ITMI942286A1

ITMI942286A1 - Valvola azionata elettromagneticamente in particolare per impianti idraulici di frenatura a slittamento regolato in autoveicoli

Info

Publication number: ITMI942286A1
Application number: IT94MI002286A
Authority: IT
Inventors: Martin Oehler; Guenther Hohl; Norbert Mittwollen; Hans-Juergen Herderich; Stephan Jonas
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 1993-11-22
Filing date: 1994-11-11
Publication date: 1996-05-11
Also published as: DE4339694A1; JPH07190231A; GB2284877B; ITMI942286A0; IT1276877B1; GB9423488D0; GB2284877A; US5476243A

Abstract

Con l'invenzione si vuole ottenere un'impostazione automatica di una ridotta sezione trasversale di portata, la quale impostazione risulta efficace dopo la posizione di chiusura della valvola. La valvola (10) presenta un'ancora (21) del magnete longitudinalmente spostabile in un corpo a cupola (14) della valvola, la cui punteria (22) supporta un organo di chiusura (24) di una valvola (31) a sede aperta in posizione di riposo. La valvola (31) a sede si trova in una camera (35) della valvola, dalla quale due condotti (45 e 48) del fluido di pressione conducono a dei lati di testa (47 e 49) dell'ancora (21) del magnete chiusa a tenuta sulla circonferenza. Per mezzo di ciò si può generare una pressione d'invaso in una camera parziale (43) della valvola.(Figura 1).

Description

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Stato della tecnica

L’invenzione si riferisce ad una valvola azionata elettromagneticamente, in particolare per impianti idraulici di frenatura a slittamento regolato in autoveicoli, secondo il tipo esposto nella rivendicazione principale.

Una tale valvola risulta nota dal documento DE 39 34 771 Cl, fig. 3. Essa presenta uno stantuffo di comando che, disposto nel corpo a duomo della valvola e formante uno scontro per l'ancora del magnete, è guidato longitudinalmente scorrevole su un perno che si estende dal corpo della valvola ed attraversa l'ancora del magnete. Lo stantuffo di comando, con il suo fondo rivolto in senso opposto all’ancora, limita una camera di comando che è collegata con l'ingresso del fluido di pressione della nota valvola per mezzo di un condotto del fluido di pressione che passa in modo coassiale attraverso il perno e lo stantuffo di comando. Mentre l'ancora del magnete presenta un'equilibratura della pressione su entrambi i lati di testa, la pressione alimentata nella camera di comando provoca lo scorrimento assiale dello stantuffo di comando contro uno scontro. Per mezzo di ciò si riduce di una determinata misura la corsa dell'ancora del magnete, il ché provoca una strozzatura della sezione trasversale di portata. Il funzionamento della nota valvola risulta utile in impianti idraulici di frenatura a slittamento regolato, in cui l'ingresso del fluido di pressione è collegato con la pompa comando freni e lo scarico del fluido di pressione è collegato con un cilindretto del freno. Se, per esempio, nel caso di una regolazione dello slittamento da frenata, la valvola viene commutata, mediante eccitazione della bobina del magnete, nella sua posizione di chiusura ed all'atto della riduzione della pressione viene generato nel cilindretto del freno un gradiente di pressione di entità sufficiente fra l'ingresso del fluido di pressione e lo scarico del fluido di pressione, allora tale fatto provoca lo scorrimento precedentemente descritto dello stantuffo di comando, per cui, all'atto dell'apertura della valvola, la suddetta strozzatura della sezione trasversale di portata entra in azione finché permane la differenza di pressione fra l'ingresso e lo scarico. La riduzione della sezione trasversale di portata si ripercuote vantaggiosamente, a causa del ridotto gradiente di pressione, nel caso di una riduzione della pressione conseguente ad un aumento della pressione di una regolazione dello slittamento da frenata, sul grado di regolarità e sul livello del rumore dell'impianto di frenatura. Nel caso di una normale frenata senza pericolo di bloccaggio, è invece disponibile l'intera sezione trasversale di portata della valvola, il ché richiede un auspicabile breve tempo di reazione dell'impianto di frenatura, nel caso di azionamento del freno.

Nel caso della valvola nota, risulta tuttavia svantaggiosa la regolazione fine della sezione trasversale strozzata di portata, poiché per mezzo di ciò la portata è soggetta ad oscillazioni dipendenti dalla differenza di pressione. Inoltre, la portata è dipendente in modo assolutamente sostanziale dalla misura assoluta della sezione trasversale di portata, cioè lo scontro richiede una tolleranza molto limitata. Inoltre, la valvola è relativamente dispendiosa a causa dello stantuffo di comando impiegato.

Vantaggi dell'invenzione

La valvola secondo l'invenzione aventi le caratteristiche della rivendicazione principale, presenta invece il vantaggio che la sezione trasversale di portata della sede della valvola si imposta automaticamente su un'apertura più piccola della completa apertura della valvola, provocando una portata più piccola ed ampiamente costante, all'atto del passaggio dalla posizione di chiusura alla posizione di apertura, passaggio che avviene tuttavia senza forza magnetica in modo dipendente da forze agenti sull'ancora del magnete e sulla punteria con organo di chiusura e nel caso di un gradiente di pressione sufficientemente grande fra il lato d’ingresso ed il lato di scarico della valvola. Questa azione ad effetto regolante del flusso viene facilmente ottenuta col fatto che i getti di fluido di pressione che fuoriescono dalla sede della valvola quando la sede della valvola risulta parzialmente aperta seguono un altro percorso di quello seguito nel caso della valvola completamente aperta od ampiamente aperta. Nel caso della valvola parzialmente aperta, i getti del fluido di pressione sono orientati nella camera parziale della valvola, dove generano una pressione d’invaso mentre nel caso della valvola aperta i getti del fluido di pressione urtano contro l’appiattimento dell'organo di chiusura e provocano una forza agente in direzione di apertura.

Per mezzo degli accorgimenti indicati nelle sottorivendicazioni sono possibili degli ulteriori perfezionamenti e dei miglioramenti della valvola esposta nella rivendicazione principale.

Particolarmente vantaggiosa risulta la realizzazione della valvola a sede avente le caratteristiche indicate nella rivendicazione 2, poiché esse caratterizzano delle forme particolarmente facili da realizzare della sede della valvola e dell'organo di chiusura.

Con gli accorgimenti indicati nella rivendicazione 3, i getti del fluido di pressione vengono guidati in modo efficacie nella camera parziale della valvola, quando la sede della valvola risulta parzialmente aperta, mentre la pressione d' invaso provocata dai getti viene rinforzata per mezzo della fessura strozzante che conduce alla camera della valvola. Inoltre, la realizzazione dell'invenzione secondo la rivendicazione 4 risulta vantaggiosa poiché, per mezzo di ciò, viene facilmente creata una separazione di pressione ai due lati di testa dell'ancora per generare un effetto dinamico sull'ancora del magnete.

Disegni

Un esempio esecutivo dell'invenzione è illustrato in modo semplificato nei disegni e verrà a seguito spiegato più dettagliatamente nella seguente descrizione. Nei disegni:

La fig. 1 illustra una sezione longitudinale attraverso una valvola azionata elettromagneticamente.

La fig. 2 illustra un dettaglio indicato con X nella fig. 1 di una valvola a sede parzialmente aperta. La fig. 3 illustra la valvola a sede completamente aperta rappresentata in una scala differente rispetto alla fig. 1.

Descrizione dell'esempio esecutivo Una valvola 10 azionata elettromagneticamente presenta un corpo 11 di valvola che, destinato ad essere accolto in un blocco a valvole non illustrato, è collegato in modo fisso con un giogo a disco 12 {fig.

1). Il corpo 11 della valvola si estende oltre il giogo a disco 12 con un nucleo 13 ad espansione polare. Sul nucleo ad espansione polare è infilato un corpo a duomo tubolare 14 della valvola. Esso è collegato a tenuta con il nucleo 13 ad espansione polare mediante saldatura. Il corpo a cupola 14 della valvola presenta un'estremità semisferica sul lato rivolto opposto al nucleo ad espansione polare.

Il corpo a 6upola 14 della valvola è avvolto da una bobina anulare 17 del magnete. Un involucro 18 a forma di campana circonda la bobina 17 del magnete. L'involucro 18 s'impegna, da un lato, al corpo a cupola 14 della valvola e, dall'altro lato, è collegato con il giogo a disco 12. Nel corpo a cupola 14 della valvola, cupola che risulta chiusa sul lato della bobina, è alloggiata longitudinalmente spostabile un'ancora 21 del magnete sostanzialmente cilindrica. Dall'ancora 21 del magnete si estende una punteria 22 collegata in modo fisso con la detta ancora. La punteria 22 è disposta con del gioco in un foro longitudinale 23 del corpo della valvola. Alla sua estremità rivolta in senso opposto all’ancora, la punteria 22 supporta un organo di chiusura 24 realizzato sostanzialmente sferico. L’organo di chiusura 24 realizzato nell'esempio esecutivo quale sfera piena è collegato ad accoppiamento di materiale con la punteria 22. Sul suo lato rivolto in senso opposto all'ancora 21 del magnete, tale organo presenta una appiattimento circolare 25 che si trova in un piano estendentesi perpendicolarmente all'asse longitudinale della punteria. Una variante dell'esempio esecutivo prevede che l'organo di chiusura 24, sul lato rivolto opposto all'ancora, può presentare anche la forma di tronco di cono a base circolare.

Nel tratto del foro longitudinale 23, tratto che è rivolto in senso opposto all'ancora, è inserito a pressione un corpo 27 a forma di boccola con un foro 28 a gradino, il quale sbocca con un foro longitudinale 29 con diametro più piccolo in una sede 30 della valvola. La sede 30 della valvola è realizzata quale svasatura conica con un angolo conico di preferibilmente 90°.

Essa presenta quindi la forma di mantello di un tronco di cono diritto tubolare a base circolare. Il diametro dell'appiattimento 25 sull'organo di chiusura 24 corrisponde all'incirca al diametro del foro longitudinale 29. L'organo di chiusura 24 e la sede 30 della valvola formano una valvola 31 a sede della valvola 10 azionata elettromagneticamente. Quando la bobina 17 del magnete non è eccitata, la valvola 31 a sede assume la sua posizione di apertura quale posizione di riposo, a causa dell'azione di una molla di richiamo 32 precaricata ed impegnata, da un lato, alla punteria 22 e, dall'altro lato, al corpo 27 della valvola.

Il corpo 11 della valvola è provvisto di un foro trasversale 34 intersecante perpendicolarmente il foro longitudinale 23. Nella zona attraversata da entrambi i fori 23 e 34 è stata creata una camera 35 della valvola che accoglie la valvola 31 a sede. La camera 35 della valvola è collegata da un lato con un ingresso del fluido di pressione, per mezzo della sede 30 della valvola e mediante il foro longitudinale 29 nonché tramite il foro 28 a gradino. Dall'altro lato, uno scarico del fluido di pressione, formato dal foro trasversale 34, è raccordato alla camera 35 della valvola.

Nella camera 35 della valvola si trovano, oltre alla valvola 31 a sede ed alla molla di richiamo 32, anche un corpo di guida 38 per il fluido di pressione. Il corpo di guida 38 è realizzato a forma di boccola e si estende coassiale rispetto alla punteria 22 nonché fissato ad essa. Il corpo 38 di guida circonda l'organo di chiusura 24 della valvola 31 a sede formando una fessura radiale 39 relativamente larga e si estende formando una fessura assiale 40 fino alle adiacenze del corpo 27 della valvola, come risulta chiaramente evidente dalla fig. 2. La fessura assiale 40, nella posizione di riposo della valvola 10, presenta una dimensione maggiore rispetto alla corsa della valvola, cioè nella posizione di chiusura della valvola 31 a sede, la quale posizione forma la posizione di lavoro della valvola 10, in cui l'organo di chiusura 24 s’impegna alla sede 30 della valvola, la fessura assiale 40 è ridotta ad una misura minima.

Il corpo di guida 38 separa dalla camera 35 della valvola una camera parziale 43 agente quale camera d’ingorgo per il fluido di pressione. Questa camera parziale 43 della valvola è collegata con un primo condotto 45 del fluido di pressione realizzato quale foro longitudinale passante nella punteria e nell'ancora 21 del magnete, per mezzo di una fessura trasversale 44 della punteria 22, fessura che si trova rivolta in senso opposto alla sede della valvola. Il primo condotto 45 del fluido di pressione conduce ad una camera di comando 46 che si trova fra il lato di testa 47 dell'ancora 21 del magnete, lato che è lontano dall'organo di chiusura, e l'estremità semisferica del corpo a cupola^4 della valvola. Esternamente al corpo di guida 38, dalla camera 35 della valvola si estende inoltre un secondo condotto 48 del fluido di pressione formato da un appiattimento della punteria 22 che presenta normalmente una sezione trasversale circolare. Tale condotto termina sul lato di testa dell'ancora 21 del magnete, il quale lato è vicino all'organo di chiusura e si trova di fronte al nucleo 13 ad espansione polare, formando una fessura.

Sul lato circonferenziale, cioè fra i due lati di testa 47 e 49, l'ancora 21 del magnete risulta chiusa a tenuta rispetto al corpo a cupola· 14 della valvola. Questa tenuta può avvenire per mezzo di una guarnizione a fessura od a labirinto. Essa può essere costituita anche dalla disposizione di un anello di tenuta 52 o di un anello a scorrimento sull'ancora 21 del magnete, come risulta indicato tratteggiato nella fig. 1.

La valvola 10 è destinata in particolare per l'impiego in impianti idraulici di frenatura a slittamento regolato di autoveicoli. Tale valvola, corrispondentemente all'impianto di frenatura illustrato nella fig. 1 del documento citato all'inizio DE-39 34 771, viene disposta quale valvola di ammissione in un condotto di frenatura fra una pompa comando freni ed un cilindretto del freno. L'ingresso del fluido di pressione formato dal foro a gradino 28 è collegato con la pompa comando freni, ed il foro trasversale 34, quale scarico del fluido di pressione, è collegato con il cilindretto del freno. La valvola 10 può essere aggirata da un condotto di ritorno che parte sul lato del cilindretto del freno dal condotto di frenatura e sbocca sul lato della pompa comando freni nuovamente nel condotto di frenatura. Nel condotto di ritorno si trovano, quali elementi essenziali, una valvola di scarico ed una pompa di ritorno disposta a valle della stessa nel senso di flusso. Parallelamente alla valvola 10, per aggirare la valvola a sede 31, fra l'uscita del fluido di pressione e l'ingresso del fluido di pressione è opportunamente disposta una valvola antiritorno che, nel caso di uno scarico della pressione della pompa comando freni, permette un flusso di ritorno non strozzato dal cilindretto del freno alla pompa comando freni.

Il funzionamento della valvola 10 verrà a seguito descritto con riferimento al suddetto impianto di frenatura.

Nel caso di una frenata provocata dal conducente del veicolo senza pericolo di bloccaggio, la valvola 10 si sposta nella sua posizione di riposo illustrata nelle figg. 1 e 3, cioè la valvola a sede 31 risulta aperta. La pressione generata mediante l'azionamento della pompa comando freni provoca, mediante scorrimento di quantità di fluido di pressione nel condotto di frenatura, un aumento della pressione nel cilindretto del freno. Come spiegato con riferimento alla fig. 3 ed evidenziato per mezzo di frecce, il fluido di pressione fatto scorrere e proveniente dal foro 28 a gradino e dal foro longitudinale 29 nel corpo 27 della valvola fluisce attraverso la sede 30 della valvola senza essere deviato all'interno della detta sede in modo sostanziale ed urta contro l'appiattimento 25 dell'organo di chiusura 24. A tale scopo, il fluido di pressione esercita una forza sull'organo di chiusura 24 che agisce in direzione di apertura della valvola 31 a sede. In corrispondenza dell'appiattimento 25, il fluido di pressione viene deviato all'incirca trasversalmente rispetto all'asse del foro longitudinale 29, della punteria 22 e dell'ancora 21, per cui esso fluisce verso il foro trasversale 34. Nel contempo, i getti di fluido di pressione non incontrano il corpo di guida 38, ma passano attraverso la fessura assiale 40 ed arrivano nella camera 35 della valvola. Nel caso di uno scarico della pressione provocato dalla pompa comando freni, il fluido di pressione inverte il suo percorso contrariamente al senso di flusso attraverso la fessura assiale 40 ed attraverso la valvola aperta 31 a sede verso la pompa comando freni nonché attraverso la valvola di richiamo 54 disposta parallela alla valvola 10.

Nel caso di una frenata con pericolo di bloccaggio, la valvola 10 viene commutata, mediante eccitazione della bobina 17 del magnete, nella posizione di lavoro, in cui, per mezzo dello scorrimento dell'ancora 21 del magnete contro la forza della molla di ritorno 32, la valvola 21 a sede viene spostata nella sua posizione di chiusura. Nel contempo, la valvola di scarico nel condotto di ritorno (vedi fig. 1 in DE 39 34 771 Cl) viene commutata nella posizione di passaggio e la pompa di ritorno viene azionata. Mediante prelevamento di quantità di fluido di pressione dal cilindretto del freno ed alimentazione alla pompa comando freni, sul lato del cilindretto del freno viene diminuita la pressione e ridotto il pericolo di bloccaggio. Nella fase successiva ad una diminuzione della pressione per mantenere la pressione nel cilindretto del freno, la valvola 10 rimane nella posizione di lavoro, mentre la valvola di scarico viene commutata nel condotto di ritorno nella posizione di chiusura.

Per generare la pressione nel cilindretto del freno, la valvola di scarico rimane nella posizione di chiusura, mentre la valvola 10 non viene più eccitata. Ciò provoca uno scorrimento dell'ancora 21 del magnete, causato dall'azione delle forze idrauliche e dall'azione della molla di richiamo 32, verso la camera di comando 46, per cui l'organo di chiusura 24 incomincia a liberare la sede 30 della valvola e la valvola 31 a sede viene aperta {fig. 2). A causa dello scarico della pressione nel cilindretto del freno, si verifica un gradiente di pressione fra il lato d'ingresso ed il lato di scarico della valvola 31 a sede. La pressione minore sul lato di scarico opera anche mediante il secondo condotto 48 per il fluido di pressione in corrispondenza del lato di testa 49 dell'ancora 21 del magnete, il quale lato è vicino all'organo di chiusura. Durante il movimento di apertura dell'ancora 21 del magnete, una pressione d'invaso ·., generata dal fluido di pressione proveniente dal lato della pompa comando freni nella camera parziale 43 della valvola, agisce nella camera di comando 46 attraverso il primo condotto 45 del fluido di pressione. La pressione d’ingorgo viene generata col fatto che i getti di fluido di pressione, indicati mediante frecce nella fig. 2, entrano nel prolungamento della fessura, in procinto di aprirsi, fra la sede 30 della valvola e lo strato sferico, associato alla detta valvola, dell'organo di chiusura 24 nella zona della fessura radiale 39 fra il corpo di guida 38 e l'organo di chiusura 24 nella camera parziale 43 della valvola, mentre tali getti possono abbandonare la detta camera solo cambiando il loro senso di scorrimento e superando la fessura assiale 40 di strozzatura nella camera 35 della valvola.

La tenuta sul lato circonferenziale dell'ancora 21 del magnete impedisce una compensazione della pressione fra i due lati di testa 47 e 49 dell'ancora del magnete. L'ancora 21 del magnete con pressione non equilibrata è soggetta perciò ad una forza opposta alla molla di richiamo 32 che induce l'ancora 21 del magnete e la sua punteria 22 e l'organo di chiusura 24 a prendere una posizione intermedia fra la posizione di chiusura e la posizione di apertura della valvola 31 a sede. La riduzione, provocata per mezzo di ciò, della sezione trasversale di portata della valvola 31 a sede parzialmente aperta provoca uno strozzamento della corrente del fluido di pressione con un rallentato aumento della pressione nel cilindretto del freno. Nel caso di un sufficiente gradiente di pressione, la valvola 10 regola la portata volumetrica su un valore per lo più costante, poiché una maggiore pressione differenziale provoca una maggiore pressione d'ingorgo con una risultante diminuzione della sezione trasversale di portata in corrispondenza della valvola 31 a sede e viceversa.

Con la riduzione del gradiente di pressione diminuisce anche la pressione d'ingorgo nella camera parziale 43 della valvola. La molla di richiamo 32 sposta nuovamente l'ancora 21 del magnete nella sua posizione di riposo. La valvola 10 libera la sua completa sezione trasversale di portata nella valvola 31 a sede per la successiva normale frenata. Se però, nel caso di una sezione trasversale di portata ridotta della valvola 31 a sede, viene interrotta la frenata per mezzo di uno scarico della pompa comando freni, allora il fluido di pressione può defluire immediatamente dal cilindretto del freno attraverso la valvola di richiamo 54.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Valvola (10) azionata elettromagneticamente, in particolare per impianti idraulici di frenatura a slittamento regolato in autoveicoli, avente le seguenti caratteristiche : in un corpo a cupola chiuso tubolare (14) della valvola è alloggiata longitudinalmente scorrevole un'ancora cilindrica (21) del magnete, il corpo a cupola (14) della valvola è circondato da una bobina (17) del magnete, dall'ancora (21) del magnete si estende una punteria (22) con un organo di chiusura (24) disposto orientato in senso opposto all'ancora in un corpo (11) della valvola (10) è fissato un corpo (27) della valvola con una sede (30) della valvola e con un foro longitudinale (29) quale ingresso del fluido di pressione che sbocca nella detta sede, nel caso di una bobina non eccitata (17) del magnete, l'organo di chiusura (24) è sollevato dalla sede (30) della valvola, a causa dell'azione di una molla di richiamo (32), l’organo di chiusura (24) e la parte del corpo (27) della valvola, parte che presenta la sede (30) della valvola, sono disposti, formando una valvola (31) a sede, in una camera (35) della valvola che è collegata con uno scarico del fluido di pressione della valvola (10), - la camera (35) della valvola presenta una camera parziale (43) della valvola, agente da camera d' invaso dalla quale un primo condotto (45) del fluido di pressione conduce ad una camera di comando (46) che si trova fra il lato di testa (47) dell'ancora (21) del magnete, lato che si trova lontano dall'organo di chiusura, ed il corpo a cupola (14) della valvola, dalla camera (35) della valvola si estende un secondo condotto (48) del fluido di pressione che conduce al lato di testa (49) dell'ancora (21) del magnete, il quale lato è vicino all'organo di chiusura, una pressione generata nella camera parziale (43) della valvola può provocare nella camera di comando (46) una forza agente contro la forza della molla di richiamo (32) sull'ancora (21) del magnete, a causa della quale forza la valvola (31) a sede assume una posizione parzialmente chiusa e diversa dalla sua posizione di riposo, caratterizzata dalle seguenti caratteristiche: la sede (30) della valvola è realizzata con un apre contorno che si/in sezione trasversale contro la camera parziale (43) della valvola, - l'organo di chiusura (24) è adattato almeno approssimativamente nella sezione trasversale del contorno della sede (30) della valvola e presenta un appiattimento (25) orientato contro il foro longitudinale (29) del corpo (27) della valvola.
2. Valvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che la sede (30) della valvola è realizzata quale tronco di cono tubolare diritto a base circolare, mentre l'organo di chiusura (24) presenta sul lato della sede della valvola la forma di uno strato sferico, la cui superficie circolare (appiattimento 25) rivolta verso il foro longitudinale (29) del corpo (27) della valvola si estende perpendicolarmente all 'asse del foro e presenta un diametro almeno approssimativamente corrispondente al diametro del foro.
3. Valvola secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che la camera parziale (43) della valvola è circondata, sul lato circonferenziale, da un corpo di guida (38) a forma di boccola disposto coassiale alla punteria (22), il quale corpo, nella posizione parzialmente chiusa della valvola (31) a sede, circonda a distanza l'organo di chiusura (24) ed è disposto adiacente con una piccola fessura (40) al corpo (27) della valvola.
4. Valvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che l'ancora (21) del magnete è chiusa a tenuta sul lato circonferenziale rispetto al corpo a cupola (14) della valvola.