ES2197651T3 - Cilindro maestro con reaccion hidraulica que funciona con presion creciente. - Google Patents
Cilindro maestro con reaccion hidraulica que funciona con presion creciente.Info
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Abstract
Cilindro principal de reacción hidráulica, que comprende: un cuerpo cilíndrico (2) que delimita una cámara de trabajo (12) de volumen variable llena de un fluido de frenado; un pistón principal (13) montado selectivamente deslizante dentro de la cámara de trabajo (12) según una primera dirección axial (X-X+)para reducir el volumen de esta cámara de trabajo; un ánima axial (130) perforada en el pistón principal (13) y que delimita la cámara de reacción (15) de capacidad variable, sometida a una presión variable; un pistón de reacción (14) que cierra la cámara de reacción (15) y montado selectivamente deslizante en el ánima axial (130), según la primera dirección axial (XX+) para reducir la capacidad de la cámara de reacción (15); y una válvula antirretorno (22) que permite selectivamente una salida de fluido desde la cámara de reacción (15) hacia la cámara de trabajo (12), caracterizado porque comprende un pistón escalonado (23) montado flotante en el ánima axial (130) entre la cámara de reacción (15) y la cámara de trabajo (12) y deslizante según la primera dirección axial (X-X+), en contra de un muelle (26) de longitud decreciente, a medida que la presión variable aumenta, porque el pistón escalonado (23) delimita de modo estanco, en el ánima axial (130), una cámara anular (27) sometida a una presión baja, y porque la válvula antirretorno (22) está instalada en una perforación axial (230) que atraviesa el pistón escalonado (23), estando esta válvula antirretorno (22) abierta o cerrada según que la longitud del muelle que refleja la posición del pistón escalonado (23) con respecto a una aguja (223) fija con respecto al pistón principal 13, sea, al menos, igual a una distancia mínima predeterminada, o inferior a esta distancia mínima.
Description
Cilindro maestro con reacción hidráulica que
funciona con presión creciente.
La presente invención se refiere a un cilindro
principal de reacción hidráulica, que comprende: un cuerpo
cilíndrico que delimita una cámara de trabajo de volumen variable
llena de un fluido de frenado, un pistón principal montado
selectivamente deslizante dentro de la cámara de trabajo según una
primera dirección axial para reducir el volumen de esta cámara de
trabajo, un ánima axial perforada en el pistón principal y que
delimita una cámara de reacción de capacidad variable, sometida a
una presión variable, un pistón de reacción que cierra la cámara de
reacción y montado selectivamente deslizante en el ánima axial,
según la primera dirección axial, para reducir la capacidad de la
cámara de reacción; y una válvula antirretorno que permite
selectivamente una salida del fluido desde la cámara de reacción
hacia la cámara de trabajo.
Un cilindro principal de este tipo está integrado
en el dispositivo de frenado descrito en la técnica anterior por la
patente EP-0 662 894.
Un dispositivo de frenado de este tipo presenta
la ventaja de optimizar la intensidad de la fuerza de frenado en
caso de frenada brusca, especialmente, retardando la elevación de la
fuerza de reacción que se opone a esta fuerza de frenado.
En la concepción de los sistemas de frenado ha
aumentado recientemente la preocupación de poder hacer variar la
fuerza de reacción en sentido inverso al esfuerzo de frenado, a fin
de optimizar la explotación de la energía de frenado ejercida por el
conductor en caso de frenado intenso.
La presente invención se sitúa en este contexto y
tiene por objeto proponer un cilindro principal de reacción
hidráulica de estructura simple y que ofrezca esta
funcionalidad.
Con este objeto, el cilindro principal de la
presente invención, de acuerdo, por otra parte, con la definición
genérica que se da en el preámbulo anterior, está caracterizado,
esencialmente, porque comprende un pistón escalonado montado
flotante en el ánima axial entre la cámara de reacción y la cámara
de trabajo, y que desliza según la primera dirección axial en
contra de un muelle de longitud decreciente, a medida que la presión
variable crece, porque el pistón escalonado delimita de modo
estanco, en el ánima axial, una cámara anular sometida a una presión
baja, y la válvula antirretorno está instalada en una perforación
axial que atraviesa el pistón escalonado, siendo abierta o cerrada
esta válvula según que la longitud del muelle sea, al menos, igual
a una distancia mínima predeterminada, o inferior a esta distancia
mínima.
El pistón escalonado presenta, preferentemente,
una sección de diámetro relativo más pequeño, vuelta hacia la cámara
de trabajo, y una sección de diámetro relativo mayor, vuelta hacia
la cámara de reacción.
En un modo de realización ventajoso de la
invención, la válvula antirretorno comprende un asiento de válvula
definido en un resalto de la perforación axial del pistón
escalonado, un órgano de obturación solicitado elásticamente hacia
el asiento según una segunda dirección axial, inversa de la primera
dirección axial, y una aguja fija con respecto al pistón principal
y de la cual un extremo apunta hacia la primera dirección axial
para separar selectivamente el órgano de obturación del asiento de
válvula cuando la longitud del muelle es, al menos, igual a la
distancia mínima predeterminada.
Otras características y ventajas de la invención
se deducirán claramente de la descripción que de ella se hace a
continuación, y en modo alguno limitativo, en relación con los
dibujos anejos, en los cuales:
- la Figura 1 es una vista en corte del
dispositivo de frenado conocido descrito en la patente EP - 0 662
894 antes
citada.
- la Figura 2 es una vista en corte de los
órganos específicos del cilindro principal de la invención;
y
- la Figura 3 es un diagrama que representa la
evolución, en función del esfuerzo de entrada aplicado al pistón de
reacción, de la presión hidráulica aplicada por un
cilindro-principal de acuerdo con la invención,
integrado en un servomotor neumático de asistencia al
frenado.
La patente anterior EP - 0 662 894 describe un
sistema de frenado que comprende esquemáticamente un servomotor
neumático de asistencia 1 y un cilindro-principal
2.
El servomotor comprende a su vez una envuelta
rígida 3 separada en dos cámaras 3a y 3b, de modo estanco, por un
tabique móvil 4 que comprende una membrana 4a y un faldón rígido 4b
susceptible de arrastrar un pistón neumático 5 móvil en el interior
de la envuelta 3.
La cámara delantera 3a, cuya cara delantera está
cerrada de modo estanco por el cilindro-principal 2
está unida permanentemente a una fuente de depresión (no
representada) a través de un adaptador 6.
La presión dentro de la cámara trasera 3b es
controlada por una válvula neumática 7, mandada por un vástago de
mando 8, que está unido a un pedal de freno (no representado).
Cuando el vástago de mando 8 está en posición de
reposo, en este caso tirado hacia la derecha, la válvula neumática 7
establece una comunicación entre las dos cámaras 3a y 3b del
servomotor.
Estando la cámara trasera 3b sometida, entonces,
a la misma depresión que la cámara delantera 3a, el pistón 5 es
empujado hacia la derecha, a la posición de reposo, por un muelle
9.
El accionamiento del vástago de mando 8 hacia la
izquierda tiene como efecto, en un primer tiempo, desplazar la
válvula neumática 7 de modo que aísla una de otra las dos cámaras 3a
y 3b, y después, en un segundo tiempo, desplazar esta válvula
neumática de modo que abre la cámara trasera 3b a la presión
atmosférica.
La diferencia de presión entre las dos cámaras
sentida entonces por la membrana 4a ejerce sobre el tabique móvil 4
un empuje que tiende a desplazarle hacia la izquierda y a permitirle
arrastrar el pistón 5 que a su vez se desplaza comprimiendo el
muelle 9.
El esfuerzo de frenado ejercido sobre el vástago
de mando 8 o ``fuerza de entrada'' y el esfuerzo de asistencia al
frenado o ``fuerza de asistencia'', que resulta del empuje del
tabique móvil 4, son, entonces aplicados juntos según la dirección
axial X-X+ del vástago de empuje 8 en dirección al
cilindro- principal 2 y se conjugan para constituir la fuerza de
accionamiento de este último.
De modo más preciso, la fuerza de accionamiento
es aplicada al conjunto pistón 11 del
cilindro-principal y provoca su desplazamiento hacia
la izquierda (en la figura 1) según la dirección axial
X-X+, lo que implica una elevación de presión del
líquido de frenado presente en la cámara de trabajo 12 del cilindro
principal y un accionamiento del freno unido a esta última.
El conjunto pistón 11 es, en efecto, de material
compuesto y comprende un pistón principal 13 perforado con un ánima
axial 130 cerrada de modo estanco por un pistón de reacción 14 y una
junta anular 19.
El pistón de reacción 14 está montado deslizante
en el ánima 130, según la dirección axial X-X+ y en
contra de la fuerza ejercida por un muelle 24. Este pistón 14
delimita en el ánima 130 una cámara de reacción 15 que comunica con
la cámara de trabajo 12 a través de una válvula antirretorno 22 y,
eventualmente, en el modo de realización ilustrado en la figura 2,
a través de un canal 120 formado por una parte anterior del ánima
130.
Como se describe en la patente EP - 0 662 894, la
válvula antirretorno 22 tiene la función de permitir selectivamente
una salida de fluido de frenado desde la cámara de reacción 15
hacia la cámara de trabajo 12.
Aparte del paso de fluido que permite la válvula
antirretorno 22 entre la cámara de trabajo 12 del cilindro
principal 2 y la cámara de reacción 15, el pistón principal 13
desliza de modo estanco dentro del cilindro principal 2,
obteniéndose la estanqueidad gracias, al menos, a una junta anular
18 (figura 1).
El pistón principal 13 está unido, a través del
casquillo 20, al faldón rígido 4b de modo que recibe, al menos, una
parte de la fuerza de asistencia ejercida por intermedio de este
faldón.
El pistón de reacción 14, en cuanto a él, está
dispuesto axialmente, frente a un vástago de empuje 21 susceptible
de transmitirle, al menos, la fuerza de entrada ejercida sobre el
vástago de mando 8 hacia la izquierda en las figuras 1 y 2.
El cilindro principal de acuerdo con la invención
comprende, además, un pistón escalonado 23, montado flotante en el
ánima axial 130 entre la cámara de reacción 15 y la cámara de
trabajo 12 y deslizante en un sentido apropiado para comprimir un
muelle 26 durante el accionamiento del freno, dicho de otro modo,
según la dirección axial X-X+.
El pistón escalonado 23 delimita de modo estanco,
en el ánima axial 130, una cámara anular 27 sometida a una presión
baja y, por ejemplo, puesta en comunicación con el interior del
servomotor por un conducto 28.
La válvula antirretorno 22 está instalada en una
perforación axial 230 que atraviesa el pistón escalonado 23, estando
esta válvula antirretorno 22 abierta o cerrada en función del
estado de alargamiento del muelle 26.
Como muestra la figura 2, el pistón escalonado 23
presenta una sección de diámetro relativo más pequeño 231 vuelta
hacia la cámara de trabajo 12 y deslizante de modo estanco en el
ánima 130 gracias a una junta anular 25, y una sección de diámetro
relativo mayor 232, vuelta hacia la cámara de reacción 15 y
deslizante de modo estanco en el ánima 130 gracias a una junta
anular 29.
La válvula antirretorno comprende, por ejemplo,
un asiento de válvula 221 definido en un resalto de la perforación
axial 230 del pistón escalonado 23, una bola 222 solicitada
elásticamente hacia el asiento según la dirección axial X+X-
inversa de la dirección axial de accionamiento X-X+
y una aguja 223 fija con respecto al pistón principal 13 y de la
cual un extremo 224 apunta en la dirección axial de accionamiento
X-X+ para separar la bola 222 de su asiento 221
cuando la longitud del muelle 26 es suficiente para permitir el
desplazamiento de la bola por el extremo de la aguja, es decir,
mientras que la presión dentro de la cámara de reacción 15 se
mantenga moderada.
El funcionamiento del cilindro principal de la
invención es el siguiente.
En tanto que la fuerza de entrada F aplicada al
pistón de reacción 14 sea relativamente pequeña, la válvula
antirretorno 22 permanece abierta, de modo que la presión dentro de
la cámara de reacción 15 evoluciona como la presión dentro de la
cámara de trabajo 12, estando ilustrada esta situación por el
régimen R1 en la figura 3.
A medida que la presión sube dentro de la cámara
de reacción 15, la fuerza de origen hidráulico que actúa sobre el
pistón escalonado 23 aumenta de modo que el pistón de desplaza en
la dirección axial de accionamiento X-X+
comprimiendo el muelle 26.
Cuando el muelle 26 ha alcanzado una compresión
predeterminada, el extremo 224 de la aguja 223 deja de apoyarse
contra la bola 222, de modo que la válvula antirretorno 22 se vuelve
a cerrar. Esta situación está ilustrada en la figura 3 por el
régimen R2, que se distingue del régimen R1 por el hecho de que un
aumento muy pequeño de la fuerza de entrada F genera un aumento
substancial de la presión P del fluido de frenado.
Claims (3)
1.Cilindro principal de reacción hidráulica, que
comprende: un cuerpo cilíndrico (2) que delimita una cámara de
trabajo (12) de volumen variable llena de un fluido de frenado; un
pistón principal (13) montado selectivamente deslizante dentro de
la cámara de trabajo (12) según una primera dirección axial
(X-X+) para reducir el volumen de esta cámara de
trabajo; un ánima axial (130) perforada en el pistón principal (13)
y que delimita la cámara de reacción (15) de capacidad variable,
sometida a una presión variable; un pistón de reacción (14) que
cierra la cámara de reacción (15) y montado selectivamente
deslizante en el ánima axial (130), según la primera dirección
axial (X-X+) para reducir la capacidad de la cámara
de reacción (15); y una válvula antirretorno (22) que permite
selectivamente una salida de fluido desde la cámara de reacción (15)
hacia la cámara de trabajo (12), caracterizado porque
comprende un pistón escalonado (23) montado flotante en el ánima
axial (130) entre la cámara de reacción (15) y la cámara de trabajo
(12) y deslizante según la primera dirección axial
(X-X+), en contra de un muelle (26) de longitud
decreciente, a medida que la presión variable aumenta, porque el
pistón escalonado (23) delimita de modo estanco, en el ánima axial
(130), una cámara anular (27) sometida a una presión baja, y porque
la válvula antirretorno (22) está instalada en una perforación
axial (230) que atraviesa el pistón escalonado (23), estando esta
válvula antirretorno (22) abierta o cerrada según que la longitud
del muelle que refleja la posición del pistón escalonado (23) con
respecto a una aguja (223) fija con respecto al pistón principal 13,
sea, al menos, igual a una distancia mínima predeterminada, o
inferior a esta distancia mínima.
2. Cilindro principal de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque el pistón escalonado
(23) presenta una sección (231) de diámetro relativo más pequeño,
vuelta hacia la cámara de trabajo (12), y una sección (232) de
diámetro relativo mayor, vuelta hacia la cámara de reacción
(15).
3. Cilindro principal de acuerdo con las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la válvula
antirretorno (22) comprende un asiento de válvula (221) definido en
un resalto de la perforación axial (230) del pistón escalonado
(23), un órgano de obturación (222) solicitado elásticamente hacia
el asiento (221) según una segunda dirección axial (X+X-) inversa
de la primera dirección axial, y la aguja (223) de la cual un
extremo (224) apunta a la primera dirección axial
(X-X+) para separar selectivamente el órgano de
obturación (222) del asiento de válvula (221) cuando la longitud
del muelle es, al menos, igual a la distancia mínima
predeterminada.
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