MXPA01007296A - Valvula de freno de dos fases. - Google Patents

Abstract

Una valvula .de freno de dos fases, tiene un par de fases con diferentes areas efectivas las cuales se hacen efectivas en sucesion con la actuacion de la valvula, incluyendo una camara de llenado de area mas grande y una camara de presion de area mas pequeña. Una valvula de alivio de presion de fase de llenado esta conectada entre la camara de llenado y un deposito. La valvula de alivio incluye un elemento de valvula, el cual esta expuesto a la presion en el deposito y la fuerza de resorte, y la cual esta expuesta a la presion en la camara de llenado, de manera que esta se abre con una presion de freno preestablecida existente en la camara de llenado. La valvula de alivio tambien incluye un piston de alivio de presion el cual puede ser expuesto a la presion en la camara de llenado y el cual puede ser expuesto a la presion en la camara de presion. El piston tiene un extremo libre el cual engancha el elemento de valvula y forza el elemento de valvula en su direccion con una diferencia de presion en aumento entre la camara de presion y la camara de llenado.

Description

VÁLVULA DE FRENO DE DOS FASES ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a una válvula de freno de dos fases.

Una válvula de freno de dos fases tiene dos fases con diferentes áreas de sección transversal las cuales se vuelven efectivas en sucesión a la actuación de la válvula, en que inicialmente la presión en .una cámara de llenado de diámetro más grande, es aplicada a fin de traer la válvula a un contacto inicial, y entonces la presión en la cámara de presión de diámetro más pequeño es aplicada para generar la presión de operación. Una válvula de liberación de presión de fase de llenado está conectada entre la cámara de llenado y un reservorio. Esta válvula de liberación de presión tiene un elemento de válvula y un pistón de liberación de presión la cual actúa en el elemento de la válvula. El elemento de la válvula está sujeto por un lado a la presión en el reservorio así como una fuerza de resorte y, por el otro lado, a la presión en la cámara de llenado. Abre una conexión entre la cámara de llenado y el reservorio, cuando una presión de freno predeterminada en la cámara de llenado es alcanzada y expedida. El pistón de liberación de presión está sujeto por un extremo a la presión en el reservorio y puede ser sujeto en su otro extremo a la presión en la cámara de presión. Con un extremo libre está en contacto con el elemento de válvula, a fin de forzar el elemento de válvula en la dirección abierta con la diferencia de presión que se incrementa entre la cámara de presión y la cámara de llenado. i Tal válvula', de freno está descrita en la patente de los Estados Unidos de América No. 4,455,831 en la cual el elemento de válvula está configurado como una bola la cual interactúa con el asiento de la válvula en la caja de la válvula. El elemento de válvula se abre cuando la presión del fluido dentro de la cámara de llenado alcanza un cierto valor objetivo predeterminado. El pistón de liberación de presión es un pistón escalonado cuya sección de pistón más grande es guiada en un orificio de cilindro y es proporcionado con una ranura circular que acepta un sello. La sección de pistón más delgada acopla la bola con su cara final. Co'n la presión que se incrementa en la cámara de presión el pistón de liberación de presión es forzado con fuerza que se incrementa en contra de la bola en la dirección de la apertura. En esta forma una operación constante se asegura aun con una actuación repentina del freno. Mediante el uso del sello en el pistón de liberación de presión, sin embargo, los efectos perjudiciales ocurren debido a la fricción tal como la histérisis y la respuesta de freno esponjoso.

La patente Europea EP-A-0 534 309 describe una válvula de freno de dos etapas, en la cual una válvula de retención está arreglada y entre la cámara de llenado y el reservorio, la cual contiene una bola la cual es forzada en contra de un asiento de válvula mediante la fuerza de un resorte que se abre a la presión de freno prefijada. A fin de mantener la fuerza de actuación requerida del fino de la válvula de freno y evitar un salto brusco en la presión de operación durante la transición entre la fase del llenado y la fase de presión, la fuerza de cerrado del resorte puede ser controlada como una función de la presión en la cámara de presión, en que esta presión actúa sobre válvula de carrete en la cual, para esta i parte, descarga el resorte. Esta solución también proporciona los sellos a fin de evitar las fugas los cuales entonces tienen desventajas como se notaron anteriormente.

SÍNTESIS Por lo tanto, un objeto de esta invención es el proporcionar una válvula la cual permite una respuesta directa del freno y un desempeño de histérisis reducido del freno.

Este y otros objetos son logrados mediante la presente invención, en donde los elementos de válvula así como el pistón de liberación de presión están configurados como cuerpos de cilindro. Cada uno de estos cuerpos de cilindro está guiado en un orificio de cilindro asociado del cuerpo de la válvula en la forma de una acoplamiento que se desliza. Un ajuste de separación apropiado proporciona una separación en la cual el espacio entre el pistón cilindrico y el orificio asociado es muy pequeño que cualquier trayectoria de fluido es largamente evitado, para que no se necesite usarse ningún elemento de sello, y no obstante un deslizamiento fácil de pistón cilindrico es posible. Los orificios son preferiblemente acabados con una lesna de frotación. Adicionalmente ' relativamente cuerpos de cilindro largos son preferiblemente usados. Por lo que un canal grande es formado entre el orificio y el cuerpo de cilindro tiene una longitud de sellado grande que impide cualquier penetración mediante el fluido.

Debido a la eliminación de los elementos de sello la válvula reacciona en su respuesta inmediatamente a las fuerzas de actuación. El efecto de histérisis es considerablemente reducido y la fuerza de freno puede ser mejor modulada. Además la i válvula incluye una válvula de liberación de presión de frase completa la cual proporciona una configuración fabricada de costo efectivo, muy sencilla que consiste de pocos componentes.

Preferiblemente, por lo menos uno de los dos cuerpos de cilindro es un rodillo de rodamiento de aguja la cual es un componente disponible comercialmente de alta precisión que es un artículo producido en masa disponible comercialmente a bajo costo. Debido a que los rodillos de rodamiento de aguja son usualmente relativamente largos, una longitud de sello largo resulta que, junto con el ajuste de precisión del orificio acabado finamente tiene un efecto de sello que puede adecuadamente sellar sin elementos de sello suplementarios, en particular sin sellos elastoméricos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una vista seccional de una válvula de freno de dos fases de acuerdo con la invención a lo largo de la línea de sección 1-1 de la figura 4.

La figura 2 es una vista seccional de una válvula de freno a lo largo de la línea de sección 2-2 en la figura 4.

La figura 3 es una vista seccional de la válvula de freno a lo largo de la línea de sección 3-3 de la figura 4.

La figura 4 es una vista seccional parcial de la válvula de freno a lo largo de la línea de sección 4-4 de la figura 1.

DESCRIPCIÓN DETALLADA t Las figuras muestran una válvula de freno activada manualmente para un tractor agrícola. La válvula de freno y incluye dos unidades de válvula 11 y 13, cada una de las cuales puede ser activada mediante un pedal de freno izquierdo o derecho (no mostrados) , a fin de hacer posible en una manera conocida una operación de dirección de freno. Cada unidad de válvula 11 y 13 contiene dos fases de cambio, que permiten la combinación de la trayectoria de transporte del pedal inferior y de las fuerzas inferiores. • Refiriéndonos a la figura 1, el cilindro principal escalonado de una de las dos unidades de válvula 11 y 13, engrana dos pistones de diámetros diferentes - un pistón de llenado de diámetro más grande 10 y un pistón de presión de diámetro más pequeño 12. Las cámaras de presión asociadas con los pistones 10 y 12 están indicados como fase del llenado 14 y la fase de presión 16.

Mediante el actuar el pedal de freno (no mostrado) una fuerza es aplicada al .extremo del pistón 18 y el pistón de llenado 10 junto con el pistón de presión 12 es movido a la izquierda. Por lo tanto una primera orilla de control 15 del pistón de presión 12 cierra un canal 17, el cual conecta una fase de presión 16 con un reservorio 26. Al movimiento adicional del pistón 12 una segunda orilla de control 21 del pistón de presión 12 conecta un canal ecualizador de presión de freno 19 con la fase de presión 16. El canal de ecualización de presión de freno 19 conecta los pistones principales escalonados de las dos unidades de válvula 11 y 13 uno con el otro.

Con el movimiento del pistón a la izquierda una presión es acumulada en la fase del llenado 14 a través de la cual una válvula de retención 20 es abierta para que el fluido de freno fluya desde la fase del llenado 14 a través de la válvula de retención 20, la fase de presión 16 y un ajuste 22 al freno (no mostrado) y trae un disco de freno (no mostrado) en acoplamiento. Cuando el disco de freno es acoplado ninguna cantidad significativa de fluido puede drenarse, para que la presión en la fase de llenado 14 y en la fase de presión 16 se incremente adicionalmente hasta una presión de freno. Cuando la presión de freno es alcalizada una válvula de liberación de presión de fase del llenado 24 mostrada en la figura 2 se abre y se conecta a la fase de llenado 14 con un reservorio 26. En aproximadamente el mismo tiempo una válvula de retención 20 se cierra y la presión en la fase de presión 16 se incrementa adicionalmente con una fuerza de incremento de pedal de freno, para que el efecto de frenado deseado tome lugar.

La válvula de liberación de presión de fase de llenado 24 incluye un elemento de válvula 28 el cual tiene un cuerpo de cilindro de diámetro grande y un cuerpo de cilindro de diámetro pequeño los cuales forman un pistón de liberación de presión 30. El elemento de válvula 28 puede ser movido axialmente en un orificio de diámetro más grande 32 y el pistón de liberación de presión 30 pueda ser movible axialmente en el orificio de diámetro más pequeño 34. Los cuerpos 28 y 30 son rodillos de rodamiento de aguja disponibles comercialmente, los cuales son hechos con tolerancias apretadas. Los orificios de cilindro 32 y 34 están alineados uno con el otro y forman un orificio escalonado, y son preferiblemente formados con precisión de alta fabricación y son acabados con abrasivo fino. Con los i cuerpos de cilindro asociados 28 y 30 éstos forman dispositivos de sello de deslizamiento dé alta precisión, los cuales se evitan el goteo de fluido en un alto grado.

El orificio escalonado 32, el 34 es cerrado mediante un paro 36. El paro 36 tiene una proyección 38 la cual se extiende en el orificio de cilindro 32 y limita el movimiento axial del elemento de válvula 28. Un resorte de compresión hélico 40 está arreglado concéntrico a la proyección 38 y está comprimido entre el paro 36 y el elemento de válvula 28, y fuerza del elemento de válvula 28 a la izquierda, lejos del paro 36.

El orificio de cilindro más grande 32 está conectado a través de un canal de sumidero 42 y un canal de liberación de presión 44 con el reservorio 26 y a través de un canal de fase del llenado 46, solamente parcialmente visible, con la fase del llenado 14. El canal de sumidero 42 se comunica en el orificio de cilindro más grande 32 en la región de la proyección de paro 38. El canal de sumidero 42 no puede cerrarse mediante el elemento de válvula 28, para que la presión del fluido en el reservorio 26 sea constantemente aplicada a la cara de extremo derecha del elemento de válvula 28. El canal de fase de llenado 46 se comunica con el orificio de cilindro más grande 32 en una región izquierda a lo largo del elemento de la válvula 28, para que la presión de fluido en la fase del llenado 14 esté constantemente aplicada a la cara de extremo izquierda del elemento de válvula 28. Por otro lado, el canal de liberación de presión 44 está cerrado mediante el elemento de válvula 28 cuando el elemento de válvula 28 está en su posición de descanso ilustrado en la figura 2. Sí, sin embargo, la presión de la fase del llenado 14 se vuelve tan grande que sobrelleva la presión del reservorio 26 y la fuerza del resorte de compresión 40, el elemento de válvula 28 se deslizaba a la derecha y abre el canal de liberación de presión 44. La abertura de presión de freno es una función de la presión del reservorio 26 y la fuerza del resorte de compresión 40.

El extremo izquierdo 47 del orificio de cilindro más pequeño 34 está conectado con el canal de ecualización de presión de freno 19. Cuando el pistón de freno 10, el 12 es activado y la segunda orilla de control 21 conecta el canal ecualizador de freno 19 con la fase de presión 16, la presión de la fase de presión 16 es aplicada al extremo izquierdo de la cara del pistón de liberación de presión 30. Por otro lado, la presión de la fase de llenado 14 es- aplicada a la cara de extremo derecho del pistón de liberación de presión 30. Cuando la presión de la fase de presión 16 es mayor que la presión de la fase del llenado 14, el pistón de liberación de presión 30 es forzado en contra del elemento de válvula 28. Con una diferencia de presión de incremento la fuerza de oposición del resorte de compresión 40 es grandemente compensado, para que la presión de la abertura requerida para el elemento de válvula 28 disminuya y la presión de la fase del llenado 14 sobre la orilla de control 49 del elemento de la válvula 28 y el canal de liberación 44 es sucesivamente reducido.

Durante una operación de frenado, en la cual el pedal de freno (no mostrado) es activado con una fuerza que se incrementa y los pistones 10 y 12 son movidos a la izquierda, el sistema automáticamente cambia desde la fase de llenado a la fase de presión, para que la válvula de retención 20 se cierre a una presión prefijada. Después de este cambio, la característica fuerza de frenado, se cambia de una característica de llenado a una característica de presión. i Con esta liberación de presión del elemento de válvula 28, no hay discontinuidades abruptas en la característica de la fuerza de frenado, la cual puede llevar a un incremento en el efecto de frenado no esperado por el operador.

Cuando el freno es rápidamente activado, una transición rápida ocurre desde la fase de llenado a la fase de presión. Por lo tanto, la diferencia de presión aplicada al pistón de liberación de presión 30 se incrementa rápidamente y mueve el elemento de válvula 28, para que la presión en la fase de llenado 14 sea rápidamente sangrada a través del canal de fase del llenado 46 y el canal de liberación de presión 44, y esto causa una aceleración adicional a la tasa de incremento en la diferencia de presión. Por lo tanto, la fuerza de freno aplicada mediante el pedal de freno (no mostrado) opera casi exclusivamente e inmediatamente a la fase de presión 16 y no es humedecida por una presión de "cojín" en la tapa del llenado. Esto puede y par a un incremento rápido inesperado en el efecto de frenado. A fin de bajar la tasa de drenaje de la etapa del llenado 14 y por lo tanto, evitar un cambio de excesivo en el curso de la característica de la fuerza de freno en la transición de la fase de llenado a la 'fase de presión, un orificio 50 está arreglado en el canal de liberación de presión 44, el cual limita la tasa de drenaje de fluido fuera del orificio del cilindro más grande 32. El efecto del orificio 50 se incrementa con el incremento de la fuerza de actuación de freno.

Refiriéndonos ahora a la figura 4, los cilindros principales escalonados de las dos unidades de válvula 11 y 13 están conectados uno con el otro a través del canal de ecualización de presión de freno 19. Si ambos pedales de freno i son activados, los pistones de presión 12 de ambas unidades de válvula 11 y 13 son movidas. Por lo tanto, las segundas orillas de control 21 de los pistones de presión 16 cada uno proporcionan una apertura entre sus fases de presión 16 y el canal de ecualización de freno 19, para que ambas fases de presión 16 estén conectadas una con la otra. Por lo tanto, todos los frenos están expuestos a la misma presión de freno, lo cual evita una aplicación desigual a la de los frenos. La presión de freno es transmitida sobre el canal de ecualización de freno 19 a ambos pistones de liberación de presión 30, para que la misma presión de liberación sea aplicada. a ambos elementos de válvula 28. Los dos resortes de compresión 40 de las dos unidades de válvula 11 y 13 pueden ser proporcionados con diferentes constantes de resorte, de manera que los elementos de válvula 28 reaccionen diferente y no se habrán simultáneamente pero se desajustan en el tiempo. Esto lleva a una estabilización adicional de la característica de fuerza de freno, para que la transición de la fase de llenado a la fase de presión ya no pueda ser dejada al operador. Para el mismo propósito el paro 36 y/o los resortes de compresión 40 de las dos unidades de válvula 11 y 13 puedan ser proporcionados con diferentes longitudes, para que la posición de descanso axial, esto es, la posición en la condición sin presión, de los dos elementos de válvula 28 sea desigual.

La fase de llenado 14 está conectada con el reservorio 26 mediante una válvula de sangrado 52, a través de la cual el fluido de freno es chupado fuera del reservorio 26 en la fase de llenado 14 al liberarse el pedal de freno, para que el pistón 10 pueda regresar a su posición inicial .

Aún cuando 1.a presente invención ha sido descrita en conjunto con una incorporación específica, debe ser entendido que muchas alternativas, modificaciones y variaciones podrán ser evidentes para aquellos con una habilidad en el arte a la luz de la descripción anterior. Por lo tanto, esta invención tiene la intención de abarcar todas tales alternativas, modificaciones y variaciones las cuales caen dentro del espíritu y del alcance de las reivindicaciones anexas.-

Claims (10)

R E I V I N D I C A C I O N E S

1. Una válvula de freno de dos fases en donde las fases se hacen efectivas una después de la otra con la actuación de la válvula, la válvula de freno tiene una cámara de llenado de área más grande y una cámara de presión de área más pequeña, una válvula de alivio de presión de fase de llenado conectada entre la cámara de llenado y un depósito, la válvula de alivio tiene un elemento de válvula, el cual es operado por presión del depósito y una fuerza de resorte y 'el cual es operado por presión en la cámara de llenado, de manera que la válvula de alivio se abre con una presión de freno preestablecida existente en la cámara de llenado, la válvula de alivio también tiene un pistón de alivio de presión el cual está expuesto a la presión en la cámara de llenado, la cual está expuesta a la presión en la cámara de presión y la cual tiene un extremo libre el cual engancha el elemento de válvula a fin de forzar al elemento de válvula en una dirección de abertura con una diferencia de presión en aumento entre la cámara de llenado y la cámara de presión caracterizada porque : ' el elemento de válvula y el elemento de alivio de presión comprenden cuerpos cilindricos los cuales son recibidos selladamente y deslizablemente en los orificios de cilindro correspondientes en la caja de válvula sin los elementos de sellamiento .

2. La válvula de freno tal y como se reivindica en la cláusula 1 caracterizada porque: por lo menos uno de los cuerpos cilindricos es un rodillo de cojinete de aguja.

3. La válvula de freno tal y como se reivindica en la cláusula 1 caracterizada porque: los orificios de cilindro los cuales reciben el elemento de válvula y el pistón de alivio de presión, tienen líneas centrales las cuales están alineadas una con otra y los orificios de cilindro forman un orificio escalonado.

4. La válvula de freno tal y como se reivindica en la cláusula 1 caracterizad además porque comprende un canal de alivio de presión el cual está conectado con el depósito y el cual se comunica con el orificio de cilindro asociado con el elemento de válvula; y una orilla de control la cual interactúa con el canal de alivio de presión es formada sobre un lado del elemento de válvula de cara al pistón de alivio, la fase de llenado está comunicada con el depósito sobre la orilla de control al alcanzarse una cierta presión de freno.

5. La válvula de freno tal y como se reivindica en la cláusula 4 caracterizada porque: un orificio es configurado en el canal de alivio de presión.

6. La válvula de freno tal y como se reivindica en la cláusula 1 caracterizada porque comprende además: i un tope el cual limita un golpe de abertura del elemento de válvula.

7. La válvula de freno tal y como se reivindica en la cláusula 1 caracterizada porque la válvula de freno comprende: un par de válvulas para los frenos de vehículo izquierdo y derecho, un par de orificios de cilindro los cuales engancha un par de pistones de alivio de presión, los pistones de alivio tienen los lados de fase de presión los cuales están conectados hidráulicamente uno a otro por un canal de j igualamiento de presión de freno.

8. La válvula de freno tal y como se reivindica en la cláusula 1 caracterizada porque la válvula de freno comprende: un par de válvulas de alivio de presión de fase de llenado las cuales se abren a diferentes presiones.

9. La válvu?a de freno tal y como se reivindica en la cláusula 8 caracterizada porque comprende: una primera válvula de alivio de presión de fase de llenado que tiene un primer resorte que opera sobre un primer elemento de válvula; y Una segunda válvula de alivio de presión de fase de llenado que tiene un segundo resorte que opera sobre un segundo elemento de válvula, los resortes primero y segundo tienen características diferentes. i

10. La válvula de freno tal y como se reivindica en la cláusula 9 caracterizada porque los elementos de válvula primero y segundo tienen diferentes posiciones de descanso axial . R E S U M E N Una válvula de freno de dos fases, tiene un par de fases con diferentes áreas efectivas las cuales se hacen efectivas en sucesión con la actuación de la válvula, incluyendo una cámara de llenado de área más grande y una cámara de presión de área más pequeña. Una válvula de alivio de presión de fase de llenado está conectada entre la cámara de llenado y un depósito. La válvula de alivio incluye un elemento de válvula, el cual está expuesto a la presión en el' depósito y la fuerza de resorte, y la cual está expuesta a la presión en la cámara de llenado, de manera que esta se abre con una presión de freno preestablecida existente en la cámara de llenado. La válvula de alivio también incluye un pistón de alivio de presión el cual puede ser expuesto a la presión en la cámara de llenado y el cual puede ser expuesto a la presión en la cámara de presión. El pistón tiene un extremo libre el cual engancha el elemento de válvula y forza el elemento de válvula en su dirección con una diferencia de presión en aumento entre la cámara de presión y la cámara de llenado.