Hace algunos años se desarrolló el"sistema de frenado anti-bloqueo" (denominado ABS, por sus siglas en inglés), que consiste, en términos generales, en un mecanismo de frenado intermitente que permite a las ruedas continuar girando intermitentemente cuando se oprime el pedal del freno, mejorando con ello la maniobrabilidad del vehículo. Sin embargo, a pesar de esta innovación, todos los sistemas actuales continúan utilizando eI mismo principio : el frenado por fricción mecánica.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Este nuevo sistema de frenado consiste en un tambor (Núm. 1) similar al de los frenos de los vehículos actuales, aunque de un diámetro ligeramente mayor, el cual también va sujeto al eje de la rueda (Núm. 3). La superficie interna del aro del tambor tiene maquinados dientes de engrane (Núm. 2) que comunican movimiento a un par de engranes (Núm. 5) sujetos al forro del eje por medio de un aro con brazos (Núm. 4), los cuales, a su vez, comunican movimiento a un segundo tambor (Núm. 6) hecho de material ferromagnético. Debido al menor diámetro del engrane (Núm. 13) que trasmite movimiento al segundo tambor (el engrane y el tambor Barman una pieza unitaria), éste último gira varias veces más rápido que el primer tambor, lo que permite detener el vehículo aplicando una fuerza de frenado mucho menor ; esto, a su vez, permite reducir

considerablemente el tamaño de los imanes (Núm. 14) y de los resortes (Num. 10) que los retoman a la posición de no-frenado.

La superficie interna del aro del segundo tambor también tiene maquinados unos dientes (Núm.

7), en forma de grecas, que interactúan con los bloques de imanes (Núm. 9) instalados sobre los brazos de los pistons de los cilindros hidráulicos (Núm. 11), que a su vez están sujetos al forro del eje (Núm. medico de un aro con brazos (Núm. 12).

En la posición de no-frenado los bloques de imanes se encuentran a tal distancia de los dientes del tambor, que no interactúan de manera significativa con ellos. (Antes de instalar los imanes se calcula esta distancia. Por ejemplo, en el prototipo que fabricamos la fuerza de los imanes disminuye aproximadamente 500 veces cuando sus polos están a 9 milímetros de distancia de los dientes del tambor). Cuando se oprime el pedal del freno, ambos bloques de imanes se aproximan a los dientes del tambor e interactúan con ellos, produciendo un efecto de frenado. El efecto de frenado aumenta a medida que los bloques de imanes se aproximan a los dientes, alcanzando la máxima interacción magnética cuando llegan al máxima acercamiento permitido (que en nuestro prototipo es de aproximadamente 1 milímetro). En ningún caso llega a haber contacto fisico entre los imanes y los dientes, por lo que nunca hay fricción y, por lo tanto, tampoco hay desgaste.

Es importante destacar que el uso de resortes de fuerza variable (en el prototipo utilizamos resortes cuyas espiras están hechas de alambre de diferentes grosores) para regresar los bloques de imanes a la posición de no-frenado permite operar estos frenos sin ayuda de un servo- mecanismo. De acuerdo con la Ley de Hooke (también conocida como la Ley de los resortes), la compresión o el estiramiento de un resorte estándar, dentro de sus límites de elasticidad, es proporcional a la fuerza aplicada. (Por ejemplo, si un resorte se comprime o se estira 10 milímetros cuando se le aplica una fuerza de 100 newtons, se comprimirá o se estirará 5 milímetros si se le aplica una fuerza de 50 newtons). Sin embargo, como la fuerza de un imán aumenta o decrece abruptamente cuando se acerca o se aleja de un cuerpo ferromágnetico, un resorte estándar sólo sería de utilidad al inicio o al final de su recorrido, como puede apreciarse en la figura 8. En cambio, con el uso de resortes de fuerza variable se puede compensar la atracción magnética, independientemente de la manera como ésta aumente o decrezca, como puede apreciarse en la figura 9.

Durante el movimiento del segundo tambor la atracción magnética entre los dientes y los polos del bloque de imanes varía, lo que podría producir vibración. Para minimizar este problema, es necessario que el bloque de imanes tenga sus polos en un arreglo asimétrico (desfasdo) con respecto a los dientes del tambor, de manera que siempre haya mía misma cantidad de superñcie de polos magnéticos interactuando con los dientes (Véase la figura 10).

En vez del ensamble magnético constituido por un sandwich múltiple de imanes (Núm. 14) y placas de hierro dulce (Núm. 15), al cual denominamos bloque de imanes (Núm. 9), puede utilizarse un ensamble magnético como el que se muestra en la figura 11, consistente en un imán (Núm. 16) y placas de hierro dulce (u otro material de alta permeabilidad magnética) dentadas (Núm. 17) en cada uno de sus lados. Con esto podría reducirse considerablemente el tamaño de los imanes sin disminuir su eficacia de frenado. No obstante, si se opta por este tipo de ensamble magnético se requerirá que el aro del tambor tenga dos hileras paralelas de dientes en forma de grecas (Núm. 18), para que pueda interactuar con los polos del imán, como puede apreciarse en la misma figura 11.

VENTAJAS DE LA INVENCI#N Este nuevo tipo de sistema de frenado tiene las siguientes ventajas sobre los frenos existentes : a) No está sujeto a fricción mecánica, por lo que no sufre desgaste, así que no requiere de cambios periódicos de zapatas. b) Aun estando totalmente mojado, jamás pierde su capacidad de frenado, ya que éste no depende de la fricción de las zapatas contra el tambor o el disco, sino de la atracción magnética. c) El frenado es intermitente, ya que no hay zapatas o mordazas que se"amarren"al tambor o al disco, como ocurre con los sistemas que carecen de un mecanismo antibloqueo.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La figura 1 es una vista lateral de todo el sistema.

La figura 2 es una vista frontal del primer tambor (Niun. 1), en donde se muestra el aro dentado (Núm. 2), los dos engranes (Núm. 5) que trasmiten movimiento al segundo tambor, el aro con brazos (Núm. 4) que los sujeta del forro del eje (Núm. 8) y el propio eje (Núm. 3).

La figura 3 es una vista posterior del segundo tambor (Núm. 6), en donde se muestra el engrane que le proporciona movimiento {Núm. 13), el eje de la rueda (Núm. 3) y el forro del eje {NiE@.

La figura 4 es visa frontal del segundo tambor (Núm. 6), en donde se muestra el eje de la rueda (Núm. 3), el forro (Núm. S) del eje de la rueda, el aro con brazos (Núm. 12) que sujeta los resortes de fuerza variable (Núm. 10) y los cilindros hidráulicos (Núm. 11), cuyos pistones mueven los bloques de imanes (Núm. 9) que interactúan con los dientes (Núm. 7) maquinados en la superficie interna del aro del tambor.

La figura 5 es una vista lateral que muestra uno de los resortes de fuerza variable (Núm. 10) y uno de los cilindros hidráulicos (Núm. 11), cuyos pistones mueven los bloques de imanes (Núm. 9) La figura 6 es una vista isométrica frontal de todo el sistema, parcialmente desensamblado para permitir la vista de las piezas interiores.

La figura 7 es una vista isométrica posterior de todo el sistema, parcialmente desensamblado para permitir la vista de las piezas interiores.

La figura 8 es una gráfica en donde se compara la fuerza de un imán y la fuerza de un resorte estándar.

La figura 9 es una gráfica en donde se compara la fuerza de un imán y la fuerza de de un resorte de fuerza variable.

La figura 10 (que comprende las figuras 10A, 10B y 10C) es un ejemplo de un bloque de imanes cuyos polos están en arreglo asimétrico (desfasado) en relación con los dientes del tambor, en donde se muestra la homogeneidad de la atracción magnética durante el movimiento.

La figura 11 es una vista tridimensional del ensamble magnético alternativo y del tambor con doble hilera de dientes que requiere para su funcionamiento.