ES2269882T3 - Valvula de control de la presion acciona por solenoides. - Google Patents
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Abstract
Válvula de control de la presión accionada por solenoide comprendiendo: (a) un cuerpo de válvula (12) con una cavidad de válvula (16) con un puerto de admisión de suministro (14), un puerto de control de la presión (26) y un puerto de escape (30) formados en el cuerpo de válvula (12) para la descarga a un depósito o fuente o retorno de suministro, dicha cavidad estando provista de una parte de la pared de la misma que incluye un diafragma flexible sensible a la presión (40) que se puede desplazar con respecto al puerto de admisión, dicho cuerpo incluyendo un vástago (72) móvil con respecto a dicho puerto de escape (30); (b) un elemento de accionamiento (64) móvil con dicho vástago (72) que incluye una parte (70) recibida a través de dicho puerto de escape y operativo para efectuar el movimiento de dicho diafragma flexible sensible a la presión (40); y (c) un solenoide (50) asociado con dicho cuerpo que tiene una armadura (62) y operativo a la activación para efectuar el movimiento de dichoelemento de accionamiento y el vástago para la expulsión por válvula de dicho puerto de escape y desplazando dicho diafragma flexible sensible a la presión para la expulsión por válvula de dicho puerto de admisión, en el que dicho diafragma flexible sensible a la presión incluye un orificio de drenaje (46) a través del mismo que comunica dicho puerto de suministro con el lado opuesto de dicha parte de dicha pared y que permite un flujo limitado través del mismo para amortiguar el movimiento del mismo.
Description
Válvula de control de la presión accionada por
solenoides.
La presente invención se refiere a válvulas
accionadas por solenoide del tipo provisto de un puerto de admisión
o suministro y un puerto de salida de control de la presión y de un
puerto de escape a través del cual se descarga el fluido a un
depósito o retorno a la fuente de presión. Las válvulas de este tipo
se emplean para proporcionar control eléctrico de una señal de
presión de un fluido controlando el flujo de fluido desde el puerto
de admisión hasta una cámara de la válvula que comunica con el
puerto de control de la presión y también controlando la cantidad
de fluido drenado al escape para mantener la presión deseada en el
puerto de salida de la señal de la presión.
Las válvulas de solenoide del tipo anteriormente
mencionado han encontrado una utilización muy amplia en el control
del flujo del fluido hidráulico en transmisiones automáticas para
vehículos a motor. En tales transmisiones el cambio de las
relaciones de velocidades de la transmisión está controlado mediante
un control electrónico que proporciona una señal eléctrica a la
válvula accionada por solenoide la cual proporciona una señal de
presión del fluido a un accionamiento sensible a la presión para
efectuar el cambio de la relación de velocidades de la
transmisión.
Las válvulas conocidas utilizadas en el control
del cambio de transmisiones automáticas han utilizado un elemento
de válvula de bola dispuesto en la cámara de la válvula con la bola
que se desplaza con respecto al asiento de la válvula mediante una
varilla de accionamiento unida a la armadura del solenoide para
controlar el flujo desde el puerto de suministro a la cámara de la
válvula. Sin embargo, las válvulas de este tipo sufren de
inestabilidad y sacudidas del elemento de bola de la válvula al
exponerlas a los regímenes transitorios hidráulicos en el sistema y
la vibración afrontada por la transmisión. Los esfuerzos para
contrarrestar una estabilidad de este tipo y las sacudidas de la
válvula en las válvulas de control accionadas por solenoide para el
cambio de la transmisión han utilizado resortes de desviación más
rígidos que actúan contra la válvula de bola. Esto da como
resultado una mayor fuerza y requisitos de potencia incrementada
para el solenoide. Para aplicaciones que requieren una pluralidad
de válvulas de control del cambio el resultado es un consumo de
energía prohibitivamente elevado para las válvulas.
Las válvulas de solenoide anteriormente
mencionadas que utilizan un elemento de válvula de bola se ha
encontrado que son particularmente sensibles a las sacudidas cuando
el elemento de válvula de bola está en una posición para restringir
sustancialmente el flujo o cerca de la posición cerrada en la que la
velocidad del flujo aumenta sobre el asiento de la válvula. La
patente americana US nº 6,382,587 describe una válvula de control
del fluido para controlar el aire en una tubería de desviación
alrededor de una válvula de admisión en un motor de combustión
interna para un automóvil para mejorar el comportamiento en vacío.
Comprende un alojamiento de válvula en el cual hay un árbol
alternativo sobre el cual está montado un cuerpo de la válvula que
es llevado dentro y fuera del contacto con respecto al asiento de
la válvula dispuesto en el interior de un paso del flujo del fluido
para permitir o evitar el flujo del fluido a través del paso. La
válvula incluye un mecanismo de retardo de la vibración que
comprende un manguito montado en el árbol y una guía montada en el
alojamiento con un orificio axial dimensionado para recibir el
manguito. Muescas y ranuras que cooperan unas con otras limitan el
movimiento radial del árbol para retrasar o amortiguar las
vibraciones alternativas inducidas. Por lo tanto desde hace tiempo
se desea proporcionar un modo simple y de costo relativamente bajo o
unos medios para reducir o eliminar las sacudidas en una válvula de
control de la presión accionada por solenoide y particularmente
válvulas del tipo que emplean desconexiones de funcionamiento de
solenoide de suministro de energía de baja tensión ampliamente
utilizadas en aplicaciones de vehículos a motor.
La presente invención como se define en la
reivindicación independiente 1 proporciona una válvula de control
de la presión accionada por solenoide provista de un puerto de
admisión de suministro con válvula mediante una superficie elevada
en un elemento sensible a la presión tal como por ejemplo un
diafragma, superficie elevada la cual forma un obturador móvil con
respecto al asiento de la válvula. El obturador está en contacto
con un elemento de accionamiento que se extiende a través de un
asiento de la válvula del puerto de escape en la cámara de la
válvula y el elemento de accionamiento está funcionalmente
desplazado por la armadura del solenoide. El elemento sensible a la
presión preferiblemente en forma de un diafragma elastomérico tiene
el obturador preferiblemente formado mediante un inserto rígido en
la zona central del diafragma. Un orificio de drenaje proporciona
un flujo limitado a través del elemento sensible a la presión para
proporcionar una amortiguación viscosa del movimiento del
obturador. La amortiguación viscosa del movimiento del elemento
sensible a la presión y el obturador hacen la válvula
sustancialmente insensible a la inestabilidad y a las sacudidas
cuando el puerto de suministro de la válvula está sometido a
regímenes transitorios, el cuerpo de la válvula está sometido a
vibración o la válvula está en la posición casi cerrada.
La figura 1 es una vista en sección transversal
del conjunto de válvula de la presente invención;
La figura 2 es una vista a mayor escala de la
parte inferior del cuerpo del conjunto de la figura 1;
La figura 3 es una vista axonométrica del
elemento sensible a la presión del conjunto de válvula de la figura
1;
La figura 4 es una vista similar a la figura 3
con una parte eliminada mostrando el orificio de drenaje;
La figura 5 es una vista similar a la figura 1
de una forma de realización alternativa de la invención con la
válvula de admisión normalmente abierta en la condición desactivada;
y
La figura 6 es una vista de la válvula de la
figura 5 en la condición cerrada activada.
Con referencia a las figuras 1 y 2, el conjunto
de válvula de la presente invención está globalmente indicado en 10
e incluye un cuerpo de la válvula 12 provisto de un suministro o
admisión preferiblemente comprendiendo una pluralidad de puertos
circunferencialmente separados 14 los cuales comunican con una
cámara de la válvula 16 formada en el extremo inferior del cuerpo y
la cual se cierra mediante un elemento de cierre 18 unido al cuerpo
mediante cualquier sistema adecuado, como por ejemplo, sujeción por
ajuste a presión o soldadura.
La cámara de válvula 16 comunica con un paso de
válvula 20, el extremo inferior del cual define un asiento de
válvula 22 y el extremo superior del paso 20 comunica con un taladro
de diámetro ensanchado 24 el cual tiene puertos de salida de
control de la presión 26 que comunican con el mismo.
El extremo superior del taladro de diámetro
ensanchado 24 comunica con una cámara de escape 28 la cual tiene
puertos de escape 30 formados en su interior para la descarga a un
depósito o fuente o retorno del suministro. Los puertos de salida
de control de la presión 26 están aislados de los puertos de escape
30 y los puertos de admisión de suministro 14 mediante un par de
anillos de junta elásticos 32, 34 dispuestos en una relación
separada en lados opuestos de los puertos de control de la presión
26 en ranuras angulares 36, 38 formadas en la superficie exterior
del cuerpo 12.
Un elemento sensible a la presión
preferiblemente en forma de un diafragma elastomérico 40 está
dispuesto en la cámara de válvula 16 y herméticamente cerrado y
retenido en el mismo mediante un elemento de cierre 18 que está en
contacto con la superficie inferior de la periferia del diafragma
40.
Con referencia a las figuras 2 a 4, el diafragma
40 tiene una superficie elevada 42 en el lado superior del mismo y
preferiblemente colocada centralmente, superficie 42 la cual forma
un obturador móvil para estar en contacto con el asiento de la
válvula de admisión 22. En la práctica actualmente preferida de la
invención, como se representa en las figuras 3 y 4, el obturador 42
está formado en un inserto rígido 44 dispuesto en la zona central
del diafragma 40 y el cual tiene una abertura pequeña u orificio de
drenaje 46 formado en el mismo. En la práctica actualmente
preferida de la invención, el inserto 44 puede estar formado en
plástico o metal como se requiera para soportar las fuerzas de la
presión que vayan a aparecer en su aplicación pretendida.
Un resorte de desviación 48 está dispuesto en la
cámara de válvula 16 con el extremo inferior del mismo coincidiendo
exactamente contra la superficie interior del cierre 18 y el extremo
superior del mismo coincidiendo exactamente contra la superficie
inferior del inserto 44 para desviar el obturador 42 en una
dirección de forma que entre en contacto y cierre contra el asiento
de válvula de admisión 22 formando de ese modo un conjunto de
válvula normalmente cerrada.
Con referencia a la figura 1, un accionamiento
de solenoide indicado globalmente en 50 tiene una bobina de
arrollamiento 52 con el arrollamiento 54 enrollado en la misma
recibido sobre un anillo de flujo o colector 56 fijado al extremo
superior del cuerpo 12, con el extremo inferior de la bobina 52
recibido sobre el mismo y coincidiendo exactamente contra el mismo.
Un colector o anillo de flujo superior 58 está parcialmente recibido
dentro del extremo superior de la bobina 52 y los anillos de flujo
56, 58 y la bobina 52 están retenidos sobre cuerpo 12 como un
conjunto mediante una carcasa exterior 60 provista de rebordes
extremos que se extiende radialmente hacia dentro 61, 63.
Una armadura móvil 62 está deslizantemente
dispuesta dentro del colector de flujo superior 58 y tiene el
extremo inferior de la misma definiendo un espacio de aire de
funcionamiento con el extremo superior del colector de flujo
inferior 56.
Un elemento de accionamiento o varilla 64 es
recibido a través de la armadura 62 y fijado a la misma para el
movimiento con ella, con el extremo superior de la varilla 64
deslizantemente recibido en un rodamiento 66 y la varilla 64 se
extiende hacia abajo a través del rodamiento deslizante 68 dispuesto
en el colector de flujo inferior 56. La varilla 64 se extiende
hacia abajo dentro de la cámara de escape 28 y dentro del taladro
ensanchado 24. El extremo inferior de la varilla 64 tiene una parte
de pasador de diámetro reducido 70 formada en el mismo que se
extiende hacia abajo a través del paso de la válvula 20 con el
extremo del mismo dispuesto para estar en contacto con el obturador
42.
La parte del elemento de accionamiento o varilla
64 que se extiende dentro de la cámara de escape 28 tiene formado
en ella un reborde anular 72 el cual tiene la superficie inferior 73
del mismo configurada para actuar como un vástago para asentarse
contra una superficie anular de válvula de escape 74 formada en el
extremo superior del taladro ensanchado 24.
En funcionamiento, la válvula normalmente
cerrada 10 tiene el obturador 44 asentado contra el asiento de
válvula 22 con el accionamiento de solenoide 50 desactivado y el
pasador 70 está en contacto con el obturador 42 de tal forma que la
superficie 73 del vástago 72 se eleva del asiento de la válvula 74
permitiendo que los puertos de salida de control de la presión 26
se abran a los puertos de escape 30 y de ese modo no se proporciona
señal de presión a los puertos 26. Al activar el accionamiento del
solenoide 50, la disposición del anillo de flujo 58 y 56 es tal que
el anillo de flujo inferior 56 actúa como una pieza de polo que
atrae la armadura 62 y la armadura 62 es desplazada hacia abajo
superando la fuerza de desviación del resorte 48 que tiende a
cerrar el espacio de aire entre la superficie inferior de la
armadura 62 y el extremo superior del anillo de flujo inferior 56
de tal forma que el pasador 70 progresivamente desplaza el obturador
42 alejándolo del asiento 22 y desplaza el vástago 72 más cerca del
asiento de válvula 74 reduciendo el flujo al escape e incrementando
de ese modo la presión a los puertos de salida de control de la
presión 26. Cuando la superficie inferior 73 del vástago 72 entra
en contacto con la superficie de asiento de válvula 74 y cierra los
puertos de escape 30 de los puertos de control de la presión 26, el
obturador 42 se mantiene alejado del asiento 22 permitiendo que la
presión de suministro completa sea aplicada al puerto de salida de
control de la señal 26.
El orificio de drenaje 46 permite que una
pequeña cantidad de flujo pase a través desde lados opuestos del
diafragma 40 cuando se desplaza el diafragma. Este flujo viscoso
permite que el diafragma absorba regímenes transitorios contra el
mismo que puedan entrar en los puertos de suministro 14 y
proporciona amortiguación del movimiento del obturador 42.
Con referencia a las figuras 5 y 6, una forma de
realización alternativa del conjunto de válvula de la presente
invención se indica generalmente en 80 y está representada en la
figura 5 en la condición normalmente abierta desactivada y el
conjunto 80 está representado en la figura 6 en la condición
activada con la admisión cerrada.
El conjunto 80 es similar al conjunto 10 de las
figuras 1 a 4 con la excepción de que la armadura anular 82 con la
varilla de accionamiento 84 recibida a través de la misma y fijada
para el desplazamiento con ella tiene el extremo superior de un
resorte 86 coincidiendo exactamente contra el rodamiento superior 88
con el extremo inferior del resorte 86 coincidiendo exactamente
contra el extremo superior de la armadura 82 y desviando la
armadura y la varilla de accionamiento 84 en dirección hacia
abajo.
Como en el caso de la forma de realización 10 de
las figuras 1 a 4 la forma de realización 80 de las figuras 5 y 6
tiene la varilla de accionamiento 84 provista con una superficie de
válvula anular 90 para cerrar contra el asiento de válvula de
escape 92 para controlar el flujo al puerto de escape 94. El extremo
inferior de la varilla 84 tiene un pasador 98 provisto en el mismo
para extenderse hacia abajo a través del paso 100 que tiene un
asiento de válvula 102 formado en la superficie inferior del mismo
contra el cual se desplaza un obturador 104 para cerrar contra el
asiento de válvula 102. El obturador está unido al diafragma
sensible a la presión 106 el cual es similar al diafragma 40 de las
figuras 3 y 4. El obturador 104 controla de ese modo el flujo entre
los puertos de admisión de la presión de suministro 108 y el paso
100 que comunica con los puertos de salida de la señal de control
de la presión 94.
Un resorte relativamente ligero o de bajo
coeficiente 110 desvía el obturador y el diafragma hacia arriba en
una dirección para mantener el contacto con el extremo del pasador
98.
Como se representa en la figura 5, con el
arrollamiento 112 desactivado el resorte 86 proporciona una precarga
suficiente para superar la fuerza del resorte 110 y causar que el
pasador 98 desplace el obturador 104 alejándolo del asiento de
válvula 102.
Con referencia a la figura 6, la válvula se
representa con el arrollamiento 112 activado en el que el anillo de
flujo superior 114 actúa como una pieza de polo que atrae la
armadura 82 y la armadura 82 se desplaza hacia arriba superando la
fuerza de la precarga del resorte 86 y eleva la superficie de
válvula 90 del asiento de válvula 92 y permite el flujo desde los
puertos de control de la presión 94 a los puertos de escape 93 y
desplaza el obturador 104 hacia el asiento de válvula 102 para
limitar el flujo desde los puertos de admisión 108 a través del
paso 100. Cuando el arrollamiento 112 está completamente activado el
pasador 98 se eleva suficientemente para permitir que el obturador
104 sea desviado contra el asiento de válvula 102 por el resorte 110
cerrando de ese modo el flujo desde la admisión 108 a través del
paso 100. Con el asiento de válvula de admisión 102 cerrado, la
presión en los puertos de control de la presión 94 es purgada a
través de los puertos de escape 93 hasta que no hay señal de
control de la presión de salida.
Debe entenderse que está provisto un orificio de
drenaje 107 en el diafragma 106, similar al orificio 46 en el
diafragma 40 de las figuras 3 y 4 y el orificio 107 funciona para
proporcionar amortiguación viscosa del movimiento del obturador
haciendo de ese modo mínimas las sacudidas de la válvula de
presión.
La presente invención proporciona por lo tanto
una construcción de válvula simple y de bajo coste que emplea un
diafragma sensible a la presión con un orificio de drenaje a través
del mismo provisto el obturador de válvula de admisión móvil con el
mismo y por lo tanto el orificio de drenaje es operativo para
amortiguar el movimiento del obturador.
Aunque la invención ha sido descrita antes aquí
con respecto a las formas de realización ilustradas, se entenderá
que la invención se puede modificar y variar y está limitada sólo
por las siguientes reivindicaciones.
Claims (12)
1. Válvula de control de la presión accionada
por solenoide comprendiendo:
(a) un cuerpo de válvula (12) con una cavidad de
válvula (16) con un puerto de admisión de suministro (14), un
puerto de control de la presión (26) y un puerto de escape (30)
formados en el cuerpo de válvula (12) para la descarga a un
depósito o fuente o retorno de suministro, dicha cavidad estando
provista de una parte de la pared de la misma que incluye un
diafragma flexible sensible a la presión (40) que se puede desplazar
con respecto al puerto de admisión, dicho cuerpo incluyendo un
vástago (72) móvil con respecto a dicho puerto de escape
(30);
(30);
(b) un elemento de accionamiento (64) móvil con
dicho vástago (72) que incluye una parte (70) recibida a través de
dicho puerto de escape y operativo para efectuar el movimiento de
dicho diafragma flexible sensible a la presión (40); y
(c) un solenoide (50) asociado con dicho cuerpo
que tiene una armadura (62) y operativo a la activación para
efectuar el movimiento de dicho elemento de accionamiento y el
vástago para la expulsión por válvula de dicho puerto de escape y
desplazando dicho diafragma flexible sensible a la presión para la
expulsión por válvula de dicho puerto de admisión, en el que dicho
diafragma flexible sensible a la presión incluye un orificio de
drenaje (46) a través del mismo que comunica dicho puerto de
suministro con el lado opuesto de dicha parte de dicha pared y que
permite un flujo limitado través del mismo para amortiguar el
movimiento del mismo.
2. La válvula descrita en la reivindicación 1 en
el que dicho diafragma flexible sensible a la presión incluye un
obturador (42) en el mismo.
3. La válvula descrita en la reivindicación 1 en
el que dicho diafragma flexible (40) incluye un material
elastomérico.
4. La válvula descrita en la reivindicación 1 en
el que dicho obturador (42) incluye una superficie de válvula con
una curvatura esférica o cónica.
5. La válvula descrita en las reivindicaciones 2
y 3 en el que dicho diafragma elastomérico tiene un obturador (42)
que comprende un elemento rígido (44) unido al mismo con dicho
orificio de drenaje (46) formado en el mismo.
6. La válvula descrita en la reivindicación 1 en
el que dicho diafragma sensible a la presión incluye medios (48)
que desvían el obturador en una dirección para cerrar dicho puerto
de admisión (14).
7. La válvula descrita en la reivindicación 1 en
el que dicha parte de dicho vástago (72) comprende una superficie
anular (73) formada en dicho elemento de accionamiento (64).
8. Procedimiento de amortiguación de una válvula
de control de la presión del tipo de drenaje comprendiendo:
(a) la formación de un cuerpo de válvula (12)
con una cavidad de válvula (16) que comunica con un puerto de
admisión de suministro (14), un puerto de control de la presión (26)
y un puerto de escape (30) formados en el cuerpo de válvula (12)
para la descarga a un depósito o fuente o retorno de suministro,
(b) la disposición de un vástago (72) para el
movimiento de expulsión por válvula con respecto a dicho puerto de
escape (30);
(c) la conexión de un elemento de accionamiento
(64) al vástago (72) y la extensión del elemento a través del
puerto de escape dentro de la cámara de válvula;
(d) la disposición de un diafragma flexible
sensible a la presión (40) en dicha admisión de la cámara de
válvula (16) disponiendo un diafragma flexible (40) sobre dicha
admisión de suministro y disponiendo un obturador móvil con el
mismo y la expulsión por válvula de dicha admisión de la presión de
suministro con dicho obturador;
(e) la disposición de un solenoide (50) en dicho
cuerpo y la unión de la armadura (62) al mismo para efectuar el
movimiento de dicho vástago y del elemento de accionamiento a la
activación del solenoide; y
(f) el contacto de dicho obturador con dicho
elemento de accionamiento y el desplazamiento de dicho obturador en
respuesta a dicho movimiento del elemento de accionamiento; y
(g) la formación de un orificio de drenaje (46)
en dicho diafragma flexible sensible a la presión y la amortiguación
del movimiento de dicho obturador con el flujo a través del
orificio de drenaje.
9. El procedimiento definido reivindicación 8 en
el que dicho paso de la disposición de un diafragma flexible
sensible a la presión incluye la desviación de dicho diafragma para
cerrar dicha admisión de la presión de suministro.
10. El procedimiento definido en la
reivindicación 8 en el que dicho paso de la disposición del
diafragma flexible sensible a la presión incluye la disposición de
un diafragma elastomérico (40) y dicho paso de la disposición de un
obturador incluye la formación de una parte elevada en dicho
diafragma.
11. El procedimiento definido en la
reivindicación 8 en el que el paso de la unión de un elemento de
accionamiento al vástago (72) incluye la formación del vástago
integralmente en dicho elemento de accionamiento (64).
12. El procedimiento definido en la
reivindicación 8 en el que dicho paso del contacto de dicho
obturador con dicho elemento de accionamiento incluye la extensión
de dicho elemento de accionamiento (64) a través de dicha admisión
de la presión suministro (14).
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