ES2252124T3 - Circuidto hidraulico para sistema de suspension activa. - Google Patents
Circuidto hidraulico para sistema de suspension activa.Info
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Abstract
Un sistema de suspensión para soportar una masa (12) sobre una base (16) de un vehículo, que comprende: una fuente (24) de presión hidráulica; un elemento de accionamiento hidráulico (18) acoplado entre la masa (12) y la base (16); una primera válvula de control (70) que controla la extensión y retracción del elemento de accionamiento (18); y una segunda válvula de control (44) conectada entre la fuente (24) y una entrada (72) de la primera válvula de control (70), teniendo la segunda válvula de control (44) un miembro (60) de válvula movible desde una primera posición en la que está cerrada la comunicación entre la fuente (24) y la primera válvula de control (70), hasta una segunda posición en la que la comunicación entre la fuente (24) y la primera válvula de control (70) está abierta, teniendo la segunda válvula de control (44) un resorte (62) cargado para empujar el miembro (60) de válvula hacia su primera posición, y teniendo un solenoide (64) que se puede activar para mover el miembro(60) de válvula fuera de la primera posición y hacia su segunda posición; caracterizado por una unidad de control electrónico (36) acoplada operativamente a la primera válvula de control (70) y al solenoide (64) de la segunda válvula de control (44), y que controla activamente el elemento de accionamiento hidráulico (18).
Description
Circuito hidráulico para sistemas de suspensión
activa.
La invención se refiere a un sistema de
suspensión para soportar una masa sobre una base de un vehículo,
según la parte precaracterizadora de la reivindicación 1.
Se conocen sistemas pasivos de suspensión, tales
como para un asiento de vehículo. Por ejemplo, los tractores de
las Series 6000, 7000, 8000 y 9000 de producción de John Deere
tienen sistemas pasivos de suspensión de asiento que incluyen un
absorbedor hidráulico de choques en paralelo con un cojín de aire.
Se conocen sistemas activos de suspensión que incluyen un elemento
de accionamiento controlado
electro-hidráulicamente, que trabaja en paralelo
con un dispositivo elástico, tal como un resorte. Por ejemplo, el
documento US-4-4.363.377 describe
un sistema activo de suspensión de asiento con un elemento de
accionamiento hidráulico en paralelo con un resorte. Un sistema de
control controla la comunicación de fluido al elemento de
accionamiento en respuesta a una señal de posición de asiento, un
control de resistencia, un control de altura de asiento y un
control de ganancia. El documento
US-A-6.000.703 describe un sistema
activo de control de suspensión de cabina o de asiento, con un
elemento de accionamiento hidráulico en paralelo con un resorte
neumático de aire o cojín de aire. Un sistema activo de suspensión
de asiento que controla activamente el aislamiento del asiento con
mecanismos hidráulicos y un acelerómetro, se expone en el artículo
"An Active Seat Suspension System For Off-Road
Vehicles", por Grimm y otros, Division of Control Engineering,
University of Saskachewan, Saskatoon, Canadá. Con un sistema
activo electro-hidráulico de control de posición,
pueden ocurrir interacciones hidráulicas en la puesta en marcha y
parada del vehículo.
Por el documento DE 41 20 489 A1 se conoce un
sistema de suspensión según el preámbulo de la reivindicación
1.
En la puesta en marcha, se puede generar una
presión hidráulica antes que el control electrónico esté
funcionando. Si el circuito hidráulico no está bloqueado cuando se
activa el control electrónico, se pueden producir movimientos
repentinos en el elemento de accionamiento motivados por la presión
de suministro que está presente antes del apropiado
posicionamiento de la válvula de control del elemento de
accionamiento. En el caso de una pérdida de energía eléctrica, se
podría perder el control electrónico de posición, dando lugar a una
acción indeseada del sistema de suspensión. Típicamente, se usa un
sensor de realimentación de posición de bobina para situar
exactamente la bobina de la válvula de control del elemento de
accionamiento en la puesta en marcha. Esto añade costes y
complejidad al sistema. Por consiguiente, es deseable tener un
circuito hidráulico que no requiera el uso de un sensor de
realimentación de posición de bobina.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar un sistema de suspensión con el cual se resuelvan los
problemas mencionados y se cumplan los deseos. En particular, un
objeto de la presente invención es proporcionar un sistema activo
de suspensión que impida indeseadas interacciones hidráulicas en la
puesta en marcha y parada del vehículo. Otro objeto de la invención
es proporcionar un sistema activo de suspensión, en el que se
impida la acción del elemento de accionamiento hidráulico hasta que
se active el control electrónico. Otro objeto de la invención es
proporcionar un sistema activo de suspensión que impida la
indeseada actuación del sistema de suspensión si se pierde la
energía eléctrica. Otro objeto de la invención es proporcionar un
sistema activo de suspensión con un circuito hidráulico que no
requiera el uso de un sensor de realimentación de posición de
bobina.
Éstos y otros objetos se logran mediante la
presente invención según la reivindicación 1. Otras disposiciones
y otros desarrollos ventajosos de la invención quedan de manifiesto
en las reivindicaciones dependientes.
En una realización ventajosa de la presente
invención, un sistema activo de suspensión para soportar una masa,
tal como un asiento sobre una base de un vehículo, incluye un
elemento de accionamiento hidráulico acoplado entre el asiento y
la base, un dispositivo neumático de descarga entre el asiento y la
base, y un sistema de control que controla activamente el elemento
de accionamiento hidráulico y que controla el miembro de descarga.
Una válvula de control de flujo controla la extensión y retracción
del elemento de accionamiento. Una válvula de control proporcional
de presión está conectada entre una válvula primaria de reducción
de presión y una entrada de la válvula de control de flujo. Durante
la puesta en marcha, la válvula de control de presión impide el
suministro de fluido a presión hacia la válvula de control de flujo,
hasta que la válvula de control de flujo sea llevada a su centro o
posición nula. Durante un fallo de energía eléctrica, la válvula de
control de presión actuada por solenoide es llevada por un resorte
a una posición de cierre que impide la comunicación de presión a
la válvula de control de flujo.
Ahora se describirán y explicarán la invención y
otros desarrollos y disposiciones ventajosas de la invención con
mayor detalle, a modo de ejemplo, y con referencia a los dibujos
adjuntos, en los cuales:
la Figura 1 es un diagrama esquemático
simplificado de un sistema de suspensión de asiento según la
presente invención;
la Figura 2 es un diagrama esquemático de la
parte de circuito de válvula hidráulica de la Figura 1;
la Figura 3 es un diagrama eléctrico esquemático,
de un sistema según la presente invención;
la Figura 4 ilustra una válvula alternativa que
se puede usar en lugar de la válvula de control de presión de la
Figura 2; y
la Figura 5 ilustra otra válvula alternativa que
se puede usar en lugar de la válvula de control de presión de la
Figura 2.
Con referencia a la Figura 1, un sistema activo
10 de suspensión de asiento incluye un asiento 12 soportado por
una unión de tijera 14 encima de una base 16 de asiento. También,
acoplado entre el asiento 12 y la base 16, hay un pistón
hidráulico o elemento de accionamiento 18 y un dispositivo
neumático tal como un cojín de aire 20. Un circuito hidráulico o
unidad de válvula 22 controla la comunicación de fluido entre el
elemento de accionamiento 18, una bomba 24 y un depósito o cárter
26. La cantidad de aire en el cojín de aire 20 es controlada por
un compresor 28 (controlado por el solenoide 29) y por un
respiradero 30 (controlado por el solenoide 31). Un acelerómetro
32, tal como un transductor de silicio de variación capacitiva,
disponible comercialmente, está preferiblemente unido al asiento
12; y un sensor 34 de posición de asiento, tal como un transductor
giratorio medidor de relación, de efecto Hall, está acoplado a la
unión 14. Una unidad de control electrónico (UCE) 36 recibe señales
de los sensores 32 y 34, desde un control de altura 37 accionable
manualmente (conmutador basculante de subida/bajada) y desde un
control de firmeza 38 accionable manualmente. En respuesta a estas
entradas, la UCE 36 proporciona señales de control a la unidad de
válvula 22, al solenoide 29 de control del compresor y a un
solenoide 31 de control del respiradero.
Como se observa mejor en la Figura 2, la unidad
de válvula 22 incluye un filtro de aire de entrada 40 acoplado
entre la bomba 34 y una válvula 42 de reducción de presión. Una
válvula 44 de control proporcional de presión, de dos posiciones,
controlada por piloto y accionada por solenoide, incluye una
primera abertura 46, una segunda abertura 50 y una tercera abertura
56. La primera abertura 46 está comunicada con una salida de la
válvula 42 de reducción de presión y con un acumulador 48. La
segunda abertura 50 está comunicada con una entrada 52 de control
de presión, de la válvula 42 de reducción de presión, y con el
cárter 26 a través de una válvula de retención de retorno 54. La
tercera abertura 56 está comunicada con una abertura 58 de
detección de presión de la válvula 44 y con una válvula 70 de
control proporcional de flujo. La válvula 44 incluye un miembro 60
de válvula movible desde una primera posición, en la que la abertura
46 está cerrada y la abertura 50 está comunicada con la abertura
56, hasta una segunda posición en la que la abertura 50 está
cerrada y la abertura 46 está comunicada con la abertura 56. Un
resorte 62 empuja el miembro 60 de válvula hacia su primera
posición. El solenoide 64 puede ser activado para mover el miembro
60 de válvula hacia su segunda posición. Alternativamente, la
válvula 44 puede ser una válvula proporcional de actuación directa,
tal como la mostrada en la Figura 4, o una válvula no proporcional
de actuación directa, tal como la mostrada en la Figura 5.
La válvula 70 de control proporcional de flujo
incluye una primera abertura 72, una segunda abertura 74, una
tercera abertura 76 y una cuarta abertura 78. La abertura 72 está
comunicada con la tercera abertura 56 de la válvula 44. La
abertura 74 está comunicada con la abertura 50 de la válvula 44, y
con el cárter 26 a través de la válvula 54 de retención de retorno.
La abertura 76 está comunicada con una primera abertura del
elemento de accionamiento 18 y con la abertura 74 a través del
orificio 77. La abertura 78 está comunicada con una segunda
abertura del elemento de accionamiento 18 y con la abertura 74 a
través del orificio 79. Preferiblemente, un orificio 80 comunica
la abertura 76 con la abertura 78. La válvula 70 incluye un miembro
82 de válvula movible desde una primera posición (extensión del
elemento de accionamiento), en la que la abertura 72 está
comunicada con la abertura 76, y la abertura 78 está comunicada con
la abertura 74, hasta una segunda posición central o de
"flotación", en la que la abertura 72 está bloqueada y las
aberturas 76 y 78 están comunicadas con la abertura 74, y hasta una
tercera posición (retracción del elemento de accionamiento) en la
que la abertura 72 está comunicada con la abertura 78, y la
abertura 74 está comunicada con la abertura 76. Un resorte 84
empuja el miembro 82 de válvula hacia su primera posición. El
solenoide 86 puede ser activado para mover el miembro 82 de
válvula hacia su segunda y tercera posiciones.
El elemento de accionamiento 18 incluye un pistón
90 y un vástago 92 movible dentro de un cilindro 94 y que separa
el cilindro en cámaras 96 y 98. Un orificio de paso 100 se extiende
a través del pistón 90 y comunica la cámara 96 con la cámara
98.
Como se observa mejor en la Figura 3, la UCE 36
está conectada al acelerómetro 32, al sensor 34 de posición de
asiento, al control altura 37, al control de firmeza 38, al
solenoide 64 de la válvula 44, al solenoide 86 de la válvula 70,
al solenoide 29 del compresor 28 y al solenoide 31 del respiradero
30. Preferiblemente, la UCE está programada de manera que funcione
como se describe más adelante.
Preferiblemente, la UCE pone el sistema en un
modo de "hidráulica desactivada" anulando la corriente
aplicada a la válvula 44 de control de presión y a la válvula 70 de
control de flujo. Con estas válvulas desactivadas, la suspensión
actúa como una suspensión pasiva con ambos lados del elemento de
accionamiento 18 conectados al cárter, permitiendo que flote
libremente. Preferiblemente, el modo "hidráulica desactivada"
es habilitado cuando el vehículo está estacionario, existe una
condición de fallo, una orden de bajada de asiento es generada por
el control de altura 37 (subida/bajada), o si la llave de encendido
(no mostrada) está sacada.
Cuando se pasa del modo "hidráulica
desactivada" a un modo de control activo (elevación mediante el
control 37 o aislamiento activo), la UCE 36 anula la corriente a la
válvula 70 de control de flujo, mientras que la orden aplicada al
solenoide 64 de la válvula 44 de control de presión es aumentada
gradualmente desde cero. Este aumento gradual de corriente a la
válvula 44 de control de presión proporciona un gradual y
controlado aumento de la presión suministrada a la válvula 70 de
control de flujo. Después que esta orden de corriente ha sido
"elevada" a un nivel máximo, la UCE 36 ajusta la corriente al
solenoide 86 de la válvula 70 de control de flujo para mover el
asiento 12 a la posición deseada. (La UCE 36 podría ajustar la
corriente a la válvula 70 de control de flujo antes que la
corriente en la válvula 44 de control de presión alcance el nivel
máximo). El funcionamiento de la UCE 36 y un sistema de control
asociado con ella se describen, también, en el documento US
6.371.459 (presentado en la misma fecha que la presente
solicitud).
La Figura 4 muestra una válvula 144 de control
proporcional, de actuación directa, que se puede usar en lugar de
la válvula 44 de control de presión. La válvula 144 tiene una
primera posición en la que la abertura 50 está bloqueada y la
abertura 46 está comunicada con la abertura 56, una segunda
posición en la que la abertura 56 está comunicada con las aberturas
46 y 50 a través de orificios 146 y 148, respectivamente, y una
tercera posición en la que la abertura 46 está bloqueada y la
abertura 50 está comunicada con la abertura 56.
Con referencia ahora a la Figura 5, se puede usar
una válvula 244 de control no proporcional, de actuación directa,
en lugar de la válvula 44 de control de presión. La válvula 244
tiene una primera posición en la que la abertura 50 está bloqueada
y la abertura 46 está comunicada con la abertura 56, y una segunda
posición en la que la abertura 46 está bloqueada y la abertura 50
está comunicada con la abertura 56. La válvula 244 de la Figura 5
es una válvula no proporcional sin un piloto, mientras que la
válvula 44 de la Figura 2 es una válvula proporcional con un
piloto.
Aunque la presente invención se ha descrito en
unión de una realización específica, se comprende que muchas
alternativas, modificaciones y variaciones serán evidentes para los
expertos en la técnica, a la luz de la descripción anterior. Por
ejemplo, la presente invención es aplicable a sistemas de
suspensión para masas distintas de las de asientos, tales como una
cabina o chasis de vehículo. Por consiguiente, esta invención está
destinada a abarcar todas las dichas alternativas, modificaciones y
variaciones que caigan dentro del alcance de las reivindicaciones
adjuntas.
Claims (10)
1. Un sistema de suspensión para soportar una
masa (12) sobre una base (16) de un vehículo, que comprende:
una fuente (24) de presión hidráulica;
un elemento de accionamiento hidráulico (18)
acoplado entre la masa (12) y la base (16);
una primera válvula de control (70) que controla
la extensión y retracción del elemento de accionamiento (18);
y
una segunda válvula de control (44) conectada
entre la fuente (24) y una entrada (72) de la primera válvula de
control (70), teniendo la segunda válvula de control (44) un miembro
(60) de válvula movible desde una primera posición en la que está
cerrada la comunicación entre la fuente (24) y la primera válvula
de control (70), hasta una segunda posición en la que la
comunicación entre la fuente (24) y la primera válvula de control
(70) está abierta, teniendo la segunda válvula de control (44) un
resorte (62) cargado para empujar el miembro (60) de válvula hacia
su primera posición, y teniendo un solenoide (64) que se puede
activar para mover el miembro (60) de válvula fuera de la primera
posición y hacia su segunda posición;
caracterizado por
una unidad de control electrónico (36) acoplada
operativamente a la primera válvula de control (70) y al solenoide
(64) de la segunda válvula de control (44), y que controla
activamente el elemento de accionamiento hidráulico (18).
2. El sistema de suspensión de la reivindicación
1, en el que:
la primera válvula de control (70) comprende una
válvula de control de flujo.
3. El sistema de suspensión de las
reivindicaciones 1 ó 2, en el que:
la segunda válvula de control (44) comprende una
válvula de control de presión.
4. El sistema de suspensión de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que:
la primera válvula de control (70) tiene una
posición nula que cierra la comunicación de fluido al elemento de
accionamiento (18); y
durante la puesta en marcha, la unidad de control
(36) coopera con la segunda válvula de control (44) y la primera
válvula de control (70) para impedir el suministro de fluido a
presión a la primera válvula de control (70) hasta que la primera
válvula de control (70) sea llevada a su posición nula.
5. El sistema de suspensión de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que:
durante un fallo de energía eléctrica, el resorte
(62) de la segunda válvula de control (70) mueve el miembro (60)
de válvula de la segunda válvula de control (44) a su primera
posición, cerrando la comunicación de fluido entre la fuente (24)
y la primera válvula de control (70).
6. El sistema de suspensión de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que:
una válvula (42) de reducción de presión está
conectada entre la fuente (24) y una entrada (46) de la segunda
válvula de control (44).
7. El sistema de suspensión de la reivindicación
6, en el que:
la válvula (42) de reducción de presión tiene una
abertura (52) de control de presión que está comunicada con una
abertura (50) de la segunda válvula de control (44), y con una
abertura (74) de la primera válvula de control (70).
8. El sistema de suspensión de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que:
la segunda válvula de control (44) comunica la
entrada (72) de la primera válvula de control (70) con un depósito
(26).
9. El sistema de suspensión de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que:
la segunda válvula de control (44) comprende una
válvula proporcional controlada por piloto, accionada por
solenoide.
10. El sistema de suspensión de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que comprende, también:
por lo menos un orificio (80, 100) acoplado al
elemento de accionamiento hidráulico (18) de modo que el fluido
hidráulico pase a través del orificio (80, 100) cuando el elemento
de accionamiento hidráulico (18) se mueve.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US09/654,793 US6467748B1 (en) | 2000-09-05 | 2000-09-05 | Hydraulic circuit for active suspension system |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES01120464T Expired - Lifetime ES2252124T3 (es) | 2000-09-05 | 2001-08-28 | Circuidto hidraulico para sistema de suspension activa. |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6467748B1 (es) |
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