MXPA02002527A

MXPA02002527A - Valvula de freno de muelles con piston compensador y con rapida liberacion integrada.

Info

Publication number: MXPA02002527A
Application number: MXPA02002527A
Authority: MX
Inventors: J Goodell David
Original assignee: Bendix Commercial Vehicle Sys
Priority date: 1999-09-10
Filing date: 2000-09-08
Publication date: 2004-11-12
Also published as: AU766060B2; CA2384681A1; EP1212226A1; WO2001017833A1; US6116280A; CA2384681C; AU7128700A

Abstract

Se proporciona un montaje de valvula (90) para aplicacion de control selectivo de un freno de muelles (70) en un sistema de frenos para camion, que tiene circuitos primario (72) y secundario (54). Se modifica una valvula de freno de muelles para incorporar un piston compensador que tenga una valvula de liberacion rapida integrada. Esto reduce el numero de componentes, la complejidad y problemas de servicio manteniendo al mismo tiempo todas las ventajas asociadas con la supervision del funcionamiento del circuito primario.

Description

VÁLVULA DE FRENO DE MUELLES CON PISTÓN COMPENSADOR Y CON RÁPIDA LIBERACIÓN INTEGRADA Antecedentes de la Invención Campo de la Invención Esta invención se relaciona con sistemas de freno de autobús que tienen circuitos primario ? secundario, en donde se hace provisión para controlar un freno de muelles a través de un pedal de pie en ausencia de función de circuito primario. Más particularmente, la solicitud está dirigida a integrar una válvula de liberación rápida en una válvula de freno de muelles Discusión de la Técnica Los sistemas de freno de camión o autobús actualmente disponibles incluyen circuitos neumáticos primario y secundario para aplicación selectiva de los frenos del vehículo. Las cámaras de freno están asociadas con un eje de dirección primero o delantero y, asimismo, las cámaras de freno se proporcionan con un eje de impulsión segundo o trasero. Los frenos se aplican oprimiendo selectivamente un pedal de pie para accionar una válvula de control y entregar aire a presión desde un depósito primario o secundario a las cámaras de freno asociadas con los ejes. El circuito primario suministra presión neumática al eje trasero o de impulsión y el circuito secundario suministra presión de aire a los frenos de eje delanteros o de dirección. Si el circuito primario falla, el circuito secundario está todavia disponible y se abre mecánicamente a través de una fuerza de empuje pasante desde el pie del conductor para asegurar la función de frenado al eje de dirección. Los frenos de muelles, que son resortes grandes aplicados mecánicamente, asociados con el eje de impulsión utilizados para estacionar el vehículo, se mantienen usualmente en una posición liberada suministrando presión de aire a una cámara de freno de muelles asociada con los frenos traseros. Esto permite que el vehículo ruede. Cuando el aire se descarga de la cámara de freno de muelles, el freno de muelles mecánico se acciona y realiza la función de frenado. De esta manera, conectando selectivamente el accionador de freno a un portillo de descarga o atmósfera, el freno de muelles mecánico se aplica selectivamente. Además, si el circuito primario falla, el resorte de muelles se aplica y la modulación de la función de frenado se proporciona a través de la válvula de control de pie. Estas disposiciones conocidas utilizan una válvula de liberación rápida de freno de muelles separada. La válvula de liberación rápida mejora la respuesta y permite que el aire se descargue de la cámara de freno de muelles rápidamente. La válvula de liberación rápida también mantiene la sensibilidad del control de pie en aquellas situaciones en donde el circuito primario ha fallado. La Patente de E.U.A. No. 4,596,265, comúnmente poseída por el cesionario de la presente solicitud, ilustra una válvula de liberación rápida conocida utilizada en un sistema de frenado de presión neumática. Las líneas separadas conducen de la válvula de liberación rápida a las cámaras de freno de muelles y, además, una línea interconecta la válvula de freno de muelles con la válvula de liberación rápida de freno de muelles. Esta disposición requiere un número de componentes individuales tales como el alojamiento de válvula de liberación rápida, líneas neumáticas asociadas, accesorios o conectores, etc., y también se encuentran las importancias de servicio inherentes relacionadas con la misma. Además, los clientes encuentran el presente sistema excesivamente complejo y costoso de instalar.

Compendio de la Invención La presente invención proporciona una válvula de liberación rápida de freno de muelles integrada y válvula de freno de muelles que simplifica los sistemas conocidos de múltiples componentes. Más particularmente, el conjunto de válvula incluye un alojamiento que tiene un primer portillo en comunicación con un circuito primario y un segundo portillo en comunicación con un circuito secundario. Los portillos primero y segundo comunican con caras opuestas de un pistón de control recibido en una cámara del alojamiento para supervisar la operación de los circuitos primario y secundario. Un tercer portillo del alojamiento comunica con una cámara de freno de muelles, mientras que un cuarto portillo comunica con el ambiente o atmósfera. Un miembro de válvula es recibido en el alojamiento y se interpone entre los portillos tercero y cuarto para conectar selectivamente la cámara de freno de muelles con el ambiente en respuesta a un diferencial de presión predeterminado entre los portillos primero y segundo . Un miembro de válvula, de preferencia un diafragma, cierra selectivamente el cuarto portillo y establece comunicación entre la cámara de freno de muelles y un quinto portillo que comunica con una válvula de control de estacionamiento. El beneficio primario de la invención es la capacidad de integrar los componentes separados en una disposición de múltiples componentes en un solo alojamiento que tiene tiempo de respuesta mejorado, mientras que mantiene todas las particularidades ? beneficios de sistemas conocidos, incluyendo sensibilidad 5 de la válvula de control de pie. (^) Otro beneficio es la capacidad de reducir el volumen de aire que contribuye a la capacidad de respuesta del conjunto. Todavía otro beneficio de la invención reside 10 en los costos disminuidos de instalación asociados con la eliminación de válvulas separadas, lineas de presión, O accesorios y costos asociados con el servicio de los mismos . El número reducido de puntos de fuga 15 potenciales y la plomería simplificada son otros beneficios de la solicitud. Todavía otras particularidades y beneficios de la invención se harán evidentes a aquellos experimentados en el ramo después de leer y entender la siguiente 20 descripción detallada.

Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 es una representación esquemática de un sistema de frenos de camión o autobús convencional; 25 La Figura 2 es una representación esquemática I del sistema de frenado de conformidad con las enseñanzas de la presente invención; La Figura 3 es una vista en sección transversal longitudinal de la válvula de liberación rápida integrada y el conjunto de válvula de freno de muelles; La Figura 4 es una vista similar a la Figura 3 que ilustra la comunicación entre el portillo de entrega y el portillo de descarga de manera que se apliquen los frenos de muelles; y La Figura 5 ilustra la válvula en una posición de liberación de freno de muelles.

Descripción Detallada de la Modalidad Preferida Volviendo primero a la Figura 1. se ilustra esquemáticamente un sistema de frenos de camión o autobús convencional . Incluye un compresor 10 que carga selectivamente depósitos 12, 14 primario y secundario. El aire comprimido se utiliza para proporcionar acción de frenado selectiva al eje 16 delantero o de dirección que tiene las ruedas 18, 20 asociadas con el mismo. Además, un eje 22 de impulsión, segundo o trasero, que tiene ruedas 24, 26 asociadas con el mismo, también está bajo el control del sistema de frenado. Más particularmente, un pedal 30 de pie opera la válvula 32 de control de pedal de pie que interconecta selectivamente el aire comprimido de ya sea los depósitos primario o secundario a cámaras 40 de freno individuales asociadas con cada rueda. Un circuito primario incluye la linea 42 que se extiende desde la válvula de control de pie a una válvula 44 de relé. La válvula de relé proporciona presión de aire al eje de impulsión para controlar selectivamente la aplicación de los frenos. Un circuito secundario incluye la linea 50 que también se extiende desde la válvula de control de pie a una válvula 52 de liberación rápida asociada con el eje 16 de dirección. Nuevamente, oprimiendo selectivamente la válvula de control de pie, la presión de aire se modula a las cámaras 40 de freno delanteras. Además, el circuito secundario incluye la línea 54 que se extiende desde la válvula 52 de liberación rápida. La linea se conecta a una válvula 60 de freno de muelles, particularmente un portillo 62 de control de la misma. Adicionalmente. la línea 64 conduce desde la válvula 54 de relé a un portillo 66 de compensación asociado con la válvula de freno de muelles. De esta manera, la presión del circuito primario se proporciona a un lado de un pistón (no mostrado en la Figura 1) mientras que la presión de aire del circuito secundario se proporciona al otro lado del pistón a través del portillo 62 de control. La válvula de resorte de muelles de esta manera supervisa el estado de operación de los circuitos primario ? secundario . Si ambos de los sistemas primario y secundario están funcionando, entonces el pistón de compensación no tiene impacto sobre la función de frenado . Por otra parte, si el circuito primario falla, entonces el circuito secundario actúa sobre el pistón de compensación y lo impulsa a una posición accionada. El pistón de compensación abre una válvula de entrada/descarga para proporcionar selectivamente presión de aire desde el circuito secundario a una cámara 70 de freno de muelles. Puesto que el eje de impulsión incluye frenos de muelles grandes mecánicamente aplicados (no mostrados), las cámaras de presión se suministran con aire para liberar el resorte mecánico y permitir que el vehículo ruede. Si el circuito primario fallara, es conveniente aprovechar los frenos de muelles. sin embargo, modular la operación de los frenos de muelles a través de la válvula de control de pie. Esta función se proporciona mediante la válvula 60 de freno de muelles. Puesto que el circuito secundario todavía está disponible en ausencia del circuito primario, la presión que actúa sobre el pistón de compensación permite que el aire en la cámara de freno de muelles que mantiene normalmente al freno de muelles en una posición liberada, se descargue.

De esta manera, los frenos de muelles se aplican selectivamente a través de la operación de válvula de control de pie. La presión del circuito secundario y la válvula de control de pie se aplica al portillo de control para abrir la comunicación desde el portillo de entrega al portillo de descarga para aplicar selectivamente los frenos de resorte. Al liberar la válvula de control de pie, el portillo 68 de suministro de la válvula luego se utiliza para recargar la cámara de freno de muelles. Esto libera el freno de muelles puesto que el portillo de suministro está conectado a la válvula 72 de control de estacionamiento en el circuito (Figura 1). Aún cuando no tan sensible como la operación de control de pie normal con el circuito primario, esta disposición proporciona la acción de frenado deseada y la modulación cuando es necesario. Además, y en un esfuerzo para acelerar la respuesta neumática, una válvula 80 de liberación rápida de freno de muelles está asociada con un portillo 82 de entrega de la válvula de freno de muelles. Se desea proporcionar una liberación rápida del circuito para mejorar la respuesta y la descarga de aire de la cámara de freno de muelles rápidamente. De esta manera como se muestra, la válvula 80 de liberación rápida está conectada al portillo 82 de compensación a través de la línea 84. Los extremos opuestos de la línea están conectados a través de accesorios convencionales a las válvulas 60, 80, respectivas. Este sistema mostrado y descrito con respecto a la Figura 1, se considera que es excesivamente complejo y costoso de instalar. Se desea una versión simplificada de fuera más efectiva en costo de instalar. De esta manera, existe la necesidad de eliminar componentes, complejidad, reducir los problemas de servicio asociados, y mejorar la respuesta mientras que se mantiene la disponibilidad de supervisar la operación del sistema primario y aprovechar el freno de muelles en el sistema través de un segundo circuito si falla el circuito primario . En la presente disposición, y como se ilustra en la Figura 2, una válvula de freno de muelles modificada que tiene una válvula de liberación rápida integrada asociada con la misma se identifica mediante el número 90. Una modalidad preferida de la válvula de freno de muelles con una válvula de liberación rápida integral se ilustra en las Figuras 3-5. La válvula incluye un alojamiento 92 que tiene una cámara 94 que recibe al pistón 96 de control . Una cara 98 primera o superior del pistón está en comunicación con el circuito secundario a través del portillo 10 primero o de control (? una línea 54 comparable del circuito secundario) . Una cara 102 segunda o inferior del pistón comunica con el circuito primario a través de un portillo 104 segundo o de compensación. Como se observará, el portillo 104 de compensación comunica a través de la línea 64 con la válvula de relé de servicio. De esta manera, como se describe arriba, si ambos los circuitos primario y secundario están funcionando apropiadamente. se proporciona presión de aire a ambas caras superior e inferior del pistón de control. El pistón de control de esta manera permanece en una posición equilibrada como se ilustra en la Figura 3. Extendiéndose desde la segunda cara del pistón se encuentra una varilla 110 de accionamiento alargada. Se extiende a través del manguito 112 que incluye un espaldón 114 que se extiende radialmente en su extremo inferior, una cara 116 inferior del cual define una cara de sello que se acopla selectivamente al asiento 118. Una ligera fuerza de desviación proporcionada por el resorte 120 impulsa la cara 116 hacia el asiento de válvula. El portillo 130 tercero o de suministro está conectado a la válvula 70 de control de estacionamiento a través de la línea 72. De esta manera, la válvula 132 de comprobación doble se mueve a la posición mostrada en la Figura 3 cuando falla el circuito primario, puesto que hay una falta de presión de aire en el portillo 104. De conformidad con la presente invención, la válvula de liberación rápida integrada se proporciona en el alojamiento 91. Más particularmente. incluye un pistón 142 hueco movible interpuesto entre un portillo 130 tercero o de suministro y un portillo 104 cuarto o de entrega. El portillo de entrega comunica con la cámara de freno de muelles para liberar ó aflojar el freno de muelles mecánico (no mostrado). Además, un portillo 150 quinto o de descarga se proporciona en el alojamiento y está dimensionado para proporcionar una función de válvula de liberación rápida que descarga efectivamente la cámara de freno de muelles comunicando selectivamente con el portillo 144 de entrega como se describirá más adelante. El pistón 142 de compensación incluye la cara 152 primera o superior que tiene aberturas 154 que comunican con una cámara 156 interna definida en el pistón. De manera similar, la cara 158 inferior incluye aberturas 160 que comunican con la cámara 156 en el pistón de compensación. Se observará que la cámara 156 está en comunicación constante con el portillo 154 de control a través de las aberturas 162 de pared lateral. La forma preferida del miembro de válvula de liberación rápida es un diafragma 170 recibido en el pistón de compensación. El diafragma está dimensionado para movimiento entre relación de cubrimiento selectivo con las aberturas 154, y las aberturas 160 en las caras superior e inferior de los pistones, respectivamente. Como se muestra en la Figura 3, el diafragma 170 es impulsado hacia relación de cubrimiento con los pasajes 160 de manera que el portillo 144 de entrega no puede comunicarse con el ambiente o atmósfera a través del portillo 150 de descarga. Esta posición (Figura 3) ilustra la liberación del freno de muelles mecánico puesto que la presión de aire del portillo de suministro fluye más allá del asiento 118 de válvula, a través de las aberturas 154 en el pistón de compensación, y comunica con el portillo 144 de entrega. De esta manera, la cámara de freno de resorte se somete a presión y los frenos de muelles se mantienen en una posición liberada. Cuando el operador oprime el pedal de pie. y cuando el circuito primario está en un modo de falla, el portillo 100 de control recibe el aire a presión del circuito secundario e impulsa hacia abajo al pistón de control (Figura 4). La cara 116 de sello se acopla con el asiento 118, y a medida que el pistón continúa moviéndose hacia abajo, una porción interna radial de la cara 116 de sello se desacopla del asiento 180 definido en el pistón. Esto abre una trayectoria de flujo a través del vástago 182 hueco del pistón de control y la descarga inicial fluye hacia afuera del portillo 184 de descarga más allá del diafragma 186. Luego, el diafragma 170 cubre los pasajes 154 y proporciona comunicación entre el portillo 144 de entrega y el portillo 150 de descarga. De esta manera, la Figura 4 es ilustrativa de la condición de aplicación de freno de muelles en la que la cámara de freno de muelles comunica con la atmósfera ambiental cuando el diafragma se mueve a la posición mostrada y abre los pasajes 160 a través del pistón de compensación . En la Figura 5, los frenos de muelles están liberados puesto que el diafragma 170 cubre nuevamente los pasajes 160. La presión de aire (a aproximadamente 6.33 kg/cm2 (90 libras por pulgada cuadrada) en la modalidad preferida) se entrega al portillo 144 para liberar los frenos de muelles. Además, la cara de sello 116 está acoplada con el asiento 118 de válvula para impedir la comunicación adicional entre el portillo de suministro y el portillo de entrega. De esta manera, como se apreciará, la presente invención proporciona todas las particularidades del sistema de freno primario y secundario anterior como se describe con referencia a la Figura 1. Tiene la ventaja, sin embargo, de combinar la válvula de liberación rápida de freno de muelles de una manera integral en el alojamiento 92 de la válvula de frenos de muelles. Esto elimina un componente de la disposición anterior, eliminando de esta manera la complejidad tal como la línea 84 y los accesorios asociados con la conexión entre la válvula de liberación rápida de freno de muelles separada y la válvula de freno de muelles. Además, debido a la eliminación de la linea 84, el volumen se reduce, mejorando de esta manera la respuesta de manera que aire se descarga más rápidamente de la cámara de freno de muelles mientras que mantiene la sensibilidad de la válvula de control de pie. También se observará que la reducción en el número de componentes conduce a problemas de servicio disminuidos puesto que hay menos componentes que sea probable que fallen. Todos estos riesgos se reducen debido a la integración de la válvula de liberación rápida hacia el pistón de compensación que está contenido en el alojamiento de válvula de freno de muelles. La invención se ha descrito con referencia a la modalidad preferida. Evidentemente, modificaciones y alteraciones se ocurrirán a otros después de una lectura y entendimiento de la descripción detallada. La invención se presente que incluya estas modificaciones y alteraciones en tanto queden dentro del alcance de las reivindicaciones que se acompañan y equivalentes de las mismas .

Claims

REIVINDICACIONES

1. - Un conjunto de válvula para controlar la aplicación de un freno de muelles en un sistema de frenos de camión o autobús que tiene un circuito primario y uno secundario, la válvula incluyendo: un alojamiento que tiene un primer portillo en comunicación con un circuito primario y un segundo portillo en comunicación con un circuito secundario, un tercer portillo que comunica con una cámara de frenos de muelles que desactiva al freno de muelles, y un cuarto portillo que comunica con el ambiente; una primera cámara en el alojamiento que recibe un pistón de control en la misma, los portillos primero y segundo comunicando con la primera cámara para suministrar presión a caras opuestas del pistón de control ; un miembro de válvula en el alojamiento interpuesto entre los portillos tercero y cuarto para conectar selectivamente la cámara de freno de muelles con el ambiente en respuesta a un diferencial de presión predeterminado entre los portillos primero y segundo.

2. - El conjunto de válvula de conformidad con la reivindicación 1, en donde el miembro de válvula es un diafragma dimensionado para sellar selectivamente entre los portillos tercero y cuarto. 3 - El conjunto de válvula de conformidad con la reivindicación 1, que comprende además un quinto portillo que comunica con una válvula de control de estacionamiento para liberar selectivamente la liberación de control del freno de muelles. 4. - El conjunto de válvula de conformidad con la reivindicación 3, en donde el miembro de válvula es un diafragma que cierra selectivamente el cuarto portillo y establece comunicación entre el tercer portillo y el quinto portillo para modular el freno de muelles en ausencia de presión en el primer portillo. 5. - El conjunto de válvula de conformidad con la reivindicación 1, en donde el miembro de válvula es un diafragma recibido en un pistón de compensación interpuesto entre los portillos tercero y cuarto. 6. - El conjunto de válvula de conformidad con la reivindicación 5. en donde el pistón de compensación incluye aberturas en las caras superior e inferior del mismo y el diafragma está interpuesto entre las caras superior e inferior y cubre selectivamente las aberturas en las mismas. 7. - Una combinación de válvula de freno de muelles integrada y válvula de liberación rápida para modular la aplicación de un freno de muelles en ausencia de presión de aire de un circuito primario, la combinación de válvula comprendiendo: un alojamiento que tiene una cámara que recibe un pistón de control en el mismo movible entre posiciones accionada y desactivada en respuesta a la presión de aire en los circuitos de frenado primario y secundario; y una válvula de liberación rápida recibida en el alojamiento para conectar selectivamente un portillo de cámara de freno de muelles con el ambiente para aplicar un freno de muelles asociado y conectar selectivamente el portillo de cámara de freno de muelles con un portillo de válvula de control de estacionamiento para modular la aplicación de un freno de muelles asociado. 8.- La combinación de conformidad con la reivindicación 7, en donde la válvula de liberación rápida se mueve para conectar la cámara de freno de muelles al ambiente en respuesta al movimiento del pistón de control . 9 - La combinación de conformidad con la reivindicación 7, en donde los circuitos primario y secundario están operativamente asociados con caras opuestas del pistón de control . 10.- La combinación de conformidad con la reivindicación 7, en donde la válvula de liberación rápida incluye un diafragma interpuesto entre un portillo de entrega conectado operativamente con una cámara de freno de muelles asociada y un portillo de ambiente. 11. - La combinación de conformidad con la reivindicación 10, en donde el diafragma es recibido en un pistón de compensación interpuesto entre un portillo de suministro conectado con una válvula de control de estacionamiento asociada. 12. - La combinación de conformidad con la reivindicación 11, en donde el pistón de compensación incluye aberturas en las caras superior e inferior del mismo y el diafragma está interpuesto entre las caras superior e inferior del pistón de compensación.