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.
Antecedentes de la invención
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.
Breve sumario de la invención
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.
Breve descripción de los dibujos
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.
Descripción detallada de realizaciones preferidas
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).
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.
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.
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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