La conexión
entre el cilindro 34 principal y el simulador 38 de desplazamiento
se puede controlar mediante la válvula 36, eléctricamente activada,
de forma que, mediante el cierre de esta válvula, se puede evitar
el desplazamiento innecesario del pedal durante la activación
manual.
En la Fig. 1 también se presenta esquemáticamente
una disposición electrónica de control del freno de aparcamiento
(EPB) que comprende un EPB ECU 40 y un accionador/control 42 del
freno de aparcamiento, mediante la cual al menos algunos de los
accionadores 18 de freno se pueden activar eléctricamente, por
ejemplo, por medio de motores eléctricos respectivos, para aplicar
los frenos de base para aparcamiento del vehículo.
El sistema así descrito ya es conocido.
En el ejemplo de realización ilustrado de la
presente invención, se proporciona un primer enlace 44a entre el EHB
y el EPB que está dispuesto para llevar una señal de estado desde
el EHB hasta el EPB, que presenta el estado del EHB y, en
particular, indica al EPB cuando el EHB no está funcionando
correctamente. Siempre que el EHB está funcionando correctamente,
el EPB está informado consecuentemente a través del enlace 44a y
está dispuesto para responder únicamente al control del freno de
aparcamiento. Sin embargo, si la señal de estado del EHB no se
recibe por el EPB ECU a través del enlace 44a, entonces se permite
que el freno de aparcamiento responda al funcionamiento del pedal
del freno, así como también al control del freno de
aparcamiento.
Además del enlace 44a, el ejemplo de realización
ilustrado incluye un segundo enlace 44b que lleva una segunda señal
de estado, esta vez desde el EPB hasta el EHB. En la práctica, los
enlaces 44a, 44b, se llevarían por el mismo hilo conductor/bus en
diferentes segmentos de tiempo, de acuerdo con técnicas
convencionales. El EHB se programa de manera que únicamente se
permita el frenado de EHB del eje trasero, cuando la señal de
estado de EPB indique que el sistema de freno de aparcamiento es
correcto.
De esta forma, si el enlace 44a/44b que lleva las
señales de estado está intacto y si el EPB recibe la señal de
estado que indica que el EHB está funcionando correctamente,
entonces, el EPB únicamente funcionará como respuesta al control
del freno de aparcamiento (EPB) y no será posible que se produzca un
exceso de frenado, aunque el EHB y el EPB actúen conjuntamente.
Además, el EHB funcionará normalmente, efectuándose el frenado en
los accionadores de frenos de ambos ejes, el delantero y el
trasero.
Sin embargo, cuando el enlace 44a/44b falla por
cualquier razón, por ejemplo, debido a un fallo de circuito abierto,
entonces, al igual que el EPB no recibe señal alguna de estado
procedente del EHB, el EHB no recibe señal alguna de estado
procedente del EPB y, por lo tanto, está obligado a funcionar
únicamente sobre los frenos delanteros (inhabilitándose el frenado
de las ruedas traseras, como se ha descrito anteriormente).
De esta forma, si la razón por la que el EPB no
recibe señal alguna de estado procedente del EHB es que el enlace
44a es defectuoso, en lugar de que sea debido a que el mismo EHB no
es funcional, entonces, aunque el EHB sigue siendo funcional,
únicamente funciona sobre los frenos delanteros y no es probable que
se produzca un severo exceso de frenado.
Sin embargo, como el EPB no está diseñado para la
aplicación de un par de torsión de frenado conocido con precisión,
todavía hay algún riesgo de que el EPB pueda provocar inestabilidad
por bloqueo de las ruedas traseras. Este problema se puede tratar
disponiendo el sistema de forma que los datos de velocidad de las
ruedas estén disponibles para el EPB ECU, incluso en los momentos
en los que no está funcionando el EHB (véase la Fig. 1). Entonces,
es posible usar la técnica de EBA (Reparto Electrónico de Frenado)
de forma que, si las ruedas tienden a bloquearse, se libera el
freno y se vuelve a aplicar para un nivel inferior de par de
torsión. Alternativamente, el EPB se puede controlar de una manera
similar al ABS, es decir, aplicando y liberando cíclicamente los
frenos de aparcamiento como respuesta a los datos de velocidad de
las ruedas.
En las Figs. 2a y 2b se presentan diagramas de
flujo, simplificados y autoexplicativos que ilustran el
funcionamiento anteriormente indicado de los sistemas EHB y EPB.
Las etapas de flujo indicadas en estos diagramas son las
siguientes:
50 - Iniciación
52 - ¿es correcto el estado del EPB?
54 - Funcionamiento normal del EHB
56 - Impide el frenado trasero del EHB
58 - Terminación
60 - Iniciación
62 - ¿es correcto el estado del EHB?
64 - Funcionamiento normal del EPB (ninguna
respuesta al movimiento del pedal)
66 - Se permite que el EPB responda al movimiento
del pedal
68 - Terminación
Claims (5)
1. Un sistema de frenado
electro-hidráulico, del tipo que funciona
normalmente en un modo de frenado por alambre, en el que se aplica
presión hidráulica a unos dispositivos (18a-18d) de
frenado, situados en las ruedas del vehículo, en proporción a la
demanda de frenado del conductor, según se detecta electrónicamente
en el pedal (10) del freno, y que, si falla el modo de frenado por
alambre, funciona en un modo de funcionamiento a pesar de la
dificultad en el que se aplica presión hidráulica a los
dispositivos (18a-18d) de frenado situados en las
ruedas del vehículo por medio de un cilindro (34) principal que
está acoplado mecánicamente al pedal (10) del freno. El sistema se
caracteriza porque también incluye un medio de frenado eléctrico de
aparcamiento (EPB) para facilitar que los dispositivos
(18a-18d) de frenado se activen para frenado de
aparcamiento, que además, está dispuesto para activarse y
complementar al frenado de funcionamiento a pesar de la dificultad
en el caso de fallo del modo de frenado por alambre, siendo el
sistema de forma tal que el frenado
electro-hidráulico en el eje trasero del vehículo
únicamente se permite cuando una unidad (13) de control del sistema
de frenado electro-hidráulico tiene la confirmación
de que el medio eléctrico de aparcamiento (EPB) está en un estado
operativo satisfactorio.
2. Un sistema electo-hidráulico
de frenado de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye unidades
(13, 40) electrónicas de control para controlar el frenado
electro-hidráulico y el frenado eléctrico de
aparcamiento, respectivamente, unidades que están interconectadas
de forma que el frenado electro-hidráulico en el
eje trasero del vehículo únicamente se permite cuando la unidad (13)
de control del freno electro-hidráulico tiene la
confirmación, procedente de la unidad (40) de control del freno
eléctrico de aparcamiento, de que el medio eléctrico de
aparcamiento (EPB) está en dicho estado operativo satisfactorio.
3. Un sistema de frenado
electro-hidráulico de acuerdo con la reivindicación
2, en el que la unidad (13) de control del frenado
electro-hidráulico está dispuesta para proporcionar
una primera señal de estado a la unidad (40) de control del freno
eléctrico de aparcamiento, por lo que, siempre que la unidad (40)
de control del frenado eléctrico de aparcamiento recibe una señal de
estado indicadora de que el freno
electro-hidráulico está en un estado operativo
satisfactorio, el medio de frenado eléctrico de aparcamiento (EPB)
únicamente responde al control del freno de aparcamiento.
4. Un sistema de frenado
electro-hidráulico de acuerdo con la reivindicación
3, en el que la unidad (40) de control del freno eléctrico de
aparcamiento está dispuesta para proporcionar una segunda señal de
estado a la unidad (13) de control del freno
electro-hidráulico para ofrecer dicha confirmación
de que el medio de frenado eléctrico de aparcamiento (EPB) está en
dicho estado operativo satisfactorio.
5. Un sistema de frenado
electro-hidráulico de acuerdo con la reivindicación
4, en el que dichas primera y segunda señales de estado se
transfieren entre las unidades (13, 40) de control a través de un
enlace (44a; 44b) común por lo que, si falla el mismo enlace, no se
transfiere señal alguna de estado entre las dos unidades de
control.
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