Válvula de retención de vacío para servofreno, dispositivo de servofreno y vehículo automóvil.

Válvula de retención de vacío, que comprende una primera salida (1) asociada a un motor o una bombageneradora de presión reducida y una segunda salida (2) asociada al dispositivo de servofreno,

una cámara (7) encuyo interior se dispone por lo menos una membrana (6) y una trayectoria de flujo (13) que recorre el aire que vienedel servofreno, creándose vacío, en la que:

(i) la membrana (6) se encuentra situada fuera de la trayectoria de flujo (13); y

(ii) se dispone una varilla de unión (5) que tiene un primer extremo asociado a la parte central de lamembrana (6) y un segundo extremo opuesto, asociable a un encaje (12);

estando caracterizada la válvula por el hecho de que la varilla (5) comprende un cono (3) asociable selectivamente aun anillo de estanqueidad (4) y por lo menos un empalme (15) situado en el encaje cónico (12).

Válvula de retención de vacío para servofreno, dispositivo de servofreno y vehículo automóvil

La presente invención se refiere a una válvula de retención de vacío para utilizarla en un dispositivo de servofreno presente en vehículos automóviles, siendo capaz dicha válvula de proporcionar mejoras en el funcionamiento del sistema de servofreno debido a su corto tiempo de recuperación de vacío, que se origina esencialmente de la baja pérdida de carga interna.

La válvula de la presente invención resuelve, de una manera económica y eficiente, los problemas de suministro de vacío al dispositivo de servofreno que afecta principalmente a vehículos con motores pequeños equipados con dispositivos de consumo periférico, tales como sistemas de aire acondicionado y de dirección hidráulica.

La válvula aumenta la generación de vacío en la medida en que es capaz de reducir la pérdida de rendimiento del servofreno a un mínimo y reducir su tiempo de recuperación, aumentando así su eficacia y proporcionando una mayor seguridad para los pasajeros del vehículo automóvil, permitiendo un frenado del mismo más seguro y más rápido, sin un endurecimiento del pedal de freno, independientemente del estado de funcionamiento del motor.

La presente invención también se refiere a un dispositivo de servofreno que tiene una válvula de retención de vacío descrita anteriormente.

La presente invención se refiere, además, a un vehículo automóvil que presenta la válvula de retención de vacío mencionada anteriormente para su uso en dispositivos de servofreno.

Descripción del estado de la técnica Un sistema de vital importancia en cualquier medio de transporte es el sistema de frenado. En vehículos automóviles, los frenos trabajan en virtud del desgaste que resulta del contacto entre un elemento no giratorio del automóvil (pastilla o forros de freno) y un disco o tambor que gira con la rueda del vehículo. El desgaste generado produce la fuerza necesaria para reducir, o incluso reducir completamente hasta detenerse, la velocidad del vehículo automóvil, convirtiendo la energía cinética del vehículo que se mueve en calor que se disipa en el aire.

Para aumentar la eficacia del sistema de frenado, algunos conjuntos recurren a tambores o discos con una mayor superficie de contacto. Alternativamente, se aplican unos forros más duros en los frenos de tambor o unas pastillas más duras en los frenos de disco que, debido a su mayor dureza, resisten temperaturas más elevadas durante el frenado, reduciendo así el riesgo de fallo. Aunque esta alternativa para mejorar la eficacia de frenado aumenta efectivamente la potencia del sistema de frenado, el uso de forros y pastillas más rígidos requiere que el conductor del vehículo tenga que aplicar una mayor presión sobre el pedal del freno.

En la mayoría de los coches y vehículos comerciales de carretera, la mayor presión que se requiere aplicar en el pedal de freno se obtiene montando un mecanismo de servofreno que utiliza vacío almacenado para multiplicar la fuerza de bloqueo aplicada al pedal de freno, lo cual reduce el esfuerzo físico ejercido por el conductor durante la acción de frenado del vehículo. En otras palabras, con el mecanismo de servofreno, el conductor del vehículo aplica una fuerza de baja intensidad al pedal de freno con el pie, y el servofreno aumenta la intensidad de esta fuerza al activar el freno.

Dicho mecanismo de servofreno consiste en un servo-cilindro, donde hay un émbolo, o un diafragma, que utiliza el vacío parcial (baja presión) creado en la admisión del motor o en una bomba generadora (motores diesel) del vehículo para aumentar la presión aplicada a los frenos. En este mecanismo, al extraerse aire de uno de los extremos del cilindro y permitir la presión atmosférica en el otro extremo, la diferencia generada entre las presiones existentes en ambos lados del émbolo (o diafragma) puede utilizarse para facilitar la aplicación de los frenos, y por lo tanto se utiliza como complemento de la fuerza física ejercida por el conductor sobre el pedal de freno.

Debido a las variables condiciones operativas durante su funcionamiento, el motor del vehículo no produce constantemente el vacío requerido para alimentar el mecanismo de servofreno. Por tanto, es necesario que dicho mecanismo almacene el vacío suministrado, de modo que asegure que el servofreno ayuda al frenado reduciendo la fuerza aplicada por el conductor sobre el pedal de freno, incluso si el motor no produce el vacío suficiente. El almacenamiento de vacío en el servofreno también es necesario para asegurar la asistencia en la fuerza aplicada por el conductor en un número limitado de acciones de frenado cuando el motor no funciona, o incluso si deja de funcionar repentinamente.

Una manera utilizada para almacenar vacío en el servofreno es mediante el uso de válvulas de retención de vacío que permiten un flujo volumétrico de gases y líquidos sólo en una dirección de flujo. Estas válvulas se disponen entre la abertura de succión del motor y la cámara del servofreno para asegurar que el vacío producido por el motor se retiene en el dispositivo de servofreno sin dejar que escape el vacío ya almacenado.

En los actuales niveles tecnológicos, la válvula de retención de cámara de vacío está separada por una pared perforada. En un lado de esta pared hay una membrana de caucho, y el punto de fijación de esta membrana se encuentra generalmente en su centro, de modo que sus extremos pueden moverse libremente. El aire que viene desde el lado de la pared donde no se encuentra la membrana puede fluir a través de los orificios de perforación, ya que los extremos libres de la membrana se elevan desde la pared perforada con la acción de la presión de flujo. En la dirección de flujo opuesta, la presión comprime la membrana contra la pared divisoria, haciendo que se cubra la perforación y se cierre la válvula. Esta es la razón por la que la válvula utilizada comúnmente por la industria del automóvil permite el flujo volumétrico en una sola dirección de flujo.

Aunque se utiliza ampliamente, la válvula descrita presenta ciertos inconvenientes. Un inconveniente se debe al hecho de que la membrana se encuentra, imperiosamente, en el flujo, que también puede cerrarse al invertirse la dirección de flujo, produciéndose turbulencias que caracterizan una resistencia a la ruptura. Estas turbulencias generadas están también reforzadas por la pared perforada, de manera que la válvula, en términos característicos, es equivalente a una válvula de tipo mariposa que impide el flujo (la válvula de tipo mariposa también se caracteriza por una gran pérdida de carga) , de manera que no es posible utilizar el vacío total presente en la abertura de aspiración en la cámara de servofreno. El período de recuperación del servofreno aumenta debido a la acción de la válvula de mariposa, y este hecho hace que el dispositivo sea menos eficiente en condiciones extremas.

Varios documentos describen alternativas para válvulas de retención de vacío que se utilizan en dispositivos de servofreno, en los que dichas válvulas tratan de permitir el almacenamiento del vacío generado por el motor del vehículo de una manera eficaz.

Un primer caso es la patente americana US 6.625.981. En este documento, la salida de aire del eyector está conectada a un tubo de entrada a través de una válvula de control de vacío, y la entrada de aire del eyector está conectada a un filtro de aire. La válvula de control de vacío comprende una cámara de control y un pistón de control, y la presión negativa del sistema que se introduce en la cámara de control actúa sobre el pistón de control. Cuando la presión negativa en el sistema es insuficiente, el pistón de control actúa, con la ayuda de un muelle, para abrir la válvula y el suministro de presión negativa desde el eyector a la cámara de vacío. Cuando la presión negativa en el sistema aumenta, el pistón de control actúa, con la ayuda del muelle, para cerrar la válvula de control y detener el funcionamiento del eyector. De este modo se reduce el efecto del eyector respecto a la relación aire/combustible del motor.

El documento británico GB 2.263.954 describe una válvula para controlar el freno que comprende una parte central con una salida conectada a la servo-unidad, una entrada conectada al motor, y una bobina central. Cuando funciona bajo la acción de vacío, se produce una reducción gradual de la presión, moviendo la bobina central para así abrir espacios abiertos en la válvula a la atmósfera. Cuando los espacios se encuentran a presión atmosférica, la bobina vuelve a su posición original, volviendo a comenzar por lo tanto el ciclo. Cuando no hay acción... [Seguir leyendo]

1. Válvula de retención de vacío, que comprende una primera salida (1) asociada a un motor o una bomba generadora de presión reducida y una segunda salida (2) asociada al dispositivo de servofreno, una cámara (7) en cuyo interior se dispone por lo menos una membrana (6) y una trayectoria de flujo (13) que recorre el aire que viene del servofreno, creándose vacío, en la que:

(i) la membrana (6) se encuentra situada fuera de la trayectoria de flujo (13) ; y

(ii) se dispone una varilla de unión (5) que tiene un primer extremo asociado a la parte central de la membrana (6) y un segundo extremo opuesto, asociable a un encaje (12) ;

estando caracterizada la válvula por el hecho de que la varilla (5) comprende un cono (3) asociable selectivamente a un anillo de estanqueidad (4) y por lo menos un empalme (15) situado en el encaje cónico (12) .

2. Válvula de retención según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que la membrana (6) divide la cámara (7) en una primera parte (9) en la cual prevalece el vacío que proviene del motor y una segunda parte (10) en la cual prevalece el vacío del servofreno.

3. Válvula de retención según la reivindicación 2, caracterizada por el hecho de que el vacío se acumula en la primera parte (9) por medio de por lo menos un orificio unión (8) que conecta la trayectoria de flujo (13) con la primera parte (9) de la cámara (7) .

4. Válvula de retención según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que comprende una derivación (11) que conecta una segunda salida (2) con la segunda parte (10) de la cámara (7) .

5. Válvula de retención según la reivindicación 1, 2, 3 o 4, caracterizada por el hecho de que la válvula se encuentra en posición cerrada cuando el cono (3) está asociado al anillo de estanqueidad (4) .

6. Válvula de retención según la reivindicación 1, 2, 3 o 4, caracterizada por el hecho de que la válvula se encuentra en posición abierta cuando el cono (3) está acoplado al empalme (15) .

7. Válvula de retención según la reivindicación 6, caracterizada por el hecho de que la válvula en posición abierta permite que el aire que viene del servofreno, a través de la segunda salida (2) , atraviese los lados del encaje cónico

(12) a través de la trayectoria de flujo (13) y a través de la primera salida (1) .

8. Válvula de retención según la reivindicación 7, caracterizada por el hecho de que la diferencia de presión entre la primera y la segunda parte (9 y 10) mueve la membrana (6) en consecuencia.

9. Válvula de retención según la reivindicación 8, caracterizada por el hecho de que cuando la presión en la segunda parte (10) es mayor que en la primera parte (9) , la membrana (6) se desvía hacia la primera parte (9) , que lleva la varilla de unión (5) hacia el receptáculo (14) y afloja el cono (3) del anillo de estanqueidad (4) .

10. Válvula de retención de vacío según la reivindicación 1, 2, 3 o 4, caracterizada por el hecho de que el diámetro de la membrana (6) es mayor que el diámetro del cono (3) .

11. Válvula de retención de vacío según la reivindicación 1, 2, 3 o 4, caracterizada por el hecho de que, bajo la condición de la misma presión en el servofreno y en la abertura de succión, el cono (3) se retira por la misma tensión de la membrana desplazada (6) .

12. Dispositivo de servo freno para un vehículo automóvil, caracterizado por el hecho de que comprende una válvula de retención de vacío tal como se define en las reivindicaciones 1 a 11.

13. Vehículo automóvil, caracterizado por el hecho de que comprende una válvula de retención de vacío tal como se define en las reivindicaciones 1 a 11.

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN

Esta lista de referencias citadas por el solicitante es únicamente para la comodidad del lector. No forma parte del documento de la patente europea. A pesar del cuidado tenido en la recopilación de las referencias, no se pueden 5 excluir errores u omisiones y la EPO niega toda responsabilidad en este sentido.

Documentos de patentes citados en la descripción • US 6625981 B • DE 102006023599

•GB 2263954 A • EP 115254 A