ES2285177T3 - Direccion de superposicion electro-hidrodinamica. - Google Patents
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Abstract
Dirección de superposición para vehículos de orugas o vehículos de ruedas con ruedas no basculables, que comprende un accionamiento de tracción (1) y un árbol nulo (10, 10'') para transmitir potencia de accionamiento de un lado de accionamiento a otro a través de al menos un engranaje diferencial de dirección (9), siendo accionable el árbol nulo (10, 10'') por una combinación constituida por una porción de potencia derivada del accionamiento de tracción (1) y por al menos un motor eléctrico (2, 2''), caracterizada porque, para transmitir la porción de potencia de dirección derivada del accionamiento de tracción (1), está previsto al menos un embrague de dirección hidrodinámico (4, 6; 13) o al menos un embrague conectable bajo carga y mecánicamente regulable.
Description
Dirección de superposición
electro-hidrodinámica.
La invención concierne a una dirección de
superposición electro-hidrodinámica según la
reivindicación 1.
Es conocido en general conducir vehículos de
orugas o vehículos de ruedas con dirección lateral de las ruedas, a
cuyo fin se superpone al movimiento de marcha propiamente dicho un
movimiento de dirección en el sentido de que se incrementa la
velocidad de accionamiento en el lado exterior de las curvas y se la
reduce en el lado interior de tales curvas. El accionamiento de
tracción propiamente dicho puede ser aquí de tipo escalonado o sin
escalones. La superposición del movimiento de dirección se efectúa a
través de engranajes sumadores que están dispuestos casi siempre
directamente en los dos ejes de salida de la transmisión. Los
engranajes sumadores están unidos usualmente con un árbol mecánico
- el llamado árbol nulo - que hace posible un flujo de potencia del
lado interior de la curva a frenar al lado exterior a acelerar y que
mantiene pequeña la potencia de dirección necesaria para el motor
de accionamiento.
El accionamiento del árbol nulo o del sistema de
dirección se efectúa en variantes de realización generalmente
conocidas derivando potencia del motor de tracción propiamente dicho
y transmitiéndola al árbol nulo a través de engranajes mecánicos
escalonados, a través de embragues, a través de accionamientos
hidrostáticos sin escalones o a través de accionamientos mecánicos
hidrostáticos sin escalones o
hidrostático-hidrodinámicos sin escalones,
ramificados en potencia.
Es común a todas las variantes de disposición
mecánicas e hidromecánicas, combinadas o no con hidrodinámica, el
hecho de que la actuación de la dirección se realiza en un solo
circuito, es decir que, en caso de que falle la hidrostática, sobre
todo en caso de fallo de la activación
mecánico-hidráulica de la hidrostática, falla la
dirección. Una construcción de doble circuito, es decir, prever dos
actuaciones de dirección paralelas, conduce, debido a su principio
de construcción, a una mayor complejidad e incrementa adicionalmente
el riesgo de fallos, ya que, por ejemplo, han de incorporarse
embragues adicionales que han de desconectar la respectiva rama que
emita una señal de dirección falsa.
Se conoce por el documento DE 37 28 171 C2 un
accionamiento sin escalones de un sistema de dirección por medio de
un motor eléctrico. Este sistema de dirección puramente eléctrico
puede ejecutarse con doble circuito, ya que el circuito que recibe
la activación falsa puede ser vigilado y desconectado
eléctricamente. El motor eléctrico defectuoso puede ser hecho girar
en este caso también en vacío por el motor eléctrico aún
intacto.
Sin embargo, el sistema de dirección eléctrico
requiere, junto con la electrónica de potencia necesaria, un
espacio de montaje sensiblemente mayor que en el caso de
combinaciones mecánicas, hidrostáticas o hidrodinámicas o de
soluciones individuales correspondientes.
Se conoce por la solicitud internacional WO
91/10585 una dirección de superposición según el preámbulo de la
reivindicación 1 para vehículos de orugas o vehículos de ruedas con
ruedas no basculables. Están previstos un accionamiento de tracción
y un árbol nulo para transmitir potencia de accionamiento de un lado
de accionamiento a otro a través de engranajes diferenciales. El
árbol nulo puede ser accionado por una combinación constituida por
una parte de potencia derivada del accionamiento de tracción y un
motor eléctrico.
El cometido de la invención consiste en crear
una instalación de dirección para vehículos de orugas o vehículos
de ruedas con dirección lateral de las ruedas que presente un
pequeño tamaño de construcción total y un bajo peso total y admita
un diseño de dos circuitos o de múltiples circuitos.
Este problema se resuelve según la invención con
las características de la reivindicación 1.
Una instalación de dirección según la invención
presenta un tamaño de construcción total ventajosamente pequeño y
un bajo peso total y se puede integrar en el sistema de
accionamiento con un coste muy pequeño.
Las instalaciones de dirección según la
invención se pueden ejecutar con dos circuitos o con múltiples
circuitos, de modo que, en caso de fallo de un circuito de
actuación, se puede seguir dirigiendo el vehículo de una manera
ventajosa.
Además, una disposición según la invención
permite tender el árbol nulo centralmente a través de la instalación
de dirección con ahorro de espacio, de lo cual resulta una
estructura ventajosamente compacta.
Debido a la combinación de accionamiento
constituida por un motor eléctrico de dos o más circuitos y varios
motores eléctricos individuales con embragues de dirección
hidrodinámicos (cada vez uno o varios para marcha a derechas y para
a marcha izquierdas) se puede reducir muy fuertemente la potencia de
dirección eléctrica necesaria en comparación con un accionamiento
de dirección puramente eléctrico. Puede ser ventajoso prever,
además, en los embragues de dirección hidrodinámicos unos embragues
puente mecánicamente conectables para que se pueda reducir aún más
la potencia de dirección eléctrica.
Otras características y ventajas se desprenden
de las reivindicaciones subordinadas en unión de la descripción.
Se explican seguidamente con más detalle las
características de la presente invención con ayuda de formas de
realización preferidas. En los dibujos esquemáticos correspondientes
muestran:
La figura 1, una primera forma de realización
según la invención con un motor eléctrico acoplado directamente al
árbol nulo,
La figura 2, otro ejemplo de realización con un
motor eléctrico que acciona el árbol nulo a través de una etapa de
engranaje planetario,
La figura 3, una realización en la que el árbol
nulo se extiende por fuera del mecanismo de dirección y
La figura 4, una forma de realización con
solamente un embrague hidrodinámico y embragues mecánicos para las
dos direcciones de giro del árbol nulo.
La figura 1 muestra una primera forma de
realización según la invención con un accionamiento de tracción 1,
constituido, por ejemplo, por un motor, que actúa sobre los árboles
de salida 11 a través de un engranaje conectable y los
diferenciales de dirección 9. Los árboles de salida 11 pueden
acoplarse con ruedas de cadena para accionar orugas, por ejemplo a
través de engranajes reductores, los llamados trenes de engranajes
laterales. En lugar de unirse con ruedas de cadena, los árboles de
salida 11 pueden unirse también con ruedas de vehículos de
ruedas.
Los diferenciales de dirección 9 son accionados
por el accionamiento de tracción 1 a través de ruedas con dentado
interior y los números de revoluciones de superposición para dirigir
el vehículo son introducidos a través de las ruedas solares de los
engranajes diferenciales. Los satélites giratorios accionan los
árboles de salida 11 a través de sus portasatélites.
En marcha rectilínea o con una pequeña
oblicuidad del volante, el par de dirección necesario o la potencia
de dirección necesaria puede ser aportado exclusivamente por el
motor eléctrico 2. El motor eléctrico 2 acciona para ello el
llamado árbol nulo 10, el cual acciona las ruedas solares de los
diferenciales de dirección 9 de los dos lados del vehículo en
sentidos contrarios uno respecto de otro. A este fin, en un lado del
vehículo está previsto un tren de engranajes con dos ruedas
intermedias 8 y en el otro lado del vehículo está previsto un tren
de engranajes con una rueda intermedia 8. El primer lado tiene que
presentar un número par de ruedas intermedias 8 y el otro lado ha
de presentar un número impar de dichas ruedas intermedias para
acelerar un lado de accionamiento y decelerar el
otro.
otro.
El motor eléctrico 2 está construido
preferiblemente con dos o más circuitos, es decir que el motor está
provisto de dos o más devanados eléctricos independientes uno de
otro, o bien la potencia de accionamiento eléctrica es aportada por
dos o más motores eléctricos. En caso de que falle un circuito o uno
de los motores, otro de ellos sigue estando siempre capacitado para
funcionar a fin de poder accionar el árbol nulo 10. El accionamiento
eléctrico puede estar acoplado directamente por vía mecánica - sin
etapa de multiplicación - con el árbol nulo 10.
Los radios más pequeños de las curvas requieren
del vehículo una mayor demanda de potencia de dirección o un
aumento del número de revoluciones de dirección, para lo cual ya no
es suficiente la potencia instalada intencionadamente baja del
motor eléctrico 2. Para cubrir la mayor demanda de potencia de
dirección se han previsto dos embragues hidrodinámicos 4, 6 que
pueden ser conectados en forma correspondientemente regulada.
Los embragues hidrodinámicos 4, 6 son accionados
a través de una rueda de accionamiento 3 que está unida con el
accionamiento de tracción 1. Según la cantidad de líquido hidráulico
que se alimente o según sea la magnitud de su llenado, los
embragues hidrodinámicos 4, 6 pueden transmitir la potencia
correspondiente al árbol nulo 10.
Para una superposición del número de
revoluciones que conduzca a una curva a izquierdas, se conecta el
primer embrague hidrodinámico 4, y de manera correspondiente para
una curva a derechas se conecta el otro embrague hidrodinámico 6.
Qué embrague hidrodinámico 4, 6 provoca qué variación de la
dirección de circulación depende del número de ruedas intermedias 8
para el respectivo diferencial de dirección 9, teniendo que
presentar un lado un número par de ruedas intermedias 8 y el otro
lado un número impar de dichas ruedas, así como depende también de
la posición de montaje del mecanismo de dirección en el
vehículo.
En el ejemplo de realización representado en la
figura 1 el primer embrague hidrodinámico 4 está unido directamente
con el árbol nulo 10 y el otro embrague hidrodinámico 6, que es
accionado a través de la rueda de accionamiento 3 en el mismo
sentido de giro que el primero, está acoplado al árbol nulo 10 a
través de un engranaje de inversión 19 con la multiplicación i =
-1.
Los diferenciales de dirección 9 están unidos,
por un lado, con el mecanismo de dirección o con el árbol nulo 10
y, por otro lado, con el accionamiento de tracción 1 y conducen el
flujo de fuerza a través de los árboles de salida 11 hasta las
orugas del vehículo o las ruedas del vehículo.
Para evitar el resbalamiento de embragues
hidrodinámicos originado por su principio de construcción, es
ventajoso prever embragues puente mecánicos 5 y 7. Estos pueden ser
solicitados en forma regulada de conformidad con el embrague
hidrodinámico asociado 4, 6 y, actuando como embrague de
resbalamiento, pueden transmitir al árbol nulo 10 una parte de la
potencia disponible o bien, estando completamente cerrados, pueden
transmitir a dicho árbol la potencia de dirección mecánica
completa.
Los embragues puente mecánicos 5, 7 son de
interés especialmente cuando falle completamente el motor eléctrico
diseñado, por ejemplo, con varios circuitos. En este caso, el radio
de la curva - prefijado por la oblicuidad del
volante - podría mantenerse con el embrague mecánico correspondiente 5 ó 7. Se consigue con esto una reducción adicional de la probabilidad de fallo de la unidad de dirección completa, especialmente en comparación con accionamientos de dirección hidrostáticos-hidrodinámicos.
volante - podría mantenerse con el embrague mecánico correspondiente 5 ó 7. Se consigue con esto una reducción adicional de la probabilidad de fallo de la unidad de dirección completa, especialmente en comparación con accionamientos de dirección hidrostáticos-hidrodinámicos.
Los embragues puente mecánicos 5 ó 7 actúan de
manera especialmente ventajosa cuando se deba virar ("pivotar")
el vehículo sobre su lugar de ubicación. En el llamado giro
alrededor del eje vertical un vehículo deberá experimentar en un
tiempo lo más corto posible una variación de la dirección de
circulación de un máximo de 360º. En este proceso se puede cerrar
completamente el embrague puente correspondiente 5 ó 7 y se pueden
incrementar el número de revoluciones de dirección y,
proporcionalmente a partir de éste, la potencia de dirección en una
medida de hasta un 20%.
El núcleo esencial de la invención consiste en
accionar una instalación de dirección para vehículos de orugas o
vehículos de ruedas con ruedas no basculables por medio de un motor
eléctrico de dimensión relativamente pequeña junto con una potencia
derivada del accionamiento de tracción. Debido a esta combinación de
accionamientos, un vehículo equipado de esta manera presenta un
comportamiento de dirección muy preciso - incluso especialmente
alrededor de la posición cero del volante -. Por tanto, de manera
ventajosa, la demanda de potencia eléctrica es sensiblemente más
pequeña en comparación con un accionamiento puramente eléctrico del
árbol nulo, incluso con una alta demanda de potencia de dirección
(valor máximo al girar alrededor del eje vertical). La potencia de
accionamiento eléctrica a instalar, mantenida relativamente baja por
la disposición según la invención, puede integrarse en un concepto
de vehículo, por ejemplo mediante un aumento de tamaño del motor de
arranque o mediante una "compartición de potencia" con otros
consumidores eléctricos, sin que se incremente considerablemente el
volumen de construcción total. Asimismo, un accionamiento de
dirección según la invención puede diseñarse para varios circuitos
- con circuitos eléctricos e hidráulicos separados -.
La realización representada en la figura 2
corresponde sustancialmente a la descrita con arreglo a la figura
1, estando diseñado el motor eléctrico 2' con un número de
revoluciones diferente para el árbol nulo, por lo que se requiere,
además, una etapa de multiplicación 12 correspondientemente
diseñada, de preferencia una etapa de engranaje planetario. Con un
diseño correspondiente del motor eléctrico 2' se puede ahorrar así
nuevamente espacio de montaje.
En la figura 3 se representa un ejemplo de
realización con árbol nulo 10' tendido por fuera del mecanismo de
dirección. Esta disposición del árbol nulo 10' puede resultar
necesaria a consecuencia de la clase de construcción para adaptar
los números de revoluciones de superposición a los diferenciales de
dirección 9. El motor eléctrico 2 puede accionar el árbol nulo 10'
a través de un tren de engranajes 17, siendo regulable el motor
eléctrico 2 - al igual que ocurre también en los demás ejemplos de
realización - en cuanto a su sentido de giro y su número de
revoluciones.
Los embragues hidrodinámicos 4, 7 son accionados
en el mismo sentido por el accionamiento de tracción 1 a través de
una rueda de accionamiento 3, tal como ocurre en los ejemplos
anteriores. Bajo un llenado controlado, el primer embrague
hidrodinámico 4 puede accionar el árbol nulo 10' en un sentido de
giro a través del primer tren de engranajes 17 y el otro embrague 7
puede hacerlo en el sentido contrario a través del otro tren de
engranajes 18. La inversión del sentido de giro del árbol nulo 10'
se efectúa aquí por medio de un número par o impar de ruedas
dentadas en los trenes de engranajes 17 y 18. Las uniones de
accionamiento entre el árbol nulo 10' y los diferenciales de
dirección 9 están materializadas, al igual que en los demás ejemplos
de realización, por un número par o impar de ruedas intermedias
8.
La figura 4 muestra una forma de realización con
solamente un embrague hidrodinámico 13 y dos embragues mecánicos
15, 16 para los dos sentidos de giro del árbol nulo 10. El motor
eléctrico 2 acciona directamente el árbol nulo 10 de una manera
análoga a la realización según la figura 1. El único embrague
hidrodinámico 13 es accionado por el accionamiento de tracción 1 a
través de una rueda de accionamiento 3 y puede transmitir la
potencia de accionamiento al árbol nulo 10 a través de los
embragues mecánicos 15 ó 16, estando previsto un engranaje de
inversión 19 para invertir el sentido de giro. Puede preverse un
embrague puente 14 para puentear el embrague hidrodinámico 13.
Por tanto, para aplicar mayores potencias de
dirección se tiene que, aparte de solicitar el embrague
hidrodinámico 13, se ha de solicitar al mismo tiempo el embrague
mecánico correspondiente 15 ó 16 para dirigir el vehículo hacia la
izquierda o hacia la derecha. Para evitar el resbalamiento
hidrodinámico o en caso de fallo del embrague hidrodinámico 13, el
embrague puente 14 puede transmitir a los embragues de dirección 15,
16 la porción de potencia de dirección aportada por el
accionamiento de tracción 1.
En lo que respecta a la seguridad de
funcionamiento del accionamiento de dirección por medio de su
construcción con varios circuitos, las realizaciones según las
figuras 1 a 3 parecen ser más convenientes.
En todas las disposiciones según la invención es
posible también que, en lugar de los embrague hidrodinámicos 4, 7,
13, se prevean embragues mecánicos correspondientes regulables y
conectables bajo carga, tal como, por ejemplo, embragues de
láminas. En tales realizaciones se podría prescindir de los
embragues puente 5, 7, 14.
En todos los ejemplos de realización se han
previsto equipos de control/regulación correspondientes que
convierten las órdenes de dirección - prefijadas, por ejemplo, por
un volante - por medio de un activación correspondiente de los
diferentes elementos de dirección.
- 1
- Accionamiento de tracción
- 2, 2'
- Motor eléctrico
- 3
- Rueda de accionamiento
- 4
- Embrague hidrodinámico
- 5
- Embrague puente
- 6
- Embrague hidrodinámico
- 7
- Embrague puente
- 8
- Rueda intermedia
- 9
- Diferencial de dirección
- 10, 10'
- Árbol nulo
- 11
- Árbol de salida
- 12
- Etapa de multiplicación
- 13
- Embrague hidrodinámico
- 14
- Embrague puente
- 15
- Embrague
- 16
- Embrague
- 17
- Rueda dentada
- 18
- Rueda dentada
- 19
- Engranaje de inversión
Claims (10)
1. Dirección de superposición para vehículos de
orugas o vehículos de ruedas con ruedas no basculables, que
comprende un accionamiento de tracción (1) y un árbol nulo (10, 10')
para transmitir potencia de accionamiento de un lado de
accionamiento a otro a través de al menos un engranaje diferencial
de dirección (9), siendo accionable el árbol nulo (10, 10') por una
combinación constituida por una porción de potencia derivada del
accionamiento de tracción (1) y por al menos un motor eléctrico (2,
2'), caracterizada porque, para transmitir la porción de
potencia de dirección derivada del accionamiento de tracción (1),
está previsto al menos un embrague de dirección hidrodinámico (4,
6; 13) o al menos un embrague conectable bajo carga y mecánicamente
regulable.
2. Dirección de superposición según la
reivindicación anterior, caracterizada porque como motor
eléctrico (2, 2') están previstos un motor eléctrico equipado con
varios circuitos de corriente independientes uno de otro o bien
varios motores eléctricos.
3. Dirección de superposición según la
reivindicación 1, caracterizada porque para cada sentido de
giro del árbol nulo (10, 10') está previsto al menos un embrague de
dirección hidrodinámico (4, 6) o al menos un embrague conectable
bajo carga y mecánicamente regulable.
4. Dirección de superposición según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque están
previstos unos embragues mecánicos (5, 7; 14) para puentear los
embragues de dirección hidrodinámicos (4, 6; 13).
5. Dirección de superposición según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el árbol
nulo (10, 10') se extiende por el centro de la instalación de
dirección o está dispuesto junto a dicha instalación de
dirección.
6. Dirección de superposición según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque están
previstos solamente un embrague de dirección hidrodinámico (13),
así como un primer embrague mecánico (15), a través del cual se
puede accionar directamente el árbol nulo (10), y otro embrague
mecánico (16), mediante el cual se puede accionar el árbol nulo
(10, 10') en sentido de giro contrario a través de un engranaje de
inversión (19).
7. Dirección de superposición según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la
instalación de dirección puede ser integrada en una transmisión de
vehículo (1) o bien puede montarse como grupo normalizado
independiente a continuación de una transmisión de vehículo (1).
8. Dirección de superposición según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el o los
motores eléctricos (2, 2'), las hidrodinámicas de dirección (4, 6,
13) y los embragues (5, 7, 15, 16) están unidos con el árbol nulo
(10, 10') sin trenes de engranajes que adapten el número de
revoluciones.
9. Dirección de superposición según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la
electrónica de potencia y la electrónica de control para el o los
motores eléctricos (2, 2') están dispuestas en la transmisión.
10. Dirección de superposición según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los
embragues mecánicos (5, 7, 14, 15, 16) están construidos como
embragues de láminas.
Applications Claiming Priority (2)
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