ES2212182T3 - Instalacion de freno para vehiculos automoviles. - Google Patents
Instalacion de freno para vehiculos automoviles.Info
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Abstract
EN UN SISTEMA DE FRENOS PARA AUTOMOVILES CON UN PEDAL DE FRENO (1), UN INTENSIFICADOR DE ESFUERZO DE FRENADO (2) CON UN CILINDRO DE FRENOS PRINCIPAL (5) Y CON UNA UNIDAD DE FRENO (3) REGULABLE ELECTRONICAMENTE DISPUESTA ENTRE EL CILINDRO PRINCIPAL DE FRENO (5) Y LOS FRENOS DE RUEDA (TRASERO IZQUIERDO, TRASERO DERECHO, DELANTERO IZQUIERDO, DELANTERO DERECHO), Y MEDIANTE LA CUAL Y A TRAVES DE UN EQUIPO ELECTRONICO DE MANDO (6) SE PUEDE AJUSTAR LA PRESION DE FRENADO EN LOS FRENOS DE RUEDA CON INDEPENDENCIA DE LA PRESION PREVIA REINANTE A LA SALIDA DEL CILINDRO DE FRENOS PRINCIPAL (5), SE PRODUCE LA PRESION DE FRENADO EN LOS FRENOS DE RUEDA EN EL CASO DE QUE FALLE EL INTENSIFICADOR DEL ESFUERZO DE FRENADO (2), POR MEDIO DE UN APARATO DE MANDO ELECTRONICO (6) Y UNA UNIDAD DE FRENADO (3) REGULABLE ELECTRONICAMENTE, DE TAL MANERA QUE SE OBTENGA UN RETARDO TEORICO MINIMO EN FUNCION DE LA FUERZA APLICADA POR EL CONDUCTOR SOBRE EL PEDAL DEL FRENO (1). EL FALLO DEL INTENSIFICADOR DEL ESFUERZO DE FRENADO (2) SE DETECTA, SI ENTRE LA PRESION EN LA CAMARA DE VACIO (21) Y LA PRESION ATMOSFERICA NO SE MIDE NINGUNA DIFERENCIA, PERO SIN EMBARGO AUMENTA LA PRESION A LA SALIDA DEL CILINDRO DE FRENOS PRINCIPAL (5) O INCLUSO REBASA UN UMBRAL PREVIAMENTE ESPECIFICADO, O I LA PRESION EN LA CAMARA DE TRABAJO (22) ES COMO MAXIMO IGUAL A LA PRESION EN LA CAMARA DE VACIO (21), PERO SIN EMBARGO LA PRESION A LA SALIDA DEL CILINDRO PRINCIPAL DE FRENOS (5) AUMENTA O INCLUSO REBASA UN UMBRAL PREVIAMENTE ESPECIFICADO.
Description
Instalación de freno para vehículos
automóviles.
La invención se refiere a una instalación de
freno para vehículos automóviles según el preámbulo de la
reivindicación 1.
Una instalación de freno de esta clase es
conocida, por ejemplo, por los sistemas DSC de BMW, que representan
un desarrollo ulterior de los sistemas de regulación de
deslizamiento ABS y ASC. Este sistema DSC de BMW se ha descrito,
por ejemplo, en las páginas 134 y siguientes, y en las páginas 208 y
siguientes de la revista técnica del automóvil ATZ, 1997. Además,
una instalación de freno conocida de esta clase está representada
en la figura 3.
Es parte de estas instalaciones de freno
conocidas un amplificador de la fuerza de frenado, a cuyo fallo,
según las premisas de homologación en pruebas de tipos, tiene que
alcanzarse actualmente una deceleración de 2,9 m/s^{2} con una
fuerza del pie de un máximo de 500 N. Este requisito puede ser
satisfecho mediante un diseño correspondiente de la relación de
multiplicación hidráulico-mecánica (multiplicación
del pedal, diámetro del cilindro de freno principal). Sin embargo,
con este diseño de la relación de multiplicación se producen en
vehículos pesados largos recorridos del pedal y una sensación
indeseablemente blanda del pedal en frenadas normales. En caso de
fallo del amplificador de la fuerza de frenado, las fuerzas del
pedal necesarias para una deceleración son tan altas que el
conductor podría sospechar un fallo total de la instalación de
freno y reaccionar en forma inadecuada.
Se conoce por el documento WO 98135867 publicado
posteriormente el recurso de ajustar la presión de frenado en los
circuitos de freno después de un fallo del amplificador de la
fuerza de frenado de modo que dicha presión corresponda a la
presión en el cilindro principal, es decir, a la presión de frenado
deseada por el usuario.
El documento EP 1067032 publicado posteriormente
muestra que, con el pedal del freno accionado y con fallo del
amplificador de la fuerza de frenado, se deberá ajustar una
deceleración mínima del vehículo mediante un establecimiento activo
de la presión de frenado.
El cometido de la invención consiste en mejorar
una instalación de freno de la clase citada al principio de tal
manera que, incluso habiendo fallado el amplificador de la fuerza
de frenado, se consiga una deceleración todavía satisfactoria para
el conductor.
Este problema se resuelve con las
particularidades caracterizantes de las reivindicaciones 1 y 2.
Esencial para la invención es el reconocimiento
de un fallo del amplificador de la fuerza de frenado y la
generación de una presión de frenado en los frenos de las ruedas
por medio de la unidad de freno electrónicamente regulable de tal
manera que, con una fuerza determinada del pedal aplicada por el
conductor a través del pedal del freno, se obtenga una deceleración
mínima correspondiente a una evolución prefijada de la deceleración
nominal mínima. La fuerza del pedal se calcula directamente o bien
a partir de una magnitud de accionamiento del pedal que es
directamente proporcional a la fuerza del pedal aplicada por el
conductor a través del pedal del freno. Esta magnitud de
accionamiento del pedal es preferiblemente una presión previa que
reina a la salida del cilindro de freno principal y que se capta
usualmente de todos modos por medio de un sensor de presión en la
tubería hidráulica que viene del aparato de mando electrónico
asignado a la instalación de freno. Sin embargo, como alternativa,
es posible también la medición directa de la fuerza del pedal.
En el aparato de mando electrónico se calcula, al
presentarse una fuerza determinada del pedal o una magnitud de
accionamiento determinada del pedal, la deceleración real lograda
con ella y se compara ésta con la deceleración nominal
correspondiente a la evolución de la deceleración nominal mínima
prefijada. Cuando la deceleración nominal es mayor que la
deceleración real, se incrementa en los frenos de las ruedas la
presión de frenado por medio de la unidad de freno electrónicamente
regulable hasta que se alcance la deceleración nominal.
La evolución prefijada de la deceleración nominal
mínima se almacena, por ejemplo, como curva característica en el
aparato de mando electrónico y se define de tal manera que al menos
se cumplan las premisas de homologación para una prueba de tipo en
caso de fallo del amplificador de la fuerza de frenado.
Una premisa básica para la instalación de frenos
según la invención es una unidad de freno electrónicamente
regulable, como, por ejemplo, la hidráulica DSC, mediante la cual,
independientemente de la fuerza aplicada por el conductor a través
del pedal del freno o independientemente de la presión previa
reinante a la salida del cilindro de freno principal, se puede
ajustar la presión de frenado en los frenos de las ruedas.
El fallo del amplificador de la fuerza de frenado
se reconoce de dos maneras diferentes:
1. Se presenta un fallo del amplificador de la
fuerza de frenado cuando no existe ningún vacío en dicho
amplificador. Esto es captado por un sensor de presión diferencial
en el amplificador de la fuerza de frenado, el cual compara la
presión en el amplificador de la fuerza de frenado, por ejemplo en
su cámara de vacío, con la presión atmosférica, y emite una señal
cuando no existe diferencia alguna. Cuando se indica la existencia
de presión atmosférica en el amplificador de la fuerza de frenado
por medio del sensor de presión diferencial, que puede estar
construido también solamente como un interruptor, y, sin embargo,
se establece al mismo tiempo presión en el cilindro de freno
principal por el accionamiento del pedal del freno por parte del
conductor, el aparato de mando electrónico deduce entonces un fallo
del amplificador de la fuerza de frenado. Con este método se
reconoce la causa de fallo más frecuente que se presenta, por
ejemplo, debido a un suministro de vacío defectuoso.
2. Se presenta también un fallo del amplificador
de la fuerza de frenado cuando existe ciertamente vacío en dicho
amplificador, pero se dificulta la aspiración de aire atmosférico.
En este caso, se puede producir en la cámara de trabajo del
amplificador de la fuerza de frenado una presión algo más baja o una
depresión algo más alta que en la cámara de vacío de dicho
amplificador cuando el conductor acciona el pedal del freno. A lo
sumo, se produce en la cámara de trabajo la misma presión o
depresión que en la cámara de vacío. Sin embargo, estando intacta
la instalación, la presión en la cámara de trabajo es usualmente
siempre más alta al accionar el pedal del freno que en la cámara de
vacío. La diferencia entre la presión en la cámara de trabajo y la
presión en la cámara de vacío puede ser detectada por medio de un
sensor de presión diferencial entre la cámara de trabajo y la
cámara de vacío.
En caso de que se reconozca un fallo del
amplificador de la fuerza de frenado, se tiene que, además de la
generación de la presión de frenado por medio de la unidad de freno
electrónicamente regulable, se puede realizar también un aviso del
conductor.
Mediante la instalación de freno según la
invención el conductor puede frenar aún con fuerzas perceptibles
del pedal en caso de un fallo del amplificador de la fuerza de
frenado.
En el dibujo se ha representado un ejemplo de
ejecución. Muestran:
la figura 1, un amplificador de la fuerza de
frenado que está provisto de sensores de presión diferencial para
reconocer el fallo de dicho amplificador,
la figura 2, ejemplos de una evolución de la
deceleración nominal mínima y
la figura 3, una posible instalación de freno
conocida mediante la cual se puede materializar la invención.
La figura 3 muestra una instalación de freno
conocida como la que se ha representado parcialmente, por ejemplo,
en la página 212 de la revista ya citada "ATZ", 1997. En esta
instalación de freno están unidos un pedal de freno 1 con un
amplificador 2 de la fuerza de frenado, este amplificador 2 con un
cilindro de freno principal 5 y este cilindro 5 con una unidad de
freno electrónicamente regulable, aquí una unidad eléctrica. Debido
a la unidad de freno electrónicamente regulable en forma de una
unidad hidráulica 3, la presión de frenado en los frenos HL, HR, VL
y VR de las ruedas es ajustable con independencia de la presión
previa reinante a la salida del cilindro de freno principal 5. Por
medio de un sensor de presión previa 4 se puede captar la presión
previa (Pvor) reinante a la salida del cilindro de freno principal 5
con ayuda de un aparato de mando electrónico 6 asociado a la
instalación de freno. Esta presión previa es una magnitud de
accionamiento del pedal que es directamente proporcional a la
fuerza F aplicada por el conductor a través del pedal del
freno.
El aparato de mando electrónico 6 presenta otras
entradas y salidas para otras señales de entrada y salida; en
particular, están previstas líneas de mando procedentes del aparato
de mando 6 para activar los actuadores de la unidad de freno 3.
En la figura 1 se muestra una ejecución posible
del amplificador 2 de la fuerza de frenado representado en la
figura 3. Los amplificadores de la fuerza de frenado conocidos
presentan, por ejemplo, los componentes siguientes:
Un muelle 1, un pistón de reacción 2, un fuelle
de sellado 3, un fondo de carcasa 4, un plato de membrana 5, una
tapa de carcasa 6, una membrana 7, una caja de válvula 8, un disco
de reacción 9, un perno de tracción 10, un émbolo palpador 11, una
válvula de mando 12, un vástago de accionamiento 13, un filtro de
aire 14, un perno de tracción 15, un pestillo 16, un disco palpador
17 y una acometida de vacío 18.
Para explicar el funcionamiento de amplificadores
de fuerza de frenado conocidos se hace referencia especialmente a
la publicación (No. XFD 113(D)) de la firma Lucas relativa a
dispositivos de accionamiento de freno, 1994, páginas 2.13 a
2.20.
Esencial para la invención es la ampliación de un
amplificador de fuerza de frenado conocido 2 (figura 3) del tipo de
vacío según la figura 1 con un sensor de presión diferencial 20
entre la cámara de vacío 21 del amplificador de fuerza de frenado y
la atmósfera, así como con un sensor de presión diferencial 19
entre la cámara de vacío 21 y la cámara de trabajo 22 del
amplificador de la fuerza de frenado. Los sensores de presión 19 y
20 pueden estar construidos únicamente como interruptores cuyo
primer estado de conmutación se ajusta al presentarse una presión
diferencial y cuyo segundo estado de conmutación se ajusta al no
presentarse una presión diferencial.
Las señales de los sensores de presión
diferencial 19 y 20 son captadas y evaluadas por el aparato de
mando 6. Si se reconoce por medio del sensor de presión diferencial
20 (figura 1) que no existe diferencia entre la presión en la
cámara de vacío 21 y la presión atmosférica y se reconoce por medio
del sensor de presión previa 4 (figura 3) que la presión a la
salida del cilindro de freno principal 5 aumenta o ha sobrepasado
un umbral prefijado, el aparato de mando 6 deduce de ello que ha
fallado el amplificador de la fuerza de frenado. En este caso, no
existe vacío en el amplificador de la fuerza de frenado.
Además o alternativamente, el aparato de mando 6
deduce que ha fallado el amplificador de la fuerza de frenado
cuando se reconoce por medio del sensor de presión diferencial 19
que la presión en la cámara de trabajo 22 es a lo sumo igual a la
presión en la cámara de vacío 21, y cuando se reconoce al mismo
tiempo por medio del sensor de presión previa 4 (figura 3) que la
presión a la salida del cilindro de freno principal 5 aumenta o ha
sobrepasado un umbral prefijado. Cuando se puede medir
inequívocamente por medio del sensor de presión diferencial 19 que
la presión en la cámara de trabajo 22 es más baja que la presión en
la cámara de vacío 21 o que la depresión en la cámara de trabajo 22
es mayor que la depresión en la cámara de vacío 21, se puede deducir
ya que ha fallado el amplificador de la fuerza de frenado antes de
que se reconozca por medio del sensor de presión previa 4 (figura 3)
que la presión a la salida del cilindro de freno principal 5
aumenta o ha sobrepasado un umbral prefijado. En estos casos, se
entorpece la aspiración de aire atmosférico hacia la cámara de
trabajo 22.
Si, por ejemplo, se reconoce de la manera
anteriormente descrita el fallo del amplificador de la fuerza de
frenado, se genera por medio del aparato de mando electrónico 6 y
por medio de la unidad de freno electrónicamente regulable 3 la
presión p en los frenos HL, HR, VL y VR de las ruedas de tal manera
que resulta una evolución de deceleración nominal mínima prefijada
B o C (figura 2) en función de la fuerza F del pedal o de una
magnitud de accionamiento del pedal proporcional a ella.
En la figura 2 se ha registrado en el eje X la
fuerza F del pedal en newton y en el eje Y la presión de frenado p
en los frenos de las ruedas, la cual es directamente proporcional a
la deceleración del vehículo. La evolución de deceleración A de
trazo fino representa una evolución de deceleración normal con el
amplificador de la fuerza de frenado intacto, cuyo gradiente
disminuye en el punto de modulación. El gradiente de la evolución
de deceleración A después del punto de modulación corresponde al
gradiente de la evolución de deceleración D, que se alcanzaría
únicamente en caso de fallo del amplificador de la fuerza de
frenado. Sin embargo, si, por ejemplo, se prescribe como condición
de homologación para una prueba de tipo que al fallar el
amplificador de la fuerza de frenado se tiene que conseguir con una
fuerza del pie de 500 N una deceleración -a de 2,9 m/s^{2}, se
prefija en un primer caso la evolución de deceleración B como
evolución de deceleración nominal mínima. Sin embargo, como
alternativa, también puede prefijarse en un segundo caso una
evolución de deceleración nominal mínima C que conduzca a una mayor
deceleración en comparación con las condiciones de homologación.
Sin embargo, debido a la característica de deceleración C, la
característica del comportamiento de frenado no deberá apartarse
todavía de un comportamiento de frenado con amplificador de fuerza
de frenado intacto para llamar la atención del conductor por vía
táctil sobre una anomalía.
Por tanto, si en el aparato de mando 6 se
reconoce el fallo del amplificador de la fuerza de frenado, se
genera la presión de frenado p en los frenos de las ruedas de tal
manera que se obtenga la evolución de deceleración nominal mínima B
o C en función de la fuerza F del pedal.
Mediante este ejemplo de ejecución según la
invención, por un lado, se llama la atención del conductor sobre la
presencia de una anomalía y, por otro lado, se pone a su
disposición una deceleración satisfactoria.
Claims (2)
1. Instalación de freno para vehículos
automóviles con un pedal de freno (1), un amplificador (2) de la
fuerza de frenado, un cilindro de freno principal (5) y una unidad
de freno electrónicamente regulable (3) que está dispuesta entre el
cilindro de freno principal (5) y los frenos (HL, HR, VL, VR) de las
ruedas y con la cual se puede ajustar la presión de frenado en los
frenos de las ruedas, por medio de un aparato de mando electrónico
(6), independientemente de la presión previa reinante a la salida
del cilindro de freno principal (5), caracterizada porque en
caso de que falle el amplificador (2) de la fuerza de frenado se
genera por medio del aparato de mando electrónico (6) y por medio
de la unidad de freno electrónicamente regulable (3) la presión de
frenado (p) en los frenos (HL, HR, VL, VR) de las ruedas de tal
manera que resulte una evolución de deceleración nominal mínima
prefijada (B; C) en función de una magnitud (F) de accionamiento del
pedal que es directamente proporcional a la fuerza del pedal
aplicada por el conductor a través del pedal (1) del freno,
reconociéndose el fallo del amplificador (2) de la fuerza de
frenado cuando no se mide ninguna diferencia entre la presión en la
cámara de vacío (21) y la presión atmosférica, pero la presión a la
salida del cilindro de freno principal (5) aumenta o sobrepasa un
umbral prefijado.
2. Instalación de freno para vehículos
automóviles con un pedal de freno (1), un amplificador (2) de la
fuerza de frenado, un cilindro de freno principal (5) y una unidad
de freno electrónicamente regulable (3) que está dispuesta entre el
cilindro de freno principal (5) y los frenos (HL, HR, VL, VR) de las
ruedas y con la cual se puede ajustar la presión de frenado en los
frenos de las ruedas, por medio de un aparato de mando electrónico
(6), independientemente de la presión previa reinante a la salida
del cilindro de freno principal (5), caracterizada porque en
caso de fallo del amplificador (2) de la fuerza de frenado se
genera por medio del aparato de mando electrónico (6) y por medio de
la unidad de freno electrónicamente regulable (3) la presión de
frenado (p) en los frenos (HL, HR, VL, VR) de las ruedas de tal
manera que resulte una evolución de deceleración nominal prefijada
(B; C) en función de una magnitud (F) de accionamiento del pedal
que es directamente proporcional a la fuerza del pedal aplicada por
el conductor a través del pedal (1) del freno, reconociéndose el
fallo del amplificador (2) de la fuerza de frenado cuando la presión
en la cámara de trabajo (22) es a lo sumo igual a la presión en la
cámara de vacío (21), pero la presión a la salida del cilindro de
freno principal (5) aumenta o sobrepasa un umbral prefijado.
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