ES2895647T3 - Sistema de accionamiento hidrostático con amortiguador de vibraciones variable - Google Patents

Abstract

Un sistema de accionamiento hidrostático (101, 201) que comprende: una primera unidad de accionamiento hidráulico (102) en donde la primera unidad de accionamiento hidráulico es un tipo de desplazamiento variable de unidad de accionamiento hidráulico que comprende un primer control de desplazamiento (104) para controlar el desplazamiento de la primera unidad de accionamiento hidráulico (102); una segunda unidad de accionamiento hidráulico (103); un primer eje de accionamiento (105) conectado a la primera unidad de accionamiento hidráulico (102); un segundo eje de accionamiento (106) conectado a la segunda unidad de accionamiento hidráulico (103); una primera línea de fluido (107) que conecta mediante un fluido la primera unidad de accionamiento hidráulico (102) a la segunda unidad de accionamiento hidráulico (103); caracterizado por que el sistema de accionamiento hidrostático comprende además un dispositivo de amortiguación variable (109) conectado a la primera línea de fluido (107) y conectado mediante un fluido a la primera y a la segunda unidades de accionamiento hidráulico (102, 103), en donde el dispositivo de amortiguación variable (109) comprende al menos un elemento variable que proporciona variación en la frecuencia de atenuación del dispositivo de amortiguación variable (109); y un primer aparato de conexión (113) entre el primer control de desplazamiento (104) de la primera unidad de accionamiento hidráulico (102) y el elemento variable del dispositivo de amortiguación variable (109) y que se puede operar para controlar el elemento variable según el desplazamiento del primer control de desplazamiento (104).

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de accionamiento hidrostático con amortiguador de vibraciones variable

Campo técnico

La presente invención se refiere a sistemas de accionamiento hidrostático y al control de vibraciones de los mismos.

Antecedentes

Los sistemas de accionamiento hidrostático modernos suelen constar de al menos 2 unidades de accionamiento hidráulico acopladas mediante un fluido entre sí. Una unidad de accionamiento hidráulico puede funcionar como bomba y la otra como motor, o viceversa. Cuando al menos una de las unidades de accionamiento hidráulico es una unidad variable, se crea una transmisión continuamente variable o CVT. Además, un sistema de accionamiento hidrostático también puede funcionar como variador en una transmisión infinitamente variable o IVT de potencia dividida, como se describe en el documento US 7.357.744. Las unidades de accionamiento hidráulico de desplazamiento positivo pueden tener diseños de álabes, émbolos, diafragmas o pistones. Uno de los más comunes y más eficientes es la unidad de accionamiento hidráulico de pistón de eje doblado (bomba o motor).

Uno de los aspectos desafortunados de la mayoría de las unidades de accionamiento hidráulico de desplazamiento positivo es que varias cámaras deben abrirse y cerrarse durante cada revolución del eje de transmisión, creando así pulsos de presión y flujo en las líneas hidráulicas. Dependiendo de la implementación particular, el nivel de vibración resultante de los fluidos y de la estructura puede ser bastante significativo. Pueden emplearse varios métodos para reducir la vibración transmitida a los componentes circundantes. Aislar físicamente el accionamiento hidrostático con amortiguadores especiales en los soportes estructurales y los ejes de transmisión es una opción, pero esto puede crear problemas de integración y empacado. Un método más eficiente es tratar la causa de la vibración más cerca de la fuente, es decir, reducir el nivel de pulsaciones de presión en las líneas hidráulicas. Los dispositivos de amortiguación típicos incluyen el resonador de Helmholtz o de rama lateral, el resonador de cámara concéntrica o la cámara de ondulación. Los dispositivos de amortiguación Pulse-Tone™ de Parker Hannifin y los dispositivos de amortiguación SPU Silencer de Linde Hydraulics son ejemplos prácticos de algunos de ellos. También hay dispositivos menos comunes, como el tubo Quincke, que configura ondas opuestas destructivas que reducen o eliminan la pulsación. Cuando se sintonizan correctamente, éstos pueden ser muy efectivos para reducir la amplitud de la vibración. Sin embargo, estos dispositivos deben estar sintonizados para ciertas bandas de frecuencia las cuales pueden ser bastante estrechas. Por lo tanto, tales dispositivos no son completamente efectivos en un sistema de accionamiento que tiene múltiples frecuencias de resonancia. Idealmente, estos dispositivos deberían ser "sintonizados sobre la marcha" para diferentes condiciones de funcionamiento.

Los dispositivos de amortiguación variable para hidráulica son bien conocidos en la técnica. Por ejemplo, el documento US 6.234.758 enseña un sistema de bombeo con una rama lateral variable que consta de una cámara de resonancia que tiene un pistón móvil que forma un extremo de la cámara. Usando varios métodos de actuación, el volumen de la cámara se puede alterar cambiando la posición del pistón. En el documento US 6.234.758, un controlador está conectado a un sensor de velocidad que monitoriza la velocidad de la bomba. El controlador altera el volumen de la cámara para atenuar la respuesta de frecuencia requerida para una velocidad de la bomba determinada. Aunque los componentes electrónicos se han utilizado con éxito tanto en aplicaciones estacionarias como móviles, añaden costes al sistema. Los componentes electrónicos, especialmente los sensores, no son tan robustos como los sistemas mecánicos comparables.

En los sistemas típicos que incorporan amortiguación variable, se monitoriza la velocidad para determinar la frecuencia de atenuación del dispositivo de amortiguación. La mayoría de estos sistemas se utilizan en sistemas puramente hidrostáticos (por ejemplo, CVT).

Aunque se conocen varios medios para el control de la vibración para los sistemas de accionamiento hidrostático, existe una necesidad continua de proporcionar diseños más simples y robustos y particularmente para su uso en una variedad más amplia de aplicaciones de transmisión tales como las IVTs. La presente invención aborda estas y otras necesidades como se describe a continuación.

Compendio

En una IVT, se ha descubierto recientemente que el sistema de accionamiento hidrostático se comporta de manera diferente que en una CVT. Las pruebas han indicado que muchos de los niveles de vibración más altos pueden correlacionarse simplemente con el desplazamiento bien de la bomba, bien del motor o una combinación de los dos. Como se mencionó anteriormente, una vez que un mecanismo mecánico se adapta a la curva de respuesta requerida, se convierte en un sistema muy robusto y fiable. La invención que se presenta aquí aprovecha estos hallazgos y permite el uso de un mecanismo o conexión mecánica para variar la frecuencia de atenuación del dispositivo de amortiguación en lugar de componentes electrónicos.

Un sistema de accionamiento hidrostático de la invención comprende unidades de accionamiento hidráulico primera y segunda, ejes de accionamiento primero y segundo conectados a las unidades de accionamiento hidráulico primera y segunda respectivamente, una primera línea de fluido que conecta mediante un fluido la primera unidad de accionamiento hidráulico a la segunda unidad de accionamiento hidráulico, un dispositivo de amortiguación variable conectado a la primera línea de fluido y conectado mediante un fluido a la primera y a la segunda unidades de accionamiento hidráulico, y un primer aparato de conexión. La primera unidad de accionamiento hidráulico es un tipo de desplazamiento variable de unidad de accionamiento hidráulico que comprende un primer control de desplazamiento para controlar el desplazamiento de la primera unidad de accionamiento hidráulico. El dispositivo de amortiguación variable comprende al menos un elemento variable que proporciona la variación de la frecuencia de atenuación del dispositivo de amortiguación variable. El primer aparato de conexión se proporciona entre el primer control de desplazamiento de la primera unidad de accionamiento hidráulico y el elemento variable del dispositivo de amortiguación variable y se puede operar para controlar el elemento variable según el desplazamiento del primer control de desplazamiento.

En realizaciones de la invención, la primera unidad de accionamiento hidráulico puede ser una bomba y el segundo sistema de accionamiento hidráulico puede ser un motor. O la función de las unidades se puede invertir, es decir, la primera unidad de accionamiento hidráulico puede ser un motor y el segundo sistema de accionamiento hidráulico puede ser una bomba.

El dispositivo de amortiguación variable empleado puede ser un resonador de Helmholtz. En tal caso, el elemento variable, por ejemplo, puede ser un pistón que forma un extremo del resonador de Helmholtz, por lo que el volumen del resonador de Helmholtz cambia con el desplazamiento del pistón. Alternativamente, el elemento variable puede ser un cuello de longitud variable del resonador de Helmholtz, por lo que el volumen del resonador de Helmholtz cambia con el desplazamiento del cuello. Sin embargo, el dispositivo de amortiguación variable puede ser cualquier dispositivo adecuado conocido en la técnica, incluyendo, por ejemplo, un resonador de cámara coaxial o un tubo Quincke.

El primer aparato de conexión empleado en el sistema de accionamiento hidrostático puede ser deseablemente un aparato mecánico que conecta mecánicamente el primer control de desplazamiento de la primera unidad de accionamiento hidráulico al elemento variable del dispositivo de amortiguación variable. En una realización en la que el dispositivo de amortiguación variable es un resonador de Helmholtz y el elemento variable es un pistón que forma un extremo del resonador de Helmholtz, un aparato mecánico ejemplar comprende un brazo de palanca unido al primer control de desplazamiento de la primera unidad de accionamiento hidráulico, y una varilla de doble efecto unida al pistón del resonador de Helmholtz. Además, la primera unidad de accionamiento hidráulico en tal realización puede ser un tipo de unidad de eje doblado que comprende un yugo o una placa de sector para su funcionamiento y en la que el brazo de palanca está unido o al yugo o a la placa de sector del eje doblado. Alternativamente, la primera unidad de accionamiento hidráulico puede ser un tipo de unidad de pistón axial en la que el brazo de palanca está unido a la placa oscilante de la unidad. Todavía más, la primera unidad de accionamiento hidráulico puede ser un tipo de unidad de motor de pistón radial en la que el brazo de palanca está unido al anillo de control de desplazamiento excéntrico de la unidad. De manera similar, la segunda unidad de accionamiento hidráulico también puede ser cualquiera de los tipos mencionados anteriormente, por ejemplo un tipo de eje doblado, un tipo de pistón axial, un tipo de motor de pistón radial u otro.

En realizaciones en las que el primer aparato de conexión es un aparato mecánico, el aparato mecánico puede comprender una articulación de barras múltiples, un mecanismo de leva, un mecanismo excéntrico o un mecanismo de tornillo. En realizaciones en las que el dispositivo de amortiguación variable es un resonador de Helmholtz y el elemento variable es un cuello de longitud variable del resonador de Helmholtz, el aparato mecánico puede comprender un brazo de palanca unido al primer control de desplazamiento de la primera unidad de accionamiento hidráulico, y una varilla de doble efecto unida al cuello del resonador de Helmholtz.

No obstante, el primer aparato de conexión empleado en el sistema de accionamiento hidrostático puede ser distinto de estrictamente un aparato mecánico. Por ejemplo, el primer aparato de conexión puede comprender un sensor de posición unido al primer control de desplazamiento de la primera unidad de accionamiento hidráulico, un actuador conectado al elemento variable del dispositivo de amortiguación variable y un controlador en el que la entrada del controlador está conectada al sensor de posición y la salida del controlador está conectada al actuador.

Otras variantes de la invención incluyen sistemas de accionamiento hidrostático en los que la segunda unidad de accionamiento hidráulico es también un tipo de desplazamiento variable de unidad de accionamiento hidráulico que comprende un segundo control de desplazamiento. En tal variante, el sistema de accionamiento hidrostático puede comprender adicionalmente: un segundo dispositivo de conexión entre el segundo control de desplazamiento de la segunda unidad de accionamiento hidráulico y el elemento variable del dispositivo de amortiguación variable y que se puede operar para controlar el elemento variable según el desplazamiento del segundo control de desplazamiento, y un dispositivo sumador conectado al primer y al segundo aparato de conexión y que se puede operar para variar el efecto del primer y del segundo aparatos de conexión sobre el elemento variable. Alternativamente, en una variante de este tipo, el dispositivo de amortiguación variable puede comprender un elemento variable adicional que proporciona la variación de la frecuencia de atenuación del dispositivo de amortiguación variable. El sistema de accionamiento hidrostático puede comprender entonces adicionalmente un segundo aparato de conexión entre el segundo control de desplazamiento de la segunda unidad de accionamiento hidráulico y el elemento variable adicional del dispositivo de amortiguación variable. Tales aparatos de conexión primero y segundo pueden estar interconectados. En otras variantes más, el sistema de accionamiento hidrostático puede comprender una segunda línea de fluido que conecta mediante un fluido la primera unidad de accionamiento hidráulico a la segunda unidad de accionamiento hidráulico.

Los sistemas de accionamiento hidrostático son especialmente adecuados para su uso en transmisiones infinitamente variables y/o transmisiones continuamente variables hidromecánicas de potencia dividida.

Por tanto, la invención representa un método robusto para atenuar la vibración en un sistema de accionamiento hidrostático relacionado. Específicamente, un método de la invención comprende: incorporar un primer control de desplazamiento para controlar el desplazamiento de la primera unidad de accionamiento hidráulico en la primera unidad de accionamiento hidráulico de desplazamiento variable, incorporar un primer aparato de conexión entre el primer control de desplazamiento de la primera unidad de accionamiento hidráulico y el elemento variable del dispositivo de amortiguación variable, y controlar el elemento variable según el desplazamiento del primer control de desplazamiento.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una ilustración esquemática de un sistema hidráulico de la técnica anterior (reproducido del documento mencionado anteriormente US6234758).

La figura 2 es un esquema de un sistema de accionamiento hidrostático de la invención en el que el dispositivo de amortiguación variable es un resonador de Helmholtz.

La figura 3 muestra un diagrama de un resonador de Helmholtz e ilustra la relación entre la frecuencia del resonador de Helmholtz (f) y sus dimensiones físicas.

La figura 4 es un esquema de un sistema de accionamiento hidrostático de la invención que es similar al de la figura 2 pero emplea un conjunto de conexión alternativo.

La figura 5 muestra un esquema de una IVT hidromecánica (HMIVT) de potencia dividida simple que incorpora el sistema de accionamiento hidrostático de la invención de la figura 2.

La figura 6 muestra un esquema de un sistema de accionamiento hidrostático de la invención que comprende un segundo control de desplazamiento opcional, un segundo aparato de conexión y un dispositivo sumador.

La figura 7 muestra un esquema de un sistema de accionamiento hidrostático de la invención que comprende una tercera unidad de accionamiento hidráulico opcional.

La figura 8 muestra un esquema de una realización alternativa de un sistema de accionamiento hidrostático de la invención que comprende una tercera unidad de accionamiento hidráulico opcional.

Descripción detallada

A menos que el contexto requiera de otra manera, a lo largo de esta memoria descriptiva y las reivindicaciones, las palabras "comprende", "que comprende" y similares deben interpretarse en un sentido inclusivo y abierto. Las palabras "un", "una" y similares deben considerarse que significan al menos uno y no se limitan a solo uno.

En esta memoria, el término "transmisión continuamente variable", o CVT, se refiere a una transmisión que puede cambiar de forma continua a través de un número infinito de relaciones de transmisión efectivas entre las relaciones mínima y máxima.

Una "transmisión infinitamente variable", o IVT, es una subclase de CVT y se refiere a una transmisión que puede cambiar de forma continua a través de un número infinito de relaciones de transmisión efectivas entre las relaciones mínima y máxima, siendo una de las relaciones una relación de velocidad entrada a salida infinita.

Una "unidad de accionamiento hidráulico" se refiere a una bomba o motor hidráulico de desplazamiento positivo, cualquiera de los cuales puede tener un diseño de desplazamiento fijo o variable. Un "tipo de desplazamiento variable de unidad de accionamiento hidráulico" se refiere a una unidad de accionamiento hidráulico en la que la cantidad de fluido desplazado por revolución puede variar mientras la unidad está en funcionamiento y en la que el desplazamiento variable se controla mediante un "control de desplazamiento" de algún tipo que es un mecanismo para controlar el desplazamiento de la unidad.

Un "variador" se utiliza a menudo en una IVT para efectuar cambios en la relación de velocidad y la relación de par en la transmisión. Consta de al menos dos ejes de entrada/salida con relaciones de velocidad y de par variables entre dichos ejes. Puede ser de diseño mecánico, hidráulico o eléctrico para efectuar los cambios de relación.

Un "variador hidráulico" es una subclase de variador y consta de al menos dos unidades de accionamiento hidráulico acopladas hidráulicamente entre sí. Cualquiera de las unidades de accionamiento hidráulico puede ser de diseño fijo o variable. Los ejes de entrada/salida de las unidades de accionamiento hidráulico forman los ejes de entrada/salida del variador. En un momento dado, al menos una de las unidades de accionamiento hidráulico funciona como bomba y las demás unidades funcionan como motor.

Una "IVT de trayectoria dividida" es una subclase de IVT en la que la potencia de entrada se divide entre 2 o más ramas y se recombina en la salida de la IVT. A menudo, al menos una de las ramas consta de un variador. Un ejemplo de una IVT de trayectoria dividida se describe en el documento US 7.357.744.

Los dispositivos de amortiguación variables para hidráulica son bien conocidos en la técnica. Por ejemplo, la figura 1 (reproducida del documento mencionado anteriormente US 6.234.758 de Caterpillar) ilustra un sistema de bombeo con una rama lateral variable que consta de una cámara de resonancia de tipo Helmholtz que tiene un pistón móvil que forma un extremo de la cámara. (En la figura 1, la descripción de los distintos elementos y la numeración de los mismos son los mismos que los utilizados en el documento US6234758). Como se mencionó anteriormente, utilizando varios métodos de actuación, el volumen de la cámara se puede alterar cambiando la posición del pistón. Un controlador está conectado a un sensor de velocidad que monitoriza indirectamente la velocidad de la bomba a través del motor eléctrico de accionamiento. El controlador altera el volumen de la cámara para atenuar la respuesta de frecuencia requerida para una velocidad de la bomba determinada. Los componentes electrónicos añaden costes al sistema y, además, los componentes electrónicos, especialmente los sensores, no son tan robustos como los sistemas mecánicos comparables. Los entornos operativos rigurosos, como los que se encuentran en las aplicaciones militares y comerciales móviles, pueden hacer que sea costoso integrar dispositivos eléctricos que sean lo suficientemente robustos como para sobrevivir en estos entornos.

La figura 2 muestra un esquema de un sistema de accionamiento hidrostático (o variador) ejemplar de la invención en el que el dispositivo de amortiguación variable es un resonador de Helmholtz. Un sistema de accionamiento de este tipo es particularmente adecuado para su uso en una IVT de trayectoria dividida. El sistema de accionamiento hidrostático 101 de la figura 2 tiene unidades de accionamiento hidráulico primera y segunda, 102 y 103 respectivamente. La primera unidad de accionamiento hidráulico 102 es un tipo de desplazamiento variable de unidad de accionamiento hidráulico que comprende un primer control de desplazamiento 104 para controlar el desplazamiento de la unidad. El tipo de segunda unidad de accionamiento hidráulico 103 no se especifica ya que puede ser de cualquier tipo adecuado, incluido un tipo de desplazamiento variable. El sistema también tiene ejes de accionamiento primero y segundo, 105 y 106 respectivamente, conectados a las unidades de accionamiento hidráulico primera y segunda 102, 103 respectivamente. Además, el sistema tiene un diseño de circuito cerrado que tiene una primera línea de fluido 107 que conecta mediante un fluido la primera unidad de accionamiento hidráulico 102 a la segunda unidad de accionamiento hidráulico 103, y una segunda línea de fluido 108 que conecta mediante un fluido la primera unidad de accionamiento hidráulico 102 a la segunda unidad de accionamiento hidráulico 103. (En una realización más simple, el sistema puede tener un diseño de circuito abierto, es decir, la segunda línea de fluido 108 puede no estar presente y las unidades de accionamiento hidráulico primera y segunda 102, 103 están conectadas a un sistema de depósito). Con el fin de amortiguar la vibración, el sistema incluye el dispositivo de amortiguación variable 109 en la primera línea de fluido 107 y está conectado mediante un fluido a la primera y segunda unidades de accionamiento hidráulico 102, 103. El dispositivo de amortiguación variable 109 comprende al menos un elemento variable que proporciona variación en la frecuencia de atenuación del dispositivo de amortiguación variable 109. En la figura 2, el dispositivo de amortiguación variable 109 se muestra como un resonador de Helmholtz y el elemento variable es el pistón 110 que forma un extremo del resonador. La cámara 111 forma el otro extremo del resonador y el resonador está conectado mediante un fluido por la línea de fluido 112 amortiguador a la primera línea de fluido 107. A medida que cambia el desplazamiento de la primera unidad de accionamiento hidráulico 102 variable, también cambia el volumen del resonador. Como se conoce en la técnica, la frecuencia del resonador de Helmholtz es proporcional al volumen de la cámara. (La figura 3, por ejemplo, muestra un diagrama de un resonador de Helmholtz y señala cualitativamente que la frecuencia del resonador de Helmholtz es una función de sus dimensiones físicas, incluidos el volumen V, la longitud del cuello L y el área de la sección transversal del cuello A.) El sistema de accionamiento hidrostático 101 de la figura 2 emplea un aparato de conexión mecánica simple 113 que está conectado a la primera unidad de accionamiento hidráulico 102 variable de tal manera que sigue el desplazamiento de la unidad. Específicamente aquí, el brazo de palanca 114 está unido al control de desplazamiento 104 de la unidad 102. Dependiendo del tipo de unidad y el control de desplazamiento usado, a lo que está unido el brazo de palanca podría ser el yugo o placa de sector de una unidad hidrostática de eje doblado, la placa oscilante de una unidad hidrostática de pistón axial, el anillo de control de desplazamiento excéntrico de un motor de pistón radial, etc. El otro extremo del aparato de conexión 113 en la figura 2 está conectado, a través de la varilla de doble efecto 115, al elemento variable del dispositivo de amortiguación variable 109, que, como se muestra aquí, es el pistón 110 del resonador de Helmholtz.

En realizaciones alternativas, se podría considerar un aparato de conexión mecánica que constase de una articulación de barras múltiples más compleja, un mecanismo excéntrico o de leva, un mecanismo de tornillo y/u otros mecanismos similares. En el esquema de la figura 4 se ilustra una realización alternativa de este tipo de un sistema de accionamiento hidrostático 201. (En la figura 4, se han utilizado números similares para identificar elementos comunes a los de la figura 2). Aquí, el aparato de conexión 213 emplea un dispositivo de leva 215 y seguidor 216 en lugar de la varilla de doble efecto 115 mostrada en la figura 2 para ajustar el pistón 110 del resonador de Helmholtz (es decir, el elemento variable en el dispositivo de amortiguación variable 109).

En otras realizaciones más, la frecuencia de atenuación de un resonador de Helmholtz podría variarse controlando la longitud de su cuello (es decir, el elemento variable entonces es el cuello). En una realización de este tipo, el aparato de conexión podría conectarse en cambio al cuello de longitud variable del resonador. En otras realizaciones más, el dispositivo de amortiguación variable empleado podría ser, alternativamente, un resonador de cámara coaxial, un tubo Quincke o cualquier otro dispositivo de amortiguación adecuado que tenga al menos un elemento variable que pudiera conectarse apropiadamente a las conexiones antes mencionadas y/u otras conexiones adecuadas.

En otras realizaciones más, el sistema de accionamiento hidrostático puede tener un diseño de circuito abierto que tenga solo una primera línea de fluido (es decir, sin una segunda línea de fluido) en la que la primera y la segunda unidades de accionamiento hidráulico están conectadas a un depósito común. Alternativamente, el sistema de accionamiento hidrostático puede tener un diseño de circuito abierto que tenga solo una primera línea de fluido en la que la primera unidad de accionamiento hidráulico está conectada a un primer depósito y la segunda unidad de accionamiento hidráulico está conectada a un segundo depósito.

Aunque los aparatos de conexión mecánica discutidos anteriormente permiten un control simple y robusto de los sistemas de accionamiento hidrostático instantáneos, si el entorno no es demasiado riguroso y se requiere más flexibilidad para controlar la frecuencia de atenuación del dispositivo de amortiguación variable, se puede usar un método electrónico en lugar de tales métodos mecánicos. Por ejemplo, un aparato de conexión ejemplar puede comprender en cambio un sensor de posición instalado en la primera unidad hidrostática variable para monitorizar el desplazamiento. A continuación, el sensor de posición puede conectarse a un controlador, que a su vez está conectado a un actuador para cambiar el elemento variable del dispositivo de amortiguación variable.

Los sistemas de accionamiento hidrostático de la invención son adecuados para su uso en varios tipos de transmisiones, incluyendo una CVT, una IVT o transmisiones de potencia dividida más complejas. La figura 5 muestra un sistema de accionamiento hidrostático 301 similar al de la figura 2 que se ha integrado en una IVT 310 de trayectoria dividida simple. Sin embargo, en la figura 5, tanto la primera como la segunda unidad de accionamiento hidráulico 302, 303 respectivamente, del sistema de accionamiento hidrostático 301 se muestran como que son del tipo variable, pero sólo la primera unidad de accionamiento hidráulico 302 está conectada al dispositivo de amortiguación variable 309. Como se muestra en la figura 5, la HMIVT 310 también comprende elementos convencionales para tales transmisiones dispuestos de manera típica. La HMIVT 310 tiene tanto el ramal mecánico 320 como el ramal hidráulico 321 en el que aparece el sistema de accionamiento hidrostático 301. La HMVIT 310 también incluye el divisor de potencia 322 (mostrado como un conjunto de engranajes planetarios), el conjunto de engranajes combinador 323, el eje de entrada 324 y el eje de salida 325.

En otras realizaciones más de la invención, la segunda unidad de accionamiento hidráulico también puede ser un tipo de desplazamiento variable de unidad de accionamiento hidráulico que comprende un segundo control de desplazamiento. El sistema de accionamiento hidrostático puede comprender entonces, adicionalmente, un segundo aparato de conexión entre el control de desplazamiento de la segunda unidad de accionamiento hidráulico y el elemento variable del dispositivo de amortiguación variable. Se puede colocar un dispositivo de suma entre la primera y la segunda conexiones y el elemento variable del dispositivo de amortiguación variable. Tal dispositivo de suma se usa para variar el efecto que tiene cada uno de los aparatos de conexión primero y segundo sobre el elemento variable. Por lo tanto, el primer elemento variable estaría conectado a través del dispositivo de suma a un aparato de conexión apropiado que a su vez está conectado a la primera unidad de accionamiento hidráulico y el primer elemento variable también estaría conectado a través del dispositivo de suma al segundo aparato de conexión que está conectado a la segunda unidad de accionamiento hidráulico. El dispositivo de suma funciona para combinar las salidas del primer y del segundo aparatos de conexión con el primer elemento variable.

Una realización ejemplar de esto se muestra en el esquema del sistema de accionamiento hidrostático 401 que se muestra en la figura 6. (En la figura 6, se han usado nuevamente números similares para identificar elementos comunes a los de la figura 2.) Aquí, la segunda unidad de accionamiento hidráulico 403 es del tipo variable con un segundo control de desplazamiento 404 para controlar el desplazamiento de la unidad 403. También aquí, el sistema de accionamiento hidrostático 401 comprende un primer aparato de conexión 413 y un segundo aparato de conexión 419 con un dispositivo de suma 420 conectado entre ellos. El primer aparato de conexión 413 incluye el brazo de palanca 114 (unido al control de desplazamiento 104) y la varilla de doble efecto 415. El segundo aparato de conexión 419 incluye el brazo de palanca 421 (unido al control de desplazamiento 404) y la varilla de doble efecto 422. Como se muestra aquí, dispositivo sumador 420 consta de una viga 423 con puntos de pivotamiento primero, segundo y tercero 424, 425 y 426 respectivamente. El primer aparato de conexión 413 está conectado al primer punto de pivotamiento 424. El segundo aparato de conexión 419 está conectado al tercer punto de pivotamiento 426. La entrada al elemento variable (pistón 110) del dispositivo de amortiguación variable 109 está conectada al segundo punto de pivotamiento 425 restante.

Otros dispositivos de suma pueden consistir en una primera y una segunda levas conectadas a los primer y segundo controles de desplazamiento con un seguidor unido al elemento variable.

El aparato de conexión mecánica discutido anteriormente permite un control simple y robusto de los sistemas de accionamiento hidrostático instantáneos. Sin embargo, si el entorno no es demasiado riguroso y se requiere más flexibilidad para controlar la frecuencia de atenuación del dispositivo de amortiguación variable, se puede utilizar un método electrónico en lugar de tales métodos mecánicos. Por ejemplo, un aparato de conexión ejemplar puede comprender en cambio un primer y un segundo sensores de posición instalados en las unidades de accionamiento hidráulico variable primera y segunda para monitorizar el desplazamiento. Los sensores de posición pueden entonces conectarse a un controlador, que a su vez está conectado a un actuador para controlar el elemento variable del dispositivo de amortiguación variable.

En otras realizaciones más de la invención, el dispositivo de amortiguación variable puede comprender un segundo elemento variable que proporciona variación en la frecuencia de atenuación del dispositivo de amortiguación variable (por ejemplo, dos elementos variables). En tal caso, el sistema de accionamiento hidrostático puede comprender adicionalmente un segundo aparato de conexión entre el segundo control de desplazamiento de la segunda unidad de accionamiento hidráulico y el segundo elemento variable del dispositivo de amortiguación variable. Por tanto, el primer elemento variable estaría conectado a través de un aparato de conexión apropiado a la primera unidad de accionamiento hidráulico y el segundo elemento variable estaría conectado a través del segundo aparato de conexión a la segunda unidad de accionamiento hidráulico. Además, los aparatos de conexión primero y segundo también pueden estar interconectados entre sí.

El aparato de conexión mecánica discutido anteriormente permite un control simple y robusto de los sistemas de accionamiento hidrostático instantáneos. Sin embargo, si el entorno no es demasiado riguroso y se requiere más flexibilidad para controlar la frecuencia de atenuación del dispositivo de amortiguación variable, se puede utilizar un método electrónico en lugar de tales métodos mecánicos. Por ejemplo, un aparato de conexión ejemplar puede comprender en cambio un primer y segundo sensores de posición instalados en las unidades de accionamiento hidráulico variable primera y segunda para monitorizar el desplazamiento. Los sensores de posición pueden entonces conectarse a un controlador, que a su vez está conectado a un primer y segundo accionador para controlar el primer y segundo elementos variables respectivamente del dispositivo de amortiguación variable.

También es posible una realización alternativa en la que el dispositivo de amortiguación variable esté conectado directamente a una de las unidades de accionamiento hidráulico en comunicación de fluido con la placa de la válvula.

En otras realizaciones más de la invención, se puede añadir una tercera unidad de accionamiento hidráulico 503 como se muestra en la figura 7. Aquí, la tercera unidad de accionamiento hidráulico 503 está conectada mediante un fluido a la primera y a la segunda unidades de accionamiento hidráulico 102 y 103 con líneas de fluido 507 y 508. El segundo eje de accionamiento 106 está acoplado mecánicamente al tercer eje de accionamiento 506 a través de la tercera unidad de accionamiento hidráulico 503. En una realización alternativa, los ejes de accionamiento 106 y 506 pueden acoplarse entre sí mediante engranajes o por otros medios conocidos en la técnica. En otra realización alternativa más, el segundo eje de accionamiento 106 y el tercer eje de accionamiento 506 pueden no estar acoplados mecánicamente en absoluto.

El control de desplazamiento 504a de la unidad de accionamiento hidráulico 103 está conectado al control de desplazamiento 504b de la unidad de accionamiento hidráulico 503 de manera que los cambios de desplazamiento se sincronizan entre la segunda unidad de accionamiento hidráulico 103 y la tercera unidad de accionamiento hidráulico 503. Como se muestra en la figura 7, la conexión entre los dos controles de desplazamiento 504a y 504b se hace con los brazos de palanca 514a y 514b y la articulación 516. En el caso en que la unidad de accionamiento hidráulico 103 y la unidad de accionamiento hidráulico 503 son unidades de eje doblado, la articulación 516 y los brazos de palanca 514a y 514b podrían eliminarse mediante el uso de un yugo común como se describe en el documento de patente europea EP 3017215. De manera similar, la articulación 516 y los brazos de palanca 514a y 514b podrían eliminarse en el caso de que se use una placa lenticular común. En el caso en el que la unidad de accionamiento hidráulico 103 y la unidad de accionamiento hidráulico 503 son unidades hidrostáticas de pistón axial, un plato oscilante común eliminaría la necesidad de la articulación 516 y los brazos de palanca 514a y 514b. En el caso en el que la unidad de accionamiento hidráulico 103 y la unidad de accionamiento hidráulico 503 son unidades hidrostáticas de pistón radial, un anillo de control de desplazamiento excéntrico común eliminaría la necesidad de la articulación 516 y los brazos de palanca 514a y 514b. En una realización alternativa, los controles de desplazamiento 504a y 504b no están conectados en absoluto y pueden controlarse de forma independiente. En otra realización alternativa más, una o ambas unidades de accionamiento hidráulico 103 y 503 pueden tener un diseño de desplazamiento fijo.

El dispositivo de amortiguación variable 109 está conectado al control de desplazamiento 104 de la primera unidad de accionamiento hidráulico 102 mediante un aparato de conexión mecánica 113.

De nuevo, en realizaciones alternativas, se podría considerar un aparato de conexión mecánica que constase de una articulación de barras múltiples más compleja, un mecanismo excéntrico o de leva, un mecanismo de tornillo y/u otros mecanismos similares.

En otras realizaciones alternativas, los desplazamientos de la segunda y tercera unidades de accionamiento hidráulico también podrían conectarse al dispositivo de amortiguación variable en un enfoque similar al que se muestra en la figura 6.

Como antes, el aparato de conexión mecánica discutido anteriormente permite un control simple y robusto de los sistemas de accionamiento hidrostático instantáneos. Sin embargo, si el entorno no es demasiado riguroso y se requiere más flexibilidad para controlar la frecuencia de atenuación del dispositivo de amortiguación variable, se puede utilizar un método electrónico en lugar de tales métodos mecánicos. Por ejemplo, un aparato de conexión ejemplar puede comprender en cambio unos sensores de posición primero, segundo y tercero instalados en las unidades de transmisión hidráulica variable primera segunda y tercera para monitorizar el desplazamiento. Los sensores de posición pueden entonces conectarse a un controlador, que a su vez está conectado a un actuador para controlar el elemento variable del dispositivo de amortiguación variable.

En otras realizaciones más de la invención, se puede añadir una tercera unidad de accionamiento hidráulico como se muestra en la figura 8. Aquí, la tercera unidad de accionamiento hidráulico 602 está conectada mediante un fluido a las unidades de accionamiento hidráulico primera y segunda 102 y 103 con líneas de fluido 607 y 608. El tercer eje de accionamiento 605 está acoplado mecánicamente al primer eje de accionamiento 105 a través de la primera unidad de transmisión hidráulica 102. En una realización alternativa, los ejes de accionamiento 105 y 605 pueden acoplarse entre sí mediante engranajes u otros medios conocidos en la técnica. El dispositivo de amortiguación variable 109 está conectado al control de desplazamiento de las unidades de accionamiento hidráulico primera y tercera 102 y 602, respectivamente, con un aparato de conexión mecánica simple 613.

El control de desplazamiento 104 de la unidad de accionamiento hidráulico 102 está conectado al control de desplazamiento 604 de la unidad de accionamiento hidráulico 602 de modo que los cambios de desplazamiento se sincronizan entre la primera unidad de accionamiento hidráulico 102 y la tercera unidad de accionamiento hidráulico 602. Como se muestra en la figura 8, la conexión entre los dos controles de desplazamiento 104 y 604 están hechos con brazos de palanca 114 y 614 y la articulación 616. En el caso en que la unidad de accionamiento hidráulico 102 y la unidad de accionamiento hidráulico 602 son unidades de eje doblado, la articulación 616 y el brazo de palanca 614 podrían eliminarse usando un yugo común como se describe en el documento de patente europea EP 3017215 y conectando el brazo de palanca 114 al yugo común. De manera similar, la articulación 616 y el brazo de palanca 614 podrían eliminarse en el caso de que se use una placa lenticular común. En el caso en el que la unidad de accionamiento hidráulico 102 y la unidad de accionamiento hidráulico 602 son unidades hidrostáticas de pistón axial, un plato oscilante común eliminaría la necesidad de la articulación 616 y el brazo de palanca 614. En el caso en el que la unidad de accionamiento hidráulico 102 y la unidad de accionamiento hidráulico 602 son unidades hidrostáticas de pistón radial, un anillo de control de desplazamiento excéntrico común eliminaría la necesidad de la articulación 616 y el brazo de palanca 614.

De nuevo, en realizaciones alternativas, se podría considerar un aparato de conexión mecánica que consta de una articulación de barras múltiples más compleja, un mecanismo excéntrico o de leva, un mecanismo de tornillo y/u otros mecanismos similares.

En otras realizaciones alternativas, los desplazamientos de la tercera unidad de accionamiento hidráulico también podrían conectarse al dispositivo de amortiguación variable en un enfoque similar al que se muestra en la figura 6.

Como antes, el aparato de conexión mecánica discutido anteriormente permite un control simple y robusto de los sistemas de accionamiento hidrostático instantáneos. Sin embargo, si el entorno no es demasiado riguroso y se requiere más flexibilidad para controlar la frecuencia de atenuación del dispositivo de amortiguación variable, se puede utilizar un método electrónico en lugar de tales métodos mecánicos. Por ejemplo, un aparato de conexión ejemplar puede comprender en cambio un primer y segundo sensores de posición instalados en las unidades de accionamiento hidráulico variable primera y segunda para monitorizar el desplazamiento. Puede instalarse un tercer sensor de posición en la tercera unidad de accionamiento hidráulico variable si no se utiliza un mecanismo mecánico para sincronizar los desplazamientos entre la primera y la tercera unidad de accionamiento hidráulico variable. Los sensores de posición pueden entonces conectarse a un controlador, que a su vez está conectado a un actuador para controlar el elemento variable del dispositivo de amortiguación variable.

Si bien se han mostrado y descrito elementos, realizaciones y aplicaciones particulares de la presente invención, se entenderá, por supuesto, que la invención no se limita a los mismos, ya que los expertos en la técnica pueden realizar modificaciones sin apartarse del alcance de las reivindicaciones adjuntas a la presente memoria.

Claims (18)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de accionamiento hidrostático (101,201) que comprende:

una primera unidad de accionamiento hidráulico (102) en donde la primera unidad de accionamiento hidráulico es un tipo de desplazamiento variable de unidad de accionamiento hidráulico que comprende un primer control de desplazamiento (104) para controlar el desplazamiento de la primera unidad de accionamiento hidráulico (102);

una segunda unidad de accionamiento hidráulico (103);

un primer eje de accionamiento (105) conectado a la primera unidad de accionamiento hidráulico (102); un segundo eje de accionamiento (106) conectado a la segunda unidad de accionamiento hidráulico (103); una primera línea de fluido (107) que conecta mediante un fluido la primera unidad de accionamiento hidráulico (102) a la segunda unidad de accionamiento hidráulico (103);

caracterizado por que el sistema de accionamiento hidrostático comprende además

un dispositivo de amortiguación variable (109) conectado a la primera línea de fluido (107) y conectado mediante un fluido a la primera y a la segunda unidades de accionamiento hidráulico (102, 103), en donde el dispositivo de amortiguación variable (109) comprende al menos un elemento variable que proporciona variación en la frecuencia de atenuación del dispositivo de amortiguación variable (109); y

un primer aparato de conexión (113) entre el primer control de desplazamiento (104) de la primera unidad de accionamiento hidráulico (102) y el elemento variable del dispositivo de amortiguación variable (109) y que se puede operar para controlar el elemento variable según el desplazamiento del primer control de desplazamiento (104).

2. El sistema de accionamiento hidrostático de la reivindicación 1, en donde la primera unidad de accionamiento hidráulico (102) es una bomba y la segunda unidad de accionamiento hidráulico (103) es un motor,

o en donde la primera unidad de accionamiento hidráulico (102) es un motor y la segunda unidad de accionamiento hidráulico (103) es una bomba.

3. El sistema de accionamiento hidrostático de la reivindicación 1, en donde el dispositivo de amortiguación variable (109) es un resonador de Helmholtz.

4. El sistema de accionamiento hidrostático de la reivindicación 3, en donde el elemento variable es un pistón (110) que forma un extremo del resonador de Helmholtz, por lo que el volumen del resonador de Helmholtz cambia con el desplazamiento del pistón (110),

o en donde el elemento variable es un cuello de longitud variable del resonador de Helmholtz, por lo que el volumen del resonador de Helmholtz cambia con el desplazamiento del cuello.

5. El sistema de accionamiento hidrostático de la reivindicación 1, en donde el dispositivo de amortiguación variable (109) es un resonador de cámara coaxial o un tubo Quincke.

6. El sistema de accionamiento hidrostático de la reivindicación 1, en donde el primer aparato de conexión (113) es un aparato mecánico que conecta mecánicamente el primer control de desplazamiento (104) de la primera unidad de accionamiento hidráulico (102) al elemento variable del dispositivo de amortiguación variable (109).

7. El sistema de accionamiento hidrostático de la reivindicación 6, en donde el dispositivo de amortiguación variable (109) es un resonador de Helmholtz y el elemento variable es un pistón que forma un extremo del resonador de Helmholtz, y el aparato mecánico comprende:

un brazo de palanca (114) unido al primer control de desplazamiento (104) de la primera unidad de accionamiento hidráulico (102); y

una varilla de doble efecto (115) unida al pistón del resonador Helmholtz.

8. El sistema de accionamiento hidrostático de la reivindicación 7, en donde la primera unidad de accionamiento hidráulico (102) es un tipo de unidad de eje doblado que comprende un yugo y el brazo de palanca (114) está unido al yugo del eje doblado,

o en donde la primera unidad de accionamiento hidráulico (102) es un tipo de unidad de eje doblado que comprende una placa de sector y el brazo de palanca (114) está unido a la placa de sector del eje doblado, o en donde la primera unidad de accionamiento hidráulico (102) es una unidad del tipo de pistón axial y el brazo de palanca (114) está unido a la placa oscilante de la unidad,

o en donde la primera unidad de accionamiento hidráulico (102) es un tipo de unidad de motor de pistón radial y el brazo de palanca (114) está unido al anillo de control de desplazamiento excéntrico de la unidad.

9. El sistema de accionamiento hidrostático de la reivindicación 6, en donde el aparato mecánico comprende una articulación de barras múltiples, un mecanismo de leva, un mecanismo excéntrico o un mecanismo de tornillo.

10. El sistema de accionamiento hidrostático de la reivindicación 6, en donde el dispositivo de amortiguación variable (109) es un resonador de Helmholtz y el elemento variable es un cuello de longitud variable del resonador de Helmholtz, y el aparato mecánico comprende:

un brazo de palanca (114) unido al primer control de desplazamiento (104) de la primera unidad de accionamiento hidráulico (102); y

una varilla de doble efecto (115) unida al cuello del resonador de Helmholtz.

11. El sistema de accionamiento hidrostático de la reivindicación 1, en donde el primer aparato de conexión (113) comprende un sensor de posición unido al primer control de desplazamiento (104) de la primera unidad de accionamiento hidráulico (102), un actuador conectado al elemento variable del dispositivo de amortiguación variable (109) y un controlador en donde la entrada del controlador está conectada al sensor de posición y la salida del controlador está conectada al actuador.

12. El sistema de accionamiento hidrostático de la reivindicación 1, en donde la segunda unidad de accionamiento hidráulico (403) es un tipo de desplazamiento variable de unidad de accionamiento hidráulico que comprende un segundo control de desplazamiento (404).

13. El sistema de accionamiento hidrostático de la reivindicación 12, que comprende adicionalmente:

un segundo aparato de conexión (419) entre el segundo control de desplazamiento (404) de la segunda unidad de accionamiento hidráulico (403) y el elemento variable del dispositivo de amortiguación variable y que se puede operar para controlar el elemento variable según el desplazamiento del segundo control de desplazamiento (404); y un dispositivo de suma (420) conectado al primer y al segundo aparatos de conexión (413, 419) y que se puede operar para variar el efecto del primer y del segundo aparatos de conexión sobre el elemento variable.

14. El sistema de accionamiento hidrostático de la reivindicación 12, en donde el dispositivo de amortiguación variable (109) comprende un elemento variable adicional que proporciona variación en la frecuencia de atenuación del dispositivo de amortiguación variable y el sistema de accionamiento hidrostático comprende, adicionalmente, un segundo aparato de conexión (419) entre el segundo control de desplazamiento (404) de la segunda unidad de accionamiento hidráulico (403) y el elemento variable adicional del dispositivo de amortiguación variable (109) y, preferiblemente, en donde el primer y el segundo aparatos de conexión (413, 419) están interconectados.

15. El sistema de accionamiento hidrostático de la reivindicación 1 que comprende una segunda línea de fluido (108) que conecta mediante un fluido la primera unidad de accionamiento hidráulico (102) a la segunda unidad de accionamiento hidráulico (103).

16. Una transmisión infinitamente variable de potencia dividida que comprende el sistema de accionamiento hidrostático de la reivindicación 1.

17. Una transmisión continuamente variable que comprende el sistema de accionamiento hidrostático de la reivindicación 1.

18. Un método para atenuar la vibración en un sistema de accionamiento hidrostático, comprendiendo el sistema de accionamiento hidrostático:

una primera unidad de accionamiento hidráulico (102) en donde la primera unidad de accionamiento hidráulico es un tipo de desplazamiento variable de unidad de accionamiento hidráulico;

una segunda unidad de accionamiento hidráulico (103);

un primer eje de accionamiento (105) conectado a la primera unidad de accionamiento hidráulico (102); un segundo eje de accionamiento (106) conectado a la segunda unidad de accionamiento hidráulico (103); una primera línea de fluido (107) que conecta mediante un fluido la primera unidad de accionamiento hidráulico (102) a la segunda unidad de accionamiento hidráulico (103);

un dispositivo de amortiguación variable (109) conectado a la primera línea de fluido (107) y conectado mediante un fluido a la primera y a la segunda unidades de accionamiento hidráulico (102, 103), en donde el dispositivo de amortiguación variable (109) comprende al menos un elemento variable que proporciona variación en la frecuencia de atenuación del dispositivo de amortiguación variable,

comprendiendo el método:

incorporar un primer control de desplazamiento (104) para controlar el desplazamiento de la primera unidad de accionamiento hidráulico (102) en la primera unidad de accionamiento hidráulico de desplazamiento variable;

incorporar un primer aparato de conexión (113) entre el primer control de desplazamiento (104) de la primera unidad de accionamiento hidráulico (102) y el elemento variable del dispositivo de amortiguación variable (109); y

controlar el elemento variable según el desplazamiento del primer control de desplazamiento (104).