ES2347394B1 - Aplicador de presion para circuitos hidraulicos. - Google Patents

Abstract

Aplicador de presión para circuitos hidráulicos, que comprende un cuerpo que presenta un vaciado axial, abierto por una de sus bases y cerrado por la opuesta, en el que van montado consecutivamente, a partir de la base abierta, un empujador (28) sobre el que se aplica la fuerza de actuación externa, un pistón de mando (25), un pistón de presión (17), un pistón principal (7) y un pistón de compensación (10), todos ellos conectados mecánicamente entre sí; cuyo pistón principal (7) y de compensación (10) delimitan, con la pared del vaciado, un cilindro maestro compuesto por una cámara de presión (1), una cámara de alimentación (2).

Description

Aplicador de presión para circuitos hidráulicos.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un aplicador de presión para circuitos hidráulicos, especialmente aplicable en sistemas de frenos hidráulicos, embragues de vehículos, y en general en cualquier sistema que necesite una presión ayudada y comandada por un esfuerzo personal.

Antecedentes de la invención

Para el fin expuesto son ya conocidos servofrenos hidráulicos mediante los que se logra, a partir de una fuerza aplicada por el usuario, un incremento de presión aplicado sobre el freno u órgano a accionar.

Sin embargo, a veces puede no resultar suficiente el incremento de presión obtenido.

Este problema se incrementa cuando, a partir de un servofreno, hay que actuar sobre dos receptores diferentes, por ejemplo los bombines de freno de un vehículo automóvil.

Descripción de la invención

La presente invención tiene por objeto un aplicador de presión para circuitos hidráulicos con el que se eliminan los problemas expuestos, al poder obtener un incremento de presión considerable, respecto de la fuerza inicialmente aplicada. Para ello, el aplicador está constituido fundamentalmente por dos circuitos hidráulicos independientes: un circuito principal o conjunto del cilindro maestro y un circuito de ayuda servomandado o servofreno hidráulico.

Otro objeto de la invención es disponer de un aplicador de presión que disponga de dos unidades en paralelo, relacionadas mecánica e hidráulicamente entre sí, con lo que se puede aplicar la misma presión a dos receptores diferentes, por ejemplo a los bombines de freno de un vehículo.

Como ya se ha indicado el aplicador de la invención esta compuesto por dos circuitos hidráulicos independientes, un circuito principal o conjunto de cilindro maestro y un circuito de ayuda servomandado o servofreno hidráulico. Todos los elementos de generación de presión de freno y de fuerza de ayuda de ambos circuitos están integrados linealmente, de forma que su desplazamiento sea solidario. Además los elementos móviles del cilindro maestro retornan a su posición de equilibrio, al cesar la aplicación de una fuerza externa, por los elementos del servo-
freno.

El aplicador puede además estar compuesto por dos actuadores gemelos, montados en tándem, con ventanas o toberas de intercomunicación y con una sola alimentación de presión y una sola salida de desahogo o liberación de presión. Cada actuador puede alimentar, por ejemplo, a una cámara de freno diferente. El aplicador así constituido estará diseñado de modo que, en función de las fuerzas F_{1} y F_{2} aplicadas sobre cada actuador, se consigue que las dos cámaras de freno estén sometidas a presiones iguales, a presiones diferentes, o estén libres de presión.

Cada uno de los dos aplicadores de presión que pueden ir dispuestos en tándem o en paralelo comprenden un cuerpo que presenta un vaciado axial interno, abierto por una de sus bases y cerrado por la opuesta, en el que van montados consecutivamente, a partir de la base abierta, un empujador, los componentes del circuito de ayuda y los elementos o componentes del cilindro maestro. Todos estos componentes van conectados o relacionados mecánicamente
entre sí.

A partir del empujador correspondiente, los componentes citados incluyen un pistón de mando, un pistón de presión, un pistón principal y un pistón de compensación.

Los pistones principal y de compensación delimitan, a partir de la base cerrada del vaciado y con la pared del mismo, el cilindro maestro que incluye una cámara de presión, una cámara de alimentación que esta permanentemente comunicada con el depósito de fluido hidráulico y queda separada de la cámara de presión por una junta que permite el paso de fluido de la cámara de alimentación a la de presión pero no en el sentido opuesto, y una cámara de compensación que subdivide a la cámara de presión en dos subcámaras, una que denominaremos de actuación y está en comunicación con el dispositivo a accionar, y otra de comunicación, que está en comunicación con el depósito de fluido.

Por su parte el pistón de presión delimita, junto con el,pistón principal y la superficie interna del vaciado, el circuito de ayuda que queda compuesto por una cámara de presión de ayuda, una cámara de alimentación de presión y una cámara de desahogo. La cámara de alimentación de presión esta conectada a un circuito auxiliar de fluido hidráulico a presión, a través de la correspondiente ventana de alimentación, mientras que la cámara de desahogo dispone de una ventana de descarga.

Entre el pistón principal del cilindro maestro y el empujador van axialmente dispuestos un elemento empujador, sobre el que apoya dicho empujador, y una cabeza empujadora que esta conectada posteriormente con el elemento empujador y apoya anteriormente contra el pistón de mando del circuito de ayuda. Entre este pistón de mando y el pistón principal va dispuesto un taco de regulación que apoya y va conectado mecánicamente con dicho pistón principal, manteniéndose así la relación mecánica entre los diferentes elementos o componentes.

Para conseguir la recuperación del sistema, una vez que cesa la acción exterior, el pistón de compensación del cilindro maestro y el pistón de presión del circuito de ayuda están impulsados, en sentido opuesto a la fuerza externa aplicada sobre el empujador, mediante sendos resortes que van montados entre los pistones y escalones internos que conforma1 la pared del vaciado. Estos resortes empujan a la totalidad de componentes del cilindro maestro y circuito de ayuda hasta una posición retraída de reposo, cuando la fuerza aplicada sobre el empujador es nula. En esta posición de reposo la cámara de presión del cilindro maestro está conectada con el depósito de fluido hidráulico.

Entre el pistón de presión y el pistón de mando del circuito de ayuda se define un asiento que durante el apoyo o separación de los componentes citados determinan el aislamiento o comunicación entre las cámaras de alimentación de presión y la cámara de presión de ayuda de dicho circuito.

Del mismo modo, entre el empujador y el pistón de mando del circuito de ayuda se define un asiento que, durante el apoyo o separación de los componentes citados, determina el aislamiento o comunicación entre la cámara de presión de ayuda y la cámara de desahogo de este circuito.

Las cámaras de alimentación de presión y de desahogo del circuito de ayuda están permanentemente incomunicadas, mediante juntas de separación.

Como se ha indicado, el aplicador de la invención puede incluir dos cuerpos como los descritos, dispuestos en paralelo, que quedan relacionados a través de un primer pasaje que intercomunica las cámaras de compensación, un segundo pasaje que intercomunica las cámaras de desahogo, y un tercer pasaje que intermunica las cámaras de alimentación de presión, y en el cual esta situada la ventana de alimentación. La ventana de desahogo de las cámaras de desahogo esta situada en el pasaje de intercomunicación entre estas cámaras.

Para lograr el mismo efecto en los dos cuerpos del aplicador, los empujadores de ambos cuerpos pueden unirse entre sí.

Breve descripción de los dibujos

La constitución y funcionamiento del aplicador de presión de la invención se expone seguidamente con mayor detalle, con ayuda de los dibujos adjuntos, en los que se muestra un ejemplo de realización no limitativo.

En los dibujos:

La figura 1 muestra en perspectiva un aplicador de presión para circuitos hidráulicos, constituido de acuerdo con la invención, con dos actuadores en paralelo.

La figura 2 es una perspectiva similar a la figura 1, mostrando separados los dos actuadores.

La figura 3 es una sección longitudinal de uno de los actuadores, tomada según el plano de corte III-III de la figura 1.

La figura 4 es una vista en perspectiva, similar a la figura 1, con corte a 90º de uno de los actuadores.

La figura 5 es una sección longitudinal del aplicador compuesto por dos actuadores, tomada según el plano de corte V-V de la figura 1.

Descripción detallada de un modo de realización

El aplicador de la invención comprende un circuito principal y un circuito de ayuda.

El circuito principal está constituido por una cámara de presión 1, una cámara de alimentación 2 y una cámara de compensación 3.

La cámara de presión 1 a su vez, se divide en una subcámara de actuación 1a, y una subcámara de comunicación 1b. La subcámara de actuación y por tanto la cámara de presión, se conectará al freno, embrague u otro dispositivo a alimentar a través de la boca 4, cuya posición puede ser la que aparece en la figura u otra cualquiera, siempre que por ella pueda salir el aceite a presión de la cámara 1 hasta el elemento accionado por el dispositivo de que trata esta invención y retornar desde el mismo. La cámara de presión está comunicada con el depósito de fluidos hidráulico 5, líquido de freno o de aceite. Esta cámara de presión 1, está delimitada por el cuerpo 6, el pistón principal 7 y la junta 8. Las subcámaras de actuación y de comunicación, están permanentemente comunicadas a través de los taladros 9 y separadas por el pistón 10 de compensación.

La cámara de alimentación 2, está permanentemente comunicada con el depósito de fluido hidráulico 5 a través de los conductos 12 y 13. Esta cámara esta delimitada por el pistón principal 7, la junta 8, la junta de retención 14 y el cuerpo 6.

La junta 8 separa la cámara de presión 1 de la cámara de alimentación 2 permitiendo el paso de liquido de la cámara de alimentación 2a la de presión 1, en algunas circunstancias, pero nunca de la de presión a la de alimentación.

La cámara de compensación 3, está limitada por el cuerpo 6, el pistón 10 y la junta 15. Esta cámara sirve para comunicar las cámaras de presión de dos elementos conectados en paralelo, tal y como se expondrá más adelante.

El circuito de ayuda está constituido por un pistón de presión 17, que define junto con el cuerpo 6 las cámaras de presión de ayuda 18, de alimentación de presión 19 y de desahogo 20.

A la cámara de alimentación de presión 19 llega constantemente una presión hidráulica de un circuito de aceite auxiliar y cuyo valor depende de la magnitud de la ayuda que se necesite y de la disponibilidad en el vehículo donde se utilice.

La presión exterior auxiliar llega hasta la cámara de alimentación de presión 19 de los dos elementos tándem a través de una única ventana de alimentación 21, figura 1, estando ambas cámaras conectadas a través de sendos taladros 22, figura 5. La estanqueidad de estos conductos hacia el exterior queda garantizada por las juntas 44, figura 2.

Las cámaras de desahogo 20 están conectadas entre si a través de los taladros 23, figura 5, disponiendo de una única ventana de descarga.

El pistón de mando 25, es el encargado de conseguir que las cámaras de alimentación de presión 19, de presión de ayuda 18 y de desahogo 20 estén conectadas o desconectadas según las necesidades de uso.

El elemento empujador 26 una de cuyas soluciones constructivas aparece en la figura 3, sin ser excluyente, es el último elemento que limita la cámara de presión de ayuda 18 y a través suya llega la fuerza que pone en funcionamiento todo el conjunto.

La junta 27, sirve para que la cámara de presión de ayuda 18 sea estanca hacia el exterior.

En la presente invención se ha diseñado un dispositivo cuya misión principal es suministrar una presión a dos receptores diferentes, fundamentalmente los bombines de freno de un vehículo automóvil.

El dispositivo tiene dos actuadores gemelos 51 y 52 figuras 1 a 3 que alimenta cada uno a una cámara de freno diferente (o de otro dispositivo), a través de dos salidas independientes 4, una de cada actuador, y el diseño se ha hecho de tal forma, que en función de las fuerzas F_{1} y F_{2} aplicadas sobre los empujadores 28, se consiga que las cámaras de freno, estén sometidas a presiones iguales. Los dos conjuntos del elemento tándem forma un producto único al unirlos externamente por los tornillos 46 y disponer de las conexiones externas ya descritas a presiones diferentes, o estén libres de presión.

El aplicador, por tanto, está compuesto por el cuerpo 6 que presenta un vaciado axial, abierto por una de sus bases y cerrado por la opuesta, en el que van montados los diferentes componentes, desde el empujador 28 hasta el resorte 29.

A continuación vamos a analizar las diferentes situaciones de funcionamiento que pueden darse.

Situación reposo

Cuando los valores de las fuerzas F_{1} y F_{2}, son nulos, el dispositivo se encuentra en la posición de la figura 3, en las cámaras de presión 1 conectadas al depósito de liquido de frenos a través de 12' y por tanto sin posibilidad de presión en dichas cámaras. Esta posición se consigue por los muelles 29 y 30 conjuntamente. Asimismo, las cámaras de compensación 3 se encuentran comunicadas a través de los taladros de compensación 16. La estanqueidad de estos taladros hacia el exterior queda ya garantizada por la junta 44'.

Situación frenado conjunto

En una de las situaciones de funcionamiento, el conjunto tándem debe suministrar presiones iguales en las dos cámaras de presión. Para ello se unen mecánicamente y de forma manual los dos empujadores 28. Aplicando una fuerza sobre los empujadores 28, avanza todo el conjunto en los dos cuerpos tándem. La junta 8 aisla las cámaras de presión 1 del depósito de fluido hidráulico, y la cámara de compensación 3, delimitada por las juntas 15 avanza dejando, libre el pasaje de compensación 16, de forma que las dos cámaras de presión 1, quedan comunicadas a través de dichos taladros y las presiones en dichas cámaras son iguales.

Situación frenado de un circuito

Si se quiere mandar presión a un solo circuito, es decir, si en el caso de utilización como freno se quiere frenar una sola rueda, para ayudar en la reducción del radio de giro, el conjunto tándem funciona de la forma siguiente.

Se aplica una fuerza a uno solo de los empujadores 28, en cuyo caso, los pistones principal 7 y de compensación 10 correspondientes a ese empujador avanzan dentro del cuerpo común 6, la cámara de presión 1 correspondiente queda aislada del depósito 5 de fluido hidráulico y en ella se genera presión que sale hacia el circuito a través de la ventana 4 correspondiente. Asimismo, la cámara de compensación 3 correspondiente, avanza dejando libre los taladros 16 a los que se transmite la presión hidráulica que llega hasta la cámara de compensación 3 del conjunto cuyo empujador 28 no ha sido activado. Consecuentemente, la presión en este segundo elemento queda retenida en dicha cámara de compensación por las juntas 15, sin comunicarse con la cámara de presión y por tanto sólo hay presión en el elemento cuyo empujador ha sido activado.

Funcionamiento servofreno

El conjunto tándem dispone de dos servofrenos hidráulicos alimentados por un circuito exterior de aceite a presión, según se observa en las figuras 1 y 3.

La presión llega por una única ventana de alimentación 21 hasta el conjunto tándem. A través de esta ventana alcanza la cámara de alimentación de presión 19 de uno de los elementos tándem y a través de un tercer pasaje 22 se transmite a la cámara de alimentación de presión del otro elemento. Las dos cámaras de alimentación de presión, están siempre comunicadas entre sí, a la misma presión, y a la presión propia del circuito de alimentación. El tercer pasaje 22 que comunica las dos cámaras de alimentación de presión tiene garantizada su estanqueidad con respecto al exterior por la junta 44.

Las cámaras de desahogo 20, están permanentemente comunicadas por un segundo pasaje 23, con juntas de estanqueidad 44 y tiene una única salida de conexión hacia el circuito exterior a través de la ventana 24, que garantiza que la presión en esta cámara es siempre nula.

Así pues, en los servofrenos hay tres cámaras principales: de alimentación de presión 19, de presión de ayuda 18 y de desahogo 20, que tienen dispositivos de posible comunicación entre ellas.

Las cámaras de alimentación de presión 19 y las cámaras de presión de ayuda 18 están comunicadas o separadas por el asiento 32, definido entre la cabeza del pistón de presión 17 y del pistón de mando 25.

Las cámaras de presión de ayuda 18 y de desahogo 20, están separadas o comunicadas a través del asiento 33, definido entre la cabeza del empujador 34 y el pistón de mando 25.

Las cámaras de alimentación de presión 19 y de desahogo 20, están permanentemente aisladas por medio de las juntas 35 y 36.

El esfuerzo de ayuda que se genera en el pistón de presión 17, se transmite hasta el pistón principal del cilindro maestro 7, a través del taco de regulación 37 y de la cabeza de apoyo 38.

Asimismo el esfuerzo exterior que llega hasta el empujador 28, se transmite hasta el pistón principal del cilindro maestro 7, a través del elemento empujador 26, la cabeza empujadora 34, el pistón de mando 25, el taco de regulación 37 y la cabeza de apoyo 38.

La suma de las dos fuerzas descritas en los dos párrafos anteriores, son las que llegan hasta el pistón principal del servofreno y generan la presión deseada en la cámara de presión del cilindro maestro.

Estas dos fuerzas son regulables en función de la fuerza que se ejerza sobre el empujador 28.

La fuerza de ayuda que genera el pistón de presión se regula con la fuerza aplicada sobre 28 y las particulares realizaciones del pistón de mando 25, del taco de regulación 37, y de los resortes 39 y 40.

Funcionamiento en reposo

Si no se aplica ninguna fuerza sobre el empujador o empujadores 28. El asiento 32, comunicación entre las cámaras de presión de ayuda y de alimentación de presión, permanece cerrado; por tanto la presión del circuito exterior, que llega permanentemente hasta la cámara de alimentación de presión 19, no puede pasar hasta la cámara de presión de ayuda 18.

Al mismo tiempo, el asiento 33, de comunicación entre las cámaras de presión de ayuda 18 y de desahogo 20 esta abierto, y por tanto en la cámara de presión de ayuda no hay ninguna presión residual y sobre el pistón de presión 17 no se genera ningún esfuerzo.

Consecuentemente, al pistón principal 7 del cilindro maestro no llega ninguna fuerza, y en la cámara de. presión 1 del cilindro maestro, no se genera ninguna presión.

Actuación del conjunto

Si sobre uno de los empujadores 28 o sobre los dos, se ejerce una fuerza se produce la siguiente secuencia:

Se vence el resorte 40, y se cierra el apoyo 33 incomunicando las cámaras de presión de ayuda 18 y de desahogo 20.

Se vence el resorte 39 y se abre el asiento 32 dejando pasar la presión de aceite de la cámara de alimentación de presión 19 a la cámara de presión de ayuda 18, generando una fuerza sobre el pistón de presión 17.

Esta fuerza generada sobre el pistón de presión 17, juntamente con la aplicada al empujador 28, se transmite hasta el pistón principal del cilindro maestro 7, a través del taco 37, la cabeza de apoyo 38, generando presión en la cámara de presión 1 del cilindro maestro.

En este proceso los elementos, pistón de mando 25, taco de regulación 37 y resortes 39 y 40, juntamente con el elemento empujador 2 6, se encargan de que la fuerza complementaria de ayuda, generada sobre el pistón de presión 17 sea regulable en función de la fuerza aplicada al empujador 28 y por tanto la presión generada en la cámara de presión 1, es regulable en función del estimulo o fuerza exterior aplicada.

Desactivación

Si desaparece la fuerza aplicada a 28, la presión interna existente en la cámara de presión de ayuda 18, el resorte 40, y el resorte 39, abren el asiento 33, que comunica la cámara de presión de ayuda 18 con la cámara de desahogo 20 y cierran el asiento 32 que comunica la cámara de presión de ayuda 18 con la cámara de alimentación de presión 19. Esta doble acción, impide que por una parte llegue presión a la cámara de presión de ayuda 18 y por otra parte permite que todo el aceite a presión que pudiera haber en ésta pueda llegar al desahogo y consecuentemente, no hay fuerzas sobre el conjunto y no hay presión en la cámara de presión del cilindro maestro.

Retorno

Al desaparecer las fuerzas generadas interiormente, el resorte 30 vence los rozamientos internos y vuelve a la posición de reposo a todo el conjunto, tanto del servofreno como del cilindro maestro.

Para que esto sea posible, es necesario que se disponga de un elemento de retención 41 de la cabeza de apoyo 38 dentro del pistón de presión 17, de otro elemento de retención 42 entre la cabeza de apoyo y el pistón principal 7 del cilindro maestro y asimismo, otro 43, entre el pistón principal del cilindro maestro y el pistón de compensación 10.

En las figuras que acompañan a la presente descripción se ha representado una versión particular de estos efectos de retención, pero en absoluto son limitativas estas soluciones.

En el retorno antes descrito, también ayuda el resorte 29.

Es importante en esta invención que todo el conjunto de elementos móviles del cilindro maestro y del servofreno formen una cadena perfectamente ligada que permita el retorno de todos ellos a su posición de reposo por la acción de los resortes 30 y 29.

Claims (7)

1. Aplicador de presión para circuitos hidráulicos, caracterizado porque comprende un cuerpo que presenta un vaciado axial, abierto por una de sus bases y cerrado por la opuesta, en el que van montados consecutivamente, a partir de la base abierta, un empujador (28) sobre el que se aplica la fuerza de actuación externa, un pistón de mando (25), un pistón de presión (17), un pistón principal (7) y un pistón de compensación (10), todos ellos conectados mecánicamente entre sí; cuyo pistón principal (7) y de compensación (10) delimitan, con la pared del vaciado, un cilindro maestro compuesto por una cámara de presión (1), una cámara de alimentación (2) que esta permanentemente comunicada con el depósito de fluido hidráulico (5) y queda separada de la cámara de presión por una junta (8) que permite el paso de fluido de la cámara de alimentación (2) a la de presión (1) pero no en sentido opuesto, y una cámara de compensación (3) que subdivide a la cámara de presión (1) en dos subcámaras, una de actuación (1a) que esta en, comunicación con el dispositivo a accionar a través de la boca (4), y otra de comunicación (1b) que, esta en comunicación con el depósito de fluido (5); y cuyo pistón de presión (17) delimita, junto con el pistón principal (7) y la superficie interna del vaciado un circuito de ayuda compuesto por una cámara de presión de ayuda (18), una cámara de alimentación de presión (19) y una cámara de desahogo (20) y aloja coaxialmente un pistón de mando (25) desplazable por la actuación sobre el empujador (28), para intercomunicar o aislar dichas cámaras entre sí, estando al cámara de alimentación de presión (19) conectada aun circuito auxiliar de fluido hidráulico a presión a través de una ventana de alimentación (21) mientras que la cámara de desahogo dispone de una ventana de descarga (24).

2. Aplicador según la reivindicación 1, caracterizado porque entre el pistón principal (7) del cilindro maestro y el empujador (28) van axialmente dispuestos un elemento empujador (26), sobre el que apoya dicho empujador, y una cabeza empujadora (34) que esta conectada posteriormente con el elemento empujador y apoya anteriormente contra el pistón de mando (25) del circuito de ayuda, estando dispuesto entre dicho pistón de mando y el pistón principal (8) un taco de regulación (37) que apoya y va conectado mecánicamente con dicho pistón principal.

3. Aplicador según la reivindicación 1, caracterizado porque el pistón de compensación (14) del cilindro maestro y el pistón de presión (17) del circuito de ayuda están impulsados, en sentido opuesto a la fuerza externa aplicada sobre el empujador (28), mediante sendos resortes (29 y 30) montados entre dichos pistones y escalones de la pared del vaciado, empujando a la totalidad de componentes del cilindro maestro y circuito de ayuda hasta una posición retraída de reposo, cuando la fuerza aplicada sobre el empujador es nula, posición en la cual la cámara de presión (1) del cilindro maestro está conectada con el depósito (5) de fluido hidráulico.

4. Aplicador según la reivindicación 1, caracterizado porque entre el pistón de presión (17) y el pistón de mando (25) del circuito de ayuda definen un asiento (32) que durante el apoyo o separación determinan el aislamiento o comunicación entre las cámaras de alimentación de presión (19) y de presión de ayuda (18) de dicho circuito.

5. Aplicador según la reivindicación 1, caracterizado porque entre el empujador (34), y el pistón de mando del circuito de ayuda se define un asiento (33) que durante su apoyo o separación determina el aislamiento o comunicación entre las cámaras de presión de ayuda (18) y de desahogo (20) de dicho circuito.

6. Aplicador según la reivindicación 1, caracterizado porque las cámaras de alimentación de presión (19) y de desahogo (20) de circuito de ayuda están permanentemente incomunicadas mediante juntas (35 y 36).

7. Aplicador según las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque comprende dos actuadores (51 y 52) conectados en paralelo, que quedan relacionados a través de un primer pasaje (16) que intercomunican las cámaras de compensación (3), un segundo pasaje (23) que intercomunica las cámaras de desahogo (20), y un tercer pasaje (22) que intercomunica las cámaras de alimentación de presión (19) y en el cual esta situada la ventana (21) de alimentación; estando la ventana (24) de descarga de las cámaras de desahogo situada en el segundo pasaje (23).