ES2209434T3 - Sistema de valvulas combinadas para actuador de freno de resorte. - Google Patents
Sistema de valvulas combinadas para actuador de freno de resorte.Info
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Abstract
Un actuador de freno de resorte (20) que comprende: un freno de estacionamiento que tiene un actuador y un resorte motor que empuja dicho actuador en una primera dirección, una cámara de freno de estacionamiento (26) en un lado opuesto de dicho actuador desde dicho resorte motor, y una varilla de empuje desplazable con dicho actuador para fijar un freno; un actuador de cámara de servicio que define una cámara de servicio (22) y que está suministrada selectivamente con un fluido a presión por una cara para accionar una varilla de empuje hacia fuera y fijar un freno; y un sistema de suministro de aire para proporcionar aire a presión selectivamente a dichas cámaras de freno de estacionamiento y de servicio (26, 22); caracterizado porque el actuador de freno de resorte (20) comprende, además, un sistema de valvulería (42) incorporado al cuerpo del actuador del freno de resorte (20), cual sistema de valvulería citado está configurado para asegurar que el aire a presión no se envíe simultáneamente a ambas cámaras citadas de freno de servicio y de estacionamiento (22, 26).
Description
Sistema de válvulas combinadas para actuador de
freno de resorte.
La invención se refiere a un actuador de freno de
resorte de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 según se
describe en el documento
US-A-5,372,059.
Los actuadores de freno de resorte se utilizan en
los vehículos pesados para controlar la aplicación del freno. Por
lo general, hay dos cámaras de freno que están alojadas
conjuntamente y que están conectadas a un freno de vehículo. Una
cámara de freno está abastecida con aire para activar el freno
cuando el conductor del camión pisa el pedal del freno. Esta parte,
conocida como el "freno de servicio" está abastecida con aire
para accionar una varilla de empuje hacia fuera de una cámara de
freno y fijar el freno del vehículo.
Una segunda cámara de freno está situada en la
parte alta de la cámara de freno de servicio y está dotada de sus
propias varillas de empuje y de un potente resorte motor. Esta
cámara de freno, conocida como la cámara del freno de
estacionamiento o de emergencia, impulsa selectivamente su varilla
de empuje contra la varilla de empuje de servicio para fijar el
freno cuando el suministro de aire a presión a la cámara del freno
de estacionamiento se ha agotado. De esta manera, si el suministro
de aire del sistema neumático de freno falla, el resorte motor
desplazará la varilla de empuje del freno de resorte hacia fuera
para fijar el freno. Además, cuando el vehículo está estacionado,
actúa una válvula del freno de estacionamiento para evacuar el aire
de la cámara del freno de estacionamiento y permitir que el resorte
motor desplace su varilla de empuje hacia fuera para fijar el
freno.
En algunos casos, cuando el freno de
estacionamiento está fijado, el conductor puede pisar el pedal del
freno. Esto produciría la actuación de ambas cámaras de freno. La
fuerza ejercida sobre el freno sería indeseablemente alta. Esto se
conoce como "actuación compuesta" y no es nada deseable. Para
tratar el problema de la fuerza de freno de la actuación compuesta,
muchos sistemas de freno neumático están provistos de válvulas en
las líneas de suministro de aire, las cuales impiden la aplicación
dual de los frenos de servicio y de emergencia.
Otra característica de los frenos de resorte es
la previsión de "puntos de control". Estos son unas conexiones
en las líneas de suministro del aire a presión en las que se puede
comprobar la presión del suministro de aire.
Antes de esta invención, tanto las válvulas
anti-actuación compuesta como los puntos de control
se habían previsto como partes separadas que no estaban
incorporadas en el cuerpo del actuador del freno de resorte.
La invención se define en la reivindicación 1. En
una realización descrita de esta invención, se prevé un sistema de
valvulería para el suministro de aire a presión a ambas cámaras de
freno de servicio y de resorte y, además, para la evacuación del
aire. El sistema de valvulería está preferentemente provisto de una
simple válvula anti-actuación compuesta incorporada
en las líneas de suministro y de evacuación.
Una válvula anti-actuación
compuesta está situada sobre una distribución valvular que
suministra fluido a presión a ambas cámaras de servicio y de
estacionamiento desde respectivas fuentes de aire a presión. Hay
una primera espita adyacente al suministro hacia la cámara del
freno de estacionamiento que comunica selectivamente con la cámara
del freno de servicio. Una segunda espita comunica con la cámara
del freno de servicio para la evacuación.
Cuando se suministra fluido a presión al freno de
estacionamiento, la válvula es accionada hacia abajo y cierra la
primera espita desde la cámara del freno de estacionamiento a la
cámara del freno de servicio. El aire puede pasar alrededor de la
válvula de aleta hacia la cámara del freno de estacionamiento para
mantener el freno de estacionamiento en posición liberada.
Cuando se suministra aire a la cámara del freno
de servicio para fijar el freno del vehículo, la válvula es forzada
a cerrar la segunda espita que está entre la cámara del freno de
servicio y el orificio de evacuación, y el aire a presión se
desplaza alrededor de la válvula de aleta hacia la cámara de
servicio. Sin embargo, la primera espita entre la cámara del freno
de servicio y la cámara del freno de estacionamiento se puede
abrir. Si la cámara del freno de estacionamiento se suministra con
aire a presión, el gas de la cámara del freno de servicio no se
desplazará hacia la cámara del freno de estacionamiento. Por otra
parte, si la cámara del freno de estacionamiento está vacía de aire
a presión, como sería el caso si ocurriera la actuación compuesta,
entonces el gas a presión se desplazaría de la cámara del freno de
servicio hacia la cámara del freno de estacionamiento para mantener
el freno de estacionamiento en su posición liberada. Esta simple
válvula está incorporada directamente en la línea de suministro del
actuador de freno, y de esta manera se reduce el número de piezas
necesario para proporcionar el efecto anti-actuación
compuesta.
Además, las cajas de las válvulas también se
dotan de las estructuras de puntos de control. De esta manera,
quedan igualmente previstos los puntos de control sin necesidad de
componentes separados para fluidos.
Estas y otras características de la presente
invención se entenderán mejor a partir de la siguiente
especificación y dibujos, de los cuales sigue una breve
descripción.
La figura 1 es una vista lateral de un actuador
de freno de resorte que incorpora la estructura de valvulería de la
invención.
La figura 2 es una vista en sección de un punto
de control incorporado a la presente invención.
La figura 4A es una vista extrema de una válvula
anti-actuación compuesta.
La figura 4B es una vista en sección a lo largo
de las líneas B-B de la fig.4A.
La figura 5A es una vista en sección a través de
una parte de la válvula ilustrada en la fig.4A.
La figura 5B es una vista a través de la segunda
parte de la válvula ilustrada en la fig.4A.
La figura 5C muestra otro estado operacional.
La figura 1 muestra un actuador de freno de
resorte 20 que incorpora una cámara no-presurizada
de freno de servicio 22, conectada con el lado del freno de
servicio de una caja central 24, y una cámara de freno de
estacionamiento 26 conectada con el lado del freno de
estacionamiento 28 de dicha caja central. Un tubo de aireación 30
conecta el lado no presurizado de la cámara del freno de servicio
con una válvula de evacuación 32 que, a su vez, comunica con un tubo
de aireación 34 que lleva al lado no presurizado de la cámara del
freno de estacionamiento. Unas líneas de suministro 36 y 38
proporcionan aire a presión a las cámaras del freno de servicio y
de resorte. Unos puntos de control 40 están incorporados en una
porción superior de distribución 41 de una cámara valvular 42 que
está fijada al lado de la caja de la cámara de freno. La cámara de
válvula 42 incluye unas distribuciones anguladas superior e
inferior, tales como las que se muestran en la Patente U.S. núm.
5,671,654. Aunque la presente invención se ilustra como un freno de
pistón, la invención tendría igual aplicación a un freno de
diafragma.
La figura 2 muestra otros detalles del punto de
control 40. Hay un muelle 43 que se asienta en un asiento 44 del
interior de la distribución 41, y que comunica con las líneas 36 y
38. Hay una válvula de plástico 46 que tiene un extremo delantero 48
que recibe el muelle 43. Dicho muelle 43 empuja la válvula 46 hacia
una posición en la que una junta tórica 50 hermetiza la válvula
contra un asiento de válvula 51 de un casquillo 52. Hay una abertura
para fluido 54 que se extiende a través de una porción del centro
de la válvula 46.
Cuando se monta el accesorio de prueba 55 en la
válvula 46 para probar la presión de la línea 36, la citada válvula
46 se desplaza venciendo la fuerza del muelle hasta que la abertura
54 comunica con el paso interno de la línea 36 ó 38. De esta manera,
se puede comprobar fácilmente la presión de la línea de suministro.
La presente invención elimina la necesidad del punto de control,
separado y montado en algún otro lugar, mediante la incorporación de
dicho punto de control directamente a la caja de la válvula.
La caja de válvula 42 es, además, única en
contener una válvula integral anti-actuación
compuesta. A continuación se dará una explicación básica del
funcionamiento del actuador de freno de resorte para comprender el
funcionamiento de dicha válvula anti-actuación
compuesta. Hay una primera varilla de empuje que es móvil dentro de
una cámara de freno de estacionamiento. Se suministra el aire a
presión a la cámara del freno de estacionamiento para mantener un
actuador, tal como un pistón, hacia arriba. Cuando el aire se
evacua de la cámara del freno de estacionamiento, entonces el
pistón se puede desplazar hacia abajo por la acción de un potente
resorte. Se apreciará que el pistón podría ser sustituido por un
diafragma, como es notorio.
Una segunda varilla de empuje es móvil juntamente
con un diafragma de una cámara de servicio. Cuando el aire es
suministrado a la cámara de servicio, el diafragma y la varilla de
empuje se pueden desplazar hacia fuera para fijar un freno.
Alternativamente, cuando la primera varilla de empuje se desplaza
hacia abajo la misma obliga al diafragma y a la segunda varilla de
empuje hacia abajo para fijar el freno.
Hay una válvula de evacuación 32 (figura 1) que
incorpora una válvula de aleta asociada a una caja de válvula. Si
existiera una presión dentro del conducto de aireación 30 ó 40 que
excediera la atmosférica, la válvula de aleta se abriría y
permitiría la evacuación del aire. Si no, el aire se desplazaría
entre las cámaras no presurizadas de los frenos de servicio y de
resorte a través de los citados conductos de aireación 30 y 34.
La abertura de suministro 68 (figuras 4 y 5)
conduce a la cámara del freno de estacionamiento para suministrar
gas a presión a la cámara. Una abertura similar 74 lleva a la
cámara del freno de servicio.
Como se apuntó anteriormente, la válvula 42
incluye una válvula anti-actuación compuesta. Dicha
válvula 42 incluye una distribución superior y una distribución
inferior, con la estructura anti-actuación compuesta
situada entre dichas distribuciones. La conexión y forma de las
distribuciones superior e inferior es básicamente la que se ilustra
en la patente U.S. núm. 5,671,654. Como se representa en las
figuras 4 y 5 la válvula anti-actuación compuesta
incluye una cámara 70 que comunica con la abertura 68, y que
comunica selectivamente con una primera espita 72 comunicante con
la abertura 74. Se ilustra una válvula de aleta 80 para cerrar
selectivamente la primera espita 72, como se explicará más
adelante. La cámara 70 comunica con el orificio de suministro 36
proporcionando aire a la cámara de estacionamiento del freno de
resorte.
Como se ilustra en la figura 4A, la abertura 68
comunica con la cámara 70 que, a su vez, comunica selectivamente
con una primera espita 72 comunicante con el orificio 74. Un
orificio de evacuación 84 comunica selectivamente con la abertura
que conduce a la válvula de aleta. Una espita 87 comunica
selectivamente con una cámara 89 que comunica con el orificio 74
hacia el orificio de evacuación 84.
Con muestra la figura 4B, hay una pared 91 que
separa las cámaras 70 y 89. El gas que pasa hacia la cámara 70
puede encorvar la válvula 80 hacia arriba de manera que el aire
pueda pasar entre el orificio 68 y la primera espita 72. De manera
similar, el aire puede pasar entre el orificio 74 y el orificio de
evacuación 84.
La figura 5A muestra el funcionamiento de la
válvula cuando la cámara del freno de estacionamiento está vacía.
Como se ilustra en la figura 5C, el aire pasará a través del
orificio 68 hacia la cámara 70. Como se representa en 95, dicho aire
encorvará la válvula 80 hacia arriba para ajustar herméticamente
contra la abertura de suministro 36. De esta manera, el aire que se
evacua de la abertura 68 se desplaza hacia la primera espita 72 y
luego hacia la cámara del freno de servicio. Como muestra la figura
5B, al mismo tiempo, dicho aire estará a una presión mayor que lo
está el aire en la cámara de servicio. Así pues, el mismo saldrá del
orificio 74 hacia la cámara 89, flexionará la válvula 80 hacia
arriba, y saldrá a través del orificio de evacuación 84. De esta
manera, cuando la cámara del freno de resorte esté evacuada, el aire
será expulsado a la atmósfera, aunque la misma comunique con la
cámara de servicio por esta vía para evacuar.
Por otra parte, como ilustra la figura 5C, cuando
se suministra aire a la cámara del freno de resorte, la válvula 80
es forzada hacia abajo para cerrar la espita 82 y permitir que el
aire fluya hacia la abertura 68. Así pues, en esta condición, el
aire no pasará hacia la cámara del freno de servicio.
A medida que el freno de servicio se vacíe, el
aire podrá pasar a través de la válvula de aleta, o hacia los
conductos de aireación 30 y 34.
A continuación se describirá la aplicación de
presión a la cámara de servicio. El aire pasa hacia el orificio 74
desde su suministro 38. La válvula 80 es forzada hacia abajo para
cerrar la espita 87 y bloquear el flujo de evacuación. Este gas a
presión se desplaza luego a través del orificio 74 para accionar la
varilla de empuje del freno de servicio hacia fuera, a la posición
accionada. Al propio tiempo, la primera espita 72 también estará
recibiendo este aire a presión. Si la cámara del freno de
estacionamiento no está abastecida de aire a presión, entonces
dicho aire a presión obligará que la válvula de aleta 80 adopte la
posición que ilustra la figura 4B. Entonces el gas pasará de la
espita 72 hacia la abertura 68 y empujará el pistón del freno de
estacionamiento a su posición de liberación. De esta manera, cuando
se suministra fluido a presión a la cámara del freno de servicio,
el sistema asegura automáticamente que no habrá una actuación
compuesta en el efecto de frenada, dado que el gas a presión será
enviado hacia la cámara del freno de estacionamiento para empujar
el pistón del freno de estacionamiento a la posición de
liberación.
La presente invención incorpora diversos
componentes de valvulería de freno en una misma válvula para el
actuador de freno, y constituye una mejora sobre la técnica
conocida al simplificar las piezas requeridas. Como se puede
apreciar, las distribuciones se reúnen en una superficie angular y
la válvula está intercalada entre dichas dos distribuciones.
Aunque se haya descrito una realización
preferente de esta invención, un operario ordinariamente experto en
la materia reconocerá que caben ciertas modificaciones dentro del
alcance de esta invención. Por tal razón, se deberán considerar las
siguientes reivindicaciones para determinar el verdadero alcance y
contenido de esta invención.
Claims (9)
1. Un actuador de freno de resorte (20) que
comprende:
un freno de estacionamiento que tiene un actuador
y un resorte motor que empuja dicho actuador en una primera
dirección, una cámara de freno de estacionamiento (26) en un lado
opuesto de dicho actuador desde dicho resorte motor, y una varilla
de empuje desplazable con dicho actuador para fijar un freno;
un actuador de cámara de servicio que define una
cámara de servicio (22) y que está suministrada selectivamente con
un fluido a presión por una cara para accionar una varilla de
empuje hacia fuera y fijar un freno; y
un sistema de suministro de aire para
proporcionar aire a presión selectivamente a dichas cámaras de
freno de estacionamiento y de servicio (26,22);
caracterizado porque el actuador de freno
de resorte (20) comprende, además, un sistema de valvulería (42)
incorporado al cuerpo del actuador del freno de resorte (20), cual
sistema de valvulería citado está configurado para asegurar que el
aire a presión no se envíe simultáneamente a ambas cámaras citadas
de freno de servicio y de estacionamiento (22,26).
2. Un actuador de freno de resorte (20) según se
cita en la reivindicación 1, en el que dicho sistema de valvulería
(42) incorpora una primera distribución valvular empernada a una
carcasa exterior de dicho actuador de freno, y una segunda
distribución valvular empernada a dicha primera distribución
valvular, un disco de válvula flexible (80) situado entre dichas
primera y segunda distribuciones, y asegurando dicho disco de
válvula que el aire sea suministrado a dicha cámara de freno de
estacionamiento (26) cuando el aire se suministre a dicha cámara de
freno de servicio (22).
3. Un actuador de freno de resorte (20) según se
cita en la reivindicación 2, en el que dicho sistema de valvulería
(42) está dotado de una espita (72) entre dicha cámara de freno de
estacionamiento (26) y dicha cámara de freno de servicio (22), y en
el que dicho disco (80) cierra selectivamente dicha espita (72)
cuando el aire a presión es suministrado a través de una fuente
presurizada a dicha cámara de freno de estacionamiento (26), pero
permite el flujo desde dicha cámara de freno de servicio (22) hacia
dicha cámara de freno de estacionamiento (26) si el aire a presión
es suministrado a dicha cámara de freno de servicio pero no a dicha
cámara de freno de estacionamiento.
4. Un actuador de freno de resorte (20) según se
cita en la reivindicación 3, en el que se ha previsto una espita
(82) desde dicha cámara de freno de servicio al orificio de
evacuación (84), cual espita (82) está cerrada cuando se suministra
aire a presión a dicha cámara del freno de servicio (22), pero
permite el flujo desde dicha cámara del freno de servicio (22) a
dicho orificio de evacuación (84) cuando el aire es evacuado de
dicha cámara del freno de estacionamiento (26).
5. Un actuador de freno de resorte (20) según se
cita en la reivindicación 1, en el que dicho suministro de aire a
presión incluye dos suministros separados de aire a presión
incorporados en dicha segunda distribución, y unos puntos de
control (40) montados dentro de dicha segunda distribución para
comprobar la presión dentro de cada uno de dichos primero y segundo
suministros.
6. Un actuador de freno de resorte (20) según se
cita en la reivindicación 5, en el que dichos puntos de control
(40) incluyen una válvula (46) que está empujada elásticamente
hacia una posición cerrada, pero que es móvil hacia una posición
accionada en la que se puede comprobar la presión dentro de dicha
distribución.
7. Un actuador de freno de resorte (20) según se
cita en la reivindicación 1, en el que hay un conducto de aireación
que comunica las cámaras no presurizadas asociadas con dichas
cámaras de freno de estacionamiento y de servicio (26,22) a través
de un paso que también comunica con una válvula de evacuación.
8. Un actuador de freno de resorte (20) según se
cita en la reivindicación 7, en el que dicha válvula de evacuación
incluye una válvula de aleta para evacuar el gas desde dichos
conductos de aireación a la atmósfera cuando la presión dentro de
dichos conductos de aireación excede la presión atmosférica.
9. Un actuador de freno de resorte (20) según se
cita en la reivindicación 8, en el que hay un orificio de
evacuación desde dichas cámaras presurizadas de freno de
estacionamiento y de servicio (26,22) que también comunica
selectivamente con dicha válvula de evacuación.
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