ES2269882T3 - Valvula de control de la presion acciona por solenoides. - Google Patents

Valvula de control de la presion acciona por solenoides. Download PDF

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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.
Antecedentes de la invención
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.
Breve resumen de la invención
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.
Breve descripción de los dibujos
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.
Descripción detallada de la invención
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);
(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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