ES2271759T3 - Procedimiento para hacer funcionar un freno hidraulico de vehiculo con dispositivo de estacionamiento accionado electricamente como freno de emergencia. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para hacer funcionar como freno de emergencia un freno hidráulico de vehículo (10), que presenta un pistón del freno (18), que actúa sobre un elemento de fricción y se puede desplazar a una posición de accionamiento por presión hidráulica que se puede introducir en una cámara hidráulica (16) que actúa conjuntamente con el pistón del freno (18), en la que presiona el elemento de fricción contra un rotor del freno del vehículo, y una disposición de husillo/tuerca (24), accionada por un motor eléctrico (42), coaxial respecto al eje central (A) del pistón del freno (18), para inmovilizar mecánicamente el pistón del freno (18) en la posición de accionamiento, cuya tuerca (30) está asegurada contra un giro, y se mueve por medio de una rotación del husillo (26) en función de la dirección de giro con un movimiento de traslación a lo largo del eje (A) poniéndose en contacto con el pistón del freno (18) o alejándose del pistón del freno (18), caracterizado por las etapas: - accionamiento de giro del husillo (26) por medio de un motor eléctrico (42) en una primera dirección de giro de manera que la tuerca (30) de la disposición de husillo/tuerca (24) entra en contacto con el pistón del freno (18), - otro accionamiento de giro del husillo (26) en la primera dirección de giro y la comparación de la desaceleración obtenida de vehículo con una desaceleración mínima establecida, - accionamiento regulado de giro del husillo (26) en la primera dirección de giro o opuesta a ella, en función del resultado de la comparación anteriormente realizada, de forma que no se queda por debajo de la desaceleración mínima establecida.
Description
Procedimiento para hacer funcionar un freno
hidráulico de vehículo con dispositivo de estacionamiento accionado
eléctricamente como freno de emergencia.
La invención se refiere a un procedimiento para
hacer funcionar un freno hidráulico de vehículo con dispositivo de
estacionamiento accionado eléctricamente.
Del documento EP0729871A1 se conoce un freno
hidráulico de vehículo, en el que se puede presionar un forro de
fricción mediante un pistón del freno por presión hidráulica contra
un disco de freno para frenar su giro. Para ello, habitualmente se
introduce líquido hidráulico bajo presión en una cámara hidráulica,
una de cuyas paredes de limitación está conformada por el pistón
del freno. La presión en la cámara hidráulica lleva entonces al
desplazamiento del pistón del freno, y con ello del forro de
fricción en la dirección del disco de freno. Para que este freno de
vehículo conocido pueda ser usado no sólo como freno de servicio,
sino también como freno de estacionamiento - también denominado
freno de aparcamiento - éste presenta una disposición de
husillo/tuerca para inmovilizar mecánicamente el pistón del freno
en un estado en el que el forro de fricción se encuentra engranado
con el disco de freno.
Del documento
US-A-4804073 se conoce un freno de
disco de vehículo accionado hidráulica y eléctricamente, en el que
un pistón de freno puede presionarse por presión hidráulica o
mediante un motor eléctrico y una disposición de engranaje
planetario/husillo contra el disco de freno. El dispositivo
eléctrico de accionamiento se usa para emplear el freno como freno
de aparcamiento. Mediante la disposición de engranaje
planetario/husillo se presiona una tuerca resistente a la torsión
contra el pistón de freno para moverse al final en dirección hacia
el disco de freno y para presionar un elemento de fricción en el
disco de freno.
La invención se basa en el objetivo de
proporcionar un procedimiento mejorado para poner en funcionamiento
un freno hidráulico de vehículo con un dispositivo de
estacionamiento accionado eléctricamente como freno de
emergencia.
Este objetivo se consigue según la invención con
un procedimiento que presenta las características indicadas en la
reivindicación 1.
Un freno de vehículo genérico puede emplearse,
además de en su función normal como freno hidráulico de servicio,
pero no solo como freno de estacionamiento sino también, según la
invención, como freno de emergencia. Para ello se acciona el
husillo de la disposición husillo/tuerca mediante el motor eléctrico
análogamente al procedimiento en el empleo como freno de
estacionamiento en una primera dirección de giro, de forma que la
tuerca se mueve hacia el pistón de freno y finalmente se apoya en
el pistón de freno. El husillo se acciona en giro luego
subsiguientemente en la primera dirección de giro, por lo que el
pistón de freno se desplaza y el elemento de fricción entra en
contacto con el rotor a frenar. La desaceleración de vehículo
obtenida con ello se compara con una desaceleración mínima
establecida. Por ejemplo, para ello puede consultarse la
desaceleración de vehículo determinada de todos modos en un sistema
de regulación de resbalamiento de frenos (sistema ABS), que hoy en
día está instalado de serie en la mayoría de los vehículos de
carretera, mientras que la desaceleración mínima establecida puede
ser, por ejemplo, una desaceleración mínima fijada por la ley.
Después, el husillo se acciona reguladamente en giro con ayuda de
un aparato electrónico de control, que puede estar unido, por
ejemplo, con el aparato de control del dispositivo de regulación de
presión en el frenado, en función del resultado de la comparación
anteriormente realizada entre la desaceleración momentánea de
vehículo y la desaceleración mínima establecida, en la primera
dirección de giro o opuesta a ella, de forma que, por un lado, no se
quede por debajo de la desaceleración mínima establecida y, por
otro lado, no se bloqueen las ruedas del vehículo. En una situación
de emergencia, por ejemplo, para una avería del accionamiento
hidráulico del freno de vehículo, un vehículo puede detenerse de
esta manera al menos con la desaceleración mínima establecida. Un
funcionamiento dosificado semejante del freno de vehículo según la
invención puede emplearse también para facilitar la conducción en
zonas de montaña, mientras que al principio se impide un retroceso
del vehículo por la función de estacionamiento del freno ya
descrita (así nombrada función "hillholder") y para conducir se
suelta el freno despacio y controladamente en la medida en la que
se produce un aumento de velocidad del vehículo.
Según una variante preferida del procedimiento
anteriormente descrito, un dispositivo de control que actúa
simultáneamente con el o los frenos de vehículo, por ejemplo, el
aparato de control ya mencionado, permite solo luego la realización
del procedimiento en un freno de vehículo cuando tanto la rueda de
vehículo asignada a este freno de vehículo, como también la rueda
de vehículo situada en diagonal se encuentran en giro. Cuando dos
ruedas de vehículo situadas en diagonal se encuentran en giro, esto
significa que el vehículo se encuentra en movimiento. La regulación
anteriormente mencionada es necesaria, por ejemplo, para que la
función del freno de estacionamiento pueda controlarse en un banco
de pruebas de frenado en el que se accionan en giro las ruedas de
un eje de vehículo.
Un ejemplo de realización del procedimiento
conforme a la invención se explica a continuación con más detalle a
partir de las figuras esquemáticas anexas que muestran un freno de
vehículo equipado de modo correspondiente. Se muestra:
Fig. 1 la vista en planta desde
arriba seccionada parcialmente de un freno de vehículo hidráulico
con función de freno de estacionamiento y de freno de emergencia,
y
Fig. 2A-2C diagramas a
partir de los que se describe un procedimiento para poner en
funcionamiento el freno del vehículo mostrado en la Fig. 1 como
freno de estacionamiento.
El freno del vehículo reproducido en la Fig. 1 y
designado en general con el número 10 está realizado aquí como
freno de disco de pinza flotante, que presenta, de modo conocido,
una carcasa 12 en la que está conformada en una pieza una pinza
flotante 14, que solapa un disco de freno no representado aquí.
En la carcasa 12 se encuentra una cámara
hidráulica 16 en la que está alojado un pistón de freno 18 de modo
obturante y de modo que se puede desplazar a lo largo de su eje
longitudinal central A. Para la provisión de líquido hidráulico a
la cámara hidráulica 16 existe en el exterior del freno del vehículo
10 una conexión 20 que está unida con una unidad de transducción
piezométrica de presión del freno no representada aquí, por ejemplo
con una unidad de amplificación de la fuerza de frenado/unidad de
cilindro principal, que se puede accionar por medio de un pedal de
freno. En un accionamiento de la unidad de transducción piezométrica
de presión del freno se pone a presión el líquido hidráulico en la
cámara hidráulica 16 de manera que el pistón del freno 18 se
desplaza a lo largo del eje A hacia la izquierda, para hacer que a
los forros de fricción no representados se pongan en contacto de
fricción con el disco de freno, que tampoco está representado.
Cuando se finaliza el accionamiento de la unidad de transducción
piezométrica de presión del freno, entonces puede fluir líquido
hidráulico desde la cámara hidráulica 16 de vuelta en la dirección
de la unidad de transducción piezométrica de presión del freno, de
manera que el pistón del freno 18 se vuelve a desplazar a lo largo
del eje A, para dejar que estén en contacto los forros de fricción
con el disco de freno. Un elemento de obturación designado con el
número 22 que gira radialmente, que obtura el pistón del freno 18 en
la cámara hidráulica 16, soporta el movimiento de retorno del
pistón del freno 18, haciendo que según el principio de "roll
back", se ejerza una fuerza de retorno elástica sobre el pistón
del freno 18. La función del freno de disco 10 que acaba de ser
descrita, provocada por medio de un accionamiento hidráulico, así
como su diseño constructivo es perfectamente conocido para los
especialistas de este campo, y debido a ello no requiere de una
explicación más detallada.
Para que el freno del vehículo 10 mostrado no
sólo pueda llevar a cabo la función explicada anteriormente de un
freno de servicio hidráulico, sino que también se pueda usar como
freno de aparcamiento o de estacionamiento, existe una disposición
de husillo/tuerca designada en general con el número 24 que presenta
un husillo 26 dispuesto coaxialmente respecto al eje A con una
rosca exterior 28 y una tuerca 30 fundamentalmente en forma de
husillo que está provista de una rosca interior 32 que se ajusta a
una rosca exterior 28.
La disposición de husillo/tuerca 24 sirve para
convertir un movimiento de giro del husillo 26 en un movimiento de
translación de la tuerca 30, a la que para ello se le impide girar
por medio de un pasador de guía 34 que se introduce en ella, fijado
en el pistón del freno 18, y que sobresale de éste de modo paralelo
al eje A. Tal y como se puede ver bien a partir de la Fig. 1, el
pistón del freno 18 está conformado como pistón hueco abierto en la
parte derecha, y la disposición de husillo/tuerca 24 se encuentra en
su mayor parte dentro del pistón del freno 18 hueco, y con ello,
dentro de la cámara hidráulica 16. El husillo 26 está soportado en
la carcasa 12, y está alojado de modo giratorio por medio de un
soporte 36. Una obturación para árboles 38 obtura el husillo 26 en
la carcasa 12, para garantizar la hermeticidad de la cámara
hidráulica 16.
Para el accionamiento de giro del husillo 26
sirve una unidad designada en general con el número 40 formada por
un motor eléctrico 42 y un engranaje reductor 44 acoplado con éste,
que por su parte está acoplado con la sección terminal del husillo
26 que sobresale de la carcasa 12 de modo operativo. El engranaje
reductor 44 tiene una reducción total de 200:1, para que el motor
eléctrico 42 pueda ser elegido relativamente pequeño, y a pesar de
ello se garantice una fuerza de las zapatas de freno suficientemente
grande. La unidad 40 formada por el motor eléctrico 42 y el
engranaje reductor 44 es un grupo de subestructura que se puede
manejar por separado, que se puede combinar no sólo con el freno de
disco 10 mostrado, sino también con otros frenos de disco. El motor
eléctrico 42, en este caso, está dispuesto de tal manera que su
árbol secundario 46 se extiende paralelo al eje A y sale en la
parte opuesta al pistón del freno 18 de la carcasa del motor
eléctrico 42. Esta disposición ocupa un espacio especialmente
reducido, y adicionalmente hace posible montar la unidad 40
referida a la superficie B en cualquier posición angular en la
carcasa 12 del freno del vehículo 10. Con ello se puede realizar de
un modo sencillo una adaptación a limitaciones prefijadas que pueden
resultar, por ejemplo, de los componentes del chasis situados cerca
del freno del vehículo 10.
Se describe ahora la función de freno de
estacionamiento del freno del vehículo 10 mostrado: Para el
estacionamiento, en primer lugar se controla el motor eléctrico 42
por parte de una unidad de mando 48 electrónica de tal manera que
su árbol secundario 46 gira en una primera dirección. El giro del
árbol secundario 46 se transmite por medio del engranaje reductor
44 al husillo 26, que con ello también gira en una primera dirección
en la que por medio del desatornillado de la tuerca 30 se ocasiona
una prolongación de la disposición 24 de husillo/tuerca. La tuerca
30, así pues, se desplaza con un movimiento de traslación hacia la
izquierda, referida a la Fig. 1, a lo largo del eje A, y acaba
poniéndose en contacto con su brida 50 en forma anular con el suelo
del pistón del freno 18. Al realizarse otro giro del husillo 26 en
la primera dirección de giro, la tuerca 30 presiona entonces el
pistón del freno 18 hacia la izquierda, por medio de lo cual éste
último presiona el forro de fricción no representado aquí contra el
disco de freno que, igualmente, no está representado. Cuando se
alcanza este estado, se puede desconectar el motor eléctrico 42.
Puesto que la pareja de roscas formada por las dos roscas 28 y 32
es autobloqueante, se mantiene la posición alcanzada de la
disposición 24 de husillo/tuerca también después del apagado del
motor eléctrico 42.
Para soltar el freno de estacionamiento, el
motor eléctrico 42 se controla por parte de la unidad de mando 48
de tal manera que su árbol secundario 46 gira en la dirección
contrapuesta. Este giro se transmite, a su vez, al husillo 26, de
manera que éste también gira de modo contrapuesto a la primera
dirección de giro, y se atornilla en la tuerca 30, gracias a lo
cual la tuerca 30 se mueve a lo largo del eje A con un movimiento
de traslación hacia la derecha. De este modo, el pistón del freno 18
se descarga de presión, y a continuación se puede mover de vuelta
hacia la derecha, igualmente, de manera que los forros de fricción
dejan de estar en contacto con el disco de freno.
Para hacer posible que se suelte el freno del
vehículo 10 estacionado también sin la unidad de motor/engranaje
40, por ejemplo, puede que el husillo 26 o también el árbol
secundario 46 del motor eléctrico sean accesibles desde el
exterior, de manera que por medio de una manivela que se puede
encajar se gire la tuerca 30 hacia la derecha por medio de un giro
correspondiente. Un reposicionamiento manual de este tipo de la
rosca 30 también puede ser necesario en el marco de un cambio de
los forros de fricción.
Para que se garantice un funcionamiento óptimo
del freno del vehículo 10, en el estado no accionado del freno del
vehículo 10, una distancia X entre la tuerca 30 y el suelo del
pistón del freno 18 no puede sobrepasar una cierta medida. En la
práctica, se ve como óptima una distancia X de 0,5 mm. El
cumplimiento de esta distancia X es necesario, por un lado, para
alcanzar en un periodo de tiempo lo más corto posible, es decir, en
aproximadamente 1 segundo, la máxima fuerza deseada de las zapatas
del freno de estacionamiento. Por otro lado, no se ha de impedir el
reposicionamiento del pistón del freno después de una frenada de
servicio hidráulica debido a que el pistón del freno 18 dé contra
la tuerca 30 de modo prematuro, ya que si no se podría originar un
momento de abrasión residual entre el disco de freno que gira y los
forros de fricción.
Haciendo referencia a la Fig. 2 a continuación
se describe un procedimiento para poner en funcionamiento el freno
del vehículo 10 como freno de estacionamiento, con el que se
garantiza un ajuste exacto de la distancia X.
En la Fig. 2A se representa el número de
revoluciones n del árbol secundario 46 del motor eléctrico 42 a lo
largo del tiempo, en la Fig. 2B se representa el consumo de
corriente I del motor eléctrico 42 a lo largo del tiempo, y en la
Fig. 2C se representa la fuerza de las zapatas de freno F del freno
del vehículo 10 a lo largo del tiempo, siendo la escala temporal de
las Fig. 2A, 2B y 2C idéntica, respectivamente.
Para inmovilizar el freno del vehículo 10
mediante la disposición de husillo/tuerca 24, en primer lugar, la
tuerca 30 se ha de poner en contacto con el pistón del freno 18 por
medio de un giro del husillo 26 accionado por el motor eléctrico
42. Para ello, a partir de las Fig. 2A a 2C se puede ver que desde
el instante t_{0}, es decir, el instante en el que la unidad de
mando 48 recibe la orden de inmovilizar el freno del vehículo 10 de
modo mecánico, hasta el instante t_{1}, el motor eléctrico 42 se
pone en funcionamiento con un número de revoluciones elevado,
prácticamente constante, y con un consumo de corriente prácticamente
constante, reducido, ya que todavía no se ha de aplicar ninguna
fuerza de las zapatas de freno.
Cuando, en el instante t_{1}, la rosca 30 se
pone en contacto con el suelo del pistón del freno 18, esto se
puede constatar en un punto de inflexión en la evolución del número
de revoluciones n, así como en el consumo de corriente I. Los
valores válidos antes del punto de inflexión para el número de
revoluciones y para el consumo de corriente se almacenan como
valores de referencia n_{0} e I_{0} en una memoria de la unidad
de mando 48. Tal y como se puede ver a partir de los diagramas, a
partir del instante t_{1} se reduce el número de revoluciones n
del motor eléctrico 42 rápidamente, y de modo correspondiente a ello
aumenta de un modo considerable el consumo de corriente I
acompañado con la fuerza de las zapatas de freno, hasta que en el
instante t_{2} se ha alcanzado la fuerza deseada de las zapatas de
freno F_{max}. El motor eléctrico 42 se desconecta ahora, y de
modo correspondiente, el número de revoluciones n y la corriente I
adoptan el valor 0. La fuerza de las zapatas de freno permanece
constante como consecuencia de la conformación autobloqueante de la
disposición de husillo/tuerca 24 en el valor F_{max}.
En caso de que posteriormente, en concreto en el
instante t_{3}, se suelte el freno de estacionamiento al conectar
el motor eléctrico 42, entonces esto se puede reconocer en primer
lugar en un impulso de pico de conexión en la evolución del consumo
de corriente I, a continuación de lo cual éste último disminuye de
modo prácticamente proporcional a la fuerza de las zapatas de freno
F, mientras que al mismo tiempo se incrementa el número de
revoluciones n de modo correspondiente. En esta fase, el número de
revoluciones n y la corriente I se comparan de modo continuo con
los valores de referencia n_{0} e I_{0} almacenados previamente
en la unidad de mando, hasta que en un instante t_{4} el número
de revoluciones n y la corriente I coinciden con los valores de
referencia n_{0} e I_{0}. Esto significa que la rosca 30
comienza a no estar ya en contacto con el suelo del pistón del
freno 18, es decir, que ya no hay ninguna fuerza de las zapatas de
freno F. Debido a ello, a partir del instante t_{4} se vuelve a
ajustar una corriente I reducida prácticamente constante, y un
número de revoluciones n elevado, prácticamente constante, hasta que
en el instante t_{5} se ha alcanzado la distancia X deseada entre
la tuerca 30 y el suelo del pistón del freno 18, a continuación de
la cual se desconecta el motor eléctrico 42.
Como consecuencia de las relaciones de reducción
conocidas entre el árbol secundario 46 del motor eléctrico 42 y el
husillo 26, se puede ajustar la distancia X deseada de un modo
sencillo por medio de que se elija el intervalo temporal entre los
instantes t_{4} y t_{5} de modo correspondiente. En el ejemplo
de realización representado se emplea, sin embargo, un sensor de
reverberación 52 que mide las revoluciones por unidad de tiempo del
árbol secundario 46 del motor eléctrico 42. Este sensor de
reverberación 52 está alineado con un piñón secundario no
representado por separado, que está acoplado de modo resistente a la
torsión con el extremo libre del árbol secundario 46 del motor
eléctrico 42, y proporciona por cada revolución de este piñón
secundario un número de impulsos rectangulares que se corresponde
con el número de dientes del piñón secundario, y que es procesado
por la unidad de mando 48 como impulsos del número de revoluciones.
Puesto que se conoce la relación entre el movimiento de rotación
del árbol secundario 46 y el movimiento de traslación de la tuerca
30 con una reducción dada, por medio de la especificación de un
número determinado de impulsos del número de revoluciones se puede
ajustar de un modo muy preciso la distancia X deseada. Empezando con
el instante t_{4}, para ello sólo se necesita sumar ahora el
número predeterminado de impulsos de número de revoluciones en un
sumador, y al alcanzar el número predeterminado se apaga el motor
eléctrico 42.
Claims (2)
1. Procedimiento para hacer
funcionar como freno de emergencia un freno hidráulico de vehículo
(10), que presenta un pistón del freno (18), que actúa sobre un
elemento de fricción y se puede desplazar a una posición de
accionamiento por presión hidráulica que se puede introducir en una
cámara hidráulica (16) que actúa conjuntamente con el pistón del
freno (18), en la que presiona el elemento de fricción contra un
rotor del freno del vehículo, y una disposición de husillo/tuerca
(24), accionada por un motor eléctrico (42), coaxial respecto al
eje central (A) del pistón del freno (18), para inmovilizar
mecánicamente el pistón del freno (18) en la posición de
accionamiento, cuya tuerca (30) está asegurada contra un giro, y se
mueve por medio de una rotación del husillo (26) en función de la
dirección de giro con un movimiento de traslación a lo largo del
eje (A) poniéndose en contacto con el pistón del freno (18) o
alejándose del pistón del freno (18), caracterizado por las
etapas:
- accionamiento de giro del husillo
(26) por medio de un motor eléctrico (42) en una primera dirección
de giro de manera que la tuerca (30) de la disposición de
husillo/tuerca (24) entra en contacto con el pistón del freno
(18),
- otro accionamiento de giro del
husillo (26) en la primera dirección de giro y la comparación de
la desaceleración obtenida de vehículo con una desaceleración mínima
establecida,
- accionamiento regulado de giro del husillo
(26) en la primera dirección de giro o opuesta a ella, en función
del resultado de la comparación anteriormente realizada, de forma
que no se queda por debajo de la desaceleración mínima
establecida.
2. Procedimiento según la reivindicación
1, caracterizado porque un dispositivo de control que actúa
simultáneamente con el o los frenos del vehículo permite solo luego
la realización del procedimiento cuando las dos ruedas del
vehículo, situadas en diagonal, asignadas a los frenos de vehículo
se encuentran en giro.
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