ES2290468T3 - Valvula neumatica para sistemas de frenado. - Google Patents
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Abstract
Válvula neumática de limitación del nivel de presión de un fluido neumático obtenida por una fuente de fluido neumático a baja presión (3), en un elemento neumático (5) que utilice dicho fluido neumático, incluyendo dicha válvula un cárter (11) en el que está montado con deslizamiento estanco un faldón (21), dividiendo dicho faldón el interior del cárter (11) en una primera cámara (17) y en una segunda cámara (19), teniendo dicho cárter un primer orificio (13) que permite la alimentación de la primera cámara (17) por la fuente (3) de fluido neumático a baja presión, un segundo orificio (15) que pone en comunicación la primera cámara (17) y el elemento (5), y un tercer orificio (23) que permite la alimentación de la segunda cámara (19) con fluido neumático a alta presión, incluyendo también la primera cámara (17) medios elásticos (27) de retroceso del faldón (21) interpuestos entre el faldón (21) y el cárter (11), caracterizada por que dicho faldón (21) incluye medios obturadores (33, 41) deal menos un orificio de comunicación (13, 15) entre la fuente (3) de vacío y el elemento (5) neumático.
Description
Válvula neumática para sistemas de frenado.
La presente invención se refiere principalmente
a una válvula neumática de limitación del nivel de depresión, en
particular a una válvula neumática de limitación del nivel de baja
presión, que permite aumentar el control del nivel de baja presión
reinante en al menos una de las cámaras de un servomotor de
asistencia neumática al frenado, y a un sistema de frenado que
incluye una válvula de este tipo.
Las fuentes de depresión, también llamadas
fuentes de vacío, para un servomotor de asistencia neumática al
frenado y de tipo conocido incluyen una bomba neumática de vacío,
por ejemplo una bomba de paletas, en particular una bomba
monopaleta, que incluye una primera cámara de aspiración del fluido
neumático contenido en una cámara del servomotor, llamada cámara de
baja presión, y una segunda cámara de compresión de dicho fluido
neumático procedente de la cámara de depresión del servomotor,
llamada cámara de expulsión.
También se conocen dispositivos en los que la
fuente de vacío está asegurada por la depresión del motor de un
motor de gasolina del vehículo que incluye dicho servomotor.
El documento
US-A-4 191 090 describe un
conmutador neumático que incluye una primera cámara provista de una
entrada conectada a una fuente de vacío, de una salida conectada a
un motor neumático y de una entrada puesta en comunicación con la
atmósfera.
En reposo las entradas y salidas de la válvula
están conectadas.
Cuando se activa el conmutador queda aislada la
entrada que comunica con la atmósfera, pero las demás entradas y
salidas siguen conectadas.
El documento
US-A-2 911 994 describe una válvula
que incluye un diafragma móvil cuyas dos caras están sometidas a la
presión reinante en la salida de la válvula.
La apertura de una válvula de este tipo debe
gobernarse mediante una válvula de mando calibrada.
Tanto la bomba de vacío como la depresión del
motor permiten alcanzar un valor no controlable de baja presión y,
en particular con la depresión del motor, el nivel de baja presión
es susceptible de variar en función de las variaciones del régimen
de funcionamiento del motor.
Además, a veces es necesario limitar el nivel de
presión del fluido neumático, suministrado al servomotor, a un
valor predeterminado superior al valor de baja presión que puede
alcanzarse por la fuente de vacío, para evitar problemas de
funcionamiento del servomotor a causa de una diferencia demasiado
grande de presión entre las dos cámaras del servomotor.
Es conocido asegurar la regulación del nivel de
presión reinante en al menos una cámara de un servomotor, mediante
el empleo de un captador de presión que mide la presión reinante en
la cámara de baja presión del servomotor y que permite gobernar una
electroválvula que interrumpe la comunicación entre el servomotor y
la fuente de depresión. La información del valor de la presión,
medido por el captador de presión, se transmite a un calculador
electrónico que envía a la electroválvula una orden adaptada. No
obstante, estos dispositivos tienen un precio de coste elevado
debido al precio de un captador de presión, al de la electroválvula
y a la complejidad de montaje del captador en el servomotor y de la
conexión eléctrica al calculador. Además, el montaje del captador
de presión necesita un orificio practicado en la envoltura del
servomotor, cuya estanqueidad se consigue por ejemplo mediante una
junta, ahora bien, a causa de la deformación de la envoltura del
servomotor durante una fase de frenado, la presencia de orificios
en la envoltura puede ser un foco de fugas que reducen el
rendimiento del servomotor y menoscaban el confort del conductor,
sin que sean peligrosas para el conductor.
Por consiguiente, una finalidad de la presente
invención es ofrecer un medio fiable y de fácil montaje, que
permita limitar, en un elemento que utilice un fluido neumático a
baja presión obtenida por una fuente de vacío, el valor de la
presión de dicho fluido neumático a un valor predeterminado superior
al valor de presión obtenido con una fuente de vacío.
Igualmente, una finalidad de la presente
invención es ofrecer un medio de esta clase que además sea de bajo
coste de fabricación.
Estas finalidades se consiguen mediante una
válvula que incluye medios de trampilla, dispuesta entre una fuente
de vacío y un elemento que utilice un fluido neumático a baja
presión obtenido por la fuente de vacío, siendo los medios de
trampilla sensibles a la variación del nivel de presión obtenido por
la fuente de vacío e interrumpiendo la aspiración del fluido
neumático en el elemento por la fuente de vacío cuando el nivel de
presión detectado es inferior a un valor predeterminado.
En otras palabras, se trata de una válvula que
incluye un obturador sometido a una presión baja en una primera de
sus caras y a una presión alta en una segunda cara opuesta a la
primera cara, siendo móvil dicho obturador bajo la diferencia de
presión y capaz de interrumpir la comunicación entre la fuente de
vacío y el elemento con un valor de diferencia de presión
predeterminado.
La presente invención tiene por objeto
principalmente una válvula neumática de limitación del nivel de
presión de un fluido neumático obtenida por una fuente de fluido
neumático a baja presión, en un elemento neumático que utilice
dicho fluido neumático, incluyendo dicha válvula un cárter en el que
está montado con deslizamiento estanco un faldón, dividiendo dicho
faldón el interior del cárter en una primera cámara y en una segunda
cámara, teniendo dicho cárter un primer orificio que permite la
alimentación de la primera cámara por la fuente de fluido neumático
a baja presión, un segundo orificio que pone en comunicación la
primera cámara y el elemento, y un tercer orificio que permite la
alimentación de la segunda cámara con fluido neumático a alta
presión, incluyendo también la primera cámara medios elásticos de
retroceso del faldón interpuestos entre el faldón y el cárter,
caracterizada por que dicho faldón incluye medios obturadores, de al
menos un orificio de comunicación, entre la fuente de vacío y el
elemento neumático.
La presente invención también tiene por objeto
una válvula neumática caracterizada por que el faldón incluye un
obturador capaz de cooperar con un asiento formado en la periferia
del primer orificio de comunicación entre la primera cámara y la
fuente de fluido neumático a baja presión.
La presente invención también tiene por objeto
una válvula neumática caracterizada por que el obturador está
montado de modo que sobresale del faldón hacia la primera
cámara.
La presente invención también tiene por objeto
una válvula neumática caracterizada por que el obturador incluye un
capuchón de elastómero para confirmar la estanqueidad del contacto
entre el obturador y el asiento.
La presente invención también tiene por objeto
una válvula neumática caracterizada por que la estanqueidad entre
la primera cámara neumática y la segunda cámara neumática se realiza
por medio de una membrana desplegable fijada a la vez en el cárter
y en el faldón.
La presente invención también tiene por objeto
una válvula neumática caracterizada por que el faldón incluye un
primer y un segundo platos, fijados entre sí, y por que la membrana
desplegable está pinzada entre el primer y el segundo platos.
La presente invención también tiene por objeto
una válvula neumática caracterizada por que el fluido neumático a
alta presión existente en la segunda cámara neumática es aire a
presión atmosférica.
La presente invención también tiene por objeto
un sistema de frenado que incluye un servomotor de asistencia
neumática al frenado, un cilindro de mando conectado de manera
estanca a al menos un freno dispuesto en las ruedas, una fuente de
vacío, caracterizado por que incluye una válvula neumática según la
presente invención conectada de manera estanca a la fuente de
fluido neumático a baja presión y al servomotor, constituyendo
dicho servomotor el elemento neumático.
La presente invención también tiene por objeto
un sistema de frenado caracterizado por que dicha fuente de fluido
neumático a baja presión es una admisión de aire de un motor de
combustión.
La presente invención también tiene por objeto
un sistema de frenado caracterizado por que dicha fuente de fluido
neumático a baja presión es una bomba provista de al menos una
paleta accionada por un motor eléctrico.
La presente invención también tiene por objeto
un sistema de frenado caracterizado por que dicha fuente de fluido
neumático a baja presión es una bomba de al menos una paleta
accionada por el motor de un vehículo equipado con dicho sistema de
frenado.
La presente invención se comprenderá mejor con
ayuda de la descripción que sigue y de las figuras anejas, dadas
como ejemplos no limitativos, en las que la parte delantera y la
parte trasera corresponden respectivamente a la parte izquierda y a
la parte derecha de los dibujos, y en las que:
la figura 1 es una vista de detalle y en sección
de una válvula neumática de limitación del nivel de baja presión
según la presente invención;
la figura 2 es un esquema de un sistema de
frenado que incluye una válvula de limitación del nivel de baja
presión según la figura 1.
Los términos "vacío" y "depresión"
aplicados a los niveles de presión corresponden, por ejemplo en un
servomotor neumático de asistencia al frenado, a presiones
inferiores a la presión atmosférica y en particular comprendidas
entre 0 Pa y 95000 Pa.
En la figura 1 puede verse una válvula 9, según
la presente invención, que incluye un cárter 11 provisto de un
primer y de un segundo orificio de comunicación 13, 15 conectados de
manera estanca y respectivamente a una fuente de vacío, por ejemplo
una bomba de vacío o la alimentación de aire de un motor de
explosión (no representada), y a un elemento que utilice un fluido
neumático a baja presión (no representado), por ejemplo un
servomotor de asistencia neumática al frenado, estando la fuente de
depresión y el servomotor conectados de manera estanca por un
conducto de alimentación (no representado), cuya comunicación entre
la fuente de depresión y el elemento que utilice el fluido
neumático a baja presión es susceptible de obturarse de manera
estanca por la válvula 9 para un valor de presión inferior a un
valor predeterminado P.
Ventajosamente, el cárter 11 está formado por un
recipiente 43, que forma la pared delantera 31 del cárter 11 y en
la que están practicados los orificios 13 y 15, y una tapa 45 que
soporta la pared trasera del cárter 11, estando el recipiente 43 y
la tapa 45 unidos entre sí de manera fija, por ejemplo mediante un
sistema de tornillo y tuerca.
La válvula también incluye una primera y una
segunda cámaras neumáticas 17, 19 separadas de manera estanca por
un faldón 21 montado con deslizamiento en el cárter 11, realizándose
la estanqueidad por medio de una membrana desplegable 22 fijada a
la vez en el cárter y en el faldón 21, estando hecha la membrana
ventajosamente de elastómero, por ejemplo de caucho. No obstante,
podría preverse que la estanqueidad se realizara mediante una junta
montada en la periferia externa radialmente del faldón 21 con
deslizamiento sobre la pared interna del cárter, o por cualquier
otro medio de estanqueidad.
En el ejemplo representado, la estanqueidad
entre el recipiente 43 y la tapa 45 está asegurada por el
pinzamiento del extremo externo radialmente de la membrana
desplegable 22 entre un extremo externo radialmente de la tapa 45 y
un extremo externo radialmente del recipiente 43.
Por supuesto, la estanqueidad puede realizarse
mediante una junta, por ejemplo mediante una junta plana pinzada
entre los extremos externos radialmente del recipiente 43 y de la
tapa 45.
La primera cámara neumática 17, que se llamará
cámara delantera, está en comunicación con la fuente 3 de depresión
y con el elemento, respectivamente, por un primer y un segundo
orificios 13 y 15.
La segunda cámara neumática 19, o cámara
trasera, está alimentada con un fluido neumático a alta presión,
por ejemplo a la presión atmosférica. En el ejemplo representado, la
segunda cámara 19 está en comunicación con el medio ambiente
externo y se alimenta con aire a presión atmosférica por un tercer
orificio 23 practicado en la tapa 45 del cárter.
Un medio elástico de retroceso 27,
ventajosamente un resorte cilíndrico, está dispuesto en la cámara
delantera 17 montado a compresión entre el faldón 21 y una cara
trasera 29 del recipiente 43 del cárter 11.
La válvula también incluye un obturador 33
soportado por el faldón 21 y un asiento 35 capaz de recibir el
obturador 33 cuando la válvula 9 cierra la comunicación entre la
fuente de vacío y el elemento alimentado por depresión.
En el ejemplo de realización representado, el
asiento 35 está formado por una pestaña 37 anular que rodea el
orificio 13 que pone en comunicación el interior de la cámara
delantera 17 y la fuente 3 del fluido de vacío. Por supuesto, en
lugar de obturar el primer orificio 13 puede obturarse el segundo
orificio de comunicación 15 entre la cámara 17 y la fuente 3
previsto, o bien obturar simultáneamente los orificios de
comunicación primero 13 y segundo 15.
El obturador 33 de manera preferida está añadido
de manera fija sobre el faldón 21 y entra en contacto con el
asiento 35, estando el obturador 33 formado ventajosamente por una
pieza de forma sensiblemente cilíndrica 36 que sobresale del faldón
21 hacia la cámara 17.
En el modo de realización representado, el
faldón 21 tiene una abertura 39 en la que está montada por engaste
de manera fija la pieza 36. Sin embargo, puede preverse que la pieza
36 esté fijada en el faldón por encolado o atornillamiento.
También puede preverse que el faldón 21 forme
directamente el obturador y se aplique sobre el asiento 35, por
ejemplo, el obturador se formaría por embutición si fuera necesario
que el obturador sobresaliera del plano principal que contiene el
faldón 21.
El obturador 33 incluye ventajosamente una pieza
de obturación 41 de caucho que forma un capuchón y cubre el extremo
longitudinal delantero de la pieza cilíndrica 36 para confirmar la
estanqueidad del contacto del obturador 33 sobre el asiento 35.
El faldón 21 está formado ventajosamente por un
primer y un segundo discos 53, 55 unidos de manera fija. En el
ejemplo representado, el primer y el segundo discos tienen un
orificio central 54, 56, respectivamente, en el que está montada a
su través la pieza 36 que forma el obturador 33, realizándose el
sostenimiento mutuo del primer y del segundo discos 53, 55 por
ejemplo por engaste, más particularmente por deformación plástica
de la periferia exterior de la pieza 36 alrededor de los orificios
54, 56. En la membrana desplegable 22 también está previsto un
orificio central 58, teniendo el orificio 58 un diámetro
sensiblemente igual al de los orificios 54, 56 de los discos 53, 55
y permitiendo el paso del obturador 33 y la fijación de la membrana
22 por pinzamiento entre el primer y el segundo discos 53, 55.
Este ejemplo de realización permite hacer,
ventajosamente y a la vez de manera simple, el montaje del obturador
en el faldón y el montaje de manera estanca de la membrana 22 en el
faldón.
El faldón 21 ventajosamente apoya en reposo
sobre tetones 57 formados sobre la superficie interior de la tapa
45.
En la figura 2 puede verse un esquema de
conjunto de un sistema de frenado S que incluye una válvula 9 según
la presente invención. El sistema S de frenado según la presente
invención incluye un servomotor 5 de asistencia neumática al
frenado que constituye el elemento que utiliza aire a baja presión y
se gobierna mediante una varilla de accionamiento 61 unida a un
pedal de freno 63 accionable por el conductor, un cilindro de mando
65 dispuesto en el lado opuesto al pedal de freno 63 respecto al
servomotor 5 y fijado a dicho servomotor y que recibe la asistencia
proporcionada por éste mediante una varilla de empuje (no
representada).
El cilindro de mando 65 está conectado de manera
estanca, por conductos hidráulicos 68, a al menos un freno 67
dispuesto en una rueda, ventajosamente cuatro frenos de cuatro
ruedas. El servomotor de asistencia neumática al frenado 5 incluye
una cámara de depresión (no visible) conectada de manera estanca a
una fuente de vacío 3, por ejemplo una bomba de vacío eléctrica.
Entre la bomba de vacío 3 y la cámara de depresión del servomotor
está interpuesta la válvula 9 según la presente invención, la
conexión de la válvula 9 a la bomba de vacío 3 y al servomotor 5 es
idéntica a la descrita para la figura 2.
La válvula 9 según la presente invención se fija
ventajosamente sobre la envoltura del servomotor 5 o sobre la
envoltura de la fuente de vacío en el caso en que la fuente 3 es una
bomba de vacío.
En el esquema de la figura 2, la válvula 9 no se
representa solidaria con el servomotor ni con la bomba de vacío a
fin de hacer más claro el esquema.
El funcionamiento de un servomotor y de un
cilindro de mando, así como la cooperación del servomotor con el
cilindro de mando, no se describirán con más detalle al ser muy
conocidos por un experto en la técnica.
Ahora se describirá el funcionamiento de dicha
válvula en un sistema de frenado según la figura 2.
Para un valor de presión de aire obtenido por la
bomba de vacío superior a un valor predeterminado P, la cámara de
depresión está en comunicación con la bomba de vacío 3 a través de
la cámara 17 de la válvula 9 según la presente invención.
Cuando la presión proporcionada por la fuente de
vacío 3 es inferior al valor predeterminado P, y por consiguiente
la presión reinante en la cámara 17 es inferior al valor
predeterminado P, el faldón 21 se desplaza por traslación hacia la
parte delantera bajo el diferencial de presión existente entre las
cámaras 17 y 19, arrastrando al obturador 33 el cual se aplica
sobre el asiento 35 e interrumpe la comunicación entre la fuente 3 y
el servomotor 5. De este modo, la presión reinante en la cámara 2
del servomotor está fijada sensiblemente en el valor P
predeterminado.
Cuando la presión de la cámara 17 aumenta, es
decir, cuando el servomotor es solicitado durante una fase de
frenado, y la presión de la cámara de depresión 17 se hace superior
al valor predeterminado P, el obturador 33 se separa del asiento 35
permitiendo la comunicación entre la fuente de vacío 3 y la cámara
de depresión 62 del servomotor 5 por la fuente 3 vacío. Y esto
hasta que el valor de la presión reinante en la cámara 17 sea
inferior al valor predeterminado P.
La apertura y el cierre de la válvula 9 y por
consiguiente el valor de presión predeterminado P es igual al
producto de la superficie del faldón por la diferencia de presión
existente entre las cámaras 17 y 19 restado de la carga del resorte
27 en el momento en que el obturador 33 entra en contacto con el
asiento 35. De este modo es fácil modificar el valor predeterminado
P de cierre y de apertura de la válvula modificando la carga del
resorte 27.
En el modo preferido de realización, el resorte
27 es un resorte helicoidal cilíndrico simple, aunque puede ser
apropiado un resorte helicoidal múltiple, cónico simple o doble, o
cualquier otro tipo de medio elástico de retroceso.
Para un valor de presión superior a P, la
geometría del medio elástico 27 permite un recorrido del obturador
33 respecto al asiento 35 que evita cualquier pérdida de carga entre
el servomotor 5 y la fuente de depresión 3.
Por supuesto, la válvula según la presente
invención se aplica a cualquier sistema que funcione con un fluido
neumático a baja presión y que necesite limitar a un valor inferior
el valor de la baja presión, por ejemplo 95000 Pa.
Se ha realizado una válvula neumática de
limitación del nivel de presión en la cámara de depresión de un
servomotor neumático de asistencia al frenado, muy simple, fiable y
de montaje simplificado en un sistema de frenado de tipo
conocido.
La presente invención se aplica especialmente a
la industria del automóvil.
La presente invención se aplica principalmente a
la industria de sistemas de frenado para vehículos automóviles y en
especial para coches particulares.
Claims (11)
1. Válvula neumática de limitación del nivel de
presión de un fluido neumático obtenida por una fuente de fluido
neumático a baja presión (3), en un elemento neumático (5) que
utilice dicho fluido neumático, incluyendo dicha válvula un cárter
(11) en el que está montado con deslizamiento estanco un faldón
(21), dividiendo dicho faldón el interior del cárter (11) en una
primera cámara (17) y en una segunda cámara (19), teniendo dicho
cárter un primer orificio (13) que permite la alimentación de la
primera cámara (17) por la fuente (3) de fluido neumático a baja
presión, un segundo orificio (15) que pone en comunicación la
primera cámara (17) y el elemento (5), y un tercer orificio (23)
que permite la alimentación de la segunda cámara (19) con fluido
neumático a alta presión, incluyendo también la primera cámara (17)
medios elásticos (27) de retroceso del faldón (21) interpuestos
entre el faldón (21) y el cárter (11), caracterizada porque
dicho faldón (21) incluye medios obturadores (33, 41) de al menos
un orificio de comunicación (13, 15) entre la fuente (3) de vacío y
el elemento (5) neumático.
2. Válvula neumática según la reivindicación 1,
caracterizada porque el faldón (21) incluye un obturador
(33) capaz de cooperar con un asiento (35) formado en la periferia
del primer orificio (13) de comunicación entre la primera cámara
(17) y la fuente (3) de fluido neumático a baja presión.
3. Válvula neumática según la reivindicación 2,
caracterizada porque el obturador (33) está montado de modo
que sobresale del faldón (21) hacia la primera cámara (17).
4. Válvula neumática según la reivindicación 2 ó
3, caracterizada porque el obturador (33) incluye un capuchón
(41) de elastómero para confirmar la estanqueidad del contacto
entre el obturador (33) y el asiento (35).
5. Válvula neumática según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la
estanqueidad entre la primera cámara neumática (17) y la segunda
cámara neumática (19) se realiza por medio de una membrana
desplegable (22) fijada a la vez en el cárter (11) y en el faldón
(21).
6. Válvula neumática según la reivindicación
precedente, caracterizada porque el faldón (21) incluye un
primer y un segundo platos (53, 55) fijados entre sí y por que la
membrana desplegable (22) está pinzada entre el primer y el segundo
platos (53, 55).
7. Válvula neumática según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el fluido
neumático a alta presión existente en la segunda cámara neumática
(19) es aire a presión atmosférica.
8. Sistema de frenado que incluye un servomotor
de asistencia neumática al frenado (5), un cilindro de mando (65)
conectado de manera estanca a al menos un freno (67) dispuesto en
las ruedas, una fuente de vacío (3), caracterizado porque
incluye una válvula neumática según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes conectada de manera estanca a la
fuente de fluido neumático a baja presión (3) y al servomotor (5),
constituyendo dicho servomotor (5) el elemento neumático (5).
9. Sistema de frenado según la reivindicación 8,
caracterizado porque dicha fuente (3) de fluido neumático a
baja presión es una admisión de aire de un motor de combustión.
10. Sistema de frenado según la reivindicación
8, caracterizado porque dicha fuente (3) de fluido neumático
a baja presión es una bomba provista de al menos una paleta
accionada por un motor eléctrico.
11. Sistema de frenado según la reivindicación
8, caracterizado porque dicha fuente (3) de fluido neumático
a baja presión es una bomba de al menos una paleta accionada por el
motor de un vehículo equipado con dicho sistema de frenado.
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