ES2280367T3 - Ayuda de accionamiento a las cuatro ruedas para maquinas electricas. - Google Patents
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Abstract
Una máquina de elevación accionada por motor eléctrico, que comprende: un chasis (10) de vehículo que soporta una pluralidad de ruedas y al menos un brazo de operación (33) accionado hidráulicamente; al menos un motor eléctrico (14) acoplado a un primer conjunto (12) de la pluralidad de ruedas para accionar el primer conjunto (12) de la pluralidad de ruedas; al menos un motor hidráulico (28) acoplado a un segundo conjunto (27) de la pluralidad de ruedas para accionar selectivamente el segundo conjunto (27) de la pluralidad de ruedas; y una bomba hidráulica (30) accionada por un motor (32) de bomba y acoplada a una fuente de fluido hidráulico (34), estando la bomba (30) hidráulica en comunicación de fluido con el al menos un motor hidráulico (28) y con el al menos un brazo de operación (33) accionado hidráulicamente.
Description
Ayuda de accionamiento a las cuatro ruedas para
máquinas eléctricas.
La presente invención se refiere a sistemas de
accionamiento para máquinas eléctricas y, más en particular, a una
ayuda de accionamiento a las cuatro ruedas que incorpora una
transmisión hidráulica para las ruedas de dirección extremas, que
se aplica automáticamente cuando se detecta deslizamiento o que es
aplicada selectivamente por el operador. El sistema se ha
desarrollado para producir una máquina eléctrica que opera
eficientemente en un ambiente interior mientras que tiene la
capacidad de operar en un ambiente de construcción exterior, en el
que se requiere más capacidad de maniobra en terreno.
Se sabe que el accionamiento más eficiente en
una máquina alimentada por baterías es por medio del uso de un
motor eléctrico y un engranaje reductor. Esta construcción se
instala fácilmente en el extremo no directriz de la máquina. Sin
embargo, debido a la longitud física de un accionamiento de este
tipo, es impráctico hacerlo en el extremo directriz de una unidad
donde tiene que oscilar en un arco.
Los elevadores convencionales de plumas de
accionamiento a las cuatro ruedas son accionados por un motor de
combustión interna. El motor acciona una bomba, la cual a su vez
acciona cuatro transmisiones hidráulicas. Las transmisiones están
conectadas hidráulicamente por medio de divisores de flujo, que
distribuyen apropiadamente la potencia a las cuatro ruedas. Este
tipo de máquina consigue el esfuerzo de tracción máximo sumando la
potencia de las cuatro ruedas, proporcionando potencia para superar
pendientes y terreno agreste. Sin embargo, en gran parte del
tiempo, estas unidades operan en superficies lisas o al menos
mejoradas, en las que no se requiere el rendimiento de un
accionamiento a las cuatro de ruedas todo el tiempo. Sobre
superficies lisas o mejoradas, las válvulas y los motores extra
producen pérdidas de eficiencia. Estos dispositivos, que se utilizan
en terrenos agrestes para distribuir la potencia, reducen
adicionalmente la eficiencia cuando se dirige y se conduce sobre
superficies mejoradas.
Una transmisión hidráulica convencional se
ajusta bien y fácilmente en el extremo directriz. Sin embargo, una
transmisión convencional reduce la eficiencia en las condiciones en
las que no se requiere accionamiento a las cuatro ruedas, debido a
las pérdidas por bombeo en el motor y en las mangueras.
El documento EP 0664273 muestra una carretilla
elevadora que tiene un motor eléctrico por potencia tractora, un
motor eléctrico que actúa sobre una bomba para los circuitos
hidráulicos, y baterías que alimentan a los motores eléctricos. El
motor o ambos motores de potencia tractora son asíncronos y se
proporcionan dispositivos para detectar las posiciones angulares y
las velocidades angulares de los motores y una unidad de control
electrónica conectada a los dispositivos sensores para controlar la
potencia que se suministra a los motores dependiendo de las
velocidades requeridas de los motores y en base a los datos
proporcionados por los dispositivos sensores.
Con el accionamiento a las cuatro ruedas de
acuerdo con invención, el accionamiento primario es un accionamiento
eléctrico convencional (motor eléctrico y engranajes reductores)
situada en el extremo no directriz de la máquina.
En el extremo directriz de la máquina, están
instalados dos motores de pistones radiales, de accionamiento
directa. En este diseño de motor, el par motor se produce cuando la
presión hidráulica fuerza a los pistones contra un anillo de leva
interno, produciendo la rotación. Este tipo de motor de
accionamiento es muy compacto.
Debido a que los pistones se desplazan sobre el
anillo de leva, pero no están conectados mecánicamente al mismo,
cuando se retira la presión del motor los pistones son libres para
flotar hacia atrás a la posición retraída. En esta condición,
debido a que los pistones no entran en contacto con los anillos de
leva, no hay bombeo de aceite, o arrastre por contacto con los
componentes. Por lo tanto, cuando el accionamiento a las cuatro
ruedas no está aplicado, la unidad funciona tan eficientemente como
una máquina eléctrica convencional completa, con accionamiento a
las dos ruedas.
Se proporciona potencia hidráulica al
accionamiento de las ruedas delanteras por medio de la bomba
hidráulica accionada eléctricamente, que típicamente también
energiza al menos un brazo de operación accionado hidráulicamente,
tal como las funciones de pluma, una plataforma de elevación, etc.
La potencia se divide en la trasmisión delantera por medio de un
divisor de flujo de tipo de engranajes. Cuando ambas ruedas
delanteras tienen tracción con el suelo, la potencia se divide por
igual. En caso de que cualquiera de las ruedas delanteras pierda la
tracción, la presión en ese tramo de la transmisión se aplica por
medio del un engranaje del divisor de flujo, produciendo un par
motor adicional sobre el engranaje en el lado con tracción. Esto
produce una intensificación de la presión en ese lado, de manera
que más del 50% del par motor se aplica a la rueda con tracción. El
divisor de flujo está situado hidráulicamente entre la bomba y las
dos válvulas de control direccional, siempre que el comportamiento
anterior pueda efectuarse en las direcciones hacia delante y hacia
atrás.
En una realización ejemplar de la invención, una
máquina elevadora accionada por motor eléctrico incluye un chasis
de vehículo que soporta una pluralidad de ruedas y al menos un brazo
de operación accionado hidráulicamente. Al menos un motor eléctrico
está acoplado a un primer conjunto de la pluralidad de ruedas para
accionar el primer conjunto de ruedas, y al menos un motor
hidráulico está acoplado al segundo conjunto de la pluralidad de
ruedas para accionar selectivamente el segundo conjunto de ruedas.
Una bomba hidráulica accionada por un motor de bomba está acoplada
a una fuente de fluido hidráulico. La bomba hidráulica está en
comunicación de fluido con el motor hidráulico y con el brazo de
operación accionado hidráulicamente. El chasis de vehículo soporta
preferiblemente cuatro ruedas, en el que el primer conjunto y el
segundo conjunto de la pluralidad de ruedas incluye, cada uno, dos
de las cuatro ruedas. En este contexto, la máquina elevadora
accionada por motor eléctrico incluye dos motores hidráulicos
acoplados respectivamente a cada una del segundo conjunto de la
pluralidad de ruedas. Se puede disponer un divisor de flujo en
comunicación de fluido con la bomba hidráulica que divide el flujo
de fluido hidráulico entre cada una del segundo conjunto de ruedas.
Se puede proporcionar un sensor de tracción que detecta si una de
las ruedas del segundo conjunto de ruedas pierde la tracción. El
sensor de tracción se comunica con el divisor de flujo, que aplica
una presión más elevada a la otra del segundo conjunto de ruedas de
acuerdo con una señal del sensor de tracción. En una disposición
preferida, el primer conjunto de la pluralidad de ruedas incluye
ruedas no directrices de la máquina, y el segundo conjunto de la
pluralidad de ruedas incluye ruedas directrices de la máquina. Un
sensor de deslizamiento puede estar acoplado al primer conjunto de
la pluralidad de ruedas, que detecta una condición de deslizamiento
del primer conjunto de ruedas y activa la bomba hidráulica tras la
detección del deslizamiento. El sensor de deslizamiento puede ser
un sensor de RPM. Alternativa o adicionalmente, un conmutador
actuado por el operador puede estar acoplado a la bomba hidráulica
para activar la bomba hidráulica.
De acuerdo con otra realización ejemplar de la
invención, una máquina accionada por motor eléctrico incluye un
chasis de vehículo que soporta una pluralidad de ruedas, al menos un
motor eléctrico acoplado al primer conjunto de la pluralidad de
ruedas para accionar el primer conjunto de las ruedas, al menos un
motor hidráulico acoplado al segundo conjunto de la pluralidad
ruedas para accionar selectivamente el segundo conjunto de ruedas,
una bomba hidráulica accionada por un motor de bomba y acoplada a
una fuente de fluido hidráulico, y un sensor de deslizamiento
acoplado al primer conjunto de la pluralidad de ruedas que detecta
una condición de deslizamiento del primer conjunto de ruedas y
comunica la condición de deslizamiento a la bomba hidráulica para
activar la bomba hidráulica. La bomba hidráulica está en
comunicación de fluido con el al menos un motor hidráulico.
En todavía otra realización ejemplar de la
invención, un método para operar un una máquina de elevación
accionada por motor eléctrico incluye accionar el primer conjunto
de una pluralidad de ruedas con el al menos un motor eléctrico,
accionar selectivamente el segundo conjunto de la pluralidad de
ruedas con el al menos un motor hidráulico por medio de la bomba
hidráulica, y accionar el brazo de operación accionado
hidráulicamente de acuerdo con el control del operador por medio de
la bomba hidráulica. El método puede incluir los pasos de detectar
una condición de deslizamiento del primer conjunto de la pluralidad
de ruedas y accionar el segundo conjunto de la pluralidad de ruedas
de acuerdo con la condición de deslizamiento detectada del primer
conjunto.
Estos y otros aspectos y ventajas de la presente
invención se describirán en detalle con referencia al dibujo que se
acompaña, en el cual:
la figura 1 es una ilustración esquemática del
sistema de ayuda de accionamiento a las cuatro ruedas de acuerdo
con la presente invención.
La figura 1 es una ilustración esquemática de un
vehículo que incorpora un sistema de ayuda de accionamiento a las
cuatro ruedas de acuerdo con la presente invención. En la
disposición ilustrada, las ruedas delanteras son ruedas directrices
y las suelas traseras son ruedas no directrices. Sin embargo, la
disposición se podría invertir y no se pretende que la invención se
limite al ejemplo ilustrado.
Haciendo referencia a la figura, un chasis 10 de
vehículo, que incluye un sistema de ayuda de accionamiento a las
cuatro ruedas, soporta ruedas traseras 12 accionadas por los motores
eléctricos respectivos 14, tales como motores de CC, por medio de
reductores de engranajes 16. Cada rueda también incluye un freno de
aparcamiento 18 y un sensor de RPM/dirección 20. Un panel 22 de
contactores incluye relés para la desconexión principal,
conmutación hacia delante y hacia atrás y control de tracción para
los motores eléctricos 14.
Un controlador 24 está acoplado a la fuente de
alimentación 26, tal como una batería. Durante la operación normal,
cuando se desplaza sobre una superficie lisa o mejorada, no se
requiere un accionamiento a las cuatro ruedas todo el tiempo. De
acuerdo con la disposición de la presente invención, bajo
condiciones de conducción normales sobre superficies lisas o
mejoradas, el controlador 24 efectúa el accionamiento de solamente
las ruedas traseras 12.
El sistema 10 incluye medios para accionar las
ruedas delanteras 27 del vehículo. Un motor 28 de pistones
radiales, de accionamiento directo hidráulico acciona cada una de
las ruedas delanteras 27. La estructura específica de los motores
hidráulicos 28 es conocida, y se podría utilizar cualquier
construcción adecuada. Por lo tanto, los detalles de la estructura
y de la operación de los motores hidráulicos 28 no se describirán
adicionalmente. Sin embargo, en general, con este diseño de motor,
el par motor se produce cuando la presión hidráulica fuerza los
pistones contra un anillo de leva interno, produciendo la rotación.
Una bomba hidráulica 30 es accionada por un motor 32 de bomba, tal
como un motor de bomba de CC, y está acoplado a una fuente de
fluido hidráulico 34. La potencia se divide a través de la
transmisión delantera por medio de un divisor 36 de flujo de tipo
de engranajes y a los motores hidráulicos 28 por medio de las
válvulas 38 de control direccional. El divisor 36 de flujo de tipo
de engranajes asegura que las ruedas estén rotando a la misma
velocidad y, en el caso de que una de las ruedas deslizase,
transfiere par motor a la rueda que tiene tracción. Por medio de la
activación de las válvulas 38, es posible sincronizar la dirección
de rotación de los motores hidráulicos 28 con el sentido de
rotación de las ruedas traseras 12.
Cuando el controlador 24 detecta que las ruedas
traseras 12 están deslizando, por medio de de los sensores 20, el
controlador 24 activa el sistema de accionamiento 27 de las ruedas
delanteras al accionar el motor 32 de bomba por medio del divisor
36 de flujo y de las válvulas 38 para accionar los motores
hidráulicos 28. Alternativa o adicionalmente, el sistema puede
efectuar el accionamiento a las cuatro ruedas por medio de selección
por el operador.
En un elevador de brazo o aparato similar, el
motor 32 de bomba es el mismo motor que acciona las funciones de
elevación o de brazo 33. El divisor 36 de flujo divide la potencia
hidráulica en la transmisión delantera de acuerdo con la cantidad
de tracción de las ruedas respectivas 27. Cuando ambas ruedas
delanteras 27 tienen tracción con el suelo, la potencia se divide
por igual. En el caso de que cualquiera de las ruedas delanteras
pierda tracción, la presión en ese tramo de la transmisión se aplica
a través de un engranaje del divisor 36 de flujo. Esto produce un
par motor adicional sobre el engranaje en el lado con tracción. Como
resultado, se produce una intensificación de la presión en ese lado
de manera que más del 50% del par motor se aplica a la rueda con
tracción. Como se muestra, el divisor 36 de flujo está situado
hidráulicamente entre la bomba 30 y las dos válvulas 38 de control
de dirección, proporcionando rendimiento en las direcciones hacia
delante y hacia atrás.
Debido a que los pistones de los motores
hidráulicos 28 se desplazan sobre el anillo de leva pero no están
conectados mecánicamente al mismo, cuando se elimina la presión del
motor, los pistones quedan libres para desplazarse hacia atrás a
una posición retraída. En esta condición, debido a que los pistones
no entran en contacto con los anillos de leva, no hay bombeo de
aceite o arrastre producido por el contacto con los componentes.
Por lo tanto, cuando el sistema de accionamiento a las cuatro ruedas
no está aplicado, la unidad funciona tan eficientemente como una
máquina eléctrica de accionamiento completo a dos ruedas
convencional.
Claims (22)
1. Una máquina de elevación accionada por motor
eléctrico, que comprende:
- un chasis (10) de vehículo que soporta una pluralidad de ruedas y al menos un brazo de operación (33) accionado hidráulicamente;
- al menos un motor eléctrico (14) acoplado a un primer conjunto (12) de la pluralidad de ruedas para accionar el primer conjunto (12) de la pluralidad de ruedas;
- al menos un motor hidráulico (28) acoplado a un segundo conjunto (27) de la pluralidad de ruedas para accionar selectivamente el segundo conjunto (27) de la pluralidad de ruedas; y
- una bomba hidráulica (30) accionada por un motor (32) de bomba y acoplada a una fuente de fluido hidráulico (34), estando la bomba (30) hidráulica en comunicación de fluido con el al menos un motor hidráulico (28) y con el al menos un brazo de operación (33) accionado hidráulicamente.
2. Una máquina de elevación accionada por motor
eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el chasis
(10) de vehículo soporta cuatro ruedas, y en la que el primer
conjunto (12) y el segundo conjunto (27) de la pluralidad de ruedas
comprende cada uno dos de las cuatro ruedas, incluyendo la máquina
de elevación accionada por motor eléctrico, dos motores hidráulicos
(28) acoplados respectivamente a cada una del segundo conjunto (27)
de la pluralidad de ruedas.
3. Una máquina de elevación accionada por motor
eléctrico de acuerdo con la reivindicación 2, que comprende además
un divisor (36) de flujo en comunicación de fluido con la bomba
hidráulica (30), dividiendo el divisor (36) de flujo al flujo de
fluido hidráulico entre cada una del segundo conjunto (27) de ruedas
de la pluralidad de ruedas.
4. Una máquina de elevación accionada por motor
eléctrico de acuerdo con la reivindicación 3, que comprende además
un sensor de tracción que detecta si una de las ruedas en el segundo
conjunto (27) de la pluralidad de ruedas pierde tracción,
comunicándose el sensor de tracción con el divisor (36) de flujo, en
la que el divisor (36) de flujo aplica una presión más elevada a la
otra del segundo conjunto de ruedas (27) de la pluralidad de ruedas
de acuerdo con una señal procedente del sensor de tracción.
5. Una máquina de elevación accionada por motor
eléctrico de acuerdo con la reivindicación 3, en la que el divisor
(36) de flujo está dispuesto hidráulicamente entre la bomba
hidráulica y una pareja de válvulas (38) de control direccional
acopladas respectivamente a cada uno de los motores hidráulicos
(28).
6. Una máquina de elevación accionada por motor
eléctrico de acuerdo con la reivindicación 2, en la que el primer
conjunto (12) de la pluralidad de ruedas comprende ruedas no
directrices de la máquina, y en la que el segundo conjunto (27) de
la pluralidad de ruedas comprende ruedas directrices de la
máquina.
7. Una máquina de elevación accionada por motor
eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además
un sensor de deslizamiento acoplado al primer conjunto (12) de la
pluralidad de ruedas, detectando el sensor de deslizamiento una
condición de deslizamiento del primer conjunto (12) de la pluralidad
de ruedas y activando la bomba hidráulica (30) tras una detención
de deslizamiento.
8. Una máquina de elevación accionada por motor
eléctrico de acuerdo con la reivindicación 7, en la que el sensor de
deslizamiento comprende un sensor de RPM.
9. Una máquina de elevación accionada por motor
eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además
un conmutador actuado por operador, acoplado a la bomba hidráulica
(30), activando el conmutador a la bomba hidráulica (30).
10. Una máquina accionada por motor eléctrico
que comprende:
- un chasis (10) de vehículo que soporta una pluralidad de ruedas;
- al menos un motor eléctrico (14) acoplado a un primer conjunto (12) de la pluralidad de ruedas para accionar el primer conjunto (12) de la pluralidad de ruedas;
- al menos un motor hidráulico (28) acoplado a un segundo conjunto (27) de la pluralidad de ruedas para accionar selectivamente el segundo conjunto (27) de la pluralidad de ruedas;
- una bomba hidráulica (30) accionada por un motor (32) de bomba y acoplada a una fuente de fluido hidráulico (34), estando la bomba hidráulica (30) en comunicación de fluido con el al menos un motor hidráulico (28); y
- un sensor de deslizamiento acoplado al primer conjunto (12) de la pluralidad de ruedas, detectando el sensor de deslizamiento una condición de deslizamiento del primer conjunto (12) de la pluralidad de ruedas y comunicando la condición de deslizamiento a la bomba hidráulica (30) para activar la bomba hidráulica (30).
11. Una máquina accionada por motor eléctrico de
acuerdo con la reivindicación 10, que comprende además un conmutador
actuado por operador acoplado a la bomba hidráulica (30), activando
el conmutador a la bomba hidráulica (30).
12. Una máquina accionada por motor eléctrico de
acuerdo con la reivindicación 10, en la que el chasis (10) de
vehículo soporta cuatro ruedas, y en la que cada uno del primer
conjunto (12) y del segundo conjunto (27) de la pluralidad de
ruedas comprende dos de las cuatro ruedas, incluyendo la máquina
accionada por motor eléctrico dos motores hidráulicos (28)
respectivamente acoplados a cada una del segundo conjunto (27) de la
pluralidad de ruedas.
13. Una máquina accionada por motor eléctrico de
acuerdo con la reivindicación 12, que comprende además un divisor
(36) de flujo en comunicación de fluido con la bomba hidráulica
(30), dividiendo el divisor (36) de flujo el flujo de fluido
hidráulico entre cada una de las ruedas del segundo conjunto (27) de
la pluralidad de ruedas.
14. Una máquina accionada por motor eléctrico de
acuerdo con la reivindicación 13, que comprende además un sensor de
tracción que detecta si una de las ruedas en el segundo conjunto
(27) de la pluralidad de ruedas pierde tracción, comunicándose el
sensor de tracción con el divisor (36) de flujo, en la que el
divisor (36) de flujo aplica una presión más alta a la otra de las
ruedas del segundo conjunto (27) de la pluralidad de ruedas de
acuerdo con una señal procedente del sensor de tracción.
15. Una máquina accionada por motor eléctrico de
acuerdo con la reivindicación 13, en la que el divisor (36) de flujo
está dispuesto hidráulicamente entre la bomba hidráulica (30) y una
pareja de válvulas (38) de control direccional acopladas
respectivamente a cada uno de los motores hidráulicos (28).
16. Una máquina accionada por motor eléctrico de
acuerdo con la reivindicación 12, en la que el primer conjunto (12)
de la pluralidad de ruedas comprende ruedas no directrices de la
máquina, y en la que el segundo conjunto (27) de la pluralidad de
ruedas comprende ruedas directrices de la máquina.
17. Un método de operar una máquina elevadora
accionada por motor eléctrico, incluyendo la máquina un chasis (10)
de vehículo que soporta una pluralidad de ruedas y al menos un brazo
de operación (33) accionado hidráulicamente, al menos un motor
eléctrico (14) acoplado a un primer conjunto (12) de la pluralidad
de ruedas, al menos un motor hidráulico (28) acoplado a un segundo
conjunto (27) de la pluralidad de ruedas, una bomba hidráulica (30)
accionada por un motor (32) de bomba y acoplada a una fuente de
fluido hidráulico (34), estando la bomba hidráulica (30) en
comunicación de fluido con al menos un motor hidráulico (28) y con
el al menos un brazo de operación (33) accionado hidráulicamente,
comprendiendo el método:
- accionar el primer conjunto (12) de la pluralidad de ruedas con el al menos un motor eléctrico (14);
- accionar selectivamente el segundo conjunto (27) de la pluralidad la de ruedas con el al menos un motor hidráulico (28) por medio de la citada bomba hidráulica (28); y
- accionar el brazo de operación (33) accionado hidráulicamente de acuerdo con el control del operador por medio de la citada bomba hidráulica (30).
18. Un método de acuerdo con la reivindicación
17, que comprende además detectar una condición de deslizamiento
del primer conjunto (12) de la pluralidad de ruedas y accionar el
segundo conjunto (27) de la pluralidad de ruedas de acuerdo con la
condición de deslizamiento detectada del primer conjunto
(12).
(12).
19. Un método de acuerdo con la reivindicación
17, en el que el paso de accionar selectivamente el segundo conjunto
(27) de la pluralidad de ruedas comprende accionar el segundo
conjunto 2(27) de la pluralidad de ruedas de acuerdo con un
conmutador seleccionado por el operador.
20. Un método de acuerdo con la reivindicación
17, en el que el chasis (10) del vehículo soporta cuatro ruedas, y
en el que el primer conjunto (12) y el segundo conjunto (27) de la
pluralidad de ruedas comprenden, cada uno, dos de las cuatro
ruedas, incluyendo la máquina de elevación accionada por motor
eléctrico dos motores hidráulicos (28) acoplados respectivamente a
cada una del segundo conjunto (27) de la pluralidad de ruedas, en
el que el paso de accionar selectivamente el segundo conjunto (27)
de la pluralidad de ruedas comprende dividir el flujo de fluido
hidráulico entre cada una de las ruedas del segundo conjunto (27)
del pluralidad de
ruedas.
ruedas.
21. Un método de acuerdo con la reivindicación
20, que comprende además detectar si una de las ruedas en el segundo
conjunto (27) de la pluralidad de ruedas pierde tracción, y aplicar
una presión más alta a la otra del segundo conjunto (27) de la
pluralidad de ruedas de acuerdo con la detección de la trac-
ción.
ción.
22. Un método de acuerdo con la reivindicación
20, que comprende además disponer hidráulicamente el divisor (36)
de flujo entre la bomba hidráulica (30) y una pareja de válvulas de
control (33) direccionales acopladas respectivamente a cada uno de
los motores hidráulicos (28).
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