ES2651848T3

ES2651848T3 - Unidad de accionamiento

Info

Publication number: ES2651848T3
Application number: ES14757713.4T
Authority: ES
Inventors: Takayuki Ogawa
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2013-02-26
Filing date: 2014-01-29
Publication date: 2018-01-30
Anticipated expiration: 2034-01-29
Also published as: KR20150104594A; CA2900232C; JP2014163452A; CN104956095A; WO2014132732A1; CA2900232A1; EP2963303A4; EP2963303A1; US10150488B2; US20160001795A1; CN104956095B; JP5608252B2; KR101720448B1; EP2963303B1

Abstract

Unidad de accionamiento que comprende: un cilindro (2); un pistón insertado de manera deslizante en el cilindro (2), definiendo el pistón una cámara del lado del vástago (5) y una cámara del lado del pistón (6) en el cilindro (2); un vástago (4) insertado en el cilindro (2) y acoplado al pistón; un depósito (7); una primera válvula de apertura/cierre (9) dispuesta en un primer conducto (8) que comunica la cámara del lado del vástago (5) con la cámara del lado del pistón (6); una segunda válvula de apertura/cierre (11) dispuesta en un segundo conducto (10) que comunica la cámara del lado del pistón (6) con el depósito (7); un conducto de succión (21) configurado para permitir que un fluido de trabajo fluya solamente desde el depósito hacia la cámara del lado del pistón (6); un conducto de rectificación (20) configurado para permitir que el fluido de trabajo fluya solamente desde la cámara del lado del pistón (6) hacia la cámara del lado del vástago (5); una bomba (12) configurada para suministrar el fluido de trabajo a la cámara del lado del vástago (5); un motor (15) configurado para accionar la bomba (12); un primer conducto de descarga (18) y un segundo conducto de descarga (22) que comunican respectivamente la cámara del lado del vástago al depósito (7); y una primera válvula pasiva (19) dispuesta en el primer conducto de descarga (18), presentando la primera válvula pasiva (19) una primera característica de presión-caudal; caracterizada por una segunda válvula pasiva (23) dispuesta en el segundo conducto de descarga (22), presentando la segunda válvula pasiva (23) una segunda característica de presión-caudal; y una válvula de conmutación (24) configurada para comunicar y bloquear por lo menos uno del primer conducto de descarga (18) y el segundo conducto de descarga (22).

Description

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o puede determinarse utilizando una función que tenga la presión objetivo como parámetro. Al hacerlo, la pérdida de presión en la segunda válvula pasiva 23 es igual a la presión objetivo. En otras palabras, suministrando aceite de trabajo según el caudal determinado de la manera descrita anteriormente, la presión en la cámara del lado del vástago 5 curso arriba de la segunda válvula pasiva 23 se vuelve superior a la presión atmosférica, es decir, a la presión del depósito, en una cantidad correspondiente a la presión objetivo y, en consecuencia, la presión en la cámara del lado del vástago 5 curso arriba de la segunda válvula pasiva 23 alcanza la presión objetivo.

Para describir esto con más detalle, la segunda válvula de apertura/cierre 11 se encuentra en la posición de bloqueo 11c y, por lo tanto, el aceite de trabajo descargado desde la bomba 12 se devuelve al depósito 7 a través de la segunda válvula pasiva 23 en lugar de fluir al depósito 7 a través del cilindro 2. Por lo tanto, la presión en la cámara del lado del vástago 5 aumenta por encima de la presión en el depósito 7 en una cantidad correspondiente a la pérdida de presión en la segunda válvula pasiva 23 y, en consecuencia, la presión en la cámara del lado del vástago 5 se controla a la presión objetivo. Determinando un caudal de descarga de la bomba 12 en el que la presión en la cámara del lado del vástago 5 puede llegar a la presión objetivo, se determina sin ambigüedad una velocidad de giro del motor 15. Controlando el motor 15 a la velocidad de giro determinada, la presión en la cámara del lado del vástago 5 se regula a la presión objetivo y, en consecuencia, el empuje de la unidad de accionamiento 1A se controla a una magnitud deseada.

Por lo tanto, el controlador C determina el caudal de la segunda válvula pasiva 23 desde la presión objetivo, determina la velocidad de giro del motor 15 a partir del caudal determinado, y controla el motor 15 a la velocidad de giro determinada. La velocidad de giro del motor 15 puede controlarse a través de un control de realimentación controlando la velocidad de giro del motor 15. Si el motor 15 es un motor de corriente alterna o un motor sin escobillas, la velocidad de giro puede controlarse utilizando un sensor que detecte una posición de un rotor del motor 15. Si el motor 15 es un motor de escobillas que no tiene sensor para controlar la velocidad de giro, puede disponerse un sensor para controlar la velocidad de giro por separado. Debe observarse que, cuando la presión del depósito no se encuentra a la presión atmosférica, puede leerse un caudal correspondiente a una presión diferencial entre la presión objetivo y la presión del depósito a partir del diagrama de la característica de presión-caudal mostrado en la figura 2, y la velocidad de giro del motor 15 puede controlarse de manera que la bomba 12 descargue el caudal leído. Al hacer esto, la pérdida de presión en la segunda válvula pasiva 23 es igual a la presión diferencial entre la presión objetivo y la presión del depósito de manera que la presión en el lado curso arriba de la segunda válvula pasiva 23 se vuelve mayor que la presión del depósito en una cantidad correspondiente a la diferencia. Como resultado, la presión en la cámara del lado del vástago 5 curso arriba de la segunda válvula pasiva 23 alcanza la presión objetivo.

Por el contrario, cuando se hace que la unidad de accionamiento 1A realice un empuje deseado en una dirección de contracción, la primera válvula de apertura/cierre 9 se dispone en la posición de bloqueo 9b, la segunda válvula de apertura/cierre 11 se dispone en la posición de comunicación 11b, y la tercera válvula de apertura/cierre 24 se dispone en la posición de bloqueo 24c. Además, el motor 15 se acciona para suministrar aceite de trabajo desde la bomba 12 al cilindro 2. En consecuencia, la cámara del lado del pistón 6 y el depósito 7 se comunican entre sí, mientras que la cámara del lado del vástago 5 queda bloqueada desde la cámara del lado del pistón 6 y, por lo tanto, el aceite de trabajo es suministrado desde la bomba 12 solamente hacia la cámara del lado del vástago 5. Como resultado, se empuja el pistón 3 hacia la derecha en la figura 1 de manera que la unidad de accionamiento 1A realiza la operación de contracción.

Del mismo modo, en este caso, el empuje que realiza la unidad de accionamiento 1A y la presión en la cámara del lado del vástago 5 tienen una relación proporcional, tal como se ha descrito anteriormente y, por lo tanto, la presión en la cámara del lado del vástago 5 correspondiente al empuje a realizar sirve como presión objetivo. De manera similar al caso descrito anteriormente, la presión en la cámara del lado del vástago 5 puede regularse a la presión objetivo utilizando la segunda característica de presión-caudal de la segunda válvula pasiva 23. De manera similar, en este caso, la primera válvula de apertura/cierre 9 se encuentra en la posición de bloqueo 9c y, por tanto, el aceite de trabajo descargado de la bomba 12 es devuelto al depósito 7 a través de la segunda válvula pasiva 23 en lugar de fluir hacia el depósito 7 a través del cilindro 2. Por lo tanto, de manera similar al caso descrito anteriormente, determinando el caudal de descarga de la bomba 12, determinando la velocidad de giro del motor 15 a partir del caudal de descarga determinado, y controlando el motor 15 a la velocidad de giro determinada, la cámara del lado del vástago 5 se regula a la presión objetivo y, como resultado, el empuje de la unidad de accionamiento 1A se controla a la magnitud deseada.

Cuando la unidad de accionamiento 1A se expande, la cantidad de aceite de trabajo en el cilindro 2 es insuficiente y, por lo tanto, el aceite de trabajo es suministrado al cilindro 2 desde la bomba 12. Además, cuando la unidad de accionamiento 1A se contrae, la cantidad de aceite de trabajo en el cilindro 2 es excesiva y, por lo tanto, el aceite de trabajo es descargado desde el cilindro 2 al depósito 7 a través del primer conducto de descarga 18. En otras palabras, el caudal que pasa a través de la segunda válvula pasiva 23 varía a medida que la unidad de accionamiento 1A se expande y se contrae y, por lo tanto, cuando la velocidad de expansión/contracción de la

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válvula de apertura/cierre 11 se dispone en la posición de bloqueo 11c. Además, la tercera válvula de apertura/cierre 24 se dispone en la posición de bloqueo 24c, y la cuarta válvula de apertura/cierre 26 se dispone en la posición de comunicación 26b. El motor 15 se acciona entonces para suministrar aceite de trabajo al cilindro 2 desde la bomba

12. Como resultado, la cámara del lado del vástago 5 y la cámara del lado del pistón 6 se disponen en un estado de comunicación de manera que el aceite de trabajo es suministrado a ambos desde la bomba 12 y, por lo tanto, se empuja el pistón 3 hacia la izquierda en la figura 5, de manera que la unidad de accionamiento 1B realiza la operación de expansión.

Por el contrario, cuando se hace que la unidad de accionamiento 1B realice el empuje deseado en la dirección de contracción, independientemente del procedimiento utilizado para controlar el empuje de la unidad de accionamiento 1B al valor deseado, la primera válvula de apertura/cierre 9c se dispone en la posición de bloqueo y la segunda válvula de apertura/cierre 11 se dispone en la posición de comunicación 11b. Además, la tercera válvula de apertura/cierre 24 se dispone en la posición de bloqueo 24c, y la cuarta válvula de apertura/cierre 26 se dispone en la posición de comunicación 26b. El motor 15 se acciona para suministrar aceite de trabajo al cilindro 2 desde la bomba 12. Como resultado, la cámara del lado del pistón 6 y el depósito 7 se comunican entre sí, mientras que la cámara del lado del vástago 5 queda bloqueada desde la cámara del lado del pistón 6 y, por lo tanto, el aceite de trabajo es suministrado solamente a la cámara del lado del vástago 5 desde la bomba 12. En consecuencia, se empuja el pistón 3 hacia la derecha en la figura 5, de manera que la unidad de accionamiento 1B realiza la operación de contracción.

Además, cuando no se acciona la bomba 12 y la unidad de accionamiento 1B funciona como amortiguador, la primera válvula de apertura/cierre 9, la segunda válvula de apertura/cierre 11 y la cuarta válvula de apertura/cierre 26 se disponen todas en sus posiciones de bloqueo 9c, 11c, 26c, mientras que la tercera válvula de apertura/cierre 24 se dispone en la posición de comunicación 24b. Cuando el aceite de trabajo es expulsado del cilindro 2 debido a la expansión y la contracción de la unidad de accionamiento 1B en este estado, el aceite de trabajo se descarga al depósito 7 a través de la primera válvula pasiva 19. Cuando la cantidad de aceite de trabajo en el cilindro 2 es insuficiente, el aceite de trabajo es suministrado al cilindro 2 desde el depósito 7 a través del conducto de succión

21. Por consiguiente, la unidad de accionamiento 1B genera una fuerza de amortiguación correspondiente a la pérdida de presión en la primera válvula pasiva 19.

De manera similar a la primera realización, por lo tanto, la unidad de accionamiento 1B puede generar empuje tanto en la dirección de expansión como en la dirección de contracción, y el empuje puede ser controlado fácilmente incluso sin el uso de una válvula de descarga variable.

En otras palabras, del mismo modo que en la unidad de accionamiento 1B, proporcionando a la primera, la segunda y la tercera válvula pasiva 19, 23, 25 características de caudal de presión según las cuales la pérdida de presión se determina sin ambigüedad respecto al caudal que pasa a través las válvulas, la presión en el cilindro 2 puede controlarse regulando la cantidad de descarga de la bomba 12 sin el uso de una válvula de descarga variable y, en consecuencia, pueden conseguirse unas reducciones de tamaño y coste.

Además, en la unidad de accionamiento 1B, la característica de presión-caudal sintetizada de la segunda válvula pasiva 23 y la tercera válvula pasiva 25 se establece de manera que la pérdida de presión respecto al caudal que pasa a través de las válvulas es mayor que la de la primera característica de presión-caudal de la primera válvula pasiva 19, y el primer conducto de descarga 18 en el cual está dispuesta la primera válvula pasiva 19 puede bloquearse. Por lo tanto, la característica de presión-caudal de la primera válvula pasiva 19 puede establecerse a una característica óptima para obtener una característica de amortiguación deseada (variación de la fuerza de amortiguación respecto a la velocidad del pistón) en la unidad de accionamiento 1B. Por ejemplo, si la característica de presión-caudal de la primera válvula pasiva 19 es una característica tal como la mostrada por la línea continua F1 en la figura 2 y se hace que la unidad de accionamiento 1B genere un empuje (es decir, que funcione como un accionador), la presión en la cámara del lado del vástago 5 puede establecerse a la presión objetivo con una pequeña cantidad de descarga de la bomba 12 bloqueando el primer conducto de descarga 18. Además, la velocidad de variación de la velocidad del motor puede reducirse para permitir una mejora en la capacidad de respuesta, puede mejorarse la durabilidad de la bomba 12 y puede suprimirse el ruido de la bomba 12. Además, si la unidad de accionamiento 1B se hace funcionar como amortiguador, la característica de amortiguación deseada puede obtenerse comunicando el primer conducto de descarga 18.

Por lo tanto, regulando la cantidad de descarga de la bomba 12 utilizando la primera, la segunda y la tercera válvula pasiva 19, 23, 25 para controlar la presión en el cilindro 2, puede obtenerse fácilmente la característica de amortiguación deseada.

Además, en la unidad de accionamiento 1B, la tercera válvula pasiva 25 está constituida por una válvula de descarga y, por lo tanto, la presión en la cámara del lado del vástago 5 cuando se bloquea el primer conducto de descarga 18 puede mantenerse menor que la presión cuando el par del motor 15 es máximo. En consecuencia,

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puede evitarse una situación en la que el par excede el par del motor 15 cuando se envía un comando de empuje elevado de manera que el motor 15 se bloquea.

Además, en la unidad de accionamiento 1B, de manera similar a la unidad de accionamiento 1A, la segunda válvula pasiva 23 está constituida por un orificio, y se dispone una zona de orificios. Por lo tanto, cuando se hace que la unidad de accionamiento 1B funcione como actuador, la velocidad de giro del motor 15 puede mantenerse a cero o mayor de cero. Por lo tanto, puede suprimirse un aumento del consumo de energía y una reducción de la vida útil del cojinete debido a una repetida detención y aceleración del motor 15.

Además, igualmente en la unidad de accionamiento 1B, la válvula de retención 17 se encuentra dispuesta en la mitad del conducto de suministro 16 curso abajo de la bomba 12 y, por lo tanto, incluso cuando se hace que la unidad de accionamiento 1B se expanda y se contraiga de manera forzada por una fuerza externa, puede evitarse el contraflujo del aceite de trabajo desde la cámara del lado del vástago 5 a la bomba 12. Como resultado, puede obtenerse un empuje igual o superior al empuje generado de acuerdo con el par del motor 15.

Anteriormente se han descrito unas realizaciones de esta invención, pero las realizaciones anteriores son meramente ejemplos de aplicaciones de esta invención, y el alcance técnico de esta invención no está limitado a las constituciones específicas de las realizaciones anteriores.

Por ejemplo, en la primera realización, puede utilizarse como segunda válvula pasiva 23 un orificio de ventilación a través del cual pueda salir aire del cilindro 2. En la segunda realización, es difícil utilizar un orificio de ventilación a través del cual pueda salir aire del cilindro 2 como la segunda válvula pasiva 23 y, por lo tanto, a la configuración descrita anteriormente puede añadirse un orificio de salida de aire a través del cual pueda salir aire.

Además, en un caso en el que el empuje de la unidad de accionamiento 1A, 1B se controla a un valor deseado regulando la presión en la cámara del lado del vástago 5 a través del control del par del motor 15, la segunda válvula pasiva 23 puede estar constituida por una válvula de descarga configurada de manera similar a la tercera válvula pasiva 25, y no dispuesta paralela al orificio. En este caso, sin embargo, es difícil realizar el control en una zona en un par de arranque de la bomba 12 o por debajo del mismo.

Además, en la primera realización, el segundo conducto de descarga 22 normalmente es comunicativo. En cambio, puede disponerse una válvula de apertura/cierre en el segundo conducto de descarga 22 como válvula de conmutación. En este caso, la válvula de apertura/cierre puede comunicar el segundo conducto de descarga 22 cuando se hace que la unidad de accionamiento 1A funcione como actuador y comunica o bloquea el segundo conducto de descarga 22 cuando la unidad de accionamiento 1A se hace funcionar como amortiguador.

Además, en un caso en el que tanto el primer conducto de descarga 18 como el segundo conducto de descarga 22 se comunican cuando la unidad de accionamiento 1A se hace funcionar como amortiguador, como en la primera realización, la pérdida de presión generada por la primera válvula pasiva 19 puede regularse para que sea idéntica a la pérdida de presión generada por la segunda válvula pasiva 23. En este caso, cuando la unidad de accionamiento 1A se hace funcionar como actuador, la presión en la cámara del lado del vástago 5 puede regularse a la presión objetivo con una pequeña cantidad de descarga de la bomba 12 bloqueando el primer conducto de descarga 18. Cuando se dispone una válvula de apertura/cierre tanto en el primer conducto de descarga 18 como en el segundo conducto de descarga 22 como válvula de conmutación y la unidad de accionamiento se hace funcionar como accionador, la presión en la cámara del lado del vástago 5 puede regularse a la presión objetivo con una pequeña cantidad de descarga de la bomba 12 bloqueando cualquiera de los conductos.

Además, en la segunda realización, la válvula de conmutación está constituida por la tercera válvula de apertura/cierre 24 y la cuarta válvula de apertura/cierre 26 pero, tal como se muestra en la figura 7, la válvula de conmutación puede ser una válvula de control de dirección de solenoide 27 que incluya una válvula 27a que presente una primera posición 27b en la cual el primer conducto de descarga 18 esté comunicado y el segundo conducto de descarga 22 esté bloqueado, y una segunda posición 27c en la cual el primer conducto de descarga 18 esté bloqueado y el segundo conducto de descarga 22 esté comunicado, un muelle 27d configurado para empujar la válvula 27a para adoptar la primera posición 27b y un solenoide 27e que, cuando se activa, conmuta la válvula 27a a la segunda posición 27c contra el muelle 27d.

Además, en las realizaciones anteriores, se utilizan válvulas de solenoide como primera, segunda, tercera y cuarta válvula de apertura/cierre 9, 11, 24, 26, pero pueden utilizarse, en cambio, válvulas distintas de las válvulas de solenoide, tales como válvulas mecánicas.

Esta solicitud reivindica prioridad basada en la solicitud de patente japonesa nº 2013-035238 presentada en la oficina de patentes japonesa el 26 de febrero de 2013.

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Claims

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