BR112017024354B1

BR112017024354B1 - Cilindro de controle acionado pneumaticamente

Info

Publication number: BR112017024354B1
Application number: BR112017024354-7A
Authority: BR
Inventors: Bjorn Iverson; Steffen Johnsen; Kent Häll
Original assignee: Kongsberg Automotive As
Priority date: 2015-05-12
Filing date: 2016-05-12
Publication date: 2022-07-26
Also published as: EP3295036A1; WO2016181350A1; BR112017024354A2; US20180094653A1; EP3295036B1; CN107810336A; CN107810336B; US10605276B2

Abstract

DISPOSITIVO DE VÁLVULA DEPENDENTE DE POSIÇÃO PARA UM CILINDRO DE CONTROLE. Um dispositivo de válvula dependente de posição (10) para um cilindro de controle (12) inclui pelo menos um canal (24) formado em uma de, uma parede de uma carcaça de cilindro (14) do cilindro de controle (12) e uma parede de um êmbolo interno (20) disposto na carcaça de cilindro (14), e uma vedação (26) incluindo um membro flexível adaptado para ser disposto em uma ranhura em uma outra parede da carcaça de cilindro (14) e da parede do êmbolo (20), a vedação (26) cooperando com pelo menos um canal (24) quando o êmbolo (20) está em uma posição definida para permitir que o fluxo de ar passe o êmbolo (20) e cooperando com uma da carcaça de cilindro (14) e o êmbolo (20) quando o êmbolo (20) está em uma posição fora da posição definida para impedir que o fluxo de ar passe o êmbolo (20).

Description

Antecedentes da invenção 1. Campo da invenção

[0001] A presente invenção refere-se, de forma geral, aos dispositivos de válvulas para cilindros de comando e, mais particularmente, a um dispositivo de válvula dependente de posição para um cilindro de controle.

2. Descrição da técnica relacionada

[0002] É conhecido prover um cilindro de controle acionado pneumaticamente para acionar os componentes em um trem de força (“powertrain”), tal como, engrenagens e embreagens em uma transmissão. O cilindro de controle inclui, tipicamente, um êmbolo interno móvel disposto em uma câmara no mesmo. Para uma disposição de válvula do cilindro de controle acionado pneumaticamente, o vazamento em uma válvula de alimentação irá causar um lento acúmulo de pressão na câmara do cilindro de controle, seguido por deslocamento indesejado do êmbolo do cilindro de controle. Como tal, é desejável evitar tal deslocamento.

[0003] É também conhecido prover vedações para as válvulas para impedir que o fluxo de fluido, tal como, ar passe por uma parte da válvula. Tipicamente, estas vedações são feitas de um material flexível, tal como, borracha ou metal.

[0004] Consequentemente, é desejável prover um dispositivo de válvula dependente de posição para um cilindro de controle acionado pneumaticamente que evita o deslocamento indesejável, não tendo partes móveis, sendo a posição dependente em adição ao fluxo dependente, e sendo de baixo custo. Portanto, existe uma necessidade na técnica para prover um dispositivo de válvula dependente da posição que satisfaça pelo menos um destes desejos.

Sumario da invenção

[0005] Consequentemente, a presente invenção proporciona um dispositivo de válvula dependente da posição para permitir que passem pequenos fluxos de ar, evitando o deslocamento do êmbolo interno do cilindro de controle, tal como, movendo-o para frente.

[0006] Em uma concretização, a presente invenção proporciona um dispositivo de válvula dependente da posição para um cilindro de controle, incluindo pelo menos um canal formado em uma de, uma parede de uma carcaça de cilindro do cilindro de controle e uma parede de um êmbolo interno disposto na carcaça de cilindro, e uma vedação incluindo um membro flexível adaptado para ser disposto em uma ranhura em uma outra da parede da carcaça de cilindro e da parede do êmbolo. A vedação coopera com pelo menos um canal quando o êmbolo está em uma posição recuada para permitir que o fluxo de ar passe o êmbolo e cooperando com um da carcaça de cilindro e o êmbolo quando o êmbolo está em uma posição avançada para impedir que o fluxo de ar passe o êmbolo.

[0007] Em outra concretização, a presente invenção proporciona um dispositivo de válvula dependente da posição para um cilindro de controle incluindo uma passagem de ar adaptada para ser formada em uma parede de uma carcaça de cilindro do cilindro de controle e tendo uma primeira abertura para comunicação com uma câmara da carcaça de cilindro, uma segunda abertura em comunicação com a câmara da carcaça de cilindro, e uma vedação adaptada para ser disposta em uma ranhura em uma parede de um êmbolo disposto na câmara. A vedação coopera com a segunda abertura quando o êmbolo está em uma posição definida para permitir que o fluxo de ar passe o êmbolo e cooperando com a carcaça de cilindro quando o êmbolo está em uma posição fora da posição definida para impedir que o fluxo de ar passe o êmbolo.

[0008] Uma vantagem da presente invenção é que o dispositivo de válvula dependente da posição é provido para um cilindro de controle acionado pneumaticamente. Outra vantagem da presente invenção é que o dispositivo de válvula dependente da posição não tem peças móveis. Ainda outra vantagem da presente invenção é que o dispositivo de válvula dependente da posição é tanto dependente da posição e dependente do fluxo. Ainda outra vantagem da presente invenção é que o dispositivo de válvula dependente da posição é um dispositivo de custo relativamente baixo.

[0009] Outras características e vantagens da presente invenção serão facilmente apreciadas, conforme as mesmas se tornarem melhores compreendidas, após a leitura da descrição a seguir tomada em conjunto com os desenhos anexos.

Breve descrição dos desenhos

[0010] A figura 1 é uma vista em elevação fragmentada de um dispositivo de válvula dependente da posição para um cilindro de controle, de acordo com uma concretização da presente invenção;

[0011] A figura 2 é uma vista em elevação fragmentada ampliada do dispositivo de válvula dependente da posição e do cilindro de controle da figura 1 ilustrada em uma primeira posição operacional;

[0012] A figura 3 é uma vista em elevação fragmentada ampliada do dispositivo de válvula dependente da posição e do cilindro de controle da figura 1 ilustrada em uma segunda posição operacional;

[0013] A figura 4 é uma vista em perspectiva fragmentada de uma parte do dispositivo de válvula dependente da posição e do cilindro de controle da figura 1;

[0014] As figuras 5A, 5B, 5C e 5D são vistas em perspectiva de diversas concretizações para um canal do dispositivo de válvula dependente da posição das Figuras 1 a 4;

[0015] A figura 6 é uma vista em elevação fragmentada ampliada de outra concretização, de acordo com a presente invenção, do dispositivo de válvula dependente da posição e do cilindro de controle das figuras 1 a 4 ilustrada em uma primeira posição operacional;

[0016] A figura 7 é uma vista em elevação fragmentada ampliada do dispositivo de válvula dependente da posição e do cilindro de controle da figura 6 ilustrada em uma segunda posição operacional;

[0017] A figura 8 é uma vista em elevação fragmentada ampliada de ainda outra concretização, de acordo com a presente invenção, o dispositivo de válvula dependente da posição das figuras 1 a 4 ilustrando um único orifício de passagem e uma primeira posição operacional;

[0018] A figura 9 é uma vista em elevação fragmentada ampliada do dispositivo de válvula dependente da posição da figura 8 ilustrado em uma segunda posição operacional;

[0019] A figura 10 é uma vista em elevação fragmentada ampliada do dispositivo de válvula dependente da posição da figura 8 ilustrado na primeira posição operacional; e

[0020] A figura 11 é uma vista em elevação fragmentada ampliada do dispositivo de válvula dependente da posição da figura 9 ilustrado na segunda posição operacional.

Descrição da(s) concretização(ões) preferida(s)

[0021] Conforme discutido nas figuras de 1 a 4, uma concretização de um dispositivo de válvula dependente da posição 10, de acordo com a presente invenção, é mostrada para um cilindro de controle, geralmente indicado por 12. Em uma concretização, o cilindro de controle 12 é um atuador pneumático para mover componentes de um trem de força veicular (não mostrado), tal como, engrenagens e embreagens em uma transmissão automatizada. Deve ser apreciado que o cilindro de controle 12 pode ser usado em outras concretizações para outros veículos com exceção do trem de força.

[0022] Com referência à figura 1, o cilindro de controle 12 inclui uma carcaça de cilindro 14 estendendo axialmente. Em uma concretização, o cilindro de controle 12 é de um tipo de ação única. A carcaça de cilindro 14 é geralmente de forma cilíndrica com uma seção transversal geralmente circular. A carcaça de cilindro 14 tem uma parede 15 formando nela uma câmara 16. Em uma concretização, a parede 15 estende-se radialmente para formar uma extremidade fechada da carcaça de cilindro 14 e estende-se axialmente a partir da extremidade fechada. A carcaça de cilindro 14 inclui uma passagem ou abertura 18 estendendo da mesma e comunicando, de forma fluida, com a câmara 16. Em uma concretização, a abertura 18 estende-se através da extremidade fechada da carcaça de cilindro 14. A abertura 18 permite que o ar a partir de uma fonte (não mostrada) entre dentro da câmara 16. Deve ser apreciado que a carcaça de cilindro 14 pode ter qualquer forma adequada e a abertura 18 localizada em qualquer local adequado.

[0023] O cilindro de controle 12 também inclui um êmbolo interno móvel 20 disposto na câmara 16. O êmbolo 20 é geralmente de forma cilíndrica. O êmbolo 20 tem um diâmetro menor do que um diâmetro da carcaça de cilindro 14 para permitir que o êmbolo 20 seja móvel na câmara 16 da carcaça de cilindro 14. A extremidade posterior do êmbolo 20 tem um diâmetro ligeiramente reduzido para permitir que o fluxo de ar passe pela extremidade do mesmo. O cilindro de controle 12 pode incluir uma haste de êmbolo 22 conectada a e estendendo- se axialmente a partir do êmbolo 20 para acionamento de um componente (não mostrado). Deve ser apreciado que, ao contrário da concretização de um cilindro de controle de ação única 12, o cilindro de controle 12 pode também ser provido como um cilindro de controle de ação dupla 12, no qual uma câmara de êmbolo adicional para a retração da haste de êmbolo 22 é provida em adição da câmara 16 para a extensão da haste do êmbolo 22. Deve adicionalmente ser apreciado, que as válvulas para elevar e baixar a pressão podem também ser providas por esta câmara de êmbolo adicional.

[0024] Referindo às figuras 2 e 3, o dispositivo de válvula dependente da posição 10 é mostrado instalado no cilindro de controle 12. Nesta concretização, o dispositivo de válvula dependente da posição 10 inclui pelo menos uma ranhura ou canal 24 em uma parede da carcaça de cilindro 14. O canal 24 estende-se radialmente para dentro da parede 15 da carcaça de cilindro 14. Em uma concretização, o canal 24 pode estender-se circunferencialmente de forma parcial ou completa. Em outra concretização, tal como ilustrada na figura 4, uma pluralidade de canais 24 podem estender-se de forma linear e axial ao longo da parede 15 da carcaça de cilindro 14. Nesta concretização, os canais 24 são produzidos por qualquer processo adequado para criar os canais 24 com um comprimento e profundidade predeterminados. Deve ser apreciado que um ou mais canais 24 tem uma largura, comprimento, e profundidade suficientes para uma fuga de ar predeterminada ou área de “respiro”.

[0025] O canal 24 pode ter qualquer forma adequada. Em uma concretização, o canal 24 pode ser formado arqueado conforme ilustrado na figura 5A. Em outra concretização, o canal 24 pode ser formado, de forma parabólica, conforme ilustrado na figura 5B. Ainda em outra concretização, o canal 24 pode ser formado para ter uma profundidade α1 maior do que uma profundidade α2, conforme ilustrada nas figuras 5C e 5D. Deve ser apreciado que o canal 24 pode ter qualquer forma adequada para permitir uma taxa de fluxo predeterminada de vazamento de ar. Deve ser também apreciado que o canal 24 deve ser feito de tal forma que uma vedação 26, a ser descrita, não seja danificada de qualquer forma.

[0026] Em uma concretização, o dispositivo de válvula dependente da posição 10 também inclui uma vedação 26 disposta em uma ranhura 28 do êmbolo 20. A ranhura 28 é geralmente anular e de forma retangular, mas pode ter qualquer forma adequada. A ranhura 28 estende-se radialmente para dentro em uma parede do êmbolo 20. A vedação 26 é geralmente de forma anular. Em uma concretização, a vedação 26 tem uma forma “C” geralmente ao contrário. Nessa concretização, a vedação 26 tem uma parte interna 30 estendendo axialmente, uma parte mediana 32 estendendo radialmente a partir de uma extremidade da parte interna 30, e uma parte externa 34 estendendo de forma axial e radial em um ângulo a partir de uma extremidade da parte mediana 32. A parte externa 34 contata a parede 15 da carcaça de cilindro 14. Em uma concretização, a parte externa 34 forma um membro flexível. A vedação 26 é feita de um material elastomérico flexível tal como borracha. A vedação 26 é integral, unitária, e em peça única. Deve ser apreciado que a vedação 26 coopera com um ou mais canais 24 em certas posições do êmbolo 20 na câmara 16 em relação à carcaça de cilindro 14. Deve ser também apreciado que a vedação 26 pode ser qualquer tipo adequado de vedação, tal como, um anel de vedação, o-ring, etc..

[0027] Durante a operação do dispositivo de válvula dependente da posição 10, como ilustrado na figura 2, quando o êmbolo 20 está próximo da extremidade da carcaça de cilindro 14, a parte externa 34 da vedação 26 coopera com um ou mais canais 24. A vedação 26 é posicionada de modo que o fluxo de ar A possa passar a vedação 26 neste ponto preciso. Isso permitirá que o fluxo de ar A passe a vedação 26 apenas com o êmbolo 20 em uma posição de “respiração” definida (mostrado mais recuada). Deve ser apreciado que, nesta posição, um ou mais canais 24 deixa(m) o fluxo de ar A vazar pela vedação 26. Deve ser apreciado que um ou mais canais 24 funcionam como uma válvula se a posição do êmbolo 20 é movida ligeiramente afastada ou fora da posição definida (mostrada para frente).

[0028] Conforme ilustrado na figura 3, quando o êmbolo 20 se move para frente fora da extremidade da carcaça de cilindro 14, a parte externa 34 da vedação 26 contata em uma superfície interna da parede 15 da carcaça de cilindro 14. O fluxo de ar A que entra a partir da parte posterior do êmbolo 20 pode fluir para dentro da vedação 26, mas a parte superior 34 contatando a superfície interna impede o vazamento do fluxo de ar acima do êmbolo 20. Deve ser apreciado que, nesta posição, o êmbolo 20 se move depois de um ou mais canais 24 e a vedação 26 fecha o fluxo de ar A ou o vazamento de ar. Deve ser também apreciado que o dispositivo de válvula 10 é dependente da posição para permitir que passem pequenos fluxos de ar, evitando o acúmulo de pressão na câmara 16, resultando no deslocamento indesejado do êmbolo 20 na câmara 16 do cilindro de controle 12.

[0029] Referindo-se às Figuras 6 e 7, outra concretização, de acordo com a presente invenção, do dispositivo de válvula dependente da posição 10 é mostrado. As partes semelhantes têm como números de referência semelhantes. Nesta concretização, o dispositivo de válvula dependente da posição 10 inclui pelo menos uma ranhura ou canal 24 em uma parede do êmbolo 20. Pelo menos um canal 24 se estende radialmente dentro de uma parede do êmbolo 20. Em uma concretização, pelo menos um canal 24 pode ser uma pluralidade de canais 24, que podem se estender de forma linear e axial, ao longo da parede do êmbolo 20. O dispositivo de válvula dependente de posição 10 também inclui uma vedação 26 disposta em uma ranhura 28 da carcaça de cilindro 14. A ranhura 28 se estende radialmente para dentro da parede 15 da carcaça de cilindro 14. Nessa concretização, a vedação 26 tem uma parte interna 30 estendendo axialmente, uma parte mediana 32 estendendo radialmente a partir de uma extremidade da parte interna 30, e uma parte externa 34 estendendo de forma axial e radial em um ângulo a partir de uma extremidade da parte mediana 32. Em uma concretização, a parte externa 34 forma um membro flexível e contata a parede do êmbolo 20. Deve ser apreciado que a operação do dispositivo de válvula dependente de posição 10 é semelhante àquela das figuras 2 e 3.

[0030] Referindo-se às Figuras 8 a 11, é mostrado outra concretização adicional, de acordo com a presente invenção, do dispositivo de válvula dependente de posição 10. As partes semelhantes têm números de referência semelhantes. Nesta concretização, o dispositivo de válvula dependente de posição 10 elimina o canal 24 e inclui uma passagem 40 formada na parede 15 da carcaça de cilindro 14 tendo um único orifício 42 em comunicação com a câmara 16 do cilindro de controle 12. O orifício 42 é localizado a frente da parte externa 34 da vedação 26 quando o êmbolo 20 está na sua posição mais recuada, conforme ilustrado na figura 8. Em operação, quando o êmbolo 20 está na sua posição mais recuada, o ar a partir da passagem 40 escapa através do orifício 42 para a câmara 16 da carcaça de cilindro 14, contornando a vedação 26 para evitar o aumento de pressão no cilindro de controle 12, conforme ilustrado na figura 10. Após o êmbolo 20 ser movido a uma distância pré-determinada para frente, o ar através do orifício 42 é direcionado atrás do êmbolo 20, contribuindo para o fluxo através do orifício de entrada ou abertura 18 conforme ilustrado na figura 11. Deve ser apreciado que, nesta concretização, o dispositivo de válvula 10 é uma válvula de vazamento passiva de orifício único.

[0031] Consequentemente, na presente invenção, o dispositivo de válvula dependente da posição 10 fornece, de forma vantajosa, nenhuma peça móvel, sendo a posição dependente em adição ao fluxo dependente, e sendo de baixo custo. O dispositivo de válvula dependente da posição 10 permite passar, de forma vantajosa, pequenos fluxos de ar passado, evitando o acúmulo de pressão e movimento para frente do êmbolo 20 no cilindro de controle 12.

[0032] A presente invenção foi descrita de uma maneira ilustrativa. Deve ser entendido que a terminologia, que foi utilizada, pretende ser na natureza das palavras da descrição ao contrário da limitação.

[0033] Muitas modificações e variações da presente invenção são possíveis à luz dos ensinamentos acima. Portanto, a presente invenção pode ser praticada de outro modo que não o especificamente descrito.

Claims

1. Cilindro de controle acionado pneumaticamente, estendendo axialmente ao longo de um eixo geométrico e compreendendo uma carcaça de cilindro (14), um êmbolo interno (20) disposto na carcaça de cilindro (14), e um dispositivo de válvula dependente de posição (10), o cilindro de controle acionado pneumaticamente (12) sendo caracterizado pelo fato de o dispositivo de válvula dependente da posição (10) compreender: - pelo menos um canal (24) formado em uma de uma parede de uma carcaça de cilindro (14) do cilindro de controle (12) e uma parede do êmbolo interno (20); - uma vedação (26) incluindo um membro flexível adaptado para ser disposto em uma ranhura em uma outra parede da carcaça de cilindro (14) e da parede do êmbolo (20); e - a referida vedação (26) cooperando com pelo menos um referido canal (24) quando o êmbolo (20) está em uma posição definida para permitir que o fluxo de ar passe o êmbolo (20) e cooperando com um da carcaça de cilindro (14) e do êmbolo (20) quando o êmbolo (20) está em uma posição fora da posição definida para impedir que o fluxo de ar passe o êmbolo (20), sendo que a referida vedação (26) compreende uma parte interna (30) disposta na ranhura e estendendo axialmente, uma parte mediana (32) estendendo radialmente a partir de uma extremidade da referida parte interna (30), e uma parte externa (34) estendendo de forma axial e radial em um ângulo a partir de uma referida extremidade da referida parte mediana (32), a parte externa (34) sendo flexível e contatando uma outra da parede da carcaça de cilindro (14) e da parede do êmbolo (20).

2. Cilindro de controle acionado pneumaticamente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de referido pelo menos um canal (24) se estender radialmente para dentro na parede (15) da carcaça de cilindro (14).

3. Cilindro de controle acionado pneumaticamente, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de referido pelo menos um canal (24) compreender uma pluralidade de canais dispostos circunferencialmente sobre a parede da carcaça de cilindro (14).

4. Cilindro de controle acionado pneumaticamente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de referido pelo menos um canal (24) se estender radialmente para dentro na parede do êmbolo (20).

5. Cilindro de controle acionado pneumaticamente, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de referido pelo menos um canal (24) compreender uma pluralidade de canais dispostos circunferencialmente sobre a parede do êmbolo (20).

6. Cilindro de controle acionado pneumaticamente, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de referido pelo menos um canal (24) ter uma largura e profundidade suficientes para uma fuga de ar predeterminada.

7. Cilindro de controle acionado pneumaticamente, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de a referida vedação (26) ser anular na forma e ter uma seção transversal em forma de “C”.