ES2256531T3 - Cilindro principal de penetracion con carrera libre reducida. - Google Patents
Cilindro principal de penetracion con carrera libre reducida.Info
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Abstract
Cilindro de mando de penetración, que incluye al menos un cuerpo (1) perforado por un ánima cilíndrica (10) que se extiende según un eje de simetría (x), un pistón (2) montado axialmente deslizante en el ánima (10) al menos entre una posición de reposo y una posición de puesta a presión, y una copela de estanqueidad (3) que presenta un pliegue (31) mantenido fijo en el ánima (10), un labio (32) aplicado de manera estanca sobre una pared cilíndrica (20) del pistón (2) para delimitar una cámara de presión (4) en el ánima (10), y un talón (33) que une el labio (32) al pliegue (31), ofreciendo la pared cilíndrica (20) del pistón una cavidad (40) para la cámara de presión (4) y estando perforada por al menos un primer orificio de realimentación (51) que presenta una primera sección transversal de superficie determinada y que es adyacente al talón (33) de la copela (3) para la posición de reposo (2), en la que este primer orificio (51) hace comunicar la cámara de presión (4) con un canal de realimentación (6) interno al cuerpo (1) y externo a la cámara (4), caracterizado porque incluye al menos un segundo orificio (52) que presenta una segunda sección transversal de superficie inferior a la primera, y porque los primero y segundo orificios (51, 52) están relativamente próximos y relativamente alejados respectivamente del labio (32) de la copela (3) para la posición de reposo del pistón (2), en la que el segundo orificio (52) hace comunicar la cámara de presión (4) con el canal de realimentación (6).
Description
Cilindro principal de penetración con carrera
libre reducida.
El presente invento se refiere, de manera
general, a un componente de un sistema hidráulico de frenado para
vehículo automóvil.
Más concretamente, el invento se refiere a un
cilindro de mando de penetración, del tipo de los que incluyen al
menos un cuerpo perforado por un ánima cilíndrica que se extiende
según un eje de simetría, un pistón montado axialmente deslizante
en el ánima al menos entre una posición de reposo y una posición de
puesta a presión, y una copela de estanqueidad que presenta un
pliegue mantenido fijo en el ánima, un labio aplicado de manera
estanca sobre una pared cilíndrica del pistón para delimitar una
cámara de presión en el ánima, y un talón que une el labio al
pliegue, ofreciendo la pared cilíndrica del pistón una cavidad para
la cámara de presión y estando perforada por al menos un primer
orificio de realimentación que presenta una primera sección
transversal de superficie determinada y que es adyacente al talón
de la copela para la posición de reposo del pistón, en la que este
primer orificio hace comunicar la cámara de presión con un canal de
realimentación interno al cuerpo y externo a la cámara. El documento
EP 0918005 divulga el preámbulo de la reivindicación
1.
1.
Dispositivos de este tipo son bien conocidos en
la técnica anterior y utilizados satisfactoriamente desde hace
numerosos años.
Sin embargo, la evolución de los circuitos
hidráulicos de frenado, hoy en día cada vez más frecuentemente
dotados de sistemas de antibloqueo de las ruedas y/o de control
dinámico del chasis utilizando bombas hidráulicas de mando
independiente, hace aparecer nuevas dificultades sobre la concepción
de los cilindros de mando, y principalmente de los cilindros de
mando de penetración.
En particular, cuando la bomba integrada a un
circuito hidráulico de frenado es puesta en movimiento, cuando el
cilindro de mando es accionado, es posible que el volumen de líquido
de freno presente en el circuito de frenado de alta presión y que
tiene que ser devuelto al depósito de baja presión a través del
cilindro de mando sea tal que los pistones de este último sean
empujados hasta su posición de reposo sin que la presión del
líquido de freno en el cilindro de mando vuelva a descender hasta un
valor próximo a la presión atmosférica.
En este caso, las copelas de estanqueidad del
cilindro de mando se pueden deformar hasta recubrir los orificios de
comunicación con el depósito de baja presión, quedando entonces el
cilindro de mando bajo alta presión.
Para evitar este fenómeno, hace falta a priori
desplazar cada orificio de comunicación con el depósito de baja
presión alejándolo de la cámara de presión correspondiente.
Ahora bien, esta medida es en sí misma molesta,
ya que aumenta la carrera muerta de los cilindros de mando así
redimensionados.
En este contexto, el presente invento tiene como
objetivo proponer un cilindro de mando de penetración que presente
a la vez una carrera muerta reducida y una velocidad de
realimentación elevada de cada cámara de presión.
Para este fin, el cilindro de mando del invento,
además conforme con la definición genérica que da el preámbulo
anterior, está esencialmente caracterizado porque incluye al menos
un segundo orificio que presenta una segunda sección transversal de
superficie inferior a la primera, y porque los primero y segundo
orificios están relativamente próximos y relativamente alejados
respectivamente del labio de la copela para la posición de reposo
del pistón, en la que el segundo orificio hace comunicar la cámara
de presión con el canal de realimentación.
Preferentemente, las primera y segunda secciones
presentan una relación de superficie al menos igual a 6 y por
ejemplo igual a 10.
Los primero y segundo orificios pueden estar
separados uno de otro, en cuyo caso están, dado el caso,
angularmente desplazados uno de otro por rotación alrededor del eje
de simetría, o pueden, al contrario, comunicarse uno con otro.
En este último caso, el segundo orificio presenta
ventajosamente una forma alargada según una dirección al menos
sensiblemente paralela al eje de simetría.
En la práctica, es útil prever que los primero y
segundo orificios pertenezcan respectivamente a primero y segundo
conjuntos de orificios, presentando cada conjunto de orificios unos
orificios regularmente repartidos alrededor del eje de simetría.
El cilindro de mando del invento está
particularmente bien adaptado a su aplicación en un sistema de
frenado que incluya igualmente una bomba hidráulica.
Otras características y ventajas del invento
aparecerán claramente con la descripción realizada a continuación,
a título indicativo y no limitativo, en referencia a los dibujos
adjuntos, en los que:
- la figura 1 es una vista en corte de un
cilindro de mando conocido;
- la figura 2 es una vista en corte esquemática
parcial del cilindro de mando de la figura 1, estando representado
el pistón en posición de reposo y la copela con su forma
inicial;
- la figura 3 es una vista en corte esquemático
parcial del cilindro de mando de la figura 1, estando representado
el pistón en fase de retorno hacia su posición de reposo bajo la
acción de una bomba que reenvía el líquido de freno en el cilindro
de mando en funcionamiento ABS, siendo las copelas deformadas por
la presión debida al esfuerzo del conduc-
tor;
tor;
- la figura 4 es una vista en corte esquemática
parcial de un cilindro de mando conforme a un primer modo de
realización del invento, estando el pistón representado en su
posición de reposo y la copela con su forma inicial;
- la figura 5 es una vista en corte esquemática
parcial del cilindro de mando ilustrado en la figura 4, estando el
pistón representado en fase de retorno hacia su posición de reposo
bajo la acción de una bomba que reenvía el líquido de freno en el
cilindro de mando en funcionamiento ABS, estando las copelas
deformadas por la presión debida al esfuerzo del conductor;
- la figura 6 es una vista en corte esquemática
parcial de un cilindro de mando conforme a un segundo modo de
realización, estando el pistón representado en posición de reposo y
la copela con su forma inicial; y
- la figura 7 es una vista en corte esquemática
parcial del cilindro de mando de la figura 6, estando representado
el pistón en fase de retorno hacia su posición de reposo bajo la
acción de una bomba que reenvía el líquido de freno en el cilindro
de mando en funcionamiento ABS, estando las copelas deformadas por
la presión debida al esfuerzo del conductor;
- la figura 8 es un diagrama representando, en
coordenadas arbitrarias, la evolución de la presión P en la cámara
de presión en función de la carrera x del pistón a partir de su
posición de reposo.
Como se ha anunciado anteriormente, el invento se
refiere a un cilindro de mando de penetración, que incluye
esencialmente un cuerpo 1, uno o varios pistones 2, y una o varias
copelas de estanqueidad 3.
En la medida en que la disposición
específicamente prevista para el invento es aplicable a cualquier
conjunto pistón-copela, la descripción siguiente no
tiene en cuenta el número particular de pistones que utiliza el
cilindro de mando descrito.
El cuerpo 1 está perforado por un ánima
cilíndrica 10 que se extiende según un eje de simetría X.
El pistón 2 está montado axialmente deslizante en
el ánima 10 y elásticamente solicitado hacia una posición de reposo
tal como la ilustrada en la figura 1, por medio de un muelle 7
pretensado en compresión.
La copela de estanqueidad 3 presenta un pliegue
31, un labio 32, y un talón o alma 33 que une el labio 32 al
pliegue 31.
El pliegue 31 es mantenido fijo en el ánima 10,
por ejemplo unido a una pieza intermediaria o alojado en una
garganta 11 del ánima 10, de manera que sea solidario al ánima en
traslación.
El labio 32 está aplicado de manera estanca sobre
la pared cilíndrica 20 del pistón 2 para delimitar, en el ánima 10,
una cámara de presión 4.
El pistón 2 puede ser desplazado de su posición
de reposo por aplicación de una fuerza de accionamiento ejercida
según la dirección D, y así alcanzar una posición desplazada según
ésta dirección y en la que la cámara de presión 4 está sometida a
una presión creciente.
La pared cilíndrica 20 del pistón forma una
cavidad 40 que pertenece a la cámara de presión 4, y está perforada
por orificios de realimentación 51 que se distribuyen en un plano
perpendicular al eje X y que presentan una sección transversal de
superficie S1 (sin referencia a los dibujos) relativamente
importante.
En la posición de reposo del pistón 2 (figura 1),
cada orificio 51 es adyacente al talón 33 de la copela 3 y
dispuesto de manera tal que hace comunicar la cámara de presión 4
con un canal de realimentación 6 interno al cuerpo 1 y externo a la
cámara 4.
La disposición descrita hasta ahora, y conocida
en la técnica anterior, es satisfactoria mientras la copela 3 no
sufra ninguna deformación parásita.
En este caso, en efecto, como lo muestra la
figura 3, cada orificio 51 se libera lo suficiente del talón 33 de
la copela 3 para abrir un paso adecuado entre el interior y el
exterior de la cavidad 40 y permitir así la realimentación de la
cámara de presión 4 con líquido de freno en unas condiciones
favorables.
Cuando, por el contrario, el pistón 2 vuelve a su
posición de reposo bajo el efecto del caudal de una bomba cuando la
cámara 4 está sometida a una presión ejercida por el conductor del
vehículo, se deforman el labio 32 y el talón 33 de la copela 3,
como lo muestra la figura 3, de manera que el orificio 51 sea
parcial o totalmente obturado, y que el líquido de freno a alta
presión presente en el cilindro de mando no pueda volver al depósito
de baja presión.
Para remediar este defecto, la solución conocida
consiste en alejar cada orificio 51 de la cámara de presión
correspondiente, es decir desplazar este orificio hacia la derecha
en la figura 3.
El problema es que tal desplazamiento aumenta de
manera sustancial la carrera muerta del cilindro de mando.
El invento se propone resolver éste problema.
Para este fin, como lo muestran las figuras 4 a
7, la pared cilíndrica 20 del pistón 2 está perforada de orificios
de realimentación suplementarios 52 que se distribuyen ellos
también, por ejemplo, en un plano perpendicular al eje X, que
presentan una sección transversal de superficie S2 (sin representar
en los dibujos) relativamente pequeña comparada con la superficie
S1 de la sección transversal de los orificios de realimentación
principales 51, y que hacen también ellos comunicar la cámara de
presión 4 con el canal de realimentación 6 en las posiciones de
reposo del pistón 2, estando los orificios suplementarios 52 más
alejados del labio 32 de la copela 3 que los orificios principales
51.
La expresión "orificio de realimentación",
utilizada aquí de manera genérica para designar los orificios 51 y
52 no debe ser entendida como describiendo de manera limitativa y
especifica la función de estos orificios, ya que los orificios
suplementarios 52 previstos por el invento están concebidos, al
contrario, para una primera finalidad esencialmente diferente.
Esta expresión traduce simplemente el hecho de
que los orificios suplementarios 52 establecen, como lo hacen los
orificios 51 en condiciones normales, una comunicación entre el
cilindro de mando y el depósito de líquido de freno de baja
presión, y que los orificios suplementarios 52 participaron pues
también en la realimentación de líquido de frenos del cilindro de
mando.
La superficie S2 de la sección de cada orificio
suplementario 52 es típicamente a lo sumo igual a la sexta parte de
la superficie S1 de la sección de cada orificio principal 51, y por
ejemplo igual a la décima parte de la superficie S1.
Como lo muestran las figuras 4 y 5, los orificios
suplementarios 52 pueden estar separados de los orificios
principales 51, en cuyo caso están de preferencia angularmente
desplazados, respecto de los orificios principales 51, por rotación
alrededor del eje de simetría X.
No obstante, los orificios suplementarios 52
pueden también, como variante, comunicar con los orificios
principales 51, como lo muestran las figuras 6 y 7.
A pesar de que sea posible prever un único
orificio suplementario 52 en el pistón 2, las ventajas desarrolladas
por el invento son más manifiestas cuando los orificios principales
51 y suplementarios 52 forman en realidad dos series o conjuntos
510 y 520 de orificios, estando formada cara serie o conjunto por
orificios regularmente repartidos alrededor del eje de simetría
X.
Las características de funcionamiento del
cilindro de mando del invento, que es particularmente aplicable a
los sistemas de frenado que incluyen una bomba hidráulica como
complemento de este cilindro de mando, están ilustradas en la
figura 8.
En esta figura, la curva C0 representa la
evolución de la presión P en la cámara de presión 4 cuando se
desplaza el pistón 2, en una carrera "x" a partir de su
posición de reposo, a una velocidad infinitamente lenta.
La curva C2 representa la evolución de la presión
P en la cámara de presión 4 se desplaza cuando el pistón 2, en una
carrera "x" a partir de su posición de reposo, a una velocidad
relativamente elevada.
Y la curva C1 representa la evolución de la
presión P en la cámara de presión 4 cuando se desplaza el pistón
2, en una carrera "x" a partir de su posición de reposo, a una
velocidad media.
Cuando el pistón 2 es desplazado a una velocidad
infinitamente lenta (curva C0), la cámara de presión 4 está
permanentemente en equilibrio con el canal de realimentación 6 tanto
tiempo como los orificios suplementarios no hayan estado
íntegramente taponados por el labio 32 de la copela 3, lo que sólo
se produce por una carrera relativamente importante x2 del pistón
2.
La presión P en la cámara 4 sólo puede crecer
cuando la carrera del pistón 2 sobrepasa el valor x2.
Cuando el pistón 2 es accionado rápidamente
(curva C2), la presión P en la cámara de presión 4 sufre primero un
evolución que, aunque no nula, es relativamente lenta mientras los
orificios principales 51 no estén taponados por la copela 3, siendo
la superficie S1 de la sección de estos orificios suficientemente
importante para permitir un flujo rápido de líquido de freno entre
la cámara de presión 4 y el canal 6 de realimentación.
Por el contrario, en cuanto que los orificios
principales 51 son taponados por la copela 3, lo que se produce por
la carrera x1 del pistón (curva C2), la presión P en la cámara de
presión 4 evoluciona rápidamente, no permitiendo la superficie S2
de la sección de los orificios suplementarios 52 un flujo de líquido
de frenos suficiente para que la presión P en la cámara 4 pueda
equilibrarse con la del canal de realimentación 6.
La curva C1, que corresponde a una situación
intermedia entre las que ilustran las curvas C0 y C2, se sitúa
entre estas dos últimas curvas.
Los orificios suplementarios 52 previstos por el
invento permiten así asegurar una buena comunicación de la cámara
de presión 4 con el depósito de líquido de freno de baja presión
reduciendo simultáneamente al valor x1 la carrera muerta que
presenta el cilindro de mando en régimen dinámico (curvas C1 y C2,
observadas entre x1 y x2), siendo la evolución de la presión P en
la cámara 4 tanto más rápida cuanto el pistón 2 sea accionado más
rápidamente, y pues en particular muy satisfactoria en caso de
frenado de urgencia.
Claims (7)
1. Cilindro de mando de penetración, que incluye
al menos un cuerpo (1) perforado por un ánima cilíndrica (10) que
se extiende según un eje de simetría (x), un pistón (2) montado
axialmente deslizante en el ánima (10) al menos entre una posición
de reposo y una posición de puesta a presión, y una copela de
estanqueidad (3) que presenta un pliegue (31) mantenido fijo en el
ánima (10), un labio (32) aplicado de manera estanca sobre una
pared cilíndrica (20) del pistón (2) para delimitar una cámara de
presión (4) en el ánima (10), y un talón (33) que une el labio (32)
al pliegue (31), ofreciendo la pared cilíndrica (20) del pistón una
cavidad (40) para la cámara de presión (4) y estando perforada por
al menos un primer orificio de realimentación (51) que presenta una
primera sección transversal de superficie determinada y que es
adyacente al talón (33) de la copela (3) para la posición de reposo
(2), en la que este primer orificio (51) hace comunicar la cámara
de presión (4) con un canal de realimentación (6) interno al cuerpo
(1) y externo a la cámara (4), caracterizado porque incluye
al menos un segundo orificio (52) que presenta una segunda sección
transversal de superficie inferior a la primera, y porque los
primero y segundo orificios (51,52) están relativamente próximos y
relativamente alejados respectivamente del labio (32) de la copela
(3) para la posición de reposo del pistón (2), en la que el segundo
orificio (52) hace comunicar la cámara de presión (4) con el canal
de realimentación (6).
2. Cilindro de mando según la reivindicación 1,
caracterizado porque las primera y segunda secciones
presentan una relación de superficie al menos igual a 6 y por
ejemplo igual a 10.
3. Cilindro de mando según la reivindicación 1 ó
2, caracterizado porque los primero y segundo orificios
(51,52) están separados uno de otro.
4. Cilindro de mando según la reivindicación 1 ó
2, caracterizado porque los primero y segundo orificios
(51,52) están angularmente desplazados uno de otro por rotación
alrededor del eje de simetría (X).
5. Cilindro de mando según la reivindicación 1 ó
2, caracterizado porque los primero y segundo orificios
(51,52) comunican uno con otro.
6. Cilindro de mando según la reivindicación 5,
caracterizado porque el segundo orificio (52) presenta una
forma alargada paralelamente al eje de simetría (X).
7. Cilindro de mando según una cualquiera de la
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los primero
y segundo orificios (51,52) pertenecen respectivamente a primero y
segundo conjuntos (510, 520) de orificios, presentando cada
conjunto de orificios (51,52) regularmente repartidos alrededor del
eje de simetría.
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