ES2206332T3 - Sistema de freno para vehiculos con un deposito de gas a presion. - Google Patents

Abstract

Sistema de freno para vehículos, con un depósito (10) de gas a presión que presenta una carcasa (12), cuyo interior está dividido mediante un fuelle metálico (16) en una cámara (20) de gas, llena de gas, y una cámara (22) de fluido, pudiéndose alimentar a la cámara (22) de fluido y extraer de ésta un fluido a presión a través de un conducto (24) de alimentación y estando prevista entre la cámara (22) de fluido y el conducto (24) de alimentación una disposición (74) de válvula que cierra cuando la presión en el conducto (24) de alimentación no alcanza un valor mínimo y que abre cuando la presión sobrepasa el valor mínimo, así como que cierra cuando la presión en el conducto (24) de alimentación sobrepasa un valor máximo y abre cuando la presión no alcanza el valor máximo, presentando la disposición (74) de válvula un pistón (64), situado en el fuelle metálico (16), que se puede desplazar a lo largo de un eje (28) entre dos asientos (66, 68) de obturación, caracterizado porque los asientos (66, 68) de obturación están dispuestos, distanciados axialmente, dentro de un cilindro hueco (44), colocado fijo en la carcasa (12), y presentan superficies de obturación paralelas al eje del pistón.

Description

Sistema de freno para vehículos con un depósito de gas a presión.

Antecedentes de la invención

La invención se refiere a un sistema de freno para vehículos, con un depósito de gas a presión que presenta una carcasa, cuyo interior se divide mediante un fuelle metálico en una cámara de gas, llena de gas, y una cámara de fluido, a la que se puede alimentar y de la que se puede extraer un fluido a presión a través de un conducto de alimentación. Aquí se prevé entre la cámara de fluido y el conducto de alimentación una disposición de válvula que cierra cuando la presión en el conducto de alimentación no alcanza un valor mínimo y que abre cuando la presión sobrepasa el valor mínimo. Además, la invención trata de un depósito de gas a presión de este tipo.

La cámara de fluido de los depósitos de gas a presión de este tipo se llena de fluido de freno, en parte o por completo, en contra de la presión existente en la cámara de gas durante el funcionamiento del sistema de freno para vehículos, con el fin de almacenarlo.

Estado de la técnica

Del documento DE3901261A1 se conoce un depósito a presión para sistemas hidráulicos con una carcasa, cuyo interior se subdivide mediante dos fuelles metálicos en una cámara de gas y una cámara de líquido, estando conectada esta última a un sistema hidráulico a través de una válvula accionada por un fuelle metálico. Aquí se fija, mediante un cuerpo de sujeción, un cuerpo de válvula a uno de los fuelles metálicos que lo mueve sobre un asiento de válvula, cuando se ha tomado la cantidad máxima permisible de líquido de la cámara de líquido. El cuerpo de válvula cierra así la cámara de líquido. Mediante esta válvula sólo se puede garantizar que los fuelles metálicos no se dañen en caso de seguir bajando la presión en el sistema hidráulico. Sin embargo, el documento DE3901261A1 prevé una llamada válvula de descarga de depósito, cuya función y funcionamiento no se explican en este documento.

Un depósito de gas a presión para un sistema de freno para vehículos según el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 2 se conoce del documento JP-A-8121401.

Problema en que se basa la invención

En los sistemas de freno para vehículos se plantean exigencias especialmente elevadas respecto a su capacidad de funcionamiento y la seguridad de los grupos.

La invención tiene, por consiguiente, el objetivo de eliminar las desventajas mencionadas antes y de configurar el sistema de freno para vehículos con un depósito de gas a presión de modo que el depósito de gas a presión mantenga su capacidad de funcionamiento incluso en caso de fallo de otro dispositivo (por ejemplo, la válvula de carga de depósito descrita en el documento DE3901261A1) del sistema de freno para vehículos.

El depósito de gas a presión también debe compensar las diferencias de presión que aparecen, sin resultar dañado.

Solución según la invención

El objetivo se alcanza, según la invención, mediante un sistema de freno para vehículos del tipo mencionado al inicio con un depósito de gas a presión que presenta las propiedades de la parte caracterizadora de la reivindicación 1 o de la reivindicación 2. El objetivo se alcanza, asimismo, mediante un depósito de gas a presión de este tipo.

Mediante la configuración según la invención, la presión en la cámara de fluido del depósito de gas a presión se limita a un valor máximo, de modo que el fuelle metálico mantiene su capacidad de funcionamiento en caso de una presión especialmente alta en el conducto de alimentación. La disposición de válvula realiza aquí una función doble. Ésta cierra la cámara de fluido cuando la presión en el conducto de alimentación se sitúa por debajo de la presión mínima o por encima de la presión máxima, y la abre cuando la presión se encuentra entre la presión mínima y la presión máxima.

Una configuración, según la invención, del depósito de gas a presión prevé que el fuelle metálico realice durante la alimentación y la extracción del fluido un movimiento de elevación, mediante el que se acciona la disposición de válvula. Con esto se acopla directamente el cierre de la cámara de fluido al movimiento del fuelle metálico, formándose un sistema de seguridad cerrado en sí mismo.

En una primera configuración ventajosa de la invención, la disposición de válvula presenta un pistón colocado en el fuelle metálico, que se puede desplazar a lo largo de un eje entre dos asientos de obturación que se disponen distanciados axialmente dentro de un cilindro hueco colocado en la carcasa. En una configuración ventajosa alternativa, la disposición de válvula presenta un cilindro, colocado en el fuelle metálico y orientado a lo largo de un eje, con dos asientos de obturación dispuestos dentro y distanciados axialmente, que se dispone con posibilidad de desplazamiento axial alrededor de un pistón colocado en la carcasa. En estas configuraciones se realiza con especial facilidad la función doble de la disposición de válvula.

Una configuración, según la invención, de los asientos de obturación prevé que éstos presenten superficies de obturación paralelas al eje. El pistón se puede deslizar por estas superficies de obturación durante el desplazamiento axial del pistón o del cilindro hueco. El pistón mantiene aquí la función obturadora. El gas y el fluido pueden cambiar su volumen debido a la elasticidad o la dilatación térmica. Además, la carcasa o la disposición de válvula se pueden deformar. Aquí, el volumen de la cámara de gas y la cámara de fluido puede variar de manera insignificante. En el grupo de freno según la invención, se puede desplazar el fuelle metálico por las superficies de obturación, compensando así las diferencias de presión que aparecen, sin resultar dañado.

Configuraciones ventajosas

Al cilindro hueco se une ventajosamente un perno coaxial, sobre el que se guía el pistón o que se guía en el pistón. De esta forma resulta posible un movimiento guiado del pistón, relativamente respecto a los asientos de obturación y, al mismo tiempo, se logra una forma de construcción compacta del depósito de gas a presión.

Según una variante, el fuelle metálico se conforma básicamente en forma de cilindro hueco y tanto el pistón como el cilindro hueco se disponen radialmente dentro del fuelle metálico de modo que se alcanza una forma de construcción especialmente compacta.

Una variante ventajosa prevé que el movimiento de elevación del fuelle metálico se limite mediante dos topes finales para prefijar posiciones finales definidas de los componentes móviles. La disposición de válvula se cierra, en cada caso, al mismo tiempo en las posiciones finales.

Una junta o un asiento de obturación se conforma ventajosamente en, al menos, un tope final. De esta forma, en el tope final se conforma una obturación redundante que posibilita una obturación especialmente buena. La obturación redundante se dispone de modo especialmente ventajoso en el tope final que limita la posición básica del pistón. Así, el depósito de gas a presión tiene una obturación especialmente buena, cuando la presión en el conducto es menor que la presión mínima permisible. La presión en el conducto, la llamada presión de sistema del freno para vehículos, puede disminuir por debajo de esta presión mínima, la llamada presión previa del gas, especialmente en caso de tiempos de parada largos del vehículo.

El depósito de gas a presión también puede disponer de una disposición de válvula equipada con, al menos, una obturación redundante en un tope final, pero que no presente la función doble que se ha descrito antes. En una disposición de válvula de este tipo, el pistón, como elemento de cierre, entra en contacto primero en un movimiento de cierre con un primer asiento de obturación y obtura allí. A continuación, el pistón contacta un segundo asiento de válvula, que forma un tope final para el elemento de cierre, y realiza la obturación en éste de manera redundante. El primer asiento de obturación se puede corresponder con una de las superficies de obturación descritas antes.

Con el fin de garantizar la hermeticidad requerida de la disposición de válvula, se dispone en el pistón ventajosamente, al menos, una junta que puede obturar, al menos, contra un asiento de obturación.

Breve descripción de los dibujos

Otras características y propiedades se explican mediante la descripción de dos formas de realización, haciéndose referencia a los dibujos adjuntos.

Fig. 1 muestra una primera forma de realización de un depósito de gas a presión según la invención, en corte longitudinal.

Fig. 2 muestra una segunda forma de realización de un depósito de gas a presión según la invención, en corte longitudinal.

Descripción detallada de las formas de realización preferidas actualmente

Un depósito 10 de gas a presión, representado en las figuras 1 y 2, presenta una carcasa 12 en forma de copa que se cierra con una tapa 14. El interior de la carcasa 12 se divide en una cámara 20 de gas y una cámara 22 de fluido mediante un fuelle metálico 16, situado a continuación de la tapa 14, y un disco 18 fijado aquí de manera hermética al gas. La cámara 20 de gas se llena con un gas sometido a presión. La tapa 14 es atravesada por un conducto 24 de alimentación, a través del que se alimenta un fluido a la cámara 22 de fluido, cuando aumenta la presión en el conducto 24 de alimentación. El fluido se almacena en la cámara 22 de fluido y se extrae de ésta cuando disminuye la presión el conducto 24 de alimentación.

La carcasa 12 tiene una pared externa 26 cilíndrica con un eje longitudinal 28. A esta pared externa 26 le sigue una pared frontal 30 en forma de disco, en la que se conforma coaxialmente un taladro roscado 32, a través del que el gas se puede alimentar con la llamada presión previa de gas a la cámara 20 de gas. El taladro roscado 32 se cierra con el tornillo 34 de cierre que se apoya en el disco 36 de obturación.

La tapa 14 presenta una sección 38 de cierre, en forma de disco, que se centra mediante un hombro 40 en la pared externa 26 de la carcasa 12 y se apoya en la pared. La sección 38 de cierre en forma de disco se une de manera hermética al gas a la pared externa 26 mediante un cordón 42 de soldadura.

En el ejemplo de realización, representado en la figura 1, se configuran coaxialmente de una sola pieza un cilindro hueco 44 y un perno 46 en el lado de la sección 38 de cierre, orientado hacia el interior de la carcasa 12. En el lado externo de la sección 38 de cierre se configura coaxialmente de una sola pieza una conexión 48 que se comunica con el interior de la carcasa 12 a través de taladros 50, 52 y 54 orientados básicamente en dirección axial.

El fuelle metálico 16, plegado y con una forma básicamente cilíndrica, se une de modo hermético al gas mediante cordones 56 y 58 de soldadura por sus dos extremos axiales a la sección 38 de cierre o al disco 18.

El disco 18 se orienta con eje normal y se une de una sola pieza a una barra 60 coaxial, en la que se conforma un taladro 62 axial, mediante el que se guía la barra 60 en el perno 46. A la barra 60 le sigue, de una sola pieza, un pistón 64, cuyo diámetro es mayor que el de la barra 60.

En el contorno interno del cilindro hueco 44 se conforman dos superficies 66 y 68 de obturación, paralelas al eje y distanciadas axialmente entre sí, que se orientan axialmente y constituyen, en cada caso, un asiento de obturación. Entre las superficies 66 y 68 de obturación se conforma axialmente una entalladura 70 en el contorno interno del cilindro hueco 44, de modo que su diámetro en esta zona es mayor que el diámetro de los asientos en las superficies 66 y 68 de obturación.

El pistón 64 presenta una ranura circunferencial, en la que se introduce o se inyecta una junta 72 en forma de un anillo de obturación. Una junta 72 se conforma de manera que actúa en coordinación con la superficie 66 ó 68 de obturación, formándose así una disposición 74 de válvula que puede obturar doblemente de manera hermética a los líquidos.

En la figura 1 se representa el fuelle metálico 16 en una posición, en la que casi no se almacena ningún fluido en el depósito 10 de gas a presión, es decir, la presión en la cámara 22 de fluido ha alcanzado su valor mínimo, la presión previa del gas. Aquí, el pistón 64 se encuentra casi en una posición básica, en la que la junta 72 está en contacto con la superficie 66 y obtura contra ésta. Entre el pistón 64, el cilindro hueco 44 y la sección 38 de cierre de la tapa 14 se crea así una llamada precámara 76 que sólo se comunica con la conexión 48 a través del taladro 52, estando cerrada por lo demás. Es decir que la disposición de válvula está cerrada entre el conducto 22 de alimentación y la cámara 22 de fluido. Debido a que no puede entrar fluido a la precámara 76 desde la cámara 22 de fluido, la presión en la cámara 22 de fluido permanece constante incluso cuando baja la presión en la conexión 48 y queda limitada al valor mínimo. De esta manera se protege con seguridad el fuelle metálico 16 contra un daño en caso de una caída de presión.

Si la presión aumenta en la conexión 48 o en el conducto 24 de alimentación, también se incrementa la presión en la precámara 76 y el pistón 64 se mueve hacia arriba axialmente respecto a la figura 1, estirándose el fuelle metálico 16 y reduciéndose la cámara 20 de gas. En la zona de la entalladura 70, el fluido entrante puede envolver así el pistón 64, actuando directamente sobre el fuelle metálico 16 o el disco 18. Aquí, la presión creciente del fluido mueve el pistón 64, que se une al disco 18, casi sin rozamiento en la zona de un recorrido X de elevación que se corresponde con la elevación de funcionamiento del depósito 10 de gas a presión. A través del taladro 54 puede llegar fluido al taladro 62 de modo que allí ocurre una compensación de presión.

Si continúa aumentando la presión en la conexión 48, el pistón 64 llega con su junta 72, en caso de una llamada presión máxima en la cámara 22 de presión, a la superficie 68 de obturación y realiza allí la obturación. El pistón 64 se encuentra casi en su posición final y la disposición 74 de válvula obtura ahora nuevamente entre la cámara 22 de fluido y el conducto 24 de alimentación o la precámara 76. El fuelle metálico 16 se protege así contra un daño por sobrepresión, pues ningún fluido puede pasar de la precámara 76 a la cámara 22 de fluido.

En las superficies 66 y 68 de obturación, el pistón 64 con la junta 72 se puede deslizar, en cada caso, a lo largo de un recorrido X_{1} y X_{2} de elevación axial. Durante esos recorridos X_{1} y X_{2} de elevación se mantiene la obturación, mientras que es posible una pequeña compensación de la presión entre la cámara 22 de fluido y la precámara 76. Así se pueden compensar la elasticidad y la dilatación térmica, como se ha explicado antes.

Con el fin de evitar que el pistón 64 mueva la junta 72 más allá de la superficie 66 de obturación, se configura en el extremo interno, situado axialmente abajo en la figura 1, del pistón 64 una fase 78 y en la sección 38 de cierre, un tope final 80, opuesto al pistón 64, en el que se puede apoyar el pistón 64 de forma definida.

Además, en la zona de este tope final 80 se inserta en la sección 38 de cierre una junta 82 que forma, junto con un asiento 84 de obturación conformado frente al pistón 64, una obturación redundante del pistón 64 en la posición básica. La obturación 82 se puede insertar alternativamente en el pistón 64.

En la pared frontal 30 se conforma por dentro un tope final 86, en el que hace contacto el disco 18 en la posición final, situada arriba respecto a la figura 1, del pistón 64.

La figura 2 muestra un ejemplo de realización de un depósito 10 de gas a presión que tiene una estructura parecida al ejemplo representado en la figura 1. Sin embargo, en este depósito 10 de gas a presión el disco 18 se une de una sola pieza a la barra 60 y a un cilindro hueco 44'. La barra 60 se guía con posibilidad de desplazamiento axial en un taladro 54' del perno 46 y está atravesada por un taladro 62' que comunica el taladro 50 con la precámara 76. En el extremo, orientado hacia el cilindro hueco 44', un pistón 64' se conforma de una sola pieza con el perno 46.

En esta forma de realización, el cilindro hueco 44' se mueve durante la elevación del disco 18, mientras que el pistón 64' permanece fijo en el lugar. Por lo demás, el funcionamiento de la disposición de válvula es igual al descrito antes para la figura 1.

A diferencia del ejemplo de realización de la figura 1, se conforma un tope final 80' en el pistón 64'. Además, en el pistón 64' se dispone una junta 82', orientada axialmente, que junto con un asiento 84' de obturación opuesto en el disco 18 crea una obturación redundante del pistón 64' en la posición básica.

Claims (8)

1. Sistema de freno para vehículos, con un depósito (10) de gas a presión que presenta una carcasa (12), cuyo interior está dividido mediante un fuelle metálico (16) en una cámara (20) de gas, llena de gas, y una cámara (22) de fluido, pudiéndose alimentar a la cámara (22) de fluido y extraer de ésta un fluido a presión a través de un conducto (24) de alimentación y estando prevista entre la cámara (22) de fluido y el conducto (24) de alimentación una disposición (74) de válvula que cierra cuando la presión en el conducto (24) de alimentación no alcanza un valor mínimo y que abre cuando la presión sobrepasa el valor mínimo, así como que cierra cuando la presión en el conducto (24) de alimentación sobrepasa un valor máximo y abre cuando la presión no alcanza el valor máximo, presentando la disposición (74) de válvula un pistón (64), situado en el fuelle metálico (16), que se puede desplazar a lo largo de un eje (28) entre dos asientos (66, 68) de obturación, caracterizado porque los asientos (66, 68) de obturación están dispuestos, distanciados axialmente, dentro de un cilindro hueco (44), colocado fijo en la carcasa (12), y presentan superficies de obturación paralelas al eje del pistón.

2. Sistema de freno para vehículos, con un depósito (10) de gas a presión que presenta una carcasa (12), cuyo interior está dividido mediante un fuelle metálico (16) en una cámara (20) de gas, llena de gas, y una cámara (22) de fluido, pudiéndose alimentar a la cámara (22) de fluido y extraer de ésta un fluido a presión a través de un conducto (24) de alimentación y estando prevista entre la cámara (22) de fluido y el conducto (24) de alimentación una disposición (74) de válvula que cierra cuando la presión en el conducto (24) de alimentación no alcanza un valor mínimo y que abre cuando la presión sobrepasa el valor mínimo, así como que cierra cuando la presión en el conducto (24) de alimentación sobrepasa un valor máximo y abre cuando la presión no alcanza el valor máximo, caracterizado porque la disposición (74) de válvula presenta un cilindro hueco (44'), colocado en el fuelle metálico (16) y orientado a lo largo de un eje (28), con dos asientos (66, 68) de obturación dispuestos dentro y distanciados axialmente, estando dispuesto el cilindro hueco (44') con posibilidad de desplazamiento axial alrededor de un pistón (64'), colocado en posición fija en la carcasa (12), y presentando los asientos (66, 68) de obturación superficies de obturación paralelas al eje del pistón.

3. Sistema de freno para vehículos según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al cilindro hueco (44, 44') está unido un perno (46, 60) coaxial, sobre el que está guiado el pistón (64) o que está guiado en el pistón (64').

4. Sistema de freno para vehículos según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el fuelle metálico (16) está configurado básicamente en forma de cilindro hueco y tanto el pistón (64, 64') como el cilindro hueco (44, 44') están dispuestos radialmente dentro del fuelle metálico (16).

5. Sistema de freno para vehículos según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el movimiento de elevación del fuelle metálico (16) está limitado mediante dos topes finales (80, 80'; 86).

6. Sistema de freno para vehículos según la reivindicación 6, caracterizado porque está conformada una junta (82) o un asiento de obturación en, al menos, un tope final (80, 80').

7. Sistema de freno para vehículos según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en el pistón (64, 64') está dispuesta, al menos, una junta (72, 82') que puede obturar, contra, al menos, un asiento (84, 84') de obturación.

8. Depósito (10) de gas a presión que presenta las características de una de las reivindicaciones precedentes.