BR112015020476B1 - pistão para uma válvula de controle em um sistema de ar comprimido de um veículo - Google Patents

Abstract

PISTÃO PARA UMA VÁLVULA DE CONTROLE DE AR COMPRIMIDO. A presente invenção se refere a um pistão (40, 40', 40", 40""), para, por exemplo, uma válvula de controle (110) em um sistema de ar comprimido de um veículo, o qual pode ser alojado em um cilindro (92) de forma axialmente deslocável ao longo de um eixo central longitudinal (68), de forma que separa um primeiro com-partimento de cilindro (64) de um segundo compartimento de cilindro (66), o qual (40, 40', 40", 40"") apresenta uma ranhura anular circunferencial (42) com uma geometria de seção transversal aproximadamente retangular, na qual pode ser inseri-do um anel de vedação (50, 51), o qual pode ser colocado na superfície de revesti-mento interna (90) do cilindro (92) com a respectiva extremidade livre assim como, após a respectiva inserção na ranhura anular (42) do pistão (40, 40', 40", 40""), conjuntamente com pelo menos uma parede de ranhura (44, 46) delimita pelo menos um compartimento auxiliar de pressão (52; 54). Além disso, de acordo com a presente invenção está previsto que o pistão (40) apresenta pelo menos uma abertura axial (38, 39, 70, 72) na região da respectiva ranhura anular (42), em que a abertura liga o pelo menos um compartimento auxiliar de pressão (52; 54) ao primeiro ou ao segundo compartimento de cilindro (64, 66) associado. Assim é estabelecida a ligação pneumática ou hidráulica independente de eventuais deformações geométricas do anel (...).

Description

[001] A presente invenção se refere a um pistão, para, por exemplo, uma válvula de controle em um sistema de ar comprimido de um veículo, o qual pode ser alojado em um cilindro de forma axialmente deslocável ao longo de um eixo central longitudinal, de forma que separa um primeiro compartimento de cilindro de um segundo compartimento de cilindro, o qual apresenta uma ranhura anular circunferen- cial com uma geometria de seção transversal aproximadamente retangular, na qual pode ser inserido um anel de vedação, o qual pode ser colocado na superfície lateral interna do cilindro com a respectiva extremidade livre assim como, após a respectiva inserção na ranhura anular do pistão, conjuntamente com pelo menos uma parede de ranhura delimita pelo menos um compartimento auxiliar de pressão.

[002] Do estado da técnica são conhecidos elementos de vedação auxiliados por pressão, tais como por exemplo os anéis de vedação “Airzet” (Airzet PR e Airzet PK) obteníveis da firma Freuenberg Simrit GmbH & Co.KG., anéis ranhurados ou similares para a vedação de um pistão em relação a um cilindro envolvente deste, numa vasta gama de variações. Assim, a DE 296 10 628 U1 divulga por exemplo uma disposição de vedação com um anel de vedação elástico, o qual é constituído por um componente de fixação e um componente de vedação assim como por um componente de ligação aproximadamente em forma de Z disposto entres estes dois componentes. As superfícies frontais do componente de vedação são formadas por barras salientes, entre as quais existem seções transversais de passagem, para permitir o acesso dos meios de ambos os lados do anel de vedação às ranhuras do componente em forma de Z e, por conseguinte, assegurar o efeito auxiliar de pressão. Para a vedação de um pistão em relação a um cilindro esta disposição de vedação é inserida em uma ranhura de pistão circunferencial. Uma desvantagem desta disposição de vedação entre outros reside no fato de, por exemplo no caso de uma deformação do anel de vedação condicionada pela operação, particularmente no caso de uma deformação sob pressão do mesmo, as seções transversais de passagem das aberturas existentes entre as barras serem pelo menos parcialmente fe-chadas, de forma que o efeito de vedação auxiliado por pressão já não é totalmente estabelecido, o que pode ocorrer particularmente no caso de pistões, os quais são usados para válvulas de controle de sistemas de ar comprimido de veículos. As válvulas de controle desta natureza são conhecidas por exemplo da DE 10 2009 040 759 A1, da DE 10 2009 029 968 A1, da DE 195 10 492 A1, da DE 10 2006 017 503 A1 ou da DE 102 45 916 A1.

[003] Por conseguinte a presente invenção tem por objetivo divulgar um pistão, o qual permita uma vedação de construção simples auxiliada por pressão de dois compartimentos de cilindro.

[004]A presente invenção parte do conhecimento dos pistões conhecidos cuja vedação em relação à superfície lateral interna de um cilindro associado é realizada por meio de um anel de vedação auxiliado por pressão, no caso do qual o auxílio por pressão é realizado com o auxílio de aberturas realizadas no anel de vedação, através das quais os meios de ambos os lados do anel de vedação a partir da direção radial têm acesso a compartimentos auxiliares de pressão no anel de vedação. Um acesso independente de um anel de vedação desta natureza a compartimentos auxiliares de pressão desta natureza pode ser realizado pelo fato de serem realizadas aberturas no pistão, que ligam os compartimentos de cilindro respectivamente associados aos respectivos compartimentos auxiliares de pressão independentemente de eventuais deformações do anel de vedação.

[005]Por conseguinte a presente invenção tem por objetivo um pistão, para, por exemplo, uma válvula de controle em um sistema de ar comprimido de um veículo, o qual pode ser alojado em um cilindro de forma axialmente deslocável ao longo de um eixo central longitudinal, de forma que separa um primeiro compartimento de cilindro de um segundo compartimento de cilindro, o qual apresenta uma ranhura anular circunferencial com uma geometria de seção transversal aproximadamente retangular, na qual pode ser inserido um anel de vedação, o qual pode ser colocado na superfície lateral interna do cilindro com a respectiva extremidade livre assim como, após a respectiva inserção na ranhura anular do pistão, conjuntamente com pelo menos uma parede de ranhura delimita pelo menos um compartimento auxiliar de pressão. Para alcançar este objetivo está previsto que o pistão apresenta pelo menos uma abertura axial na região da respectiva ranhura anular, em que a abertura liga o pelo menos um compartimento auxiliar de pressão ao primeiro ou ao segundo compartimento de cilindro associado.

[006]Por conseguinte é alcançada uma ligação fiável entre os dois compartimentos auxiliares de pressão e os dois compartimentos de cilindro com uma realização construtivamente simples do pistão. Esta ligação serve para a passagem de um fluido e vantajosamente permanece independente de uma eventual deformação geométrica do anel de vedação, por exemplo no caso de um esmagamento ou de uma deformação por pressão indesejados da mesma no interior da ranhura anular do pistão.

[007]Por fluido no âmbito da presente descrição se deve entender um gás ou um líquido. Preferencialmente o pistão é usado em uma válvula de controle operada por pressão e pode compreender a função de um pistão de relé.

[008]Quando um pistão de acordo com a presente invenção pode ser equipado com um anel de vedação, que conjuntamente com as paredes de ranhura da ranhura anular do pistão apenas forma um compartimento auxiliar de pressão, e no caso do qual este único compartimento auxiliar de pressão circunferencial anular está ligado com o compartimento de pressão associado por meio de pelo menos uma abertura axial, é vantajoso utilizar uma combinação anel de vedação - pistão com dois compartimentos auxiliares de pressão.

[009]De acordo com uma forma de realização da presente invenção está previsto que o pistão apresenta pelo menos uma abertura axial na região da respectiva ranhura anular em cada uma de ambas as paredes de ranhura, em que a abertura liga dois compartimentos auxiliares de pressão ao primeiro ou ao segundo compartimento de cilindro respectivamente associado, em que os dois compartimentos auxiliares de pressão são formados pelo anel de vedação assim como pelas paredes de ranhura respectivamente associadas ao anel de vedação.

[010]No caso de uma outra forma de realização vantajosa do princípio de construção de acordo com a presente invenção está previsto que a primeira parede de ranhura e a segunda parede de ranhura respectivamente apresentam pelo menos três aberturas, as quais estão dispostas uniformemente espaçadas, uma em relação à outra, ao longo da circunferência da ranhura anular. Por conseguinte, pode ser realizada uma ventilação homogênea e fiável dos compartimentos auxiliares de pressão no anel de vedação com o fluido.

[011]Além disso pode estar previsto que as aberturas axiais na primeira parede de ranhura e na segunda parede de ranhura estarem dispostas de forma sobreposta circunferencialmente como radialmente, respectivamente. Isto permite uma simplificação significativa do processo de produção, considerando que as aberturas são produzidas nas duas paredes de ranhura sobrepostas em paralelo em uma etapa de processamento e subsequentemente produzidas por meio da mesma ferramenta.

[012]De acordo com uma forma de realização concreta das aberturas nas paredes de ranhura de acordo com uma primeira forma de realização pode estar previsto que estas são realizadas como reentrâncias em forma de fenda e que se estendem radialmente com uma geometria de seção transversal aproximadamente retangular. Por conseguinte, as aberturas nas respectivas paredes de ranhura apresentam uma seção transversal de fluxo particularmente grande para a alimentação do fluido nos compartimentos auxiliares de pressão.

[013]Neste âmbito pode estar previsto que as reentrâncias na primeira parede de ranhura respectivamente se estendem radialmente para dentro desde o respectivo bordo radial externo pelo menos até a região do primeiro compartimento auxiliar de pressão disposto abaixo destas. Por conseguinte, apesar de um enfraquecimento estrutural mínimo da parede de ranhura associada do pistão, é estabelecida uma alimentação particularmente eficaz do fluido do primeiro compartimento de cilindro para o primeiro compartimento auxiliar de pressão associado do anel de vedação.

[014]Pode igualmente estar previsto que as reentrâncias na segunda parede de ranhura respectivamente se estendem radialmente para dentro desde o respectivo bordo radial externo, pelo menos até a região do segundo compartimento auxiliar de pressão disposto abaixo destas. Por conseguinte, é alcançado uma alimentação de fluido eficaz ao nível da tecnologia de fluidos e largamente independente de de-formações do anel de vedação do segundo compartimento de cilindro para o segundo compartimento auxiliar de pressão com um enfraquecimento mecânico-estrutural minimizado do pistão.

[015]Para a maximização da seção transversal de fluxo útil pode estar previsto que pelo menos uma das reentrâncias na primeira parede de ranhura e/ou na segunda parede de ranhura respectivamente se estendem radialmente para dentro desde o respectivo bordo radial externo até o fundo de ranhura.

[016]No caso de uma outra forma de realização as seções de extremidade radialmente internas das reentrâncias em forma de fenda respectivamente apresentam um arredondamento. Por conseguinte, é evitada a ocorrência de tensões de entalhe mecânicas e, por conseguinte, o perigo inerente de uma formação de fendas no interior do pistão.

[017]De acordo com uma outra forma de realização está previsto que as aberturas são realizadas como furos passantes de eixos paralelos em pelo menos uma parede de ranhura, que estes furos estão dispostos respectivamente na região radial do pelo menos um compartimento auxiliar de pressão, e, que os furos são inseridos respectivamente na parede de ranhura associada ao compartimento auxiliar de pressão na perpendicular em relação à superfície normal. Por conseguinte, em comparação com as reentrâncias em forma de fenda, é minimizado o enfraquecimento mecânico do pistão assim como são reduzidos os recursos de produção para a produção das aberturas na ranhura do pistão.

[018]Quando as aberturas axiais nas paredes de ranhura descritas, formadas por reentrâncias em forma de fenda e que se estendem radialmente ou por furos de eixos paralelos, que apresentam o mais reduzido perigo de entupimento, o pistão adicionalmente às aberturas axiais em pelo menos uma parede de ranhura pode apresentar pelo menos uma calha radial, que está igualmente fluidicamente ligada a um compartimento de pressão associado. Por conseguinte, de acordo com uma outra forma de realização, pode estar previsto que o pistão apresenta pelo menos uma abertura axial na região da respectiva ranhura anular em uma parede de ranhura, em que a abertura liga um primeiro compartimento auxiliar de pressão a um primeiro compartimento de cilindro, e, que na outra parede de ranhura no lado do anel de vedação é realizada pelo menos uma calha radial, a qual liga o segundo compartimento auxiliar de pressão ao segundo compartimento de cilindro. Mesmo que esta forma de construção seja considerada menos ótima, no caso de fluidos limpos e de qualidade elevada e de material do anel de vedação de baixa fricção pode ser usada de forma particularmente econômica e bem-sucedida, considerando que a realização de uma calha radial desta natureza é muito mais econômica do que a produção das aberturas radiais acima referidas nas paredes de ranhura.

[019]Vantajosamente o anel de vedação é formado a partir de um elastôme- ro de elasticidade elevada e com uma resistência ao desgaste elevada. Por conse- guinte, é alcançada uma vedação eficaz dos compartimentos de cilindro um em relação ao outro com uma resistência ao desgaste elevada. Pode ser usado por exemplo um cautchu de acrilonitrilo-butadieno hidrogenado (HNBR), pelo que é alcançado um efeito de vedação impecável com uma vida útil elevada da vedação auxiliada por pressão entre o pistão e o cilindro. Particularmente no caso do uso de um pistão me-tálico é igualmente possível produzir as aberturas de ventilação axiais e radiais de forma tensionada.

[020]De acordo com uma forma de realização particularmente preferida da presente invenção está previsto que o pistão é realizado como pistão de controle de uma válvula de controle de um sistema de ar comprimido de um veículo.

[021]Esta forma de realização pode ser aperfeiçoada pelo fato de a válvula de controle apresentar pelo menos uma válvula de relé com um pistão de controle.

[022]Finalmente pode igualmente estar previsto que a válvula de controle é realizada como modulador de eixo, o qual apresenta pelo menos uma válvula de re- lé, preferencialmente duas válvulas de relé respectivamente com um pistão de controle.

[023]Para uma melhor compreensão da presente invenção à descrição são anexadas figuras com exemplos de realização. A: Fig. 1 apresenta um corte transversal parcial através de um pistão de acordo com o estado da técnica com um anel de vedação auxiliado por pressão, Fig. 2 apresenta uma vista parcial esquemática e em perspectiva de um pistão de acordo com a presente invenção, Fig. 3 apresenta um corte transversal parcial através de um pistão de acordo com a Fig. 2, Fig. 4 apresenta um pistão de acordo com a Fig. 2, contudo com um anel de vedação, que apenas forma um compartimento auxiliar de pressão, Fig. 5 apresenta um pistão de acordo com a Fig. 2, no caso do qual na pare- de de ranhura anular inferior é realizada uma calha radial, e Fig. 6 apresenta um exemplo de realização de uma válvula de controle com um pistão de acordo com a presente invenção numa representação em corte esquemática.

[024]Nas figuras, os mesmos elementos construtivos respectivamente apresentam os mesmos números de referência.

[025]A Fig. 1 apresenta um corte transversal parcial através de uma forma de realização conhecida de um pistão 10 com um anel de vedação 14 auxiliado por pressão. O pistão 10 apresenta uma ranhura anular 12 circunferencial com uma ge-ometria de seção transversal retangular, na qual é inserido um anel de vedação 14 auxiliado por pressão de ambos os lados. Neste caso o anel de vedação 14 apenas a título de exemplo é realizado como um chamado anel de vedação Airzet com uma geometria de seção transversal em forma de Z. Além deste anel de vedação Airzet pode ser usada qualquer outra forma de realização de um elemento de vedação auxiliado por pressão.

[026]O anel de vedação 14 apresenta uma seção de fixação 16 adjacente ao fundo de ranhura assim como uma seção de vedação 18 com uma extremidade livre, que estão interligadas através de uma seção intermediária 20 inclinada. A seção de vedação 18 preferencialmente apresenta um ligeiro pré-tensionamento mecânico radial em uma superfície lateral interna aqui não representada de um cilindro igualmente não representado. A seção intermediária 20 conjuntamente com o lado interior da ranhura anular 12 forma um primeiro compartimento auxiliar de pressão 22 e um segundo compartimento auxiliar de pressão 24, que apresentam uma geometria de seção transversal aproximadamente retangular, respectivamente.

[027]Conforme assinalado através das setas de fluxo 26 e 28, os dois compartimentos auxiliares de pressão 22, 24 estão pneumaticamente ou hidraulicamente ligados aos compartimentos de cilindro 30, 32 separados pelo pistão 10 para auxiliar o efeito de vedação do anel de vedação 14. Por conseguinte, um fluido contido nos dois compartimentos de cilindro 30, 32, tal como por exemplo ar comprimido, pode penetrar nos dois compartimentos auxiliares de pressão 22, 24 associados a um compartimento de cilindro 30, 32, respectivamente. Os canais necessários para a passagem livre e desimpedida do fluido no anel de vedação 14 são realizados através de barras 34, 36 ou de saliências integralmente moldadas, que para este efeito apresentam várias passagens ou reentrâncias radialmente orientadas e que podem ser colocadas nas superfícies internas paralelas opostas da ranhura anular 12 com uma ligeira pressão.

[028] A desvantagem no caso da construção conhecida é que, conforme assinalado pelas setas de fluxo 26, 28, o fluido a partir dos compartimentos de cilindro 30, 32 apenas pode circular radialmente do exterior para os dois compartimentos auxiliares de pressão 22, 24, de forma que no caso de uma deformação axial reduzida do anel de vedação 14 as passagens para os dois compartimentos auxiliares de pressão 22, 24 liberadas pelas barras 34, 36 estão pelo menos parcialmente obstruídas e o auxílio de pressão do anel de vedação 14 devido ao fluido sob pressão já não é totalmente assegurado. As restantes particularidades técnicas do anel de vedação 14 são enunciadas por exemplo na DE 296 10 628 U1, a qual é expressamente referida no presente documento.

[029]A Fig. 2 apresenta uma vista parcial em perspectiva simplificada de um pistão 40 realizado de acordo com a presente invenção. O pistão 40 cilíndrico apresenta uma ranhura anular 42 circunferencial periférica com uma primeira parede de ranhura e uma segunda parede de ranhura 44, 46, que se estendem com um espaçamento paralelo assim como axial uma da outra, e um fundo de ranhura 48 que liga as duas paredes de ranhura 44, 46. O pistão 40 pode ser usado numa válvula de relé, na qual é usado ar comprimido como fluido.

[030]As duas paredes de ranhura 44, 46 paralelas assim como o fundo de ranhura 48 conjuntamente com uma abertura de ranhura não representada formam uma geometria de seção transversal retangular. Na ranhura anular 42 é alojado um anel de vedação 50 com uma ligeira pressão, que no caso deste exemplo de realização conjuntamente com as duas paredes de ranhura 44, 46 delimita um primeiro compartimento auxiliar de pressão 52 assim como um segundo compartimento auxiliar de pressão 54. Além disso, o anel de vedação 50 apresenta uma seção de fixação 56 radial interna para o posicionamento no interior da ranhura anular 42 e uma seção de vedação 58 orientada radialmente para o exterior com uma saliência de vedação 60, em que os dois compartimentos auxiliares de pressão 52, 54 de seção transversal aproximadamente em forma de V são realizados aproximadamente opostos em uma seção intermediária 62 inclinada do anel de vedação 50. O pistão 40 separa axialmente um primeiro compartimento de cilindro 64 e um segundo compartimento de cilindro 66, que são preenchidos com um fluido adequado, tal como por exemplo ar comprimido, com uma mistura de gases alternativa a este ou com um líquido.

[031]De acordo com uma primeira forma de realização da presente invenção, a primeira parede de ranhura 44 e a segunda parede de ranhura 46 respectivamente apresentam pelo menos uma reentrância em forma de fenda, orientada ra-dialmente para dentro, na direção de um eixo central longitudinal 68 do pistão 40 realizada como abertura contínua, das quais duas reentrâncias ou duas aberturas representativas apresentam os números de referência 70, 72 e uma geometria aproximadamente paralelepipédica.

[032]Preferencialmente nas duas paredes de ranhura 44, 46 respectivamente estão previstas pelo menos três reentrâncias 70, 72 axialmente sobrepostas e homogeneamente distribuídas ao longo da circunferência do pistão 40, para se alcançar uma ligação tanto quanto possível eficaz a nível da tecnologia de fluidos dos dois compartimentos de cilindro 64, 66 com os dois compartimentos auxiliares de pressão 52, 54 associados, respectivamente. As reentrâncias 70, 72 atravessam as paredes de ranhura 44, 46 axialmente totalmente e na perpendicular a estas ou em paralelo em relação ao eixo central longitudinal 68, para permitir a passagem do fluido com uma resistência ao fluxo tanto quanto possível reduzida. É evidente que a reentrância 70 na parede de ranhura 44 superior se estende radialmente para dentro até o fundo de ranhura 48 da ranhura anular 42.

[033]Através de ambas as reentrâncias 70, 72 o fluido dos dois compartimentos de cilindro 64, 66 opostos e separados pelo pistão 40 penetra quase sem resistência nos compartimentos auxiliares de pressão 52, 54 previstos para a optimi- zação do efeito de vedação no anel de vedação 50. Neste caso o auxílio do efeito de vedação do pistão 40 é realizado essencialmente através de uma expansão radial reduzida do anel de vedação 50 na sequência da penetração do fluido sob pressão que entra nos compartimentos auxiliares de pressão 52, 54 de ambos os lados. Por conseguinte, a saliência de vedação 60 é pressionada com uma força radial contra uma superfície lateral interna 90 de um cilindro 92 que envolve coaxialmente o pistão 40 (comparar Fig. 3).

[034]Para reduzir a tendência para a formação de fendas no interior do pistão 40 devido à tensão de entalhe, as seções de extremidade 74, 76, orientadas radialmente para dentro na direção do eixo central longitudinal 68 das reentrâncias 70, 72, apresentam um arredondamento 78, 80 com um raio de curvatura adequado, respectivamente.

[035]O comprimento radial 82, 84 das reentrâncias 70, 72 a partir dos bordos externos 86, 88 da primeira parede de ranhura e da segunda parede de ranhura 44, 46 respectivamente é dimensionado de forma que as reentrâncias 70, 72 idealmente radialmente cobrem totalmente os compartimentos auxiliares de pressão 52, 54, para se alcançar uma compensação de pressão do fluido tanto quanto possível desimpedida entre os compartimentos auxiliares de pressão 52, 54 e os compartimentos de cilindro 64, 66. Considerando que a geometria e/ou a direção de montagem de um anel de vedação Airzet ou de um anel de vedação similar não são predeterminados, o comprimento das reentrâncias 70, 72 em forma de fenda pode ser comparativamente igual ou desigual. Para cobrir diferentes variantes de anéis de vedação e de variantes de montagem, preferencialmente as reentrâncias 70, 72 em forma de fenda estendem-se radialmente até o fundo de ranhura 48.

[036]O anel de vedação 50, independentemente das barras para a formação da cavidade para a passagem de fluido, pode ser realizado essencialmente de acordo com o anel de vedação auxiliado por pressão de ambos os lados (anel de vedação “Airzet”) mais detalhadamente explicado anteriormente na descrição da Fig. 1. Evidentemente podem igualmente ser usados outros elementos de vedação auxiliados por pressão com uma realização geométrica diferente.

[037]Conforme representado na região da superfície de corte esquerda na Fig. 2, adicionalmente ou alternativamente às reentrâncias 70, 72 nas duas paredes de ranhura 44, 46 como aberturas podem estar previstos vários furos 38, 39 de eixos paralelos em relação ao eixo central longitudinal 68. Estes furos 38, 39 estão igualmente dispostos na região dos compartimentos auxiliares de pressão 52, 54 nas paredes de ranhura 44, 46 e atravessam axialmente totalmente estas paredes de ranhura 44, 46, para permitir uma passagem tanto quanto possível desimpedida do fluido.

[038]A Fig. 3 apresenta um corte transversal parcial esquemático através de um pistão 40’, conforme é igualmente representado na Fig. 2. O anel de vedação 50, por sua vez, está alojado na ranhura anular 42 e veda o pistão 40’ em relação à superfície lateral interna 90 do cilindro 92 apenas esquematicamente assinalado por meio da respectiva saliência de vedação 60. Tanto o pistão 40’ como igualmente o cilindro 92 estão dispostos coaxialmente em relação ao eixo central longitudinal 68. Na primeira parede de ranhura 44 é realizada uma primeira reentrância 70 em forma de fenda, enquanto na segunda parede de ranhura 46, axialmente abaixo desta, é realizada uma segunda reentrância 72. Neste caso a primeira reentrância 70 estende-se axialmente ao longo da totalidade da espessura de material 94 da primeira parede de ranhura 44 e a segunda reentrância 72 estende-se ao longo da totalidade da espessura de material 96 da segunda parede de ranhura 46. Através da primeira reentrância 70 na primeira parede de ranhura 44 um fluido contido no primeiro compartimento de cilindro 64 circula para o primeiro compartimento auxiliar de pressão 52 de acordo com a primeira seta de fluxo 98, enquanto o fluido do segundo compartimento de cilindro 66 pode circular para o segundo compartimento auxiliar de pressão 54 de forma largamente desimpedida através da segunda reentrância 72 existente na segunda parede de ranhura 46 de acordo com a segunda seta de fluxo 100.

[039]Preferencialmente a espessura de material 94, 96 de ambas as paredes de ranhura 44, 46 respectivamente é inferior ou igual à altura de ranhura 102 da ranhura anular 42. O diâmetro do pistão 104 na região da ranhura anular 42 preferencialmente é superior a uma altura do pistão 106 na região acima referida.

[040]Conforme apresentado na Fig. 4, na ranhura anular 42 do pistão 40’’ realizado de acordo com a presente invenção pode igualmente ser usado um anel de vedação 51, que conjuntamente com uma parede de ranhura 44 da ranhura anular 42 apenas forma um compartimento auxiliar de pressão 52. Neste caso é suficiente quando a pressão de fluido que penetra na primeira parede de ranhura 44 no único compartimento auxiliar de pressão 52 através da reentrância 70 em forma de fenda pressiona a seção de vedação superior mais fina e, por conseguinte, mais flexível através desta reentrância 70 com uma força adicional radialmente contra a superfície lateral interna 90 do cilindro 92.

[041]No exemplo de realização apresentado na Fig. 5 através do anel de vedação 50 e das paredes de ranhura 44, 46 da ranhura anular 42 do pistão 40’’’ são realizados dois compartimentos auxiliares de pressão 52, 54. O primeiro comparti- mento auxiliar de pressão 52 superior está ligado ao primeiro compartimento de pressão 64 superior através de pelo menos uma reentrância 70 em forma de fenda, enquanto o segundo compartimento auxiliar de pressão 54 inferior está fluidicamente ligado ao segundo compartimento de pressão 66 inferior através de uma calha 89 radial, que é realizada no lado do anel de vedação da segunda parede de ranhura 46 inferior. As calhas 89 radiais desta natureza podem igualmente estar dispostas nas paredes de ranhura 44, 46 providas das aberturas axiais 38, 39, 70, 72, para auxiliar a ventilação do pelo menos um compartimento auxiliar de pressão 52, 54.

[042]Devido às reentrâncias 70, 72 em forma de fenda realizadas em pelo menos uma de ambas as paredes de ranhura 44, 46 é possível uma compensação de pressão sem problemas do fluido entre os dois compartimentos de cilindro 64, 66 e os dois compartimentos auxiliares de pressão 52, 54, mesmo quando ocorre por exemplo uma deformação geométrica do anel de vedação 50, 51 condicionada pela operação. Por conseguinte, pode ser realizado um efeito de vedação ótimo entre os compartimentos de cilindro 64, 66 em quaisquer condições de uso do pistão 40, 40’, 40’’, 40’’’. No caso do pistão 40, 40’, 40’’, 40’’’ pode tratar-se por exemplo de um pistão de relé operado com ar comprimido de um sistema pneumático.

[043]Na Fig. 6 é apresentado um exemplo de realização de uma válvula de controle 110 de um sistema de ar comprimido de um veículo numa representação em corte esquemática, em que está montado o pistão 40 ou o pistão 40’, 40’’ ou 40’’’. No caso da válvula de controle 110 trata-se de um modulador de eixo 111 de um sistema de frenagem EBS não mais detalhadamente representado de um veículo igualmente não representado com um sistema de frenagem pneumático. A construção do modulador de eixo 111 em si é conhecida; um modulador de eixo com o princípio de construção representado na Fig. 6 está comercialmente disponível como “Modulador axial EBS de 2.a geração” da requerente desde 2004 sob a referência 480 104 104 da requerente.

[044] O modulador de eixo 111 regula a pressão do cilindro do freio em ambos os lados de um ou de dois eixos do veículo utilitário. Este apresenta dois circuitos de regulação de pressão pneumaticamente independentes com duas válvulas magnéticas 112 - 115, um sensor de pressão de frenagem 116, 117, uma válvula de relé 118, 119 e uma eletrônica de regulação comum (ECU) 120, respectivamente. Através de sensores do número de rotações não apresentados o modulador de eixo 111 detecta as velocidades das rodas, avalia-as e envia-as para um módulo central do veículo não representado, que subsequentemente determina as pressões de referência. As regulações ABS são autonomamente realizadas pelo modulador de eixo 111. No caso da tendência para o bloqueio ou para a patinagem das rodas do veículo, o modulador de eixo 111 modifica a pressão de referência predeterminada.

[045] As válvulas de relé 118, 119 apresentam um dos pistões 40, 40’, 40’’ ou 40’’’ anteriormente descritos como pistão de controle 120, 121; no exemplo de realização representado a válvula de relé 118 disposta no lado esquerdo da figura como pistão de controle 120 apresenta o pistão 40 com o anel de vedação 50 de acordo com a Fig. 2, enquanto a válvula de relé 119 disposta no lado direito da figura como pistão de controle 121 apresenta o pistão 40’’ com o anel de vedação 51 de acordo com a Fig. 4. Contudo é igualmente possível usar pistões realizados da mesma forma, quer dizer por exemplo dois pistões 40 com anéis de vedação 50.

[046]Os pistões 40’’ das válvulas de relé 118, 119 com os respectivos anéis de vedação 50, 51 assentam no cilindro 92. Os pistões 40, 40’’ apresentam um fundo de pistão 123, 124, que acciona uma válvula de disco 125, 126 associada.

[047] As possibilidades de uso dos pistões 40, 40’, 40’’ e 40’’’ não estão limitadas a um modulador de eixo 111, embora os pistões 40, 40’, 40’’ e 40’’’ acima referidos preferencialmente sejam usados em um modulador de eixo 111 do tipo apresentado na Fig. 6 ou em um outro modulador de eixo, por exemplo em um modula- dor de eixo de terceira geração (por exemplo da WABCO com a referência 480 105 001 0). Assim é igualmente concebível o uso dos pistões 40, 40’, 40’’ e 40’’’ em válvulas de controle de construção semelhante de sistemas de ar comprimido de veículos, particularmente em válvulas de controle com pelo menos uma válvula de relé, por exemplo em válvulas de controle preliminares de sistemas de secador de ar, em válvulas de relé de sistemas de suspensão pneumática de veículos ligeiros de passageiros, em válvulas de relé proporcionais, em válvulas de redundância, em indicadores do valor de frenagem, em válvulas de freio de pé, em moduladores de reboque ou em válvulas de controle de reboques. É igualmente concebível prover um modulador de eixo de um canal de apenas uma válvula de relé, conforme obtenível na requerente com a referência 480 106 511 0, de uma válvula de relé com um pistão de controle, que apresenta um pistão 40, 40’, 40’’ ou 40’’’ na forma de realização acima descrita. Lista dos números de referência 10 Pistão de acordo com o estado da técnica 12 Ranhura anular 14 Anel de vedação (anel de vedação “Airzet”) 16 Seção de fixação no anel de vedação 14 18 Seção de vedação no anel de vedação 14 20 Seção intermediária no anel de vedação 14 22 Primeiro compartimento auxiliar de pressão no anel de vedação 14 24 Segundo compartimento auxiliar de pressão no anel de vedação 14 26 Seta, fluxo de fluido 28 Seta, fluxo de fluido 30 Primeiro compartimento de cilindro 32 Segundo compartimento de cilindro 34 Primeira barra no anel de vedação 14 36 Segunda barra no anel de vedação 14 38 39 40 42 44 46 48 50 51 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 Furo, abertura na primeira parede de ranhura Furo, abertura na segunda parede de ranhura Pistão de acordo com a presente invenção (por exemplo pistão de relé) Ranhura anular Primeira parede de ranhura Segunda parede de ranhura Fundo de ranhura Anel de vedação Anel de vedação Primeiro compartimento auxiliar de pressão Segundo compartimento auxiliar de pressão Seção de fixação no anel de vedação 50 Seção de vedação no anel de vedação 50 Saliência de vedação no anel de vedação 50 Seção intermediária no anel de vedação 50 Primeiro compartimento de cilindro Segundo compartimento de cilindro Eixo central longitudinal Reentrância, abertura na parede de ranhura 44 Reentrância, abertura na parede de ranhura 46 Seção de extremidade da reentrância 70 Seção de extremidade da reentrância 72 Arredondamento da reentrância 70 Arredondamento da reentrância 72 Comprimento da reentrância 70 Comprimento da reentrância 72 Bordo externo da primeira parede de ranhura 88 89 90 92 94 96 98 100 102 104 106 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 Bordo externo da primeira parede de ranhura Calha Superfície lateral interna do cilindro Cilindro Espessura de material da primeira parede de ranhura Espessura de parede da segunda parede de ranhura Seta, fluxo de fluido Seta, fluxo de fluido Altura da ranhura Diâmetro do pistão na região da ranhura anular Altura do pistão na região da ranhura anular Válvula de controle Modulador de eixo Válvula magnética Válvula magnética Válvula magnética Válvula magnética Sensor de pressão do freio Sensor de pressão do freio Válvula de relé Válvula de relé Pistão de controle Pistão de controle Eletrônica de regulação Fundo do pistão Fundo do pistão Válvula de disco 126 Válvula de disco

Claims (13)

1. Pistão (40, 40’, 40’’, 40’’’), para uma válvula de controle (110) em um sistema de ar comprimido de um veículo, que pode ser alojado em um cilindro (92) de forma axialmente deslocável ao longo de um eixo central longitudinal (68), de forma que separa um primeiro compartimento de cilindro (64) e um segundo compartimento de cilindro (66) um do outro, o pistão (40) apresenta uma ranhura anular periférica (42) com uma geometria de seção transversal aproximadamente retangular formada por duas paredes de ranhura (44, 46), em que um anel de vedação (50, 51) pode ser inserido na ranhura anular, o qual pode ser colocado pela sua extremidade livre contra a superfície lateral interna (90) do cilindro (92) e após a respectiva inserção na ranhura anular (42) do pistão (40, 40’, 40’’, 40’’’), conjuntamente com pelo menos uma parede de ranhura (44, 46) delimita pelo menos um compartimento auxiliar de pressão (52; 54), em que o pistão (40, 40’, 40’’, 40’’’) apresenta, pelo menos, uma abertura axial (38, 39, 70, 72) na região de sua ranhura anular (42), a qual liga o pelo menos um compartimento auxiliar de pressão (52; 54) ao primeiro ou ao segundo compartimento de cilindro (64, 66) associado durante o uso do pistão, CARACTERIZADO pelo fato de que o pistão (40, 40’) possui pelo menos uma abertura axial (38, 39; 70, 72) na região de sua ranhura anular (42) em cada uma de suas duas paredes de ranhura (44, 46) durante o uso do pistão, ligando dois com-partimentos auxiliares de pressão (52, 54) ao primeiro ou ao segundo compartimento de cilindro (64, 66) respectivamente associado, em que os dois compartimentos auxiliares de pressão (52, 54) são formados pelo anel de vedação (50) e pelas paredes de ranhura (44, 46) que são respectivamente associadas ao anel de vedação (50).

2. Pistão, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira parede de ranhura (44) das duas paredes de ranhura e a segunda parede de ranhura (46) possuem cada pelo menos três aberturas axiais (38, 39; 70, 72), as quais estão dispostas circunferencialmente distribuídas ao longo da ranhura anular (42) uniformemente espaçadas uma em relação à outra.

3. Pistão, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que as aberturas (38, 39; 70, 72) na primeira parede de ranhura (44) e na segunda parede de ranhura (46) estão respectivamente dispostas de forma sobreposta tanto circunferencialmente como radialmente.

4. Pistão, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que as aberturas nas paredes de ranhura (44, 46) são realizadas como reentrâncias (70, 72) em forma de fenda e que se estendem radialmente com uma geometria de seção transversal aproximadamente retangular.

5. Pistão, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que as reentrâncias (70) na primeira parede de ranhura (44) se estendem cada, iniciando no bordo radial externo (86), de forma direcionada radialmente para dentro, pelo menos até para dentro da região de um primeiro compartimento auxiliar de pressão (52) disposto abaixo destas durante o uso do pistão.

6. Pistão, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que as reentrâncias (72) na segunda parede de ranhura (46) se estendem, cada uma, iniciando em seu bordo radial externo (88), de forma direcionada radialmente para dentro pelo menos até para dentro da região de um segundo compartimento auxiliar de pressão (54) disposto abaixo destas durante o uso do pistão.

7. Pistão, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos uma das reentrâncias (70, 72) na primeira parede de ranhura (44) e/ou na segunda parede de ranhura (46) se estendem, em cada caso, iniciando em seu bordo radial externo (86, 88), de forma direcionada radialmente para dentro até o fundo de ranhura (48).

8. Pistão, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que as seções de extremidade radialmente internas (74, 76) das reentrâncias (70, 72) em forma de fenda possuem, cada uma, um arre- dondamento (78, 80).

9. Pistão, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de que as aberturas possuem forma de furos passantes (38, 39), em que, durante o uso do pistão, estes furos (38, 39) estão, cada um, dispostos na região radial do pelo menos um compartimento auxiliar de pressão (52, 54), e, em que os furos (38, 39) são incorporados, cada um, perpendiculares à superfície normal na parede de ranhura (44, 46) associada ao compartimento auxiliar de pressão (52, 54).

10. Pistão, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o pistão (40’’’) possui pelo menos uma abertura axial (38, 39; 70, 72) na região de sua ranhura anular (42) em uma parede de ranhura (44), em que a abertura liga um primeiro compartimento auxiliar de pressão (52) a um primeiro compartimento de cilindro (64) durante o uso do pistão, e, em que pelo menos uma calha radial (89) é formada na outra parede de ranhura (46) no lado do anel de vedação e, durante o uso do pistão, liga o segundo compartimento auxiliar de pressão (54) ao segundo compartimento de cilindro (64).

11. Pistão, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o pistão (40, 40’, 40’’, 40’’’) é projetado como um pistão de controle (120, 121) de uma válvula de controle (110) de um sistema de ar comprimido de um veículo.

12. Pistão, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que a válvula de controle (110) possui pelo menos uma válvula de relé (118; 119) possuindo o pistão de controle (120; 121).

13. Pistão, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que a válvula de controle (110) é projetada como um modulador de eixo (111), o qual possui pelo menos uma válvula de relé (118; 119), preferencialmente duas válvulas de relé (118; 119) cada uma tendo um pistão de controle (120, 121).

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