WO2025073033A1 - Método e dispositivo de monitoramento de estado de saúde em sistema de freio - Google Patents
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Definitions
- the present invention is in the fields of automotive, on-board electronics and sensing aimed at braking systems.
- Brake systems in vehicles are safety items and, as such, must receive correct maintenance, preserving the useful life of their components in order to mitigate the risk of vehicle accidents.
- the friction material such as the brake lining or brake pad, which wears out naturally during braking in a vehicle.
- Drum brake systems generally consist of a brake drum that rotates in conjunction with the vehicle's wheel and, when the brake is applied, an actuator moves the internal mechanisms that perform a movement from the center of the drum outwards, resulting in a force opposing the rotational movement of the vehicle's axle.
- the entire brake system is a set, and maintenance of both the friction material and the other components is essential for the efficient operation of the brake system.
- FIG. 1 to 3 An example of a drum brake system is shown in Figures 1 to 3.
- the brake chamber moves an adjuster (or brake ratchet) that rotates an S-cam shaft.
- the S-cam then moves two brake shoes, via inner pads, toward the brake drum.
- the shoes are provided with a material friction, which are designed to generate a friction force opposing the rotational movement of the vehicle's axle.
- this friction material is known as brake linings, while in disc brake systems, the friction material corresponds to the pads. As the driver applies the brake system, the friction material naturally wears out, and this wear is compensated for by the adjuster mechanism. This progressive wear can lead to failures or malfunctions in the brake system, putting the lives of the driver and everyone on the roads where the vehicles travel at risk. Therefore, over time, the friction materials need to be replaced. [0008] To perform this maintenance, many brake manufacturers or assemblers establish an average time or distance traveled. There are also many cases where a visual inspection of the friction material is performed by a specialist, but this takes time, and sometimes it is necessary to disassemble the entire system to check the health of the friction material.
- Document CN213393268U presents formulas considering geometric parameters, for example, the drum radius and the S-cam shaft radius. for calculating the remaining thickness of the friction material, from the reading of angle sensors on the sides of the S-cam shaft.
- geometric parameters for example, the drum radius and the S-cam shaft radius.
- the solution of CN213393268U does not consider variations in the geometric parameters that may occur throughout the life of the brake.
- a manual and/or visual inspection identifies such defects, indicating maintenance or replacement.
- the brake drum is reused by grinding, which increases its internal diameter, providing a better fit between the drum and the brake lining, in addition to eliminating noise.
- the linings need to have a greater thickness (first or second oversize) compatible with the new diameter of the drum as per manufacturer's recommendation. In order to meet these dimension requirements for reliable brake operation, drum replacement is sometimes necessary.
- Another object of the invention is a device for monitoring the health status of at least one brake system component, in which the device comprises a sensor assembly that detects wear data, the sensor assembly being positioned in the brake system and communicating with a processing unit (17) that automatically calibrates said wear data.
- Figure 7c shows a front view of an embodiment of the housing (11).
- Figure 7h shows the sensing module (14) rotated relative to the position shown in figure 7g.
- FIG. 1 An example of a conventional drum brake system is shown in the set of figures 1 to 3.
- a brake drum (1) rotates together with the vehicle wheel and, when the pedal is pressed by a driver, a brake chamber (2) moves a rod (3), which is fixed to an adjuster (4).
- Said adjuster (4) is mechanically associated with a shaft (5) of the drum brake.
- a cam (6) At the opposite end of the shaft (5) is arranged a cam (6) in the shape of an “S” (often called an S-cam), where said S-cam (6) moves the brake shoes (7) towards the brake drum (1).
- the brake shoes (7) are fixed to skates that receive the movement of the S-cam (6) by means of rollers (16).
- the said brake shoes (7) are provided with a friction material (8), which comes into contact with the internal part of the brake drum (1), generating a friction force in opposition to the rotational movement of the vehicle wheel.
- brake systems commonly have numerous components, making it difficult to disassemble to check the health status of the component, i.e., wear, useful life and/or other status that corresponds to the operability of the component.
- brake systems in general do not fit immediately after being installed in the vehicle, i.e., the brake system components are not perfectly fitted after installation in the vehicle, with rearrangements occurring between the components during use of the vehicle and activation of the brake system.
- said component is the brake drum (1), brake chamber (2), rod (3), adjuster (4), axle (5), S-cam (6), brake shoes (7) and the lining itself (8), skates or rollers (16).
- the components described do not restrict the scope of the invention, since it is applied to other drum brake models and disc brake models as well.
- the component is the brake disc, pad (8), etc.
- the present invention provides wear data for the friction material (8), the wear data being calibrated as defined below.
- the present invention also provides wear data for the other components, since the brake behavior may not be compatible with the wear data for the friction material (8) already calibrated.
- the present invention is capable of detecting wear of the brake system components by providing calibrated wear data.
- the invention promotes reliability in the operation of the brake system and, consequently, of the vehicle.
- the brake system data is used to determine the wear data of the component.
- the wear data of the friction material (8) is a real state of the friction material.
- the brake data is data relating to one or more components of the brake system, the brake data being used to determine the wear data.
- calibrated data reflects the real state, whereas uncalibrated data may not accurately represent the component.
- the brake data is a movement data of the adjuster (4), shaft (5), rod (3), S-cam (6), or a combination thereof.
- the wear data of the friction material (8) is an average thickness of the friction material (8). From the wear data, the invention provides for the calculation of the service life of the friction material (8).
- the determination of the wear data of the friction material (8) is based on a correlation between a sensor data and a specification of the brake system.
- the correlations or determinations are simple relationships, so that the invention does not need to employ high computational costs.
- said relationship is an arithmetic calculation and/or a correspondence between tabulated values.
- these parameters are detected in automatic calibration. In an alternative or redundant embodiment, these parameters are input by an operator. Otherwise, for the example of drum brake systems, a database stores brake configurations listing brake drum (1), roller (16), and lining (8) specifications and relating them to said parameters. [0066] For this purpose, said determinations of the brake data and, subsequently, of the wear of the friction material (8) are carried out by a processing unit (17) communicating with the sensor assembly.
- the processing unit (17) is any electronic component capable of following a set of predefined instructions, reading the sensor data, performing processing of this data and data correlation.
- the processing unit (17) is a microcontroller or a microprocessor. Additionally, the processing unit (17) is capable of connecting with the sensor assembly wirelessly or via wire.
- the present invention provides an automatic calibration of the wear data.
- the calibration is automatic because it does not depend on human intervention to inform maintenance or replacement of components. With automatic calibration, the device does not need to stop monitoring wear, maintaining the supply of wear data being adjusted after events occur.
- the calibration begins after the occurrence of the condition.
- the reading of the sensor data is continuous or interrupted.
- the sensor assembly maintains the reading until the occurrence of the condition.
- the reading continues until the occurrence of the event, when there is an adjustment of the wear data.
- the invention considers an event to be a change related to at least one component of the brake system and/or a combination of brake system components.
- the event is the stabilization of the brake system after said condition, so that the calibration awaits the occurrence of the event to adjust the wear data.
- the electronic perception of the technique does not foresee the rearrangement or other variations of the brake system components as a pre-processing (presetup) of the monitoring.
- the present invention bases the monitoring of the health status of brake system components on a presetup configuration, also considering said rearrangement to promote vehicle safety by providing more reliable and accurate information about its brake system.
- the invention Based on wear information, the invention enables the management of brake systems by identifying specifications of the plurality of brake systems in vehicles. In other words, based on wear data, the processing unit perceives changes in the diameter of the drum, roller, lining, for example.
- the invention is based on a process for managing brake systems in cargo transport vehicles, with the management process comprising the steps of: determining wear data for the friction material of at least one of the vehicle's brake systems; and identifying a specification for the brake system, based on the friction material wear data.
- the process has a step for indicating maintenance in the brake system, based on the wear data of the friction material and/or the wear data of the brake system component.
- the indication recommends tarpaulins suitable for the route, for example, a mountain range.
- the indication recommends the use of components with certain specifications in accordance with the manufacturer's manual, standards and/or current legislation.
- the present invention can be applied to any braking system, regardless of the type of vehicle, including urban vehicles, passenger transport vehicles, cargo vehicles, road implements, railway wagons, etc.
- the wear of brake systems is estimated from the perception of movement of the brake system components.
- the wear of this brake system is estimated by the movement of the adjuster (4) and/or the shaft (5).
- the present invention in one embodiment, provides a sensor assembly that is capable of reading the movement of brake system components, such as, for example, the movement generated between the adjuster (4) and the shaft (5).
- the example method performs a step of reading data from the brake system by means of the sensor assembly.
- the data refers to a relative movement that occurs between the adjuster (4) and the shaft (5), being an angular variation. Said relative movement occurs because the shaft (5) rotates inside the adjuster (4) seeking an advantageous position, so as to maintain an adequate clearance between the friction material (8) and the brake drum (1), whenever the friction material is worn by the braking process. This rotation is provided by the internal mechanism of the automatic adjuster (4) when it notices that the friction material (8) has been worn.
- the relative angular movement between the adjuster (4) and the shaft (5) is proportional to the wear of the friction material (8).
- the method of the example is capable of performing a processing of a correlation of the read data with the wear of the friction material.
- a processing unit (17) performs said correlation of the read data with a motion data related to the wear of the friction material.
- the sensor assembly is positioned in the brake system to perceive a movement of the brake system, being a relative movement between adjuster (4) and shaft (5) in one embodiment. With this, the movement of the brake system perceived by the sensor assembly is converted into data, this data being readable by the processing unit (17).
- the monitoring of the invention is configured to obtain correlations between the data read by the sensor set and the wear of the friction material, in a more precise and, consequently, safer way for the driver and/or fleet manager to program vehicle use and schedule brake system maintenance.
- the new sensor assembly starts reading after the event occurs.
- the new sensor assembly starts reading immediately after its installation in the brake system.
- the processing unit (17) receives indications of the occurrence of the event, for example, when the vehicle reaches a certain mileage.
- the unit (17) considers the mileage previously reached when the brake system had the old sensor assembly, as well as considers the difference to reach the certain mileage, allowing the data to start reading by the new sensor assembly after the event occurs.
- the unit (17) processes the data according to the event that occurred, without the need to apply a data correction.
- the unit starts reading and processing the data after the predicted mileage value is reached, eliminating the need for corrections or reducing the number of data corrections.
- Example 2 Wear monitoring system
- the monitoring system of the invention has a means of storing the read data and at least one specification of the brake system and the sensor assembly, forming a configuration for monitoring.
- the configuration for monitoring defines ways of indicating events in order to parameterize the monitoring.
- the configuration for monitoring defines ways of indicating the event to start monitoring: a certain mileage, angle value, time since the last maintenance, among other factors. With this, such indications are identified, in one embodiment, by means of an odometer.
- the occurrence of the event determines the beginning of the motion perception stage by the sensor assembly. In another embodiment, the occurrence of the event determines the beginning of the receipt of data from the sensor assembly. In another embodiment, the occurrence of the event determines the beginning of the processing of the correlation of the data with the wear of the friction material (8). In one embodiment, the processing of the correlation performs a correction of the data depending on the event that occurred.
- the communication between the processing unit (17) and the sensor assembly is a wireless communication, wherein the processing unit (17) is positioned on the vehicle chassis and the sensor assembly is positioned on the brake system.
- the communication between the processing unit (17) and the sensor assembly is a wired communication.
- the process of the invention provides a more precise correlation with the continuous wear of the friction material (8).
- said correlation is of the relative movement data between adjuster (4) and shaft (5) with a movement data related to the wear of the friction material after the occurrence of the event, benefiting from a correction of the data when necessary, depending on the event that occurred.
- the wear data is made available to a user, so that he or she has access to the monitoring of the friction material (8).
- This data can be made available to a display on board the vehicle (e.g. on the on-board computer), to a smartphone of the user, to a remote server or in a combination of these alternatives.
- Calibration is initiated when there is maintenance or replacement of brake system components, so that the processing unit identifies variations outside an expected margin, detecting said maintenance or replacement of components.
- the processing unit (17) determines the brake data based on the brake system specifications.
- the specifications are: lining model (8), drum diameter (1), roller dimensions (16) with or without oversize.
- Step 2 Adjustment of the brake data according to the number of positions read by the sensor. data. treated dctdo region + Positions
- Step 4 Calculation of brake life ⁇ real 1 data desqasLe
- the warning system when the brake life reaches a certain value in %, the warning system is activated, indicating an upcoming condition.
- the upcoming condition is a replacement or maintenance of one or more components of the brake system.
- the example method is summarized in four steps.
- the first step refers to a stand-by state of a sensor assembly coupled to the brake system, maintaining a sensor assembly waiting mode.
- the second stage forms a loop, waiting for an event to occur.
- the event is the readjustment of the brake system, that is, when the brake system components are perfectly coupled, fitted, that is, they are ready to activate the brake and start monitoring the wear of the friction material (8) of the brake system.
- Example 7 Lining wear monitoring device in drum brake system
- the device of this example was developed for applications in drum brake systems.
- a conventional drum brake system is schematized in the set of figures 1 to 3.
- Figure 7d shows a rear view of the housing (11), highlighting the head (12) that allows the housing (11) to be directly coupled to the shaft (12), with the head (12) fitted into a U-shaped projection formed on the surface of the housing (11).
- the U-shaped geometry allows centralized alignment between the head (12) and the sensor that is inside the housing (11), in addition it prevents the housing (11) from moving away from the head (12) as it has a fitting that works like a drawer. Even so, this fitting allows for a relative angular movement between the head (12) attached to the shaft (5) and the housing (11) attached to the structure (9), which in turn is fixed to the adjuster housing (4).
- the head (12) has a threaded end for coupling to the shaft (5).
- the head (12) defines a first rebounder that is solid to the movement of the shaft (5) as can be seen in figure 7e.
- the housing (11) has reliefs (112) on its periphery, which fit into the base (10), preventing the movement of the housing (11) together with the shaft (5), so that the housing (11) remains solid to the adjuster (4).
- the projections (112) prevent improper assembly of a pre-arranged position, since the projections are arranged in a non-uniform manner on the periphery of the housing (11).
- the sensor's embedded circuit (14) has a radio module, allowing wireless communication either for communication with a control unit fixed to the chassis or for powering and receiving signals via cabling. With this, the sensor (14) sends data on the relative movement between the adjuster (4) and the shaft (5) to a processing unit (17).
- the processing unit (17) is coupled to a surface opposite the surface housing the sensor (14). This enables wear monitoring to be carried out onboard the vehicle itself, so that this data is made available to the driver and, jointly, to a server or remote user.
- the processing unit (17) is equipped with onboard intelligence that executes an algorithm. Said algorithm correlates previously stored data with the data read by the sensor (14), considering the events that have occurred.
- figures 8 and 9 taken from the AS5600 component datasheet to clarify its operation, show respectively an example of the angular variation of the magnet (13) in relation to the sensor (14) and a recommended distance range between the magnet (13) and the sensor (14).
- This distance range was considered when assembling the sensor (14) to the housing (11) of the structure (9).
- This distance range is also considered when relocating the system during the monitoring presetup.
- the interface (115) between the sensor and the magnet is a partition in the housing (11).
- the present invention provides more precise and accurate wear information by detecting the relative movement between adjuster (4) and shaft (5) after the occurrence of events (100).
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Abstract
A presente invenção descreve um método para monitoramento de estado de saúde de componentes que fazem parte de sistemas de freio de veículos, visando proporcionar informações do desgaste dos componentes com maior precisão e acurácia e, por consequência, visando promover segurança na operação do sistema de freio do veículo. Especificamente, é apresentado o método de monitoramento compreendendo uma calibração automática e adaptativa para o monitoramento de desgaste considerando variações dos componentes do sistema de freio. A presente invenção se situa nos campos da automobilística, eletrônica embarcada e sensoriamento voltados para sistemas de freio.
Description
Relatório Descritivo de Patente de Invenção
MÉTODO E DISPOSITIVO DE MONITORAMENTO DE ESTADO DE SAÚDE EM
SISTEMA DE FREIO
Campo da Invenção
[0001] A presente invenção se situa nos campos da automobilística, eletrônica embarcada e sensoriamento voltados para sistemas de freio.
Antecedentes da Invenção
[0002] Sistemas de freio em veículos são itens de segurança e, dessa forma, devem receber uma correta manutenção, preservando a vida útil de seus componentes a fim de mitigar riscos de acidentes do veículo.
[0003] Dentre os componentes, está o material de atrito, como por exemplo, a lona de freio ou a pastilha de freio que se desgasta naturalmente durante as frenagens em veículo.
[0004] Muitos veículos utilizam no seu sistema de frenagem o chamado freio a tambor, que é presente especialmente em veículos pesados e no eixo traseiro de muitos veículos urbanos. Os sistemas de freios a tambor, de modo geral, são constituídos de um tambor de freio que gira em conjunto com a roda do veículo e, a partir do acionamento do freio, um atuador desloca os mecanismos internos que realizam u m movimento do centro do tambor para fora, resultando em uma força oposta ao movimento de rotação do eixo do veículo.
[0005] Ou seja, todo sistema de freio é um conjunto, sendo que a manutenção tanto do material de atrito quanto dos demais componentes é fundamental para a atuação eficiente do sistema de freio.
[0006] Um exemplo de sistema de freio a tambor é mostrado no conjunto de figuras 1 a 3. Nestes sistemas, quando o motorista aciona o pedal de freio, a câmara de freio desloca um ajustador (ou catraca de freio) que rotaciona um eixo S-came. Com isso, o S-came desloca duas sapatas de freio, por meio dos patins internos, em direção ao tambor de freio. As sapatas são providas de um material
de atrito, que são destinados a gerar uma força de atrito oposta ao movimento de rotação do eixo do veículo.
[0007] Em sistema de freio a tambor, esse material de atrito é conhecido como lona de freio enquanto em sistema de freio a disco, o material de atrito corresponde às pastilhas. À medida que o motorista vai acionando o sistema de freio, o material de atrito vai, naturalmente, se desgastando, em que este desgaste é compensado pelo mecanismo do ajustador. Este desgaste progressivo pode implicar falhas ou mau funcionamento do sistema de freio, colocando em risco a vida do motorista e de todos nas vias onde os veículos trafegam. Por isso, com o tempo, os materiais de atrito precisam ser substituídos. [0008] Para se realizar esta manutenção, muitas montadoras ou fabricantes de freio estabelecem um tempo médio ou uma distância percorrida. Há muitos casos, também, onde é realizada uma inspeção visual do material de atrito por um especialista, porém isto demanda tempo, sendo que, às vezes, é necessário desmontar todo o sistema para se verificar a saúde do material de atrito.
[0009] Para isso, algumas soluções vêm sendo desenvolvidas para possibilitaro monitoramento do desgaste dos materiais de atrito em sistemas de freio por meio de um sistema eletrônico embarcado.
[0010] A exemplo disso, o documento US201 1241866 apresenta um dispositivo para o monitoramento de sistemas de freio utilizando dois sensores de rotação dispostos paralelamente, que operam em conjunto, utilizando efeito Hall. Esse conjunto de sensores lê a folga gerada entre o mecanismo do ajustador e o eixo do S-came, bem como, todo o curso da frenagem, correlacionando-os com o curso total do ajustador. No entanto, o monitoramento apresentado por US201 1241866 é desprovido de ajuste ou calibração que busque atender às variações do sistema de freio, por exemplo, uma troca do material de atrito.
[0011] O documento CN213393268U apresenta fórmulas considerando parâmetros geométricos, por exemplo, o raio do tambor e o raio do eixo S-came
para o cálculo da espessura restante do material de atrito, a partir da leitura de sensores de ângulo nas laterais do eixo S-came. Contudo, a solução de CN213393268U não considera variações dos parâmetros geométricos que podem ocorrer ao longo da vida do freio.
[0012] A patente US7114596B2 revela um sistema de freio a tambor que mede desgaste da lonade freio por um sensorde distância, sendo que o sensor é montado próximo a uma das sapatas de freio e registra o valor de posição inicial da lonaquando uma nova lonaé instalada. No entanto, logo após a troca da lona, o sistema de freio ainda está se acomodando ou assentando para gerar uma força de frenagem adequada, fornecendo um dado de desgaste menos preciso.
[0013] Há diversos fatores que demandam uma readequação do sistema de freio, mas a técnica carece de soluções que realizem um monitoramento adaptativo para sistemas de freio, de forma a proporcionar dados de desgaste do material de atrito mais confiáveis, consequentemente, promovendo segurança na condução do veículo.
[0014] Por vezes, a troca do material de atrito não é suficiente para uma manutenção completa, sendo necessária a revisão dos demais componentes do sistema de freio. Por exemplo, o material de atrito em contato com o tambor ou com o disco de freio também desgasta estes componentes. No sistema de freio a tambor de freio, ocorrem trincas, fissuras, sulcos, ovalização entre outros defeitos no tambor de freio, que prejudicam a atuação do sistema de freio e reduzem a vida útil da lona de freio.
[0015] Uma inspeção manual e/ou visual identifica tais defeitos, indicando uma manutenção ou troca. Enquanto uma substituição do tambor não for necessária, o tambor de freio é reaproveitado por meio de uma retifica, que aumenta seu diâmetro interno, proporcionando melhor assentamento entre o tambor e a lona de freio, além da eliminação de ruídos. Após essa retifica ou usinagem do tambor, as lonas precisam ter uma espessura maior (primeira ou segunda sobremedida) compatível com o novo diâmetro do tambor conforme
recomendação do fabricante. Com objetivo de atender a esses requisitos de dimensão para atuação confiável do freio, por vezes, a substituição do tambor se faz necessária.
[0016] Além disso, há também desgastes nos roletes em detrimento da distribuição da carga de frenagem, umavez que os roletes são responsáveis por transmitiro movimento do eixo-S aos patins providos das sapatas. Quando estão desgastados, os roletes são substituídos por modelos com sobremedida. Da mesma forma, há outras avarias, por exemplo, folga noeixo-S, ajustadorde freio e/ou sistema pneumático com defeito, fadiga das molas de retorno, empenamento das sapatas, prejudicando a eficiência do sistema de freio.
[0017] Em virtude disso, o sistema de freio como um todo necessita de manutenção, prevenindo superaquecimento e desgaste prematuro de seus componentes. Mesmo após as manutenções necessárias, o sistema de freio pode não se comportar adequadamente. Ainda que o material de atrito possua uma espessura apropriada, os demais componentes precisam estar dentro das especificações do fabricante e adequadamente assentados no sistema de freio. [0018] Assim, em geral, é indicada a realização de um processo de assentamento ou reacomodação do sistema de freio através de algumas frenagens após alguma manutenção do sistema de freio, gerando o coeficiente de atrito adequado entre o material de atrito e o tambor/disco de freio.
[0019] Ainda, os materiais de atrito são produzidos em diversas espessuras para uma referência ou modelo, sendo escolhidas conforme o aumento do diâmetro do tambor/disco, em consequência do desgaste e/ou usinagem. Por exemplo, lonas do modelo standard não devem ser utilizadas em tambores reusinados, uma vez que não haveria contato entre tais tambores e essas lonas sem sobremedida provocando deficiência do freio, espelhamento e/ou ruído.
[0020] Além dessas questões de dimensionamento do freio, é necessário que os sistemas de freio apresentem a mesma qualidade dentre os diferentes eixos e lados de cada eixo do veículo. Em combinações de veículos de carga
(CVC), a uniformidade do comportamento dos sistemas de freio é crucial para o balanço da frenagem entre eixos e rodas dos implementos rodoviários e do veículo trator, promovendo maior rendimento dos freios e prevenindo freadas bruscas, efeito canivete da CVC, derrapagem e/ou freadas bruscas.
[0021] Nesse sentido, as duas soluções descritas, a seguir, apresentam u m mon itoramen to de desgaste do material de atrito, con sideran do outros dados, além daqueles lidos por sensores do monitoramento.
[0022] A patente US10731720B2 revela um processo para determinar desgaste, principalmente, em pastilhasde freios a disco, a partir de medições de pressão. Para início do monitoramento de desgaste, o próprio usuário pode apertar um botão em uma interface no console do veículo. Alternativamente, o processo pode ser iniciado após um determinado número de milhas, ou um determinado tempo, ou após o veículo completar um determinar número de ciclos de carga. No entanto, a solução de US10731720B2 observa apenas o início do desgaste da pastilha, não prevendo um monitoramento adaptativo às mudanças que ocorrem na pastilha e nos demais componentes do sistema de freio ao longo de sua vida útil.
[0023] A patente US9156460B2 revela um sistema de monitoramento de freio de veículos pesados, sendo ativado conforme acionamento da luz de freio, por exemplo. Com a detecção dos desgastes, os status de freios de ambos os lados de cada eixo do veículo são exibidos em um display. Para isso, US9156460B2 descreve uma calibração do sistema, onde operadores tomam medidas e acionam os freios para que o sistema capture leituras do acionamento. Em uma interface de usuário, são inseridas as medições de acionamento do freio, bem como, certos limites, por exemplo, curso do atuador do freio. No entanto, a calibração de US9156460B2 não é automática, não se confundindo com a presente invenção.
[0024] Diante disso, é possível notar que nenhuma das soluções citadas versa sobre os ensinamentos da presente invenção. Os documentos apresentados visam realizar o monitoramento do desgaste, principalmente, do
desgaste do material de atrito, sendo limitados a realização de uma adequação inicial quando háalguma variação geométrica na troca do sistema, porém, não sendo capazes de realizar um ajuste automático durante a vida útil do sistema de freio.
[0025] Assim, do que se depreende da literatura pesquisada, não foram encontrados documentos antecipando ou sugerindo os ensinamentos da presente invenção, de forma que a solução aqui proposta possui novidade e atividade inventiva frente ao estado da técnica.
Sumário da Invenção
[0026] Dessa forma, a presente invenção resolve os problemas do estado da técnica a partir de uma calibração automática e adaptativa para o monitoramento do estado de saúde dos componentes de sistemas de freio, fornecendo umainformação de desgaste mais precisa e confiável para operação do sistema de freio, uma vez que a determinação do desgaste considera variações dos componentes do sistema de freio. Com isso, a presente invenção proporciona informações de desgaste mais precisas e com maior acurácia, visando promover segurança na condução de veículos de transporte de carga.
[0027] Para isso, a invenção considera um evento e uma condição para otimização do monitoramento, de modo que um conjunto sensor lê um dado sendo correlacionado com um dado do sistema de freio, determinando um dado de desgaste. Quando a condição ocorre, inicia-se uma calibração para ajustar o dado de desgaste após a ocorrência de um evento. Dessa maneira, o monitoramento do desgaste mais preciso colabora para manutenções preventivas e durabilidade do material de atrito e dos demais componentes dos sistemas de freio e, consequentemente, contribui para confiabilidade na operação de sistemas de freio.
[0028] Assim, em um primeiro objeto, a presente invenção apresenta um método de monitoramento de estado de saúde de ao menos um componente de sistema de freio, em que, o método compreende as etapas de: determinação de
um dado de desgaste; com base em ao menos urn dado do sistema de freio; e calibração automática do dado de desgaste.
[0029] É também um objeto da invenção umdispositivode monitoramento de estado de saúde de ao menos um componente de sistema de freio, em que, o dispositivo compreende um conjunto sen sor que detecta um dado de desgaste, sendo o conjunto sensor posicionado no sistema de freio e comunicante com uma unidade de processamento (17) que calibra automaticamente o dito dado de desgaste.
[0030] É, ainda, um objeto da invenção, um processo de calibração de dado de desgaste de ao menos um componente de sistema de freio, em que, o processo de calibração compreende as etapas de: inicialização após ocorrência de uma condição; ajuste de um dado do sistema de freio; e finalização com o dado de desgaste ajustado após ocorrência de um evento.
[0031] É também um objeto da invenção um sistema de monitoramentode estado de saúde de ao menos um componente de sistema de freio, sendo que o sistema de monitoramento compreende uma unidade de processamento (17) que calibra automaticamente um dado de desgaste por meio de um ajuste de um dado do sistema de freio.
[0032] É, também, um objeto da invenção, um método para detecção de modificação em componentesdo sistema de freio, sendo, por exemplo, detecção da substituição de um componente do sistema de freio. Dito método implementado com base no conceito ora definido.
[0033] Estes e outros objetos da invenção serão imediatamente valorizados pelos versados na arte e serão descritos detalhadamente a seguir.
Breve Descrição das Figuras
[0034] Com o intuitode melhordefinire esclarecero conteúdo do presente pedido de patente, são apresentadas as seguintes figuras:
[0035] As figuras 1 a 3 mostram diferentes vistas de uma esquematização de um sistema de freio a tambor convencional.
[0036] A figura 4 exemplifica um fluxograma para o método de monitoramento da invenção.
[0037] A figura 5 exemplifica um fluxograma para determinação do dado de freio.
[0038] A figura 6 exemplifica um outro fluxograma para o método de monitoramento da invenção.
[0039] O conjunto de figuras 7a a 7h mostra uma concretização do dispositivo de monitoramento da invenção.
[0040] A figura 7a mostra uma vista de uma concretizaçãoda estrutura (9) fixada no ajustador (4).
[0041] A figura 7b mostra a estrutura (9) da figura 7a, suprimindo a base
(10), com destaque ao alojamento (11 ).
[0042] A figura 7c mostra uma vista frontal de uma concretização do alojamento (11 ).
[0043] A figura 7d mostra uma vista perspectiva posterior do alojamento
(11 ).
[0044] A figura 7e mostra uma vista perspectiva do alojamento (11 ), com destaque ao cabeçote (12) encaixado entre o eixo (5) e o alojamento (11 ).
[0045] A figura 7f mostra uma vista perspectiva do alojamento (11 ), com destaque à parede (115) posicionada no interior do alojamento (11 ).
[0046] A figura 7g mostra uma vista em corte longitudinal, apresentando o módulo de sensoriamento (14) posicionado no alojamento (11 ).
[0047] A figura7h mostra o módulode sensoriamento (14) rotacionado em relação à posição mostrada na figura 7g.
[0048] A figura 8 mostra uma exemplificação com o ímã (13) sendo rotacionado em relação ao módulo de sensoriamento (14).
[0049] A figura 9 mostra uma esquematização do ímã (13) em conjunto com o módulo de sensoriamento (14), no que concerne à distância entre os mesmos.
Descrição Detalhada da Invenção
[0050] Um exemplo de sistema convencional de freio a tambor é esquematizado no conjunto de figuras 1 a 3. Nestes sistemas, um tambor de freio (1 ) gira conjuntamente com a roda do veículo e, dado o acionamento do pedal por um motorista, uma câmara de freio (2) desloca uma haste (3), que é fixada a um ajustador (4). O referido ajustador (4) é associado mecanicamente a um eixo (5) do freio a tambor. Na extremidade oposta do eixo (5) é disposto um carne (6) em formato de “S” (muitas vezes chamado de S-came), onde o referido S-came (6) desloca as sapatas de freio (7) em direção ao tambor de freio (1 ). Para isso, as sapatas de freio (7) são fixadas a patins que recebem o movimento do S-came (6) por meio de roletes (16). As referidas sapatas de freio (7) são providas com um material de atrito (8), que entra em contato com a parte interna do tambor de freio (1 ), gerando uma força de atrito em oposição ao movimento de rotação da roda do veículo.
[0051] À medida que a lona (8) vai se desgastando, devido ao atrito causado no processo de frenagem, uma folga entre o material de atrito (8) e o tambor (1 ) pode surgir. O ajustador automático (4) tem a função de corrigir essa folga entre a lona (8) e o tambor de freio (1 ), mantendo constante e uniforme a distância entre eles, ou seja, ajustando a aproximação destes componentes quando o sistema de freio retorna à posição inicial. Com isso, o ajustador (4) possibilita aumentar a segurança na frenagem, u ma vez que a lona (8) estará na posição ideal em relação ao tambor de freio (1 ) para se reiniciar o processo de frenagem, quando necessário.
[0052] É válido ressaltar que esta breve introdução da esquematização convencional de um sistema de freio a tambor não deve restringir o conceito inventivo ora proposto no presente pedido de patente, uma vez que a invenção se aplica a outros modelos de freio a tambor e a modelos de freio a disco também por prover uma calibração da informação de desgaste do material de atrito (8), seja lona ou pastilha.
[0053] Como observado acima, os sistemas de freio comu mente
apresentam inúmeros componentes, dificultando a desmontagem para verificar o estado de saúde do componente, isto é, desgaste, vida útil e/ou outro estado que corresponda à operabilidade do componente. Além disso, é de conhecimento da técnica que sistemas de freio em geral não se assentam imediatamente após sua instalação no veículo, isto é, os componentes do sistema de freio não estão perfeitamente encaixados após a instalação no veículo, ocorrendo reacomodações entre os componentes durante o uso do veículo e acionamento do sistema de freio.
[0054] O monitoramento do desgaste do material de atrito por meio de um dispositivo contribui para que não seja necessária a desmontagem do sistema de sistema de freio e/ou a realizaçãode inspeçõesmanuaise/ou visuaisemcada sistema de freio do veículo. Além disso, a presente invenção provê um monitoramento que se adapta às variações do sistema de freio que acontecem em uma manutenção ou troca de um ou mais componentes do sistema de freio e/ou em um assentamento do freio, ou seja, o monitoramento da invenção considera as variações que ocorrem ao longo da vida útil do sistema de freio como um todo.
[0055] Para isso, a presente invenção apresenta um método de monitoramento de estado de saúde de componentes que são parte do sistema de freio, sendo que o método possui as etapas de: determinação de um dado de desgaste; e calibração automática do dado de desgaste. Ainda, a presente invenção apresenta também o processo de monitoramento com a calibração automática sendo implementado por o sistema de monitoramento que possui uma unidade de processamento.
[0056] Para fins da presente invenção, o referido componente é o tambor de freio (1 ), câmara de freio (2), haste (3), ajustador (4), eixo (5), S-came (6), sapatas de freio (7) e a propria lona (8), patins ou roletes (16). Os componentes descritos não restringem o escopo da invenção, umavez que é aplicadaa outros modelos de freio a tambor e modelos de freio a disco também. Com isso, o componente é o disco de freio, pastilha (8), etc.
[0057] A presente invenção provê o dado de desgaste do material de atrito (8), sendo o dado de desgaste calibrado conforme definido abaixo. Da mesma forma, a presente invenção também provê o dado de desgaste dos demais componentes, uma vez que o comportamento do freio pode não ser compatível com o dado de desgaste do material de atrito (8) já calibrado. Em um exemplo de freio a tambor, mesmo com a substituição da lona (8), demais componentes podem estar desgastados, de maneira que a presente invenção é capaz de detectar o desgaste dos componentes do sistema de freio ao prover dados de desgaste calibrados. Assim, a partir do monitoramento do desgaste do sistema de freio como um todo, a invenção promove confiabilidade na operação do sistema de freio e, consequentemente, do veículo.
[0058] Para isso, os dados do sistema de freio baseiam a determinação do dado de desgaste do componente. Para finsda presente invenção, o dado de desgaste do material de atrito (8) é um estado real do material de atrito. Ainda, o dado de freio é um dado referente a um ou mais componentes do sistema de freio, sendo o dado de freio utilizado para determinar o dado de desgaste. Assim, um dado calibrado retrata o estado real, sendo que um dado não calibrado pode não representar fielmente o componente.
[0059] Em uma concretização, o dado de freio é um dado de movimento do ajustador (4), eixo (5), haste (3), S-came (6), ou uma combinação destes. Em uma concretização,o dado de desgaste do material de atrito (8) é uma espessura média do material de atrito (8). A partir do dado de desgaste, a invenção provê o cálculo da vida útil do material de atrito (8).
[0060] A determinação do dado de desgaste do material de atrito (8) parte de uma correlação entre um dado de sen sore uma especificação do sistema de freio. As correlações ou determinações são relações simples, de modo que a invenção não necessita empregar elevados custos computacionais. Em uma concretização, a dita relação é um cálculo aritmético e/ou uma correspondência entre valores tabelados.
[0061] Junto aos dados de sensor, a unidade de processamento (17)
obtém outros dados do dispositivo de monitoramento, por exemplo, porcentagem de bateria que alimenta o conjunto sensor, campo magnético no caso de sensor magnético e/ou intensidade do sinal da comunicação sem fio entre o conjunto sensor e a unidade de processamento (17). Assim, o método da invenção centraliza as informações para manter o monitoramento operante.
[0062] Para aquisição do dado de sensor, o dispositivo de monitoramento possui um conjunto sensor posicionado no sistema de freio para perceber um movimento do sistema de freio decorrente do acionamento dofreio. Dessa forma, o conjunto sensor lê o movimento e gera um dado de sensor correspondendo a uma translação, rotação ou uma outra ação devida ao acionamento do freio. Ou seja, a invenção independe do tipo de sensor, sendo aplicáveis, por exemplo, sensor de distância, de ângulo ou de pressão.
[0063] O dado de sensoré direta ou indiretamente relacionado como dado de freio. Em uma concretização, um tratamento do dado de sensor fornece o dado de freio. Em uma outra concretização, a correlação entre o dado de sensor e a especificação do sistema fornece o dado de freio.
[0064] Ainda, cada componente do sistema de freio possui um conjunto de especificaçõesque influenciam naleiturado dado de sensor. Assim, o cálculo do dado de freio considera tais especificações que são, para fins de exemplificação: dimensão, modelo, material do qual o componente é feito, etc. Dessa forma, os conjuntos de especificações do sistema de freio definem parâmetros para a determinação do dado de freio e/ou do dado de desgaste. Os ditos parâmetros são valores de referência e/ou de compensação utilizados nos cálculos do dado de freio e do dado de desgaste do material de atrito.
[0065] Em uma concretização, esses parâmetros são detectados na calibração automática. Em uma concretização alternativa ou redundante, esses parâmetros são inseridos por um operador. De outra forma, para o exemplo de sistemas de freio a tambor, um banco de dados armazena configuraçõesde freio listando especificações de tambor de freio (1 ), rolete (16) e lona (8), sendo relacionadas com os ditos parâmetros.
[0066] Para isso, as referidas determinações do dado de freio e, em seguida, do desgaste do material de atrito (8) são efetuados por uma unidadede processamento (17) comunicante com o conjunto sensor. Para fins da presente invenção, a unidade de processamento (17) é qualquer componente eletrônico capaz de seguir um conjunto de instruções pré-definidas, ler os dados de sensor, realizar processamento destes dados e a correlação de dados. Em uma concretização, a unidade de processamento (17) é um microcontrolador ou um microprocessador. Adicionalmente, a unidade de processamento (17) é capaz de se conectar com o conjunto sensor de forma sem fio ou cabeada.
[0067] À medida que o sistema de freio é acionado, o material de atrito (8) é desgastado. Com isso, a unidade de processamento (17) informa o desgaste do material de atrito (8) ao condutorou gestor de frotas por meio de uma interface ou um display no painel de instrumento do veículo. Em uma concretização, a interface apresenta a vida útil restante do material de atrito (8). Adicionalmente, a unidade processamento (17) indica uma troca ou manutenção preventiva do material de atrito (8), prevenindo degradações dos demais componentes e agilizando a reposição e a solicitação de peça para manter a funcionamento eficiente do sistema de freio. Ademais, por vezes, a substituição do material de atrito (8) não é suficiente, sendo necessária a troca do tambor (1 ) ou disco de freio, roletes (16) ou outro componente do sistema de freio.
[0068] Por consequência, uma ou mais mudanças de componentes do sistema de freio resulta em alterações nas especificações do sistema de freio, incluindo alteraçõesnasinterações mecânicasentre os componentes, ocorrendo a modificação dos parâmetros para o cálculo do dado de freio e/ou do dado de desgaste. O dado de sensor precisa ser corrigido conforme as especificações reais do sistema de freio, indicando dados de freio mais fidedignos ao comportamento presente no freio. Para tanto, a presente invenção provê uma calibração automática dos dados de desgaste. Para fins da presente invenção, a calibração é automática por não dependerde intervenção humana informando a manutenção ou troca de componentes. Com a calibração automática, o
dispositivo não precisa interromper o monitoramento do desgaste, mantendo o fornecimento dos dados de desgaste sendo ajustados após ocorrência de eventos.
[0069] Ainda, a calibração possui uma pré-etapa de ativação de um sistema de alerta, com base no dado de desgaste do material de atrito. O sistema de alerta entende que uma possível troca, manutenção, ou seja, uma modificação no sistema de freio está próxima de acontecer. Em uma concretização, o sistema de alerta é ativado quando o dado de desgaste está abaixo de um determinado valor limiar. Ao ativar o sistema de alerta, a unidade de processamento (17) indica a um posto de reparo ou um gestor de frotas uma manutenção futura do material de atrito (8), informando a vida útil restante do material de atrito (8).
[0070] Os dados de desgaste são modificados gradativamente com o acionamento do freio. Desse modo, quando há variações no sistema de freio, uma mudança no dado de freio é perceptível. Essa mudança no dado de freio indica a ocorrência de uma condição no sistema de freio. Para fins da presente invenção, a condição é: uma troca, substituição, manutenção do componente do sistema de freio; uma situação predefinida para ajuste do freio, ou mesmo uma modificação indesejada ou imprevista no sistema de freio. Em uma concretização, a condição é a substituição de um material de atrito (8) e/ou outro componente do sistema de freio, por exemplo, tambor de freio (1 ) e/ou rolete (16) na concretização de freio a tambor.
[0071] Em uma concretização, o dado de freio alcançando uma faixa de tolerância é um indicativo de ocorrência da condição. Em uma outra concretização, uma variação brusca no dado de freio identifica a ocorrência da condição. Com base nisso, a calibração da invenção atua considerando essas condições que ocorrem no sistema de freio ao longo davida útil de cada um dos componentes do sistema, já que, em muitas das vezes, a troca ou manutenção não é realizada sobre todos os componentes do sistema. Em uma concretização, uma condição é a troca do material de atrito (8), mantendo o tambor (1 ) ou disco
de freio. Em uma outra concretização, uma condição é a troca do material de atrito (8) em conjunto com uma retifica no tambor (1 ) aumentando seu diâmetro interno e/ou uma substituição do rolete (16) por um com sobremedida.
[0072] Por outro lado, logo após uma troca ou manutenção do material de atrito (8) ou de outro componente do sistema, aindahávariações no sistema que está se assentando. Assim, a calibração se iniciaapós a ocorrênciada condição. Na presente invenção, a leiturados dados de sensoré contínuaou interrompida. Em uma concretização, o conjunto sensor mantém a leitura até a ocorrênciada condição. Em uma outra concretização, a leitura continua até a ocorrência do evento, quando há um ajuste do dado de desgaste.
[0073] Para isso, a invenção considera um evento sendo uma alteração relativa aao menos um componente do sistema de freio e/ou a uma combinação de componentes do sistema de freio. Assim, para fins da presente invenção, o evento é a estabilização do sistema de freio após a dita condição, de modo que a calibração aguarda a ocorrência do evento para ajustar o dado de desgaste. Ainda que existam soluções da técnica para monitoramento de desgaste do material de atrito (8) em sistemas de freio, inclusive considerando inicialmente valores de entrada sobre os componentes do sistema de freio para cálculo do desgaste do material de atrito, a percepção eletrônica da técnica não prevê a reacomodação ou outras variações dos componentes do sistema de freio como um pré-processamento (presetup) do monitoramento. Em vez disso, a presente invenção baseia o monitoramento do estado de saúde de componentes do sistema de freio em uma configuração de presetup, considerando também a referida reacomodação para promover segurança do veículo ao fornecer informações mais confiáveis e precisas sobre seu sistema de freio.
[0074] Assim, essa configuração prevê reacomodação ou assentamento do sistema de freio provenientes de encaixes e acoplamentos inerentes ao acionamento do sistema, queocorrem após a referida condição ao longoda vida útil do freio.
[0075] Em uma concretização, a calibração é efetuada entre o início da
condição e o término do evento. Em uma concretização, a calibração da invenção aguarda a ocorrência de ao menos um evento, que é a reacomodação do sistema de freio. Após a ocorrência do evento, a calibração efetua o ajuste nos parâmetros para determinação do dado de freio e/ou dado de desgaste. Em uma concretização, a ocorrência do evento é identificada por uma determinada quilometragem do veículo, número de frenagens, tempo, velocidade e/ou uma combinação entre os mesmos. Em uma concretização, a ocorrência do evento é identificada por um número de frenagens aplicada entre uma ou mais faixas de velocidade do veículo. Para fins da presente invenção, o evento ocorre após a condição.
[0076] Dessa forma, a calibração mantém o funcionamento do monitoramento do desgaste, de modo que a leitura de dado de sensor após a ocorrência do evento fornece um novo parâmetro, por exemplo, um valor de referência atualizado. Em uma concretização, a atualização do valor de referência resulta em um zeramento do dado de desgaste. Com isso, o monitoramento está calibrado gerando dados de desgaste precisos e ajustados às variações do sistema de freio. Assim, a calibração é finalizada após a ocorrência do evento com o dado de desgaste ajustado.
[0077] Em uma concretização, essa calibração é realizada por um software implementado pela unidade de processamento (17). Em uma concretização complementar ou redundante, a calibração é realizada por um servidor remoto.
[0078] Ademais, o dispositivo está embarcado em um veículo de transporte de carga sendo, por exemplo, um implemento rodoviário ou vagão ferroviário, que possui sistemas de freio dispostos em ao menos um eixo do veículo. Nos sistemas de freio estão dispostos os conjuntos sensores comunicantes com a unidade de processamento (17) que implementa o método de monitoramento conforme definido anteriormente.
[0079] Dessa forma, a presente invenção provê estabilidade do veículo ao proporcionardurabilidade e confiabilidade dos seus sistemas de freio. Para isso,
a invenção fornecedados de desgaste dos sistemas de freio do veículo, visando uma distribuição balanceada da força de frenagem entre eixos e entre rodas do mesmo eixo do veículo. Com isso, a presente invenção promove segurança na condução do veículo, prevenindo efeito canivete, frenagens ineficientes e reduzindo riscos de acidentes do veículo.
[0080] A partir da informação de desgaste, a invenção propicia o gerenciamento de sistemas de freio identificando especificações da pluralidade de sistemas de freio nos veículos. Ou seja, a partir do dado de desgaste, a unidade de processamento percebe mudanças no diâmetro do tambor, rolete, lona, por exemplo.
[0081] Assim, a invenção baseia um processo de gerenciamento de sistemas de freio em veículos de transporte de carga, sendo que o processo de gerenciamento compreende as etapas de: determinação de um dado de desgaste do material de atrito de ao menos um dos sistemas de freio do veículo; e identificação de uma especificação do sistema de freio, com base no dado de desgaste do material de atrito.
[0082] Com isso, o processo possui uma etapa de indicação de uma manutenção no sistema de freio, com base no dado de desgaste do material de atrito e/ou no dado de desgaste de componente do sistema de freio.
[0083] Por exemplo, a indicação recomenda lonas adequadas para o trajeto, por exemplo, uma serra. Em uma concretização, a indicação recomenda a utilização de componentes com determinadas especificações de acordo com o manual do fabricante, normas e/ou legislações vigentes.
[0084] A presente invenção pode ser aplicada em qualquer sistema de freio, independentemente do tipo de veículo, podendo ser veículos urbanos, veículos de transporte de passageiros, veículos de carga, implementos rodoviários, vagões ferroviários etc.
[0085] Os exemplos aqui mostrados têm o intuito somente de exemplificar uma das inúmeras maneiras de se realizar a invenção, contudo sem limitar, o escopo da mesma.
Exemplo 1 - Método de monitoramento de desgaste
[0086] Este exemplo apresenta um método de monitoramento de desgaste de material de atrito em sistema de freio, sendo que o método compreende as etapas de: leiturade um dado de sensorpor meio de um conjunto sensor após ocorrência de ao menos um evento; e processamento de uma correlação do dado lido com o desgaste do material de atrito.
[0087] De modo geral, o desgaste de sistemas de freio é estimado a partir da percepção de movimento dos componentes do sistema de freio. Em uma concretização de sistema de freio a tambor, o desgaste deste sistema de freio é estimado pelo movimento do ajustador (4) e/ou do eixo (5). Neste contexto, a presente invenção, em uma concretização, proporciona um conjunto sensor que seja capaz de ler o movimento de componentes do sistema de freio, como por exemplo, o movimento gerado entre ajustador (4) e eixo (5).
[0088] Com isso, o método do exemplo realiza uma etapa de leiturade um dado do sistema de freio por meio do conjunto sensor. Em uma concretização, o dado se refere a um movimento relativo que ocorre entre ajustador (4) e eixo (5), sendo uma variação angular. O dito movimento relativo acontece pelo fato de o eixo (5) girar dentro do ajustador (4) buscando uma posição de vantagem, de modo a manter uma folga adequada entre o material de atrito (8) e o tambor de freio (1 ), sempre que o material de atrito é desgastado pelo processo de frenagem. Esse giro é proporcionado pelo mecanismo interno do ajustador automático (4) quando percebe que o material de atrito (8) foi desgastado. Em uma concretização, o movimento relativo angular entre ajustador (4) e eixo (5) é proporcional ao desgaste do material de atrito (8).
[0089] Com o dado, o método do exemplo é capaz de realizar um processamento de uma correlação do dado lido com o desgaste do material de atrito. Em uma concretização, uma unidade de processamento (17) realiza a dita correlação do dado lido com um dado de movimento relacionado ao desgaste do material de atrito.
[0090] Adicionalmente, o conjunto sensor é posicionado no sistema de freio para perceber um movimento do sistema de freio, sendo um movimento relativo entre ajustador (4) e eixo (5) em uma concretização. Com isso, o movimento do sistema de freio percebido pelo conjunto sensor é convertido em um dado, sendo este dado legível pela unidade de processamento (17).
[0091 ] Leitura dos dados de movimento do sistema de freio
[0092] Para fins da presente invenção, o presente processo fornece uma configuração para o monitoramento do desgaste, prevendo reacomodações do sistema de freio provenientes de encaixes e acoplamentos inerentes ao acionamento do sistema. Para isso, em uma concretização, o processo aguarda a ocorrênciade ao menos um evento, que é a reacomodação do sistema de freio para inicialização do monitoramento. Assim, após a ocorrência do evento, o conjunto sensor percebe movimentos do sistema de freio, como por exemplo, o movimento relativo entre ajustador (4) e eixo (5), sendo os movimentos convertidos em dados.
[0093] Desse modo, em uma concretização, os eventos são considerados para determinar ajustes do monitoramento. Em uma outra concretização, o processo realiza uma etapa de espera da ocorrência do evento. Em uma concretização, a ocorrência do evento é indicada pela realização de encaixes e acoplamentos entre ajustador (4), eixo (5), S-came (6), sapatas (7), tambor (1 ), e/ou até mesmo um desgaste inicial do material de atrito (8). Com isso, as referidas indicações são identificadas por meio de um mecanismo, sensor eletrônico, visão computacional, etc.
[0094] Para isso, o processo realiza uma etapa de identificação da ocorrência do evento. Em uma concretização, a identificação da ocorrência do evento é dada quando o veículo ultrapassa uma determinada rodagem a partir da troca de um componente do sistema de freio. Em uma outra concretização, a identificação da ocorrência do evento é dada quando o veículo atinge uma determinada quilometragem ou determinado tempo após a troca do material de atrito (8).
[0095] Em uma concretização adicional, a identificação da ocorrência do evento se refere a um prazo que, quando atingido, determina um status operacional do sistema de freio, em que seus componentes estão acomodados, isto é, o prazo atingido identifica a ocorrência da reacomodação do sistema de freio.
[0096] Para fins de exemplificação, há movimento relativo entre ajustador (4) e eixo (5) e, por consequência, desgaste do material de atrito (8) a partir da reacomodação do sistema, incluindo o ajustador (4) e eixo (5). Assim, até a finalização do evento (1 ) sendo a reacomodação do sistema de freio, os componentes se movimentam, alterando suas disposições no sistema de freio até a finalização da reacomodação, que também é capaz de ser reiniciada ao longo da vida útil do sistema de freio.
[0097] Com isso, tais movimentações mecânicas dos componentes indicam que a reacomodação do sistema de freio está em andamento. Em uma concretização, a indicação do evento é inserida por um usuário informando uma modificação, manutenção ou troca de lonas (8), tambor, ajustador (4), eixo (5), entre outros componentes do sistema de freio.
[0098] Dessa maneira, o evento determina um ajuste de inicialização do monitoramento. Em uma concretização, o evento determina um parâmetro predefinido para o monitoramento considerar início do desgaste do material de atrito (8). Assim, a presente invenção previne a geração de falsos positivos de desgaste do material de atrito (8) ao considerar a ocorrência dos eventos, aumentando a acurácia do monitoramento.
[0099] Em uma concretização adicional, a identificação do evento é dada por uma distância percorrida, tempo, informação de usuário, e/ou uma combinação entre estes e outros parâmetros adequados para o monitoramento alcançar melhor estimativa do desgaste.
[0100] Ou seja, para fins da presente invenção, o evento é uma alteração relativa aao menos um componente do sistema de freio e/ou a uma combinação de componentes do sistema de freio. Em uma concretização, o evento é uma
reacomodação mecânica entre os componentes do sistema de freio.
[0101] Adicionalmente, o processo possui uma etapa de identificação do evento por meio de um módulo de entrada. Em uma concretização, o módulo de entrada é um odômetro que se comunicacom a unidade de processamento (17), informando aquilometragem rodada. Em uma outra concretização, o módulo de entrada é uma interface, onde usuário configura modos para identificar eventos, robustecendo o monitoramento do desgaste. Em uma concretização adicional, o módu lo de entrada se con ecta com u m sistema de telemetria do veícu I o. Em u ma concretização, o módulo de entrada armazena os modos de identificação definidos, verificando a ocorrência de algum evento pelos modos.
[0102] Ademais, a unidade de processamento (17) armazena especificações dos componentes do sistema de freio: tambor (1 ), lonas (8), roletes, eixo (5), ajustador (4), etc. Em uma concretização, as referidas especificações são inseridas no módulo de entrada sendo u ma interface de usuário.
[0103] A partir disso, o monitoramento da invenção está configurado para obter correlações entre os dados lidos pelo conjunto sensor e o desgaste do material de atrito, de forma mais precisa e, consequentemente, segura para o condutor e/ou gestor de frotas programar uso do veículo e programar manutenções do sistema de freio.
[0104] Em uma concretização, seja com a identificação de um ou mais eventos ou apenas com a ocorrência do evento, a etapa de leitura do dado pelo conjunto sensor se inicia, de qualquer maneira, após a ocorrência do evento. Nessa concretização, a presente invenção permite redu ção de processamento de sensores e armazenamento de dados não utilizados. Em uma outra concretização, a leitura do dado é realizada mesmo sem a identificação do evento, possibilitando a formação de um histórico de dados desde a indicação do evento, por exemplo, uma instalação ou manutenção do sistema de freio.
[0105] Além disso, o conjunto sensor é associado a um local do sistema de freio: tambor (1 ), lona(8), rolete, eixo (5), ajustador (4), e/ou uma combinação
entre os mesmos. Assim, em uma concretização, quando o conjunto sensor é trocado e/ou quando o local ou posição do conjunto sensor no sistema do freio são alterados, a u n idade de processamento (17) con sidera as trocas e alterações do conjunto sensor para reajuste do dado lido.
[0106] Para isso, em uma concretização, a unidade de processamento (17) armazena os locais e especificações do(s) conjunto(s) sensor(es) instalado(s) no sistema de freio. Em uma concretização do módulo de entrada sendo uma interface, o usuário cadastra conjuntos sensores e indica as respectivas posições dos conjuntos sensores em cada sistema de freio do veículo por meio da interface. Desse modo, a unidade de processamento (17) armazena as especificações dos conjuntos sensores sendo atreladas às especificações dos componentes de sistemas de freio. Com isso, após a ocorrência do evento, cada conjunto sensor está apto a realizar leituras dos movimentos do sistema de freio a serem correlacionados com o desgaste do material de atrito (8). Assim, em caso de troca ou alteração de posição do conjunto sensor no sistema de freio, o dado lido é reajustado pela unidade (17), considerando os eventos ocorridos.
[0107] Em uma concretização, com a troca do conjunto sensor, o novo conjunto sensor inicia leitura após a ocorrência do evento. Em uma concretização em que o sistema de freio já está reacomodado, isto é, o evento já tenha ocorrido, o novo conjunto sensor inicia leitura imediatamente após sua instalação no sistema de freio. Para isso, em uma concretização, a unidade de processamento (17) recebe indicações da ocorrência do evento, por exemplo, quando o veículo atinge uma certa quilometragem. Em uma concretização em que o sistema de freio ainda não está reacomodado, a unidade (17) considera a quilometragem atingida previamente estando o sistema de freio com o conjunto sensor antigo, bem como considera a diferença para atingir a determinada quilometragem, permitindo o início da leitura dos dados pelo novo conjunto sensor após a ocorrência do evento.
[0108] Além disso, em uma outra concretização, um conjunto sensor
previamente instalado em um local do sistema de freio é deslocado para um outro local do mesmo sistema de freio ou ainda para um outro sistema de freio do veículo, alterando a posição do conjunto sensor. Em uma concretização de mudança de posição do conjunto sensor, o conjunto sensor na nova posição aguarda ocorrência do evento para início da leitura dos dados.
[0109] Processamento de correlações do dado com o desgaste do material de atrito
[0110] A partir da leitura dos dados, o processo realiza uma etapa de processamento das correlações com base nos eventos ocorridos. Em uma concretização, esta etapa é executada pela unidade de processamento (17) comunicante com o sistema de telemetria do veículo, odômetro, interface de usuário, etc.
[0111] E m uma concretização, a etapa de processamento realiza uma correção do dado lido dependendo do evento ocorrido. Em uma concretização, em que o dado é uma variação angular proporcional ao movimento relativo entre ajustador (4) e eixo (5), a ocorrênciado evento (100) é identificada porumpreseí da variação angular, determinando um limite mínimo da variação angular para início de um desgaste efetivo do material de atrito (8). Assim, em uma concretização, a correção do dado corresponde a um zeramento da variação angular, isto é, a unidade (17) processa um valor de variação angular igual a zero quando o módulo de entrada identificara ocorrência do evento ou quando evento simplesmente ocorrer. Em uma concretização, a ocorrência do evento é indicada por um limite mínimo de variação angular em conjunto com uma data conhecida sobre instalação ou troca de componentes do sistema de freio. Em uma outra concretização, a indicaçãodo evento é dada por uma variação brusca de ângulo relativo entre ajustador (4) e eixo (5), o que indica uma manutenção do sistema de freio. Nessa última concretização, a etapa de processamento aguarda uma outra identificação de evento pela quilometragem rodada para início do monitoramento.
[0112] Ainda, considerando as especificações do conjunto sensor, as
especificaçõesdos componentesdo sistema de freioe o local no sistema de freio onde o conjunto sensor está operando, a unidade (17) reajusta o dado lido, independentemente se o conjunto sensor tenha sido substituído ou trocado de posição no mesmo sistema de freio ou em outro sistema de freio do veículo. Assim, em uma concretização, após a ocorrência do evento de reacomodação do sistema de freio indicada pela ultrapassagem de um valor mínimo de variação angular, tempo, distância, etc, o dado lido pelo conjunto sensor é corrigido, considerando as especificações do sistema de freio e as especificações do conjunto sensor e sua posição na qual está operando no sistema de freio.
[0113] Alternativamente, a unidade (17) processa o dado de acordo com o evento ocorrido, não sendo necessária a aplicação de uma correção do dado. Em uma concretização da ocorrência do evento ser identificada por um valor de quilometragem, a unidade inicia a leitura e o processamento dos dados após o alcance do valor de quilometragem previsto, dispensando a realização de correções ou reduzindo número de correções de dados.
[0114] A partir disso, o método da presente invenção fornece os dados, com ou sem correção dependendo do evento ocorrido, promovendo segurança para operação de sistemas de freio ao propiciar correlações dos dados com o desgaste do material de atrito (8), de forma mais precisa e confiável.
Exemplo 2 - Sistema de monitoramento de desgaste
[0115] Este exemplo apresenta um sistema de monitoramento de desgaste de material de atrito em sistema de freio, em que, o sistema de monitoramento compreende um conjunto sensor sendo posicionado no sistema de freio para leitura de ao menos um dado do sistema de freio após ocorrência de ao menos um evento, sendo o dado correlacionado com o desgaste do material de atrito.
[0116] Em uma concretização, o sistema de monitoramento se comunica com uma interface, por onde um usuário informa uma modificação, manutenção, troca de lonas (8), tambor (1 ), entre outros componentesdo sistema de freio. Em uma concretização adicional, o usuário informaespecificaçõesdos componentes
do sistema de freio: tambor (1 ), lonas (8), roletes, eixo (5), ajustador (4), etc. Em uma concretização, um usuário cadastra diferentes tipos de sensores e suas especificações. Em uma concretização, o usuário indica a posição de cada conjunto sensor instalado em cada sistema de freio do veículo.
[0117] Para isso, o sistema de monitoramento da invenção possui um meio de armazenamento dos dados lidos e de ao menos uma especificação do sistema de freio e do conjunto sensor, formando uma configuração para o monitoramento. Em uma concretização, a configuração para o monitoramento define formas de indicação dos eventos a fim de parametrizar o monitoramento. Em uma concretização, a configuração para o monitoramento define formas de indicação do evento para início do monitoramento: uma determinada quilometragem, valor de ângulo, tempo após a última manutenção, entre outros fatores. Com isso, tais indicações são identificadas, em uma concretização, por meio de um odômetro.
[0118] Dessa forma, o sistema de monitoramento da invenção processa as correlações dos dados com o desgaste do material de atrito (8), corrigindo a correlação caso necessário de acordo com a combinação das especificações dos componentes presentes no sistema de freio e das especificações do conjunto sensor. Em uma concretização, o desgaste do material de atrito (8) também é salvo no meio de armazenamento.
[0119] Para tanto, o sistema de monitoramento possui a unidade de processamento (17) que realiza as correlações. Em uma concretização, a unidade de processamento (17) executa um algoritmo de autorreconheci mento, definindo modos de identificação de eventos de acordo com uma especificação do componente/sistemade freio do veículoe com uma especificação do conjunto sensor instalado no sistema de freio. Com as especificações conhecidas, a unidade de processamento (17) automaticamente determina ajustes e configurações para o monitoramento do desgaste após a ocorrência dos eventos. Em uma concretização, o ajuste do monitoramento corrige o dado, considerando o evento ocorrido.
[0120] Da mesma forma, quando o módulo de entrada detecta a ocorrência de um certo evento, sendo o referido evento relacionado a uma determinada configuração do monitoramento, a dita configuração é atrelada a uma certa especificação de componente/sistemade freio por meio do algoritmo de autorreconheci mento. Em uma concretização, a ocorrência do evento é detectada por um offset inicial do desgaste, sendo o offset um limite mínimo de variação angular que se difere entre as especificações de sistemas de freio. Assim, com a detecção do offset e a execução do algoritmo de autorreconhecimento, o sistema de monitoramento da invenção é capaz de reconhecer as especificações do sistema de freio.
[0121] Ademais, o sistema de monitoramento é instalável em qualquer sistema de freio, inclusive freio a tambor S-came, como um kit para monitorar, medir e identificaro desgaste da lona (8), evitando acidentesao obter o desgaste com maior precisão. Em uma concretização, o sistema de monitoramento da presente invenção é implementado em freios a tambor durante fabricação dos mesmos. Em uma outra concretização, o referido sistema é instalado em freios a tambor já previamente fabricados. Da mesma forma que essas concretizações, o referido sistema é implementado em sistemas de freio a disco.
[0122] Este exemplo de sistema monitoramento implementa um processo de monitoramento de desgaste de material de atrito em sistema de freio a tambor compreendendo um ajustador (4) que movimenta um eixo (5) do tambor de freio (1 ), a partir de uma etapa de acionamento do sistema de freio a tambor, sendo que o processo de monitoramento compreende as etapas de: percepção de um movimento do sistema de freio por meio de um conjunto sensor posicionado no sistema de freio; aquisição de um dado de movimento do sistema de freio por meio de uma unidade de processamento (17) após ocorrênciade ao menos um evento, sendo a unidade de processamento (17) comunicante com o conjunto sensor; e processamento de uma correlação do dado de movimento do sistema de freio com o desgaste do material de atrito por meio da unidade de processamento (17).
[0123] Em uma concretização, o dado de movimento do sistema de freio corresponde a um dado do movimento relativo entre ajustador (4) e eixo (5).
[0124] Em uma concretização, a ocorrência do evento determina o início da etapa de percepção de movimento pelo conjunto sensor. Em uma outra concretização, a ocorrência do evento determina o início do recebimento dos dados provenientes do conjunto sensor. Em uma outra concretização, a ocorrência do evento determina o início do processamento da correlação do dado com o desgaste do material de atrito (8). Em uma concretização, o processamento da correlação realiza uma correção dos dados dependendo do evento ocorrido.
[0125] O dispositivo de monitoramento de desgaste compreende um ajustador (4) que movimenta um eixo (5) do tambor de freio (1 ), sendo que o dispositivo de monitoramento compreende: um conjunto sensorque percebe um movimento do sistema de freio, sendo o conjunto sensor posicionado no sistema de freio; e uma unidade de processamento (17), sendo comunicante com o conjunto sensor, que recebe ao menos um dado de movimento do sistema de freio e processa uma correlação do dado de movimento do sistema de freio com o desgaste do material de atrito.
[0126] Do mesmo modo, em uma concretização, o dado de movimento do sistema de freio é um dado de movimento relativo entre ajustador (4) e eixo (5). [0127] Assim, a conversão do movimento relativo em dado é realizada pelo conjunto sensor que gera o dado de movimento relativo entre ajustador (4) e eixo (5). Em uma concretização, o conjunto sensor gera o dado de movimento relativo entre ajustador (4) e eixo (5) a partir de uma variação an guiar relacionada ao movimento relativo entre ajustador (4) e eixo (5). Em uma concretização, o dado é gerado a partir de uma variação linear relacionada ao movimento relativo entre ajustador (4) e eixo (5). Nesta última concretização, o movimento linearé gerado mecanicamente pelo próprio conjunto sensor, convertendo o movimento angular performado pelo próprio movimento relativo entre ajustador (4) e eixo (5).
[0128] Em uma concretização, a referida conversão é fornecida pelo conjunto sensor para sentir o movimento relativo entre ajustador (4) e eixo (5). Adicionalmente, a dita percepção é uma sensação física obtida por meios mecânicos, magnéticos e/ou eletrônicos.
[0129] Em vista disso, o conjunto sensor é posicionado em algum dos componentes do sistema de freio - pedal de freio, câmara de freio (2), haste (3), ajustador (4), eixo (5) etc - de modo que o conjunto sensor perceba uma variação de movimento do(s) componente(s), como por exemplo, movimento relativo entre ajustador (4) e eixo (5). Em uma concretização, o conjunto sensor compreende um circuito eletrônico ou um sensor capaz de detectar movimento por meio de deslocamentos cinemáticos, alterações magnéticas, entre outras variações físicas.
[0130] Assim, o conjunto sensor percebe o movimento relativo entre ajustador (4) e eixo (5) e gera o dado do dito movimento relativo. Para isso, o conjunto sensor aguarda a ocorrência de um evento para iniciar percepção dos movimentos, como por exemplo, o movimento relativo entre ajustador (4) e eixo (5). Com isso, após a ocorrência do evento, a unidade de processamento (17) se comunica com o conjunto sensor, recebendo o dado do movimento relativo entre ajustador (4) e eixo (5) para correlação deste com o desgaste do material de atrito.
[0131] Em uma concretização, o meio de armazenamento dos dados de movimento relacionado ao desgaste do material de atrito monta um histórico de operação do sistema de freio para o condutor do veículo verificar a saúde do material de atrito (4).
[0132] Deste modo, à medida que o freio é acionado, o conjunto sensoré capaz de acompanhar o movimento relativo entre ajustador (4) e eixo (5), prevendo que estes componentes do sistema de freio estão reacomodados mecanicamente, ou seja, prevendo que haja ocorrência do evento.
[0133] Este movimento relativo ocorre devido ao desgaste do material de atrito (8) que, conforme apresentado anteriormente, após o evento ocorrido
relativo à reacomodação entre tais componentesdo sistema de freio, o ajustador
(4) tende a corrigir a folga existente entre o material de atrito (8) e o tambor de freio (1 ). Este arranjo do dispositivo de monitoramento da presente invenção, ao detectar ocorrência do evento e o movimento relativo entre ajustador (4) e eixo
(5), evita que o conjunto sensor capte qualquer interferência causada porfolgas entre os componentes mecânicos do sistema de freio, uma vez que a ocorrência do evento em conjunto com a variação de posição entre eixo (5) e ajustador (4) significam que há um desgaste no material de atrito (8).
[0134] Em uma concretização, a comunicação entre a unidade de processamento (17) e o conjunto sensor é uma comunicação wireless, em que a unidade de processamento (17) está posicionada no chassi do veículo e o conjunto sensor está posicionado no sistema de freio. Em uma outra concretização, a comunicação entre a unidade de processamento (17) e o conjunto sensor é uma comunicação por cabeamento.
[0135] Em uma concretizaçãoadicional,a unidadede processamento (17) é comunicante com um dispositivo que disponibiliza os dados de desgaste do material de atrito para um usuário. Esses dados podem ser disponibilizados ao condutordo veículo, por meio de um display embarcado no veículo ou por meio de um smartphone. Estes dados podem também ser disponibilizados a um servidor remoto.
[0136] Além disso, o dispositivo de monitoramento é comunicante com uma estação remota, em que, a estação remota recebe os dados de movimento relacionado ao desgaste do material de atrito. Em uma concretização, a estação remota gerencia frotas de veículos, de modo que a presente invenção promove a confiabilidade da frota de veículos ao monitorar os desgastes das respectivas lonas (8) dos veículos.
[0137] Em uma concretização, o veículo provido do dispositivo da invenção é um veículo comercial. Em uma concretização, o veículo é um implemento rodoviário. Nessas concretizações, a relevância da informação do desgaste de freio é ainda maior do que em veículo menos pesados, haja vista
número de eixos, carga transportada, inérciado veículo, de modo quea presente invenção fornece maior acu ráci a para o monitoramento do desgaste da lona em freios a tambor por exemplo.
[0138] Dessa forma, o processo da invenção provê uma correlação mais precisa com o desgaste contínuo do material de atrito (8). Em uma concretização, a referida correlação é do dado do movimento relativo entre ajustador (4) e eixo (5) com um dado de movimento relacionado ao desgaste do material de atrito após a ocorrência do evento, usufruindo de uma correção do dado quando necessária, dependendo do evento ocorrido.
[0139] Com base nisso, os dados de desgaste são disponibilizados a um usuário, para que este tenha acesso ao monitoramento do material de atrito (8). Estes dados podem ser disponibilizadosaumdisplayembarcado noveículo (e.g. no computadorde bordo), a um smartphone do usuário, a um servidor remoto ou em uma combinação entre estas alternativas.
Exemplo 3 - Método de monitoramento de desgaste
[0140] Este exemplo é implementado por um sistema de monitoramento que provê uma calibração de dados de desgaste, sendo aplicável a dispositivos de monitoramento, incluindo aqueles que já estejam em operação. Assim, o método contribui para a confiabilidade dos dados do sistema de freio e, assim, promove a segurança do veículo.
[0141] A calibração é iniciada quando há manutenção ou troca de componentes do sistema de freio, de modo que a unidade de processamento identifica variações fora de uma margem esperada, detectando a dita manutenção ou troca de componentes.
[0142] Após isso, o sistema de freio ainda está em processo de assentamento, de modo que a calibração aguarda a finalização do assentamento para efetuar o ajuste do dado de desgaste.
Exemplo 4 - Plataforma de monitoramento de desgaste
[0143] Este exemplo trata do sistema de monitoramento como sendo uma plataforma eletrônica para o monitoramento de desgaste dos componentes do
sistema de freio, onde esta plataforma é acessível por usuários que podem visualizar os dados de desgaste do material de atrito de um ou mais veículos, por exemplo, em uma frota de veículos. De modo geral, esta plataforma é acessada via aplicativo de celular, e os dados de desgaste recebidos são exibidos graficamente na tela. Opcionalmente, o aplicativo conta com uma comunicação direta com os sensores embarcados no veículo.
[0144] Tal como descrito no conceito da presente invenção, dado o início do processo de calibração e a ocorrência do evento, os dados ajustados/cali brados são exibidos na tela gráfica do aplicativo. Opcionalmente, uma mensagem indicando aocorrênciada calibração é apresentada ao usuário, para cientificá-lo de que os dados estão em processo de calibração. Além disso, também de maneira opcional, o aplicativo conta com uma função permitindo que o usuário informe que algum componente do sistema de freio foi alterado ou substituído, sendo este o gatilho para iniciar o processo de calibração automática.
Exemplo 5 - Calibração automática do monitoramento de desgaste
[0145] A calibração automática provida pela invenção é aplicável a qualquersensorde desgaste de freio, independentemente do modelo de sistema de freio a tambor ou a disco. Em uma concretização, o sensor percebe uma variação de movimento decorrente do acionamento do freio. Em uma concretização, o dado de sensor é um valor de ângulo. Para a determinação do dado de desgaste, realiza-se um tratamento do dado de sensor, obtendo um dado de freio. Assim, o dado de freio é um movimento do: eixo (5), ajustador (4), haste (3) e/ou uma combinação entre os mesmos, Em uma outra concretização, o dado de freio é um dado de pressão gerada pelo sistema pneumático que aciona a câmara de freio (2) ou pelo sistema hidráulico sobre o pedal de freio.
[0146] Neste exemplo, o conjunto sensor lê um movimento relativo entre ajustador (4) e eixo (5). Com isso, o sensor embarcado no sistema de freio percebe o movimento, gerando o dado de sensor. Na sequência, a unidade de processamento (17) recebe o dado de sensor para cálculo do dado de freio e,
com base nisso, determina o dado de desgaste do material de atrito (8).
[0147] A figura 4 representa um fluxograma para cálculo da vida do freio, a partir do dado de desgaste ajustado ao estado real do sistema de freio. Esse estado real retrata as variações de cada componente do sistema de freio e as interações mecânicas entre os componentes, definindo a reacomodação mecânica. Ainda, o estado real considera manutenções ou trocas de um ou mais componentes do sistema de freio.
[0148] Dessa forma, o método da invenção inicia com a leitura dos dados do sensor, seguido pelo cálculo da vida do freio. Quando a vida de freio atinge urn valor limiar, a unidade de processamento ativa um sistema de alerta, definindo um modo de espera para a calibração. De forma complementar ou redundante, o sistema de alerta é ativado ao identificar um valor discrepante, já que a vida de freio é normalmente reduzida de forma gradual.
[0149] Para o cálculo da vida de freio, sendo inversa do desgaste, a unidade de processamento (17) efetua a determinação do dado de freio baseada nas especificações do sistema de freio. Em sistema de freio a tambor, as especificações são: modelo da lona (8), diâmetro do tambor (1 ), dimensão dos roletes (16) sendo com ou sem sobremedida.
[0150] As equações a seguir exemplificam o cálculo do dado de freio:
[0152] Passo 2 - Adequação do dado de freio conforme número de posições lidas pelo sensor. dadOj.reio dctdotratado + Aposições
[0153] Passo 3 - Cálculo do dado de desgaste dcidodeSgasLe dado^reio/ limite ^reio
[0154] Passo 4 - Cálculo da vida do freio vida^reio 1 dadodesqasLe
[0155] Em uma concretização, o valor de referência é detectado em uma primeira leitura do dado de sensor. Em uma concretização, o valor de referência
é inserido por um operador por uma interface da unidade de processamento. Em uma concretização do sistema de freio sendo freio a tambor, onde o sensor lê um ângulo, o valor de referência é uma compensação do eixo (5) que está em uma posição angular avançada em relação ao ajustador (4), por exemplo.
[0156] Em umaconcretização, o limite de freio é um valor máximo do dado de freio. Em uma concretização, o limite de freio é um valor que considera requisitos de segurança, por exemplo, valor antes do eixo-S (6) “virar” e/ou valor antes de consumir completamente a lona (8).
[0157] Em uma concretização, realiza-se um arredondamento do cálculo para apresentar a vida do freio em um display, por exemplo, no painel de instrumentos do veículo, facilitando a visualização do condutor.
[0158] Para isso, durante a instalação do dispositivo de freio, seja durante a fabricação do veículo ou em veículos já fabricados, tais valores de referências são inseridos em uma memória do dispositivo e atualizados pela calibração da invenção.
[0159] Em uma concretização, quando a vidade freio atinge determinado valor em %, o sistema de alerta é ativado, indicando uma condição futura. A condição futura é uma troca ou manutenção de um ou mais componentes do sistema de freio.
[0160] Em geral, sistemas de freio novos realizam primeiramente a troca do material de atrito (8). Assim, conforme ocorrência da condição e do evento, a calibração automática é realizada seguindo o fluxograma da figura 5. Em sistemas de freio a tambor, a condição é também uma manutenção do tambor (1 ) e/ou do rolete (16).
[0161] As tabelas 1 e 2, a seguir, mostram dados de sensores sendo aplicados a dois sistemas de freio (esquerdo e direito), funcionando de forma espelhada.
[0162] Na tabela 1 , com a vida do freio em 100%, o dado do sensor fornece inicialmente o valorde referência. Com os acionamentos do freio, a vida do freio naturalmente decresce alcançando, por exemplo, 10%.
[0163] Com isso, a calibração automática verifica se o valor de referência precisa ser atualizado. Essa verificação é realizada após a ocorrência de uma condição. Para isso, a unidade de processamento identifica um salto no dado de freio, indicando uma vida do freio de 10% para 100%, por exemplo. Em uma concretização, o referido salto identifica a ocorrência da condição, ou seja, troca/manu tenção de um ou mais componentes do sistema de freio.
[0164] Neste exemplo, a ocorrência da condição é identificada quando o dado de freio está em uma margem de tolerância. Por exemplo, a margem de tolerância é de +/- 25, como ilustrado na tabela 1 , onde o dado de freio muda de 1196 para 10.
[0165] Com isso, houve troca ou manutenção do sistema de freio, sendo necessária a atualização do valor de referência. Após a ocorrência do evento, o valor de referência é atualizado, ajustando os dados de desgaste posteriores.
[0166] Da mesma forma, a tabela 2 apresenta dados de sensor em conjunto com os dados de freio e as vidas do freio. Quando o dado de freio está dentro da margem de tolerância, a calibração automática entende que a atualização do valor de referência é necessária. Mesmo assim, o dado de freio mostra um valor 10 e depois 12, de modo que os dados de desgaste não foram ajustados ainda, pois o evento não ocorreu.
[0167] Nesse exemplo, a ocorrência do evento é determinada ao atingir uma determinada quilometragem, em que a contagem é iniciada após a ocorrência da condição, sendo uma troca ou manutenção do sistema de freio. Com isso, quando o veículo ultrapassa a dita quilometragem, o valor de referência é atualizado, finalizando a calibração.
[0168] Além do valor de referência, o valor limite também é atualizado, dependendo de qual componente tenha sido alterado. Por exemplo, quando há desgaste no tambor (1 ), mas a lona (8) substituídaé do mesmo modelo que a anterior, o valor limite é mantido, sendo alterado o valor de referência.
[0169] A partir dessas diferenças entre os dados de freio obtidos e ajustados pela calibração automática, a invenção permite a identificação de
desgaste dos demais componentes do sistema de freio.
Exemplo 6 - Método de monitoramento de desgaste de material de atrito em sistema de freio
[0170] Para o exemplo, o monitoramento do desgaste em sistema de freio é obtido pelo método da invenção representado pelo fluxograma da figura 6, sendo que o método fornece uma configuração do monitoramento como um presetup para obter uma medição do desgaste mais fidedigna.
[0171] O método do exemplo se resume em quatro etapas. A primeira etapa se refere a um estado de stand-by de um conjunto sensor acoplado ao sistema de freio, mantendo um modo de esperado conjunto sensor. Em seguida,
a segunda etapa forma um loop, aguardando a ocorrência de um evento. O evento é a reacomodação do sistema de freio, ou seja, quando os componentes do sistema de freio estão perfeitamente acoplados, encaixados, ou seja, estão com status de pronto para acionamento do freio e início do monitoramento do desgaste do material de atrito (8) do sistema de freio.
[0172] Assim, com a ocorrência do evento, o método segue para a terceira etapa, na qual o conjunto sensor inicia a leitura e percepção de movimento de componentes já reacomodados no sistema de freio. Com isso, tais movimentos são convertidos em dados, sendo estes transmitidos a uma unidade (17). Por fim, a unidade (17) realiza processamentos na quarta etapa para obter uma correlação do dado com o desgaste do material de atrito (8).
Exemplo 7 - Dispositivo de monitoramento de desgaste de lona em sistema de freio a tambor
[0173] O dispositivo deste exemplo foi desenvolvido para aplicações em sistemas de freio a tambor. Um sistema convencional de freio a tambor está esquematizado no conjunto de figuras 1 a 3.
[0174] O dispositivo de monitoramento do exemplo implementa o método de monitoramento e o processo de calibração da invenção. Para isso, o dispositivo do exemplo possui um conjunto sensor e uma unidade de processamento (17), posicionada no sistema de freio por meio da estrutura (9) possuindo uma base (10) parafusada no ajustador (4) pelos furos (91 ) conforme mostrado na figura 7a.
[0175] Retirando a base (10), a figura 7b mostra o alojamento (11 ) acoplado diretamente ao eixo (5). A figura 7c mostra vista frontal do alojamento (11 ) coberto por uma tampa que fecha o alojamento (11 ) por aparafu sarnento, facilitando manutenção do dispositivo.
[0176] A figura 7d mostra uma vista posterior do alojamento (11 ), com destaque ao cabeçote (12) que permite o acoplamento do alojamento (11 ) diretamente ao eixo (12), sendo o cabeçote (12) encaixado em um ressalto com geometria em U formado na superfície do alojamento (11 ). A geometria em U
permite alinhamento centralizado entre o cabeçote (12) e o sensor que está dentro do alojamento (1 1 ), além disso evita que o alojamento (1 1 ) se afaste do cabeçote (12) por este possu i r u m en caixe qu e f u n ciona como u ma gaveta. Ai nda assim, este encaixe permite que haja um movimento relativo angular entre o cabeçote (12) solidário ao eixo (5) e o alojamento (1 1 ) solidário à estrutura (9), que por sua vez está fixada na carcaça do ajustador (4). Com isso, o cabeçote (12) possui uma extremidade roscada para acoplamento ao eixo (5).
[0177] Dessa forma, o cabeçote (12) define um primeiro repercurssor solidário ao movimento do eixo (5) conforme pode ser visto na figura 7e. Além disso, o alojamento (1 1 ) possui relevos (1 12) em sua periferia, que encaixam na base (10), impedindo o movimento do alojamento (1 1 ) junto com o eixo (5), de modo que o alojamento (1 1 ) permaneça solidário ao ajustador (4). Ainda os ressaltos (1 12) impedem montagem inadequada de uma posição pré-disposta, já que os ressaltos são dispostos de uma maneira não-uniforme na periferia do alojamento (1 1 ).
[0178] Ainda, o alojamento (1 1 ) possui uma interface (1 15) entre o primeiro repercurssor e um segundo repercurssor abrigado no interior do alojamento (1 1 ), promovendo um espaçamento predeterminado entre o primeiro repercurssor e o segundo repercurssor conforme mostrado na figura 7f. Para o exemplo, o segundo repercurssoré um módulode sensoriamento (14) sendo um sensor distanciado do primeiro repercurssor por meio da interface (1 15) em conjunto com o cabeçote (12), de modo que o sensor perceba o movimento do primeiro repercurssor.
[0179] Este sensor utiliza o princípio do efeito Hall para realizar a leitura da variação angular resultante do movimento relativo entre eixo (5) e ajustador (4). Certamente, outros modelos de sensor podem ser utilizados para se concretizar o conceito ora proposto na invenção, de modo que o aqui exemplificado (sensor AS5600) não restringe o escopo da mesma.
[0180] Assim, o dispositivo do exemplo emprega o conceito da invenção ao ser provido de um conjunto sensor que percebe o movimento relativo entre
ajustador (4) e eixo (5) conforme ilustrado pelas diferentes posições do módulo de sensoriamento (14) em relação ao eixo (5) mostradas nas figuras 7g e 7h, sendo o módulo de sensoriamento (14) associado ao ajustador (4).
[0181] Essa percepção pelo conjunto sensoré realizadaapós a ocorrência do evento, sendo identificada por meio de uma pluralidade de modos, como por exemplo: ultrapassar uma determinada quilometragem mostrada pelo odômetro do veículo; passar um certo tempo desde a última troca de lona (8) indicado pelo sistema de telemetria do veículo; número de acionamento do freio indicado por uma unidade de controle do veículo (VCU), entre outros. Com isso, a ocorrência do evento corresponde à reacomodação entre os componentes do sistema de freio a tambor.
[0182] Assim, com a leitura do movimento após a ocorrência do evento, o movimento relativo entre ajustador (4) e eixo (5) é convertido em um dado do dito movimento relativo a partir da variação angular entre o módulo de sensoriamento (14) e um imã (13) acoplado no cabeçote (12).
[0183] Por fim, uma unidade de processamento (17) recebe o dado do dito movimento relativo e correlaciona o dado com um dado de movimento relacionado ao desgaste. Para o exemplo, a unidade de processamento (17) é também abrigada no alojamento (1 1 ). Ainda, dependendo do evento ocorrido, a unidade (17) aplica uma correção do dado se necessária. Para fins de exemplificação, o evento de quilometragem mínima ocorreu, mas o dado indica uma variação angulardiferente de zero. Neste caso, a unidade (17) atribui um valor zero ao dado a partir do evento ocorrido para começar a contar o desgaste do material do atrito (8). Em outros casos, a correção não é necessária, quando o valor do dado ainda é zero na ocorrência do evento (100).
[0184] Adicionalmente, o circuito embarcado do sensor (14) possui um módulo de rádio, permitindo comunicação wireless seja para comunicação com uma central fixada ao chassi ou para alimentação e recebimento de sinais via cabeamento. Com isso, o sensor (14) envia dados do movimento relativo entre ajustador (4) e eixo (5) para uma unidade de processamento (17).
[0185] Neste exemplo, a unidadede processamento (17) fica acoplada em uma superfície oposta à superfície que abriga o sensor (14). Isso possibilita que o monitoramento do desgaste seja feito de maneira embarcada no próprio veículo, de modo que estes dados são disponibilizados ao motorista e, conjuntamente, a um servidor ou usuário remoto. A unidade de processamento (17) é dotada de uma inteligência embarcada que executa um algoritmo. O referido algoritmo correlaciona dados armazenados previamente com os dados lidos pelo sensor (14), considerando os eventos ocorridos. Os dados armazenados previamente são variações angulares relativas entre o ajustador (4) e o eixo (5) correlacionadas com dados de desgaste. Por sua vez, os dados de desgaste são dados de desgaste do tambor de freio (1 ), desgaste da lona (8) com sobre material e desgaste de roletes com sobre medida junto ao eixo (5).
[0186] Com base nisso, as figuras 8 e 9, retiradas do datasheet do componente AS5600 para esclarecer seu o funcionamento, mostram respectivamente uma exemplificação da variação angular do ímã (13) em relação ao sensor (14) e uma faixa de distâncias recomendada entre o ímã (13) o sensor (14). Esta faixa de distâncias foi considerada na montagem do sensor (14) ao alojamento (11 ) da estrutura (9). Esta faixa de distância também é considerada na reacomodação do sistema durante o presetup do monitoramento. Neste exemplo, a interface (115) entre o sensor e o imã é uma divisória do alojamento (11 ).
[0187] Com isso, para o exemplo, a presente invenção fornece informações de desgaste mais precisas e com maior acu rácia pela detecção do movimento relativo entre ajustador (4) e eixo (5) após a ocorrência dos eventos (100).
[0188] Os versados na arte valorizarão os conhecimentos aqui apresentados e poderão reproduzir a invenção nas modalidades apresentadas e em outras variantes e alternativas, abrangidas pelo escopo das reivindicações a seguir.
Claims
1. Método de monitoramento de estado de saúde de ao menos um componente de sistema de freio caracterizado por compreender as etapas de: a. determinação de um dado de desgaste do componente; com base em ao menos um dado do sistema de freio; e b. calibração automática do dado de desgaste do componente.
2. Método de monitoramento, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por compreender uma etapa adicional de correlação entre um dado de sensor e uma especificação do sistema de freio, fornecendo o dado do sistema de freio.
3. Método de monitoramento, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por a calibração automática iniciar após a ocorrência de uma condição.
4. Método de monitoramento, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por a calibração automática compreender um ajuste do dado do sistema de freio após ocorrência de ao menos um evento.
5. Método de monitoramento, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o evento ser uma alteração relativa a ao menos um componente do sistema de freio e/ou a uma combinação de componentes do sistema de freio.
6. Método de monitoramento, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o ajuste do dado do sistema de freio resultar em um zeramento do dado de desgaste do componente.
7. Método de monitoramento, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pela etapa de calibração compreender uma pré-etapa de ativação de um sistema de alerta, com base no dado de desgaste do componente.
8. Dispositivo de monitoramento de estado de saúde de ao menos um componente de sistema de freio caracterizado por compreender um conjunto sensor que detecta um dado de desgaste do componente, sendo o conjunto
sensor posicionado no sistema de freio e comunicante com uma unidade de processamento (17) que calibra automaticamente o dito dado de desgaste.
9. Dispositivo de monitoramento, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por a unidade de processamento (17) fornecer um dado de sistema de freio para determinar o dado de desgaste do componente, com base em uma correlação entre um dado de sensor proveniente do conjunto sensor e uma especificação do sistema de freio.
10. Dispositivo de monitoramento, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por a calibração automática compreender um ajuste do dado do sistema de freio após ocorrência de ao menos um evento.
11. Processo de calibração de dado de desgaste de ao menos um componente de sistema de freio caracterizado por compreender as etapas de: a. inicialização após ocorrência de uma condição; b. ajuste de um dado do sistema de freio; e c. finalização com o dado de desgaste ajustado após ocorrência de um evento.
12. Processo, de acordo com a reivindicação 11 , caracterizado por o ajuste do dado do sistema de freio resultar em um zeramento do dado de desgaste.
13. Sistema de monitoramento de estado de saúde de ao menos um componente de sistema de freio caracterizado por compreender uma unidade de processamento (17) que calibra automaticamente um dado de desgaste por meio de um ajuste de um dado do sistema de freio.
14. Sistema de monitoramento, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por a unidade de processamento (17) ser implementada localmente no sistema de freio e/ou remotamente.
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