ES2198295T3 - Frenado de apoyo en sistema de frenado electro-hidraulico. - Google Patents

Frenado de apoyo en sistema de frenado electro-hidraulico.

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ES2198295T3 ES00912792T ES00912792T ES2198295T3 ES 2198295 T3 ES2198295 T3 ES 2198295T3 ES 00912792 T ES00912792 T ES 00912792T ES 00912792 T ES00912792 T ES 00912792T ES 2198295 T3 ES2198295 T3 ES 2198295T3
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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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