ES2338989T3 - Dispositivo de frenado asistido con valvula de emergencia. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de frenado asistido, para vehículo de motor, que comprende un cilindro maestro (2) que gobierna la presión en al menos un circuito de frenado; un pistón primario (3) montado deslizante en el cilindro maestro para crear una variación de presión en el mismo, estando sometido este pistón primario a una fuerza de accionamiento que se compone de una fuerza de entrada ejercida por un órgano de mando manual (4) y de una fuerza de asistencia ejercida por un servomotor de asistencia (6) que está acoplado en el órgano de mando manual; una válvula de asistencia de emergencia (VA) que comprende un pistón de reacción (17a) que se desliza de manera estanca en un mandrilado (18) del pistón primario, comunicándose la parte delantera (18a) de este mandrilado con el volumen interior (5) del cilindro maestro, deslizándose de manera estanca un pistón rápido (17b) de sección inferior a la del pistón de reacción en un mandrilado (18b) de diámetro correspondiente del pistón primario; y un controlador de relación (T) accionado por un distribuidor buzo (10), arrastrado el mismo por el órgano de mando manual (4), estando dispuesto el conjunto para que, durante un frenado de emergencia, la reacción hidráulica solo se ejerza en la sección pequeña de este pistón rápido; caracterizado por el hecho de que el pistón de reacción (17a) y el pistón rápido (17b) forman un solo y único pistón escalonado (17) que presenta una parte de sección grande (17a) y una parte de sección pequeña (17b), determinando la parte de sección grande (17a) con el mandrilado correspondiente (18) del pistón primario una cámara anular (27) de volumen variable según el desplazamiento del pistón escalonado (17) en relación al pistón primario (3), y de que medios de separación/comunicación (28, 29, 30), gobernados por el desplazamiento del pistón escalonado (17), están previstos para que la presión del líquido se ejerza en la sección grande (17a) del pistón escalonado cuando este último ocupa su posición de reposo o se encuentra detrás de esta posición y en la única sección pequeña (17b) cuando el pistón escalonado se desplaza hacia delante en relación al pistón primario (3), durante un frenado de emergencia.

Description

Dispositivo de frenado asistido con válvula de emergencia.

La invención se refiere a un dispositivo de frenado asistido, para vehículo de motor, del tipo de los que comprenden un cilindro maestro que gobierna la presión en al menos un circuito de frenado, un pistón primario montado deslizante en el cilindro maestro para crear una variación de presión en el mismo, estando sometido este pistón primario a una fuerza de accionamiento que se compone de una fuerza de entrada ejercida por un órgano de mando manual y de una fuerza de asistencia ejercida por un servomotor de asistencia que está acoplado en el órgano de mando manual.

El servomotor de asistencia puede ser neumático y comprender una cubierta rígida separada en dos cámaras neumáticas por medio de un tabique móvil que puede estar sometido a una diferencia de presión entre las cámaras bajo la acción de una válvula accionada por el órgano de mando manual.

Un dispositivo de frenado de este tipo se conoce, por ejemplo, por el documento EP-B-0662894.

Las condiciones en las que se ejerce el frenado pueden ser diferentes. Un primer caso se corresponde con condiciones normales cuando un obstáculo se ve de lejos y el frenado se ejerce relativamente despacio; este frenado se llama "frenado normal" o "frenado lento". Otro caso consiste en un frenado brusco o "frenado de emergencia", por ejemplo cuando un obstáculo surge bruscamente delante del conductor que debe detener su vehículo lo más rápido posible.

Con el fin de satisfacer estas diferentes condiciones de frenado, se ha completado un dispositivo de frenado asistido, del tipo definido anteriormente, con una válvula de asistencia de emergencia apropiada para hacer intervenir al menos dos relaciones de asistencia que se corresponden respectivamente con un frenado lento y con un frenado de emergencia; la relación de asistencia en el caso del frenado lento es más pequeña y la reacción hidráulica que se opone al avance del órgano de mando manual es mayor. En el caso del frenado de emergencia, la relación de asistencia es mayor y la reacción hidráulica en contra del órgano de mando manual es más pequeña, de manera que el conductor puede frenar durante más tiempo y más fuerte.

Por convención, en la continuación del texto se designará con el término "delante" un sentido orientado desde el órgano de mando hacia el cilindro maestro y con el término "detrás" el sentido opuesto.

La válvula de asistencia de emergencia comprende un pistón de reacción que se desliza de manera estanca en un mandrilado del pistón primario, comunicándose la parte delantera de este mandrilado con el volumen interior del cilindro maestro, deslizándose de manera estanca un pistón rápido de sección inferior a la del pistón de reacción en un mandrilado de diámetro correspondiente del pistón primario, y un controlador de relación accionado por un distribuidor buzo, arrastrado el mismo por el órgano de mando manual, estando dispuesto el conjunto para que, durante un frenado de emergencia, la reacción hidráulica solo se ejerza en la pequeña sección de este pistón rápido. La relación de asistencia lenta hace que intervenga el pistón de reacción, con una sección más grande.

Un dispositivo de frenado como éste con una válvula de asistencia de emergencia da una completa satisfacción desde el punto de vista del funcionamiento y esfuerzo de frenado. No obstante, las realizaciones propuestas hasta hoy para la válvula de asistencia de emergencia son relativamente voluminosas, con un número de piezas relativamente elevado que conlleva un coste de fabricación que se ha de tener en cuenta.

La invención tiene por objeto, sobre todo, proporcionar un dispositivo de frenado con válvula de asistencia de emergencia más compacta y con un coste de fabricación reducido.

Según la invención, un dispositivo de frenado asistido, para vehículo con motor, del tipo definido anteriormente, que comprende una válvula de asistencia de emergencia, se caracteriza por el hecho de que el pistón de reacción y el pistón rápido forman un solo y único pistón escalonado que presenta una parte de sección grande (pistón de reacción) y una parte de sección pequeña (pistón rápido), determinando la parte de sección grande con el mandrilado correspondiente del pistón primario una cámara anular de volumen variable según el desplazamiento del pistón escalonado en relación al pistón primario, y de que están previstos medios de separación/comunicación, gobernados por el desplazamiento del pistón escalonado, para que la presión del líquido se ejerza de manera eficaz en la sección grande del pistón escalonado cuando este último ocupa su posición de reposo o se encuentra detrás de esta posición y en la única sección pequeña cuando el pistón escalonado se desplaza hacia delante relativamente al pistón primario, durante un frenado de emergencia.

La parte de sección grande del pistón escalonado puede encontrarse hacia delante y la parte de sección pequeña hacia detrás. La parte de sección pequeña puede comprender un reborde contra el que se apoya axialmente una arandela que sirve de apoyo a un muelle de compresión cuyo otro extremo se apoya contra un tope anclado en un alojamiento del pistón primario.

Un medio de separación entre la sección grande y pequeña del pistón escalonado puede estar unido al pistón primario. Un mandrilado ciego está previsto ventajosamente en el pistón escalonado y abierto hacia delante, comunicándose este mandrilado ciego hacia su extremo interior por al menos un agujero con la periferia del pistón de sección pequeña, mientras que un medio de estanqueidad, unido al pistón primario, está previsto en la cámara anular, alrededor del pistón de sección pequeña para cooperar con el o los agujeros del pistón de sección pequeña. Cuando el o los agujeros se encuentran detrás del medio de estanqueidad, la parte delantera de la cámara anular está aislada de la presión hidráulica del cilindro maestro, de manera que esta presión actúa de manera eficaz sobre toda la superficie de la sección grande, mientras que cuando el o los agujeros se encuentran delante del medio de estanqueidad, la presión hidráulica se ejerce en la parte delantera de la cámara anular de manera que esta presión solo es eficaz en la única sección pequeña. El medio de estanqueidad está constituido ventajosamente por una junta de labios.

Preferentemente, el pistón de sección pequeña se prolonga hacia el distribuidor buzo por medio de un vástago de diámetro más pequeño que forma el controlador de relación. Puede existir en reposo un espacio libre entre el extremo trasero del vástago y el distribuidor buzo.

La invención consiste, aparte de las disposiciones expuestas anteriormente, en un cierto número de otras disposiciones que se tratarán con más precisión más adelante, en lo que se refiere a un ejemplo de realización descrito con referencia a los dibujos aquí anexados, pero que no es en ningún caso limitativo. En estos dibujos:

la figura 1 es una vista parcial en corte, con partes arrancadas, de un dispositivo de frenado según la invención;

la figura 2 es una vista parcial en corte, a una escala mayor, de elementos de la figura 1 y de la válvula de asistencia de emergencia, estando el dispositivo de frenado en posición de reposo;

la figura 3, por último, muestra de manera parecida a la figura 2 los elementos al principio de un frenado rápido.

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La estructura de conjunto y el funcionamiento general de un dispositivo de frenado asistido del tipo de la invención son conocidos, especialmente por las patentes EP-B-0662894 o FR-B-2658466, y no se recordarán más que de manera sucinta. Para más detalles, se podrá recurrir a las dos patentes citadas, incorporadas en la descripción como referen-
cia.

En la figura 1, se puede ver un dispositivo de frenado 1 para vehículo automóvil que comprende un cilindro maestro 2 representado parcialmente y un pistón primario 3 montado deslizante en el cilindro maestro 2. Se prevé un órgano de mando manual 4 que comprende una varilla coaxial en el pistón primario 3 para ejercer en este pistón una fuerza de entrada desde detrás hacia delante, es decir, de derecha a izquierda según la representación de la figura 1. El desplazamiento del pistón primario 3 hacia delante crea un aumento de presión del líquido en el volumen interior 5 del cilindro maestro, unido a al menos un circuito hidráulico de frenado. El órgano de mando 4 se acciona generalmente por medio de un pedal de freno 4a representado esquemáticamente.

Un servomotor de asistencia neumática 6 se acopla al órgano de mando 4. El servomotor 6 comprende una cubierta rígida 7 separada interiormente de manera estanca en dos cámaras neumáticas 7a, 7b por medio de un tabique móvil 8 que comprende una membrana 8a de material elastómero y un faldón rígido 8b. La cámara 7a está unida permanentemente a una fuente de subpresión (no representada) por medio de una tobera A. Un pistón neumático 9 con forma de manguito coaxial con respecto al pistón primario 3 se fija en el faldón rígido 8b. El pistón neumático 9 está montado deslizante, de manera estanca, en un distribuidor buzo 10, de forma globalmente cilíndrica. La estanqueidad está asegurada por una junta tórica 11.

El distribuidor buzo 10 comprende hacia delante una cabeza 10a y, hacia detrás, un alojamiento ciego axial 10b, abierto hacia detrás, que recibe una rótula 4b prevista en el extremo de la varilla 4. El distribuidor buzo 10 comprende, por el lado opuesto al pistón 3, una expansión troncocónica 12 que puede apoyarse de manera estanca contra un anillo 13 de material elastómero unido en translación axial al pistón neumático 9. El conjunto 12, 13 constituye una parte de una válvula de tres vías B (representada parcialmente) que permite o bien aislar la cámara 7b de la atmósfera y comunicar las cámaras 7a, 7b, o bien aislar las cámaras 7a, 7b una de la otra y admitir aire a presión atmosférica en la cámara 7b cuando la expansión 12 se separe axialmente del anillo 13.

El pistón neumático 9 se devuelve hacia su posición de reposo, representada en la figura 1, por medio de un muelle de compresión 14 dispuesto entre el pistón 9 y la pared opuesta de la cubierta 7 en la que se fija el cilindro maestro 2. Una cubeta 15 que comprende una abertura central 16 se apoya axialmente por su borde periférico exterior contra un reborde del pistón neumático 9. El muelle 14 aplica el borde de esta cubeta contra el pistón 9. La cubeta se apoya axialmente, por el borde interior que rodea su abertura 16, contra el extremo trasero del pistón primario 3. El diámetro exterior de la cabeza 10a es inferior al diámetro de la abertura 16.

Se prevé una válvula de asistencia de emergencia VA para hacer intervenir al menos dos relaciones de asistencia que corresponden respectivamente a un frenado normal (lento) y a un frenado de emergencia.

La válvula VA comprende un único pistón escalonado 17 que presenta una parte de sección grande 17a situada hacia delante y que constituye un pistón de reacción y una parte de sección pequeña 17b situada detrás, que constituye un pistón rápido.

La parte 17a está montada deslizante, de manera estanca gracias a una junta tórica, en un mandrilado 18 del pistón primario 3. La parte delantera 18a de este mandrilado se comunica con el volumen interior 5 del cilindro maestro. Un muelle de compresión en forma de hélice 19 se apoya contra la cara delantera de la parte 17a y contra un anillo con surcos 20 anclado en una garganta del mandrilado 18, delante de la parte 17a. El muelle 19 empuja el pistón escalonado 17 hacia detrás. La parte trasera 17b del pistón escalonado se desliza en un mandrilado 18b de diámetro correspondiente, de manera estanca gracias a una junta tórica. El mandrilado 18b es coaxial con respecto al mandrilado principal 18 que prolonga hacia detrás. La entrada del mandrilado 18b comprende un chaflán troncocónico 18c. La parte 17b se prolonga, hacia detrás, por medio de un vástago T coaxial de diámetro más pequeño que forma el controlador de relación. Un reborde 21 marca la transición entre la parte 17b y el vástago T. El vástago T atraviesa un reborde 22, de diámetro superior al mandrilado 18, que se sitúa a continuación del mandrilado 18b hacia detrás y se abre hacia la cabeza 10a contra la que se puede apoyar el vástago T. En reposo, puede existir un juego axial del orden de uno o varios milímetros entre el extremo trasero del vástago T y la cabeza 10a. La transición entre el mandrilado 18b y el mandrilado 22 está marcada por un reborde radial 23 que forma el fondo del mandrilado 22. Una arandela 24 está unida alrededor del vástago T. Esta arandela 24 comprende un agujero central cuyo diámetro es igual, hasta casi el juego de deslizamiento, al del vástago T. El borde del agujero interior de la arandela 24 puede pararlo el reborde 21. El diámetro exterior de la arandela 24 es inferior al diámetro del mandrilado 22.

Un muelle helicoidal de compresión 25 está dispuesto entre la arandela 24 y un tope trasero formado por un anillo encajable 26, por ejemplo de material plástico, anclado en la pared interior del mandrilado 22.

La parte 17a de sección grande del pistón escalonado 17 determina, con el fondo 18d de la parte de sección grande del mandrilado 18, una cámara anular 27 cuyo volumen varía según el desplazamiento del pistón escalonado 17 en relación al pistón primario 3.

Un mandrilado ciego 28 está perforado axialmente en el pistón escalonado 17 y se abre por el lado del cilindro maestro 2 siguiendo una entrada 28a de diámetro más grande.

El mandrilado ciego 28 se prolonga en la parte 17b de sección pequeña del pistón 17. Cerca del fondo del mandrilado 28, agujeros 29 orientados radialmente comunican el mandrilado ciego 28 con la periferia de la parte 17b. La longitud del mandrilado 28 y la posición axial de los agujeros 29 es tal que, cuando el pistón 17 ocupa la posición de reposo representada en las figuras 1 y 2, los agujeros 29 se encuentran justo delante del fondo 18d de la parte de sección grande del mandrilado 18.

Una junta de labios 30 que presenta una elasticidad y una rigidez suficientes, por ejemplo de material elastómero, se aloja en una garganta anular 31 prevista en el mandrilado 18 del pistón primario 3. La junta 30, unida al pistón 3, se apoya axialmente contra el fondo 18d. El labio 32 de la junta 30 determina una superficie troncocónica, que constituye una especie de embudo, cuya base menor está girada hacia el fondo 18d. El labio 32 se apoya de manera estanca contra la superficie exterior de la parte 17b de sección pequeña del pistón escalonado. El extremo trasero del labio 32 se encuentra delante de los agujeros 29 cuando el pistón escalonado 17 está en la posición de reposo de las figuras 1 y 2.

La junta de labios 30 está prevista para resistir la presión hidráulica que se puede ejercer detrás de ella y para impedir la transmisión de esta presión en la parte de la cámara 27 situada delante de la junta 30. Por el contrario, en caso de aumento de la presión en la parte delantera de la cámara 27, el labio 32 de la junta 30 se puede deformar y separar radialmente de la parte 17b para dejar pasar líquido y permitir una disminución de presión.

Un desplazamiento hacia delante del pistón escalonado 17 en relación al pistón primario 3 hace pasar los agujeros 29 de detrás hacia delante de la zona de contacto del labio 32 con la superficie de la parte 17b.

El conjunto de la junta de labios 30 y de los agujeros 29 constituye una especie de claveta antirretorno que permite el flujo de líquido en un sentido y que bloquea este flujo en el otro sentido. La junta 30 y los agujeros 29 son un ejemplo, no limitativo, de medios de separación/comunicación entre la parte de sección grande 17a y la parte de sección pequeña 17b del pistón 17 con alimentación o evacuación de la cámara anular 27 gobernada por el desplazamiento del pistón escalonado 17. Se puede utilizar todo dispositivo equivalente a la combinación de la junta 30 y de los agujeros 29.

Dicho esto, el funcionamiento del dispositivo de frenado sigue siendo clásico y solo se recordará brevemente.

En el caso de un frenado normal, el órgano de mando manual 4 es desplazado, relativamente despacio, hacia la izquierda. La válvula B se acciona y corta primero la comunicación entre las cámaras 7a y 7b, después la expansión troncocónica 12 se separa del anillo elástico 13, lo que asegura la admisión de aire a presión atmosférica en la cámara 7b del servomotor neumático 6. El tabique móvil 8 transmite la fuerza de asistencia al pistón neumático 9 que se desplaza hacia delante en contra del muelle 14. El pistón 9 arrastra la cubeta 15 que empuja el pistón primario 3 hacia delante. La presión del líquido aumenta en el volumen 5 así como en el mandrilado 18 y en el volumen situado detrás de la junta 30, comunicándose este volumen por los agujeros 29 con el mandrilado ciego 28 y el mandrilado 18. La junta 30 se opone a la transmisión de la presión en la parte delantera de la cámara 27.

La presión de líquido en la parte de sección grande 17a del pistón 17 genera un esfuerzo hacia detrás. Cuando este esfuerzo alcanza y sobrepasa el pretensado del muelle 25, el pistón escalonado 17 retrocede empujando la arandela 24 en contra del muelle 25 hasta que el vástago T topa contra la cabeza 10a.

Esta fase se corresponde con una fase de salto, en el transcurso de la cual ninguna reacción se opone al avance del órgano 4, mientras que se produce una disminución del volumen de la cámara 27; un aumento eventual de la presión en esta cámara 27 está limitado ya que el labio 32 permite un flujo hacia detrás.

Bajo la acción de la fuerza de entrada en el órgano 4, el distribuidor buzo 10 continúa su desplazamiento hacia delante; el pistón neumático 9 sigue al distribuidor buzo 10 y empuja el pistón primario 3 con la fuerza de asistencia.

Cuando se alcanza la saturación (fuerza de asistencia máxima), la fuerza de entrada manual ejercida en el órgano 4 se transmite mecánicamente al pistón primario 3 y permite asegurar el aumento de la presión de frenado.

En el transcurso de un frenado normal, los agujeros 29 permanecen detrás del labio 32. La presión del líquido en el mandrilado 18 se ejerce en toda la sección de la parte 17a ya que la junta 30 impide la aparición de una contrapresión en la zona anular detrás de la cabeza 17a alrededor de la parte 17b. La reacción hidráulica que se opone al avance del distribuidor buzo 10 y del órgano 4 es relativamente grande.

En el caso de un frenado rápido (figura 3), el distribuidor buzo 10 se desplaza, inicialmente, más rápido que el pistón neumático 9 y que el pistón primario 3. La cabeza 10a entra en contacto con el vástago T y lo empuja. El pistón escalonado 17 se desplaza hacia delante con respecto al pistón primario 3, comprimiendo el muelle 19.

Los agujeros 29 van a pasar detrás del labio 32, de manera que la presión del líquido en el mandrilado 18 se transmite, por los agujeros 29, a la parte de la cámara 27 situada delante de la junta 30.

De esta manera, la presión hidráulica no será eficaz, es decir, no ejercerá un empuje hacia detrás, más que en la sección pequeña 17b. La reacción en el pistón escalonado 17 por lo tanto se reduce. Esta reacción más pequeña que en el caso del frenado normal permite obtener en un tiempo mínimo una presión de frenado elevada.

La válvula de asistencia de emergencia VA según la invención es compacta y comprende un número reducido de piezas, lo que permite reducir su coste de fabricación.

Claims (9)

1. Dispositivo de frenado asistido, para vehículo de motor, que comprende un cilindro maestro (2) que gobierna la presión en al menos un circuito de frenado; un pistón primario (3) montado deslizante en el cilindro maestro para crear una variación de presión en el mismo, estando sometido este pistón primario a una fuerza de accionamiento que se compone de una fuerza de entrada ejercida por un órgano de mando manual (4) y de una fuerza de asistencia ejercida por un servomotor de asistencia (6) que está acoplado en el órgano de mando manual; una válvula de asistencia de emergencia (VA) que comprende un pistón de reacción (17a) que se desliza de manera estanca en un mandrilado (18) del pistón primario, comunicándose la parte delantera (18a) de este mandrilado con el volumen interior (5) del cilindro maestro, deslizándose de manera estanca un pistón rápido (17b) de sección inferior a la del pistón de reacción en un mandrilado (18b) de diámetro correspondiente del pistón primario; y un controlador de relación (T) accionado por un distribuidor buzo (10), arrastrado el mismo por el órgano de mando manual (4), estando dispuesto el conjunto para que, durante un frenado de emergencia, la reacción hidráulica solo se ejerza en la sección pequeña de este pistón rápido;

caracterizado por el hecho de que el pistón de reacción (17a) y el pistón rápido (17b) forman un solo y único pistón escalonado (17) que presenta una parte de sección grande (17a) y una parte de sección pequeña (17b), determinando la parte de sección grande (17a) con el mandrilado correspondiente (18) del pistón primario una cámara anular (27) de volumen variable según el desplazamiento del pistón escalonado (17) en relación al pistón primario (3), y de que medios de separación/comunicación (28, 29, 30), gobernados por el desplazamiento del pistón escalonado (17), están previstos para que la presión del líquido se ejerza en la sección grande (17a) del pistón escalonado cuando este último ocupa su posición de reposo o se encuentra detrás de esta posición y en la única sección pequeña (17b) cuando el pistón escalonado se desplaza hacia delante en relación al pistón primario (3), durante un frenado de emergencia.

2. Dispositivo de frenado según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que los medios de separación/comunicación comprenden un medio de separación (30), entre la sección grande y pequeña, unido al pistón primario (3).

3. Dispositivo de frenado según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que los medios de separación/comunicación comprenden un mandrilado ciego (28) previsto en el pistón escalonado y abierto hacia delante, comunicándose este mandrilado ciego, hacia su extremo interior, por al menos un agujero (29), con la periferia del pistón de sección pequeña (17b), mientras que un medio de estanqueidad (30) unido al pistón primario (3) está previsto en la cámara anular (27), alrededor del pistón de sección pequeña (17b) para cooperar con el o los agujeros (29) del pistón de sección pequeña.

4. Dispositivo de frenado según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que el medio de estanqueidad está constituido por una junta (30) de labios (32).

5. Dispositivo de frenado según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que la parte de sección grande (17a) del pistón escalonado se encuentra hacia delante y la parte de la sección pequeña (17b) hacia detrás.

6. Dispositivo de frenado según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que la parte de sección pequeña (17b) comprende un reborde (21) contra el que se puede apoyar axialmente una arandela (24) que sirve de apoyo a un muelle de compresión (25) cuyo otro extremo se apoya contra un tope (26) anclado en un alojamiento (22) del pistón primario.

7. Dispositivo de frenado según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el pistón de sección pequeña (17b) se prolonga hacia el distribuidor buzo (10) por medio de un vástago (T) de diámetro más pequeño.

8. Dispositivo de frenado según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que existe en reposo un espacio libre entre el extremo trasero del vástago (T) y el distribuidor buzo (10).

9. Dispositivo de frenado según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que un muelle de compresión (19) se apoya contra la parte de sección grande (17a) del pistón escalonado (17) y contra un anillo con surcos (20) anclado en una garganta del mandrilado (18) del pistón primario (3).