ES2219040T3 - Dispositivo de frenado con asistencia y control combinados. - Google Patents
Dispositivo de frenado con asistencia y control combinados.Info
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Abstract
Dispositivo de frenado para vehículo, del tipo de los que comprenden un circuito hidráulico cerrado lleno de un fluido hidráulico sometido, selectivamente, a diferentes presiones en diferentes puntos del circuito, comprendiendo este circuito: un depósito (1) de baja presión; un primer receptor (21) de presión, asociado con una rueda trasera del vehículo, constituyendo una entrada (211) del mismo un primer punto del circuito; un segundo receptor (22) de presión, asociado con una rueda delantera del vehículo, constituyendo una entrada (222) del mismo un segundo punto del circuito; un primer generador (31) de presión, accionado mecánicamente, constituyendo una salida (313) del mismo un tercer punto del circuito; un segundo generador (32) de presión, accionado eléctricamente, constituyendo una salida (324) del mismo un cuarto punto del circuito; un acumulador (4) de fluido hidráulico; un sensor (5) de presión, capaz de proporcionar una medición (Mp) de la presión del fluido en el tercer punto (313) del circuito; y medios de válvula (61, 62, 63), estando conectados entre sí los puntos segundo y cuarto (222, 324) del circuito a fin de estar sometidos continuamente a la misma presión, comprendiendo los medios de válvula (61, 62, 63) una primera electroválvula (61), regulada de modo que evolucione desde un estado de paso, en el que conecta entre sí los puntos segundo y tercero (222, 313) del circuito, a un estado de bloqueo, en el que aísla entre sí los puntos segundo y tercero (222, 313) del circuito cuando la medición (Mp) de presión supere un umbral (Up) predeterminado, pudiendo variarse, eléctricamente, la presión proporcionada por el segundo generador (32) de presión.
Description
Dispositivo de frenado con asistencia y control
combinados.
La presente invención se refiere a un dispositivo
de frenado para vehículo automóvil, del tipo de los que permiten
evitar el bloqueo de las ruedas del vehículo.
De manera más precisa, la presente invención se
refiere a un dispositivo de frenado para vehículo, del tipo de los
que comprenden un circuito hidráulico cerrado lleno de un fluido
hidráulico, sometido, selectivamente, a diferentes presiones en
diferentes puntos del circuito, comprendiendo este circuito: un
depósito de baja presión; un primer receptor de presión, asociado
con una rueda trasera del vehículo, constituyendo una entrada del
mismo un primer punto del circuito; un segundo receptor de presión,
asociado con una rueda delantera del vehículo, constituyendo una
entrada del mismo un segundo punto del circuito; un primer generador
de presión, accionado mecánicamente, constituyendo una salida del
mismo un tercer punto del circuito; un segundo generador de presión,
accionado eléctricamente, constituyendo una salida del mismo un
cuarto punto del circuito; un acumulador de fluido hidráulico; un
sensor de presión, capaz de proporcionar una medición de la presión
del fluido en el tercer punto del circuito; y medios de válvula,
estando conectados entre sí los puntos segundo y cuarto (222, 324)
del circuito a fin de estar sometidos continuamente a la misma
presión, comprendiendo los medios de válvula (61, 62, 63) una
primera electroválvula (61), regulada de modo que evolucione desde
un estado de paso, en el que conecta entre sí los puntos segundo y
tercero (222, 313) del circuito, a un estado de bloqueo, en el que
aísla entre sí los puntos segundo y tercero (222, 313) del circuito
cuando la medición (Mp) de presión supere un umbral (Up)
predeterminado, pudiendo variarse, eléctricamente, la presión
proporcionada por el segundo generador (32) de presión.
Los dispositivos de este tipo, en particular
según el documento DE A 195 33174, son bien conocidos en la técnica
anterior y se utilizan desde hace muchos años.
Uno de los problemas encontrados en la concepción
de tales sistemas de frenado se encuentra en la dificultad de
mejorar continuamente sus prestaciones reduciendo, al mismo tiempo,
el coste, en particular, para permitir su mayor difusión posible y
asegurar así una seguridad óptima para el mayor número posible de
vehículos.
La presente invención se sitúa en este contexto y
tiene como objeto, particularmente, permitir una reducción sensible
del coste de fabricación de los dispositivos de este tipo merced a
la optimización de sus funciones.
Con este fin, el dispositivo de la invención, por
otro lado conforme a la definición que de él proporciona el
preámbulo anterior se caracteriza, esencialmente, porque el
acumulador está dotado de una entrada conectada directamente con el
tercer punto del circuito, estando pre-ajustado este
acumulador de modo que admita fluido hidráulico solamente cuando la
presión de fluido en el tercer punto del circuito sea, al menos,
igual a las tres cuartas partes de dicho umbral predeterminado, y
porque una primera ley de absorción relaciona cada variación de
volumen de fluido admitido en el acumulador con una variación
correspondiente de la presión del fluido en el tercer punto del
circuito, relacionando una segunda ley de absorción cada variación
de volumen de fluido admitido en el segundo receptor de presión con
una variación correspondiente de la presión de fluido en el cuarto
punto del circuito, y presentando las leyes de absorción primera y
segunda pendientes primera y segunda respectivas, mostrando estas
pendientes primera y segunda, ventajosamente, una relación
comprendida entre 0,75 y 1,33.
Para optimizar adicionalmente el dispositivo de
frenado de la invención es preferible prever que los medios de
válvula comprendan, además, una segunda electroválvula que conecte,
selectivamente, los puntos primero y tercero del circuito, y una
tercera electroválvula, que conecte, selectivamente, el primer punto
del circuito con el depósito de baja presión, permitiendo las
electroválvulas segunda y tercera una variación selectiva de la
presión del primer receptor de presión.
De manera clásica, el primer generador de presión
puede comprender un cilindro de mando, asociado o no con un
servomotor de asistencia por depresión.
En cuanto al segundo generador de presión, éste
puede comprender un pistón montado a deslizamiento, de manera
estanca, en un cilindro, y movido, selectivamente, mediante un motor
eléctrico.
Gracias a estas características, el dispositivo
de la invención puede combinar las ventajas de una asistencia
variable en cada rueda delantera del vehículo con las ventajas de
una regulación anti-bloqueo de cada rueda trasera,
sin tener que recurrir a la utilización de una bomba.
De ese modo resulta posible, en particular:
- responder a las condiciones de frenado de
urgencia con una asistencia variable en cada rueda delantera;
- mantener y/o mejorar los tiempos de respuesta
del dispositivo de frenado gracias a la conexión directa entre el
cilindro de mando y cada receptor de presión en la fase inicial de
una secuencia de frenado;
- mantener la sensación de pedal habitual, la
carrera muerta habitual y el umbral de activación habitual de un
dispositivo de frenado estándar, dotando al dispositivo de la
invención de un servomotor de asistencia por depresión, de tamaño
reducido;
- controlar los costes de fabricación merced a
una simplificación de la función anti-bloqueo de
ruedas en el eje trasero del vehículo;
- y obtener una seguridad adicional merced a la
utilización de dos energías, a saber, energías muscular y eléctrica,
y merced a la duplicación de los generadores de presión que
controlan los receptores de presión delanteros.
Otras características y ventajas de la invención
se manifestarán claramente a partir de la descripción que de ella se
hace a continuación, a título indicativo y de ningún modo
limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
- la figura 1 es el esquema de un dispositivo de
frenado conforme a la invención;
- la figura 2 es un diagrama que representa las
leyes de absorción del acumulador y del receptor de presión de la
rueda delantera;
- la figura 3 es un diagrama que representa, en
función de la fuerza de frenado ejercida por el conductor del
vehículo, la evolución de las presiones de fluido hidráulico en los
receptores delantero y trasero de un dispositivo de frenado conforme
a la invención, dotado de un servomotor de asistencia al frenado por
depresión;
- la figura 4 es un diagrama que representa, en
función de la fuerza de frenado ejercida por el conductor del
vehículo, la evolución de las presiones de fluido hidráulico en los
receptores delantero y trasero de un dispositivo de frenado según la
invención, no provisto de servomotor de asistencia al frenado por
depresión; y
- la figura 5 ilustra un modo de realización
posible del segundo generador de presión.
La invención se refiere a un dispositivo de
frenado para vehículo automóvil que permite evitar el bloqueo de las
ruedas del vehículo.
De manera más precisa, la invención se refiere a
un dispositivo de frenado para vehículo, del tipo de los que
comprenden un circuito hidráulico cerrado lleno de un fluido
hidráulico sometido, selectivamente, a diferentes presiones en
diferentes puntos del circuito.
Clásicamente, un circuito de este tipo comprende:
un depósito 1 de baja presión; receptores de presión, tales como 21,
22, asociados, respectivamente, con las ruedas trasera y delantera
del vehículo, siendo capaz, cada uno, de aplicar un par de frenado
en la rueda correspondiente en función de la presión que reciba; un
generador 31 de presión, accionado mecánicamente mediante el trabajo
muscular del conductor del vehículo; un generador 32 de presión,
accionado eléctricamente; un sensor 5 de presión, que proporcione
una señal Mp de medición de presión; y electroválvulas, tales como
61, 62 y 63.
Sensores de ruedas (no representados)
proporcionan a una unidad lógica 7 señales R1, R2, R3 y R4, siendo,
cada una, representativa del movimiento de rotación de una rueda
correspondiente del vehículo, recibiendo la unidad lógica, también,
la señal Mp de medición de presión y proporcionando señales de
control S32, S61, S62 y S63 destinadas al generador 32 de presión y
a las electroválvulas 61, 62 y 63.
De manera ventajosa, el lector no familiarizado
con la técnica considerada podrá remitirse al cuaderno técnico del
solicitante, titulado "Dispositivos de frenado para vehículos"
y editado por Editions Delta Press, 35, Rue
Sainte-Cécile, 13005 - Marsella, Francia.
Un primer punto del circuito hidráulico de
frenado está constituido por una entrada 211 del primer receptor 21
de presión; un segundo punto de este circuito está constituido por
una entrada 222 del segundo receptor 22 de presión; un tercer punto
está constituido por una salida 313 del generador 31 de presión de
accionamiento mecánico; y un cuarto punto de este mismo circuito
está constituido por una salida 324 del generador 32 de presión de
accionamiento
eléctrico.
eléctrico.
El sensor 5 de presión se instala directamente en
el tercer punto 313 del circuito para poder proporcionar, como señal
Mp, una medición representativa de la presión de fluido en este
tercer punto 313.
Según un primer aspecto de la invención, los
puntos segundo y cuarto 222, 324 del circuito se conectan
directamente entre sí para que estén sometidos, de manera continua,
a la misma presión.
En reposo, es decir, en ausencia de accionamiento
del dispositivo de frenado, la electroválvula 61, que está instalada
entre los puntos segundo y tercero 222, 313 del circuito, se
encuentra en estado de paso, tal como se ilustra en la figura 1, y
en cuyo estado hace comunicar entre sí estos puntos segundo y
tercero 222, 313 del circuito.
Cuando la medición de presión Mp supere un umbral
predeterminado Up, este hecho es detectado por la unidad lógica 7,
que controla, también, el paso de la electroválvula 61 a un estado
de bloqueo, en el que esta electroválvula aísla entre sí los puntos
segundo y tercero 222, 313 del circuito.
Por otro lado, el segundo generador 32 de presión
es del tipo de los que proporcionan una presión que puede variarse
eléctricamente.
En estas condiciones, resulta posible, a partir
del momento en que el conductor haya aplicado una presión igual al
umbral Up, utilizar la energía eléctrica para aumentar el esfuerzo
de frenado sin requerir, por parte del conductor, un esfuerzo
muscular suplementario que, eventualmente, pueda no ser capaz de
proporcionar.
Según un segundo aspecto de la invención, el
acumulador 4 está dotado de una entrada 43 conectada, directamente,
con el tercer punto 313 del circuito, y este acumulador 4 está
pre-ajustado para admitir fluido hidráulico
solamente cuando la presión de fluido en el tercer punto 313 del
circuito sea, al menos, igual a las tres cuartas partes del umbral
predeterminado Up y, más ventajosamente todavía, cuando sea igual a
este umbral Up.
Con este fin, el acumulador 4 puede comprender un
resorte 41 que desplace un pistón 42 y que se encuentre comprimido
cuando el pistón esté desplazado por el fluido que entra en el
acumulador, estando precargado el resorte 41 de modo que permita la
entrada de fluido únicamente por encima de la presión deseada.
Gracias a esta disposición, no solamente resulta
posible utilizar el acumulador para simular el accionamiento del
segundo receptor 22 de presión, como si la electroválvula 61
permaneciese en estado de paso, sino, también, almacenar en el
acumulador 4 un cierto volumen de fluido a presión, que pueda
utilizarse para lograr una regulación anti-bloqueo,
sin bomba, del primer receptor 21 de presión.
Para ello, conviene hacer coincidir, al menos
aproximadamente, para valores de presión superiores al umbral Up, la
primera ley de absorción, definida como la que relaciona cada
variación de volumen V1 de fluido admitido en el acumulador 4 con
una variación correspondiente de la presión P1 del fluido en el
tercer punto 313 del circuito, con la segunda ley de absorción,
definida como la que relaciona cada variación de volumen V2 de
fluido admitido en el segundo receptor 22 de presión con una
variación correspondiente de la presión P2 de fluido en el cuarto
punto 324 del circuito.
En realidad, como muestra la figura 2, la segunda
ley de absorción presenta, en primer lugar, una evolución no lineal,
que corresponde a la recuperación de las holguras, y que continúa
con una evolución lineal, definida mediante una pendiente K2, que
corresponde a la deformación elástica del freno accionado por el
receptor 22 de presión.
La primera ley de absorción es una ley lineal de
pendiente K1, siendo K1 la rigidez del resorte 41, cuyo origen de
presión P1 se sitúa en el valor del umbral Up, cuyo origen, medido
en volumen V2, se designa con Vu, y cuyo origen, medido en volumen
V1, es igual a cero, puesto que el volumen V1 de fluido admitido en
el acumulador comienza a crecer, únicamente, para valores de la
presión superiores al umbral Up.
En estas condiciones, el llenado del acumulador 4
puede proporcionar una simulación óptima del accionamiento del
receptor 22 de presión, siempre que el umbral Up se escoja en la
parte lineal de la segunda ley de absorción, y siempre que se
proporcione a la rigidez K1 del resorte 41 el valor de la pendiente
K2 de esta segunda ley de absorción, manteniéndose aceptable esta
simulación mientras que la relación K1/K2 se mantenga comprendida
entre 0,75 y 1,33.
Como el acumulador 4 constituye una reserva de
fluido a presión disponible para el primer receptor 21 de presión,
es posible modular la presión que exista en este primer receptor de
presión sin tener que recurrir a la utilización de una bomba.
Con este fin es suficiente, como muestra la
figura 1, prever una segunda electroválvula 62, instalada entre los
puntos primero y tercero 211, 313 del circuito, y una tercera
electroválvula 63, instalada entre el primer punto 211 del circuito
y el depósito 1 de baja presión, siendo accionadas estas
electroválvulas segunda y tercera 62, 63 por la unidad lógica 7, a
fin de permitir una variación selectiva de la presión en el primer
receptor 21 de presión, en particular para evitar un bloqueo de la
rueda trasera correspondiente.
Como muestra la figura 1, el primer generador 31
de presión puede comprender un cilindro 311 de mando, equipado o no
con un servomotor 312 de asistencia por depresión.
La figura 3 es un diagrama que representa la
evolución de las presiones P22 y P21 en los receptores delantero 22
y trasero 21 en función de la fuerza F de frenado ejercida por el
conductor del vehículo, en el caso de la utilización de un
servomotor 312 de depresión.
La presión P21 en el receptor 21 de presión
trasero evoluciona en función de la fuerza F según la curva de
respuesta característica del servomotor, salvo que, por ejemplo,
esta presión tenga que regularse mediante la conmutación de las
electroválvulas 62 y 63, a fin de evitar momentáneamente un bloqueo
de la rueda trasera correspondiente, ilustrándose esta situación
mediante la evolución de presión P21R.
Al ser generada la presión P22 del receptor 22 de
presión delantero, hasta su valor umbral Up, por el generador 31 de
presión de accionamiento mecánico, dicha presión sigue, en ausencia
de regulación, la misma evolución que la presión P21.
Por otro lado, en la medida en que, por encima
del umbral Up, la presión P22 es generada por el generador 32 de
presión de accionamiento eléctrico, esta presión P22 puede, al mismo
tiempo, superar sensiblemente la presión que el esfuerzo del
conductor haga aparecer en el tercer punto 313 del circuito y
evolucionar independientemente de la presión disponible en el tercer
punto 313, pudiendo la propia presión P22 variarse mediante el
accionamiento eléctrico del generador 32 de presión, por ejemplo,
para evitar momentáneamente un bloqueo de la rueda delantera
correspondiente, como muestra la evolución P22R de esta presión.
En caso de no utilizarse algún servomotor (figura
4), la situación es similar, salvo que la presión P21 evolucione
según la curva de respuesta característica de un cilindro de mando
desprovisto de asistencia.
Como muestra la figura 5, el generador 32 de
presión de accionamiento eléctrico comprende, ventajosamente, un
pistón 321 montado a deslizamiento, de manera estanca, en un
cilindro 322 y movido selectivamente mediante un motor eléctrico
323, por ejemplo, por medio de un reductor de engranajes 325 y una
conexión 326 tornillo-tuerca, pero pudiendo
utilizarse un generador de presión piezo-eléctrico
en lugar del generador ilustrado.
Claims (5)
1. Dispositivo de frenado para vehículo, del tipo
de los que comprenden un circuito hidráulico cerrado lleno de un
fluido hidráulico sometido, selectivamente, a diferentes presiones
en diferentes puntos del circuito, comprendiendo este circuito: un
depósito (1) de baja presión; un primer receptor (21) de presión,
asociado con una rueda trasera del vehículo, constituyendo una
entrada (211) del mismo un primer punto del circuito; un segundo
receptor (22) de presión, asociado con una rueda delantera del
vehículo, constituyendo una entrada (222) del mismo un segundo punto
del circuito; un primer generador (31) de presión, accionado
mecánicamente, constituyendo una salida (313) del mismo un tercer
punto del circuito; un segundo generador (32) de presión, accionado
eléctricamente, constituyendo una salida (324) del mismo un cuarto
punto del circuito; un acumulador (4) de fluido hidráulico; un
sensor (5) de presión, capaz de proporcionar una medición (Mp) de la
presión del fluido en el tercer punto (313) del circuito; y medios
de válvula (61, 62, 63), estando conectados entre sí los puntos
segundo y cuarto (222, 324) del circuito a fin de estar sometidos
continuamente a la misma presión, comprendiendo los medios de
válvula (61, 62, 63) una primera electroválvula (61), regulada de
modo que evolucione desde un estado de paso, en el que conecta entre
sí los puntos segundo y tercero (222, 313) del circuito, a un estado
de bloqueo, en el que aísla entre sí los puntos segundo y tercero
(222, 313) del circuito cuando la medición (Mp) de presión supere un
umbral (Up) predeterminado, pudiendo variarse, eléctricamente, la
presión proporcionada por el segundo generador (32) de presión,
caracterizado porque el acumulador (4) está dotado de una
entrada (43) conectada directamente con el tercer punto (313) del
circuito, y porque este acumulador (4) está
pre-ajustado para admitir fluido hidráulico,
únicamente, cuando la presión de fluido en el tercer punto (313) del
circuito sea, al menos, igual a las tres cuartas partes de dicho
umbral predeterminado (Up) y porque una primera ley de absorción
relaciona cada variación de volumen (V1) de fluido admitido en el
acumulador (4) con una variación correspondiente de la presión (P1)
del fluido en el tercer punto (313) del circuito, porque una segunda
ley de absorción relaciona cada variación de volumen (V2) de fluido
admitido en el segundo receptor (22) de presión con una variación
correspondiente de la presión (P2) de fluido en el cuarto punto
(324) del circuito, porque las leyes de absorción primera y segunda
presentan pendientes primera y segunda (K1, K2) respectivas, y
porque las pendientes primera y segunda presentan una relación
(K1/K2) comprendida entre 0,75 y 1,33.
2. Dispositivo de frenado según la reivindicación
1, caracterizado porque los medios de válvula (61, 62, 63)
comprenden, además, una segunda electroválvula (62) que conecta,
selectivamente, los puntos primero y tercero (211, 313) del
circuito, y una tercera electroválvula (63) que conecta,
selectivamente, el primer punto (211) del circuito con el depósito
(1) de baja presión, permitiendo las electroválvulas segunda y
tercera (62, 63) una variación selectiva de la presión del primer
receptor (21) de presión.
3. Dispositivo de frenado según las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el primer
generador (31) de presión comprende un cilindro (311) de mando.
4. Dispositivo de frenado según la reivindicación
3, caracterizado porque el primer generador (31) de presión
comprende un servomotor (312) de asistencia por depresión.
5. Dispositivo de frenado según una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
segundo generador (32) de presión comprende un pistón (321) montado
a deslizamiento, de manera estanca, en un cilindro (322) y movido,
selectivamente, mediante un motor eléctrico (323).
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