BRPI0404404B1

BRPI0404404B1 - Modulador e atuador de freio

Info

Publication number: BRPI0404404B1
Application number: BRPI0404404-5A
Authority: BR
Inventors: Larry Potter
Original assignee: Haldex Brake Products Ltd
Priority date: 2003-10-18
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2015-08-25
Also published as: BRPI0404404A; EP1524163A2; JP2005141734A; US20050110340A1; JP4464242B2; EP1524163B1; EP1524163A3; CN100347013C; GB0324428D0; GB2407131A; US7097261B2; GB2407131B; DE602004018247D1; CN1608911A

Description

MODULADOR E ATUADOR DE FREIO

Descrição da Invenção A invenção se refere a um modulador e a um atuador de freio. É conhecido usar um modulador para o controle da pressão de fluido sob pressão, particularmente do ar em sistemas pneumáticos.

Com referência a um arranjo padronizado mostrado na Figura 1, um modulador é geralmente mostrado em 10 tendo uma entrada 11, uma saída 12 e uma exaustão 13. 0 modulador compreende um pistão 14, o qual responde a uma pressão em uma câmara de controle 15 localizada acima do pistão e uma câmara de envio 16 localizada abaixo do pistão. Um membro de válvula mostrado em 17 é forçado contra uma primeira sede de válvula 18 para isolamento da entrada 11 da câmara de envio 16. 0 membro de válvula 17 também tem uma segunda sede de válvula 19 que pode ser encaixada por um membro de controle 23 afixado ao pistão 14, para isolamento da câmara de envio 16 da exaustão 13. Se o pistão 14 gerar uma força suficiente, ele pode atuar sobre o membro de válvula 17 para mover o membro de válvula 17 para longe da primeira sede de válvula 18, para conectar a entrada à câmara de envio 16 e isolar a exaustão 13. Para o controle da pressão na câmara de controle 15, um solenóide de manutenção 20a e um solenóide de esvaziamento 20b são providos. O solenóide de manutenção 20a é operãvel para controlar o suprimento de pressão a partir da entrada 11 para a câmara de controle 15, através de uma linha 21, enquanto o solenóide de esvaziamento 20b é operãvel para ventilar a câmara de controle 15, através da linha 22, para a exaustão 13. Em operação, quando é desejado suprir fluido sob pressão da entrada 11 para a saída 12, o solenóide de manutenção 20a é operado para suprir pressão para a câmara de controle 15. 0 pistão 14 é forçado para baixo sob a influência da pressão na câmara de controle 15, primeiramente se encaixando na sede de válvula 19 para separar a câmara 16 da exaustão 13 e, então, desencaixando o membro de válvula 17 da primeira sede de válvula 18, para permitir o suprimento de pressão da entrada 11 para a câmara 16. A pressão crescente na câmara 16 atua sobre o pistão 14, o qual é forçado para cima contra a pressão na câmara de controle 15, até a pressão na câmara de controle 15 combinar com a pressão nas câmaras de envio 16. Quando é desejado terminar o suprimento de pressão para a saída 12, o solenóide de esvaziamento 20b é aberto e o solenóide de manutenção 20a fechado conectando a câmara de controle 15 para a exaustão da câmara de controle 15. 0 pistão 14 ê forçado para cima pela pressão residual na câmara de envio 16. É permitido que o membro de válvula 17 se mova para cima sob a força de uma mola 17a para a desconexão da entrada 11 da câmara de envio 16 e para a conexão da câmara de envio 16 à exaustão 13.

Esta configuração é conhecida e é vantajosa pelo fato de prover o controle de pressões e volumes de fluídos pressurizados relativamente grandes com um tempo de resposta rápido e usando pouca energia, neste exemplo usando solenóides de voltagem baixa pequena e baixa potência DC.

Uma configuração como essa, contudo, é desvantajosa em algumas circunstâncias. É desejável em alguns atuadores de freio adaptar um modulador no invólucro do atuador e, particularmente, de modo ideal, em um volume o qual compreende um tubo. Entretanto, a localização da entrada, da exaustão e da saída nas diferentes faces do modulador, juntamente com a exigência de linhas de suprimento de ar 21 e da linha de exaustão 22 passarem através do plano do pistão 14, significa que, por exemplo, a área do pistão 14 deve ser reduzida, o que é indesejável no projeto do modulador.

De acordo com um primeiro aspecto da invenção, nós provemos um modulador que compreende uma entrada, uma exaustão e uma saída, o modulador compreendendo um pistão móvel em resposta a uma pressão de controle em uma câmara de controle para variação do suprimento de fluido sob pressão para a saída, onde o modulador compreende uma primeira face de extremidade e uma segunda face de extremidade, a exaustão e a entrada sendo providas na primeira face de extremidade e a saída sendo provida na segunda face de extremidade, o modulador ainda compreendendo um solenóide de manutenção conectado entre a entrada e a câmara de controle, e um solenóide de esvaziamento conectado entre a câmara de controle e a exaustão, onde as conexões entre o solenóide de manutenção, a exaustão e a câmara de controle e os conectores entre o solenóide de esvaziamento, a câmara de controle e a entrada não cruzam o plano do pistão.

Preferencialmente, a primeira face de extremidade e a segunda face de extremidade definem um volume entre elas, o solenóide de manutenção e o solenóide de esvaziamento estando localizados no volume. 0 modulador ainda pode compreender uma parede periférica que se estende entre a primeira face de extremidade e a segunda face de extremidade. 0 modulador pode compreender um membro de válvula móvel para se encaixar em uma primeira sede de válvula e móvel a partir da sede de válvula por um membro de controle conectado ao pistão para a conexão da câmara de controle â entrada. 0 membro de válvula pode ser provido com uma segunda sede de válvula que pode ser encaixada pelo membro de válvula onde, quando o membro de controle não estiver em contato com a segunda sede de válvula, a câmara de controle pode ser conectada à exaustão. 0 membro de controle pode ser móvel para se encaixar na segunda sede de válvula e atuar sobre o membro de válvula para mover o membro de válvula para longe da primeira sede de válvula. Ά câmara de controle pode compreender uma parede periférica e uma parede transversal que se estendem para dentro a partir da parede periférica, e onde o membro de controle pode passar através de uma abertura na parede transversal. A entrada pode ser conectada a uma câmara de suprimento anular e o solenóide de manutenção é conectado à câmara de suprimento anular. 0 membro de válvula pode ser geralmente anular e pode ser recebido em uma abertura na referida câmara de suprimento anular, 0 modulador pode compreender uma câmara de exaustão anular conectada a exaustão, onde o solenóide de esvaziamento pode ser conectado à câmara de exaustão anular. 0 solenóide de manutenção e o solenóide de esvaziamento podem ser dispostos na câmara de exaustão anular.

De acordo com um segundo aspecto da invenção, nós provemos um atuador de freio que compreende um membro de resposta à pressão móvel em uma câmara de freio, e um volume de válvula de modulador, o volume de válvula de modulador tendo uma parede periférica, o modulador de acordo com o primeiro aspecto da invenção sendo disposto no volume de válvula de modulador. 0 atuador de freio pode compreender um membro de operação de freio móvel pelo membro de resposta â pressão, e o volume de válvula de modulador pode estar localizado em um lado oposto da câmara de freio ao membro de operação de freio. 0 volume de válvula de modulador pode compreender um membro interno tubular que se estende através do membro de controle para receber um elemento de alojamento do elemento de resposta à pressão. A invenção será descrita, agora, a título de exemplo apenas, com referência aos desenhos em anexo, onde: a Figura 1 é uma ilustração diagramãtica de um modulador conhecido, a Figura 2 é uma ilustração diagramãtica de um modulador que concretiza a presente invenção, a Figura 3 é uma vista em perspectiva em corte de um atuador de freio que concretiza a presente invenção, e a Figura 4 é uma vista em perspectiva em corte de um atuador de freio que concretiza a presente invenção.

Com referência, agora, às Figuras 2 e 3, um modulador que concretiza a presente invenção é ilustrado, geralmente, em 30. O modulador 30 compreende uma entrada 31, uma saída 32 e uma exaustão 33. A entrada 31 e a exaustão 33 estão localizadas em uma primeira face de extremidade 30a do modulador 30 e a saída 32 está localizada na segunda face de extremidade 30b do modulador 30. A primeira face de extremidade 30a e a segunda face de extremidade 30b definem um volume 30c, que se estende entre eles. O modulador 30 tem um pistão 34 móvel em resposta à pressão em um volume de controle 35. Para a definição do volume de controle 35, o modulador compreende uma parte de parede periférica 36 e uma parte de parede transversal 37, que se estende transversalmente à parede periférica. Um membro de controle 38 passa através de uma abertura 39 na parte de parede transversal 37. Uma extensão 40 para a parede transversal 37 é provida com um selo 41 para a provisão de um selo com o membro de controle 38. Na Figura 2, uma parede 42 do atuador de freio é mostrada, e um selo 44 é provido na borda da parede periférica 36, para a provisão de um selo fixo entre a parede de atuador de freio 42 e a parede periférica 36. A entrada 31 é conectada a uma câmara de reservatório anular 45. Está localizado entre a câmara de suprimento anular 45 e o volume de controle 35 um solenóide de manutenção 46, operãvel para conectar a câmara de reservatório anular 45 à câmara de controle 35 para o suprimento de fluido sob pressão para a câmara de controle 35. A parede 42, a parte de extensão 40 de parede transversal 37 e o membro de controle 38 também definem uma câmara de exaustão anular 47, a qual é conectada à exaustão 33. Um solenóide de esvaziamento 48 é conectado entre a câmara de controle 35 e a câmara de exaustão 47, para conexão da câmara de controle 35 à exaustão.

Para se permitir o suprimento de fluido sob pressão da câmara de envio anular 45 para a saída 32, um membro de válvula 49 é provido montado em uma fenda que se estende em torno da face interna da câmara de envio anular 45. Uma mola 50 força o membro de válvula 49 para um contato com uma primeira sede de válvula 51, enquanto um selo 52 provê um selo deslizante entre o membro de válvula 49 e uma face interna da câmara de reservatório anular 45. Quando o membro de válvula 49 está na posição mostrada na Figura 2, não há um fluxo de pressão da câmara de envio anular 45 para a saída 32. O membro de válvula 49 provê uma segunda sede de válvula 49a, a qual pode ser encaixada por um flange 53 que se estende para fora a partir da extremidade do membro de controle 38. 0 flange 53 é disposto de modo que ele atue sobre a segunda sede de válvula 49a e o membro de válvula 49 para forçá-lo em uma direção para cima, como mostrado na Figura 2, para desencaixá-lo da primeira sede de válvula 51.

No exemplo das Figuras 2 e 3, a parede de atuador de freio compreende uma parte interna tubular 54, que se estende através do membro de controle 38, a qual pode ser usada, por exemplo, para o encerramento de um atuador de freio, como discutido em maiores detalhes aqui adiante. 0 modulador 30 atua de uma maneira similar ao modulador 10 da Figura 1. Quando é desejado prover um fluido sob pressão para a salda 32, o solenóide de manutenção 46 é atuado para suprir pressão para a câmara de controle 35. 0 pistão 34 é forçado em uma direção para cima, como mostrado na Figura 2, desse modo elevando o membro de controle 38 e do flange 53. 0 flange 53, primeiramente, se encaixa na segunda sede de válvula 49a, desse modo fechando a saída 32 da câmara de exaustão anular 47 e, então, eleva o membro de válvula 49, de modo que ele se desencaixe da primeira sede de válvula 51. 0 fluido sob pressão, então, pode passar da entrada 31 e da câmara de reservatório 45 através do membro de controle 38 e para fora para a saída 32. Quando o pistão 34 responde à pressão na saída 32, por exemplo, quando usado em um atuador de freio, como descrito abaixo, então, conforme a pressão na saída 32 aumentar, o pistão 34 será forçado em uma direção para baixo, até o membro de válvula 49 se encaixar na sede de válvula 51 e um equilíbrio ser atingido entre a pressão na câmara de controle 35 e a pressão da saída 32.

Quando é desejado liberar a pressão da saída 32, o solenóide de manutenção 46 é fechado e o solenóide de esvaziamento 48 é aberto, conectando a câmara de controle 35 à câmara de exaustão anular 47. A pressão na saída 32 forçará o pistão 34 em uma direção para baixo, levando o membro de válvula 49 a se encaixar na primeira sede de válvula 51 e, então, desencaixando o flange 53 da segunda sede de válvula 49a para conexão à saída 32 para a câmara de exaustão anular 47.

Com referência â Figura 4, um modulador 30 é mostrado provido em um atuador de freio geralmente mostrado em 50. O atuador de freio compreende um invólucro 51 incluindo uma parede periférica 42 e ura elemento tubular mostrado em 54. 0 atuador de freio ainda compreende um membro de resposta à pressão 55 que responde a uma pressão em uma câmara de pressão de freio 56, a qual, em essência, é contígua à saída 32. Assim, o pistão 34 responde a uma pressão na câmara de controle 35 e na câmara de pressão de freio 56. 0 membro de resposta à pressão 55 é forçado para a esquerda, como visto na figura, pela mola 57, e é forçado para a direita pela pressão na câmara de pressão de freio 56, para estender uma haste de atuação de freio mostrada em 58. Um elemento de alojamento 59 conectado ao membro de resposta à pressão 55 se estende através do membro tubular 54 para permitir que o freio seja alojado, como necessário, por exemplo, quando o atuador de freio 50 compreender um freio de estacionamento. 0 modulador 30 é recebido de forma compacta e montado no atuador de freio 50, e é permitido fazê-lo pela localização da entrada 31 e da exaustão 33 em uma face e da saída 32 na face oposta do atuador. Isto é um arranjo particularmente vantajoso, já que não há necessidade de um sinal de ar passar através do plano do pistão principal, desse modo tornando o diâmetro do modulador disponível para o pistão tanto quanto possível. Será evidente que a parede periférica podería ser provida, de fato, pela parede 42 do invólucro 51, mas usando-se uma parede periférica separada 36, a necessidade de fabricação da face interna da parede 42 em uma tolerância suficiente é removida. Também será evidente que, quando, por exemplo, nenhum alojamento for requerido, o membro tubular 54 pode ser omitido e o diâmetro do membro de controle 38 estreitado, se for necessário.

No exemplo da Figura 3, um transdutor e pressão é mostrado em 60. Ele responde à pressão no volume de controle 35 e pode ser usado, por exemplo, em um sistema de frenagem eletrônico. A vantagem em particular desta configuração é que nenhuma conexão de ar entre os solenóídes e a exaustão, a câmara de controle ou a entrada passa através do plano do pistão. Ao se tornar o pistão tão grande quanto possível, o efeito de forças de oposição sobre o pistão, tal como um arrasto de anel em 0 são relativamente menores, e a resposta do pistão ê mais rápida.

No presente relatóriç descritivo, "compreende" significa "inclui ou consiste em" e "compreendendo" significa "incluindo ou consistindo em".

Claims

1. Modulador, caracterizado por compreender uma entrada, uma exaustão e uma saída, o modulador compreendendo um pistão móvel em resposta a uma pressão de controle em uma câmara de controle, para variação do suprimento de fluido sob pressão para a saída, o modulador compreendendo ainda uma primeira face de extremidade e uma segunda face de extremidade, a exaustão e a entrada sendo providas na primeira face de extremidade e a saída sendo provida na segunda face de extremidade, o modulador compreendendo ainda um solenóide de manutenção conectado entre a entrada e a câmara de controle, e um solenóide de esvaziamento conectado entre a câmara de controle e a exaustão, onde as conexões entre o solenóide de manutenção, a entrada e a câmara de controle e as conexões entre o solenóide de esvaziamento, a câmara de controle e a exaustão não cruzam o plano do pistão.

2. Modulador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da primeira face de extremidade e da segunda face de extremidade definirem um volume entre elas, e do solenóide de manutenção e do solenóide de esvaziamento estarem localizados no volume.

3. Modulador, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por compreender ainda uma parede periférica que se estende entre a primeira face de extremidade e a segunda face de extremidade.

4. Modulador, de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado por compreender um membro de válvula móvel para se encaixar em uma primeira sede de válvula e móvel da sede de válvula por um membro de controle conectado ao pistão, para conectar a câmara de controle à entrada.

5. Modulador, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato do membro de válvula ser provido com uma segunda sede de válvula que pode ser encaixada pelo membro de controle, em que, quando o membro de controle não estiver em contato com a segunda sede de válvula, a câmara de controle é conectada à exaustão.

6. Modulador, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato do membro de controle ser móvel para se encaixar na segunda sede de válvula e atuar sobre o membro de válvula para mover o membro de válvula para longe da primeira sede de válvula.

7. Modulador, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caracterizado pelo fato da câmara de controle compreender uma parede periférica e uma parede transversal que se estende para dentro a partir da parede periférica, e do membro de controle passar através de uma abertura na parede transversal.

8. Modulador, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caracterizado pelo fato da entrada ser conectada a um câmara de suprimento anular e do solenóide de manutenção ser conectado à câmara de suprimento anular.

9. Modulador, de acordo com qualquer a reivindicação 8, caracterizado pelo fato do membro de válvula ser geralmente anular e ser recebido em uma abertura na câmara de suprimento anular.

10. Modulador, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caracterizado por compreender uma câmara de exaustão anular conectada à exaustão, onde o solenóide de esvaziamento é conectado à câmara de exaustão anular.

11. Modulador, de acordo com qualquer a reivindicação 10, caracterizado pelo fato do solenóide de manutenção e do solenóide de esvaziamento serem dispostos na câmara de exaustão anular.

12. Atuador de freio, caracterizado por compreender um membro de resposta à pressão móvel em uma câmara de freio, e um volume de válvula de modulador, o volume de válvula de modulador tendo uma parede periférica, um modulador das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 ou 11 sendo disposto no volume de válvula de modulador.

13. Atuador de freio, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por compreender um membro de operação de freio móvel pelo membro de resposta à pressão, e onde o volume de válvula de modulador está localizado em um lado oposto da câmara de freio ao membro de operação de freio.

14. Atuador de freio, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato do volume de válvula de modulador compreender um membro interno tubular que se estende através do membro de controle para receber um elemento de alojamento do elemento de resposta à pressão.