ES2944485T3 - Circuito hidráulico de derivación para una máquina motriz - Google Patents

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Jason R Coombs
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Abstract

Las realizaciones descritas incluyen sistemas hidráulicos (220; 238; 305) que proporcionan energía para levantar, inclinar y funciones auxiliares (por ejemplo, implemento), incluidas funciones auxiliares de alto flujo, con mayor eficiencia. Las realizaciones descritas incorporan una única bomba de desplazamiento variable (224C; 310) que suministra fluido presurizado a una válvula de control principal (320) (p. ej., para funciones de elevación, inclinación y auxiliares) y un circuito de derivación (340). La válvula de control principal suministra fluido para controlar la elevación, la inclinación y el flujo auxiliar de los implementos. El circuito de derivación combina el flujo con la salida de la sección auxiliar de la válvula de control principal para proporcionar opcionalmente un flujo alto para implementos seleccionados. La bomba de desplazamiento variable única se puede configurar a diferentes niveles de flujo de salida, (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Circuito hidráulico de derivación para una máquina motriz
Antecedentes
Esta divulgación está dirigida a las máquinas motrices. Más particularmente, esta divulgación está dirigida a sistemas hidráulicos de máquinas motrices tales como cargadores, que proporcionan diferentes niveles de flujo hidráulico a implementos conectados a las máquinas motrices.
Las máquinas motrices, para efectos de esta divulgación, incluyen cualquier tipo de máquina que genere potencia con el fin de llevar a cabo una tarea particular o una variedad de tareas. Un tipo de máquina motriz es un vehículo de trabajo. Los vehículos de trabajo son generalmente vehículos autopropulsados que tienen un dispositivo de trabajo, tal como un brazo de elevación (aunque algunos vehículos de trabajo pueden tener otros dispositivos de trabajo) que pueden ser manipulados para llevar a cabo una función de trabajo. Los vehículos de trabajo incluyen cargadores, excavadoras, vehículos utilitarios, tractores y zanjadoras, por nombrar algunos ejemplos.
Normalmente, las funciones hidráulicas de un cargador (elevación, inclinación, auxiliares) reciben su caudal de una bomba de engranajes de caudal constante. Algunos implementos requieren un mayor caudal de aceite o fluido hidráulico que otros. Para proporcionar una opción de “alto caudal”, el caudal de una segunda bomba de engranajes se puede acoplar selectivamente con el caudal de la primera bomba de engranajes para proporcionar un caudal adicional a los implementos que puedan soportar dicho caudal. Esta opción de alto caudal permite a una máquina motriz usar implementos más exigentes. Sin embargo, este procedimiento de proporcionar un caudal elevado puede resultar ineficaz.
La descripción anterior se provee meramente para información general sobre antecedentes y no pretende usarse como una ayuda para determinar el alcance del objeto reivindicado. Un circuito hidráulico de máquina de energía de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 es conocido a partir del Documento EP302643.
Sumario
Las realizaciones desveladas incluyen sistemas hidráulicos que proporcionan potencia para funciones de elevación, inclinación y auxiliares (por ejemplo, implementos). Los sistemas hidráulicos y de potencia desvelados proporcionan potencia a las funciones auxiliares a la vez que usan caudales hidráulicos más eficientes de una bomba, y a la vez permiten usar implementos de alto caudal. Las realizaciones desveladas incorporan una sola bomba de desplazamiento variable que suministra fluido presurizado a una válvula de control principal (por ejemplo, para funciones de elevación, inclinación y auxiliares) y un circuito de derivación. La válvula de control principal suministra fluido para controlar la elevación, la inclinación y el caudal auxiliar para los implementos. El circuito de derivación se une a la salida de la sección auxiliar de la válvula de control principal para proporcionar opcionalmente “caudal alto” para determinados implementos. De este modo, la bomba de desplazamiento variable única se puede ajustar a diferentes niveles de caudal de salida, con el circuito de derivación funcionando de forma diferente en diferentes condiciones para optimizar el caudal hidráulico con el fin de llevar a cabo diversas tareas en diferentes condiciones.
Las realizaciones desveladas incluyen máquinas motrices, tales como cargadores, y circuitos hidráulicos configurados para proporcionar potencia a al menos un actuador de implemento de un implemento montado en la máquina motriz. El control del circuito se puede implementar mediante el uso de uno o más controladores u ordenadores configurados para llevar a cabo operaciones o acciones particulares en virtud de tener software, firmware, hardware, o una combinación de ellos instalados en el sistema que en funcionamiento causa o hace que el sistema lleve a cabo las acciones. Uno o más programas informáticos se pueden configurar para llevar a cabo operaciones o acciones particulares en virtud de la inclusión de instrucciones que, cuando son ejecutadas por el aparato de procesamiento de datos, hacen que el aparato lleve a cabo las acciones.
De acuerdo con la invención, está previsto un circuito hidráulico de una máquina motriz (100; 200; 300) para proporcionar potencia a al menos un actuador de implemento (330) de un implemento montado en la máquina motriz. El circuito hidráulico incluye: una bomba de implemento (224C; 310) configurada para recibir fluido hidráulico desde un tanque (302) a través de un conducto de entrada (304) y para suministrar un flujo de fluido hidráulico presurizado en un conducto de salida de la bomba de implemento (312); una válvula de control principal (320) acoplada al conducto de salida de la bomba de implemento (312) y configurada para suministrar fluido hidráulico presurizado desde la bomba de implemento al al menos un actuador de implemento (330) a través de un conducto de salida de la válvula de control (322); y un circuito de derivación (340) con un conducto de entrada (314) acoplado al conducto de salida de la bomba de implementos (312) para recibir selectivamente una porción del flujo de fluido hidráulico presurizado de la bomba de implementos y proporcionar la porción del flujo de fluido hidráulico presurizado al actuador de al menos un implemento (330) a un conducto de salida de la válvula de control (322) actuador del implemento (330) en un conducto de salida del circuito de derivación (342) acoplado al conducto de salida de la válvula de control (322), de forma que el flujo de fluido hidráulico presurizado proporcionado al menos a un actuador del implemento sea un flujo combinado que incluya el flujo a través de la válvula de control principal y el flujo de derivación de la válvula de control principal.
Las implementaciones pueden incluir una o más de las siguientes características. El circuito además incluye un controlador (350) en comunicación con la válvula de control principal y el circuito de derivación para controlar selectivamente la válvula de control principal y el circuito de derivación para suministrar el flujo combinado de fluido hidráulico presurizado al al menos un actuador de implemento.
El circuito donde la bomba de implemento (224C; 310) es una bomba de desplazamiento variable configurada para proporcionar un flujo variable de fluido hidráulico presurizado en el conducto de salida de la bomba de implemento (312) en respuesta a señales de control del controlador (350). El circuito en el que el controlador (350) controla cada una de la bomba de implemento (224C; 310), la válvula de control principal (320) y el circuito de derivación (340) en respuesta a señales procedentes de una entrada de usuario (360) que indica un requisito de caudal aumentado al menos un actuador de implemento (330).
El circuito en el que el controlador (350) está configurado de forma que, en respuesta a señales de la entrada del usuario que indican un requisito de flujo estándar del al menos un actuador de implemento (330), el controlador controla la bomba de desplazamiento variable (224C; 310) para proporcionar un primer caudal de fluido hidráulico presurizado en el conducto de salida de la bomba de implemento (312) y controla el circuito de derivación (340) para bloquear el flujo a través del circuito de derivación de forma que sustancialmente todo el flujo de fluido hidráulico presurizado proporcionado al primer caudal pasa a través de la válvula de control principal (320).
El circuito en el que el controlador (350) está configurado de forma que, en respuesta a las señales de la entrada del usuario que indican un requisito de flujo mayor del actuador de al menos un implemento (330), el controlador controla la bomba de desplazamiento variable (224C; 310) para proporcionar un segundo caudal de fluido hidráulico presurizado, mayor que el primer caudal, y controla el circuito de derivación (340) para permitir el flujo a través del circuito de derivación de forma que una porción del flujo de fluido hidráulico presurizado proporcionado al segundo caudal pasa a través del circuito de derivación (340).
Un aspecto general de las realizaciones desveladas incluye una máquina motriz (100; 200; 300) configurada para tener un implemento acoplado a ella, el implemento teniendo al menos un actuador de implemento (330), y la máquina motriz incluye: un bastidor (110; 210); un conjunto de brazo de elevación (230) acoplado de forma pivotante al bastidor; un portador de implementos (272) acoplado de forma pivotante al conjunto de brazo de elevación y configurado para tener el implemento acoplado al mismo; un actuador de elevación (238), acoplado entre el bastidor y el conjunto de brazo de elevación y configurado para elevar y bajar el conjunto de brazo de elevación; un actuador de inclinación (235) acoplado de forma pivotante entre el conjunto de brazo de elevación y el portador de implementos y configurado para girar el portador de implementos con respecto al conjunto de brazo de elevación; una bomba de implemento (224C; 310) configurada para recibir fluido hidráulico de un tanque (302) a través de un conducto de entrada (304) y para suministrar un flujo de fluido hidráulico presurizado en un conducto de salida de la bomba del implemento (312); una válvula de control principal (320) acoplada al conducto de salida de la bomba del implemento (312) y configurada para suministrar fluido hidráulico presurizado desde la bomba del implemento al actuador de elevación, al actuador de inclinación, y en un conducto de la válvula de control (322) al al menos un actuador del implemento (330) del implemento acoplado a la máquina motriz; un circuito de derivación (340) con un conducto de entrada (314) acoplado al conducto de salida de la bomba del implemento (312) para recibir selectivamente una porción del flujo de fluido hidráulico presurizado de la bomba del implemento y proporcionar la porción del flujo de fluido hidráulico presurizado al al menos un actuador del implemento (330) en un conducto de salida del circuito de derivación (342) acoplado al conducto de la válvula de control (322) de forma que el flujo de fluido hidráulico presurizado proporcionado al menos a un actuador del implemento (330) sea un flujo combinado que incluya el flujo a través de la válvula de control principal (320) y el flujo que desvía la válvula de control principal por el circuito de derivación (340); y un controlador (350) acoplado a la válvula de control principal (320) y al circuito de derivación (340) para controlar selectivamente la válvula de control principal y el circuito de derivación para suministrar el flujo combinado de fluido hidráulico presurizado al al menos un actuador de implemento (330).
Las implementaciones pueden incluir una o más de las siguientes características. La máquina motriz donde la bomba del implemento (224C; 310) es una bomba de desplazamiento variable configurada para proporcionar un flujo variable de fluido hidráulico presurizado en el conducto de salida de la bomba del implemento (312) en respuesta a señales de control del controlador (350).
La máquina motriz en la que el controlador (350) controla cada una de la bomba de implemento (224C; 310), la válvula de control principal (320) y el circuito de derivación (340) en respuesta a señales de una entrada de usuario (360) que indica un requisito de flujo al al menos un actuador de implemento (330).
La máquina motriz en la que el controlador (350) está configurado de forma que en respuesta a señales de la entrada del usuario que indican un requisito de flujo estándar del al menos un actuador de implemento (330), el controlador controla la bomba de desplazamiento variable (224C; 310) para proporcionar un primer caudal de fluido hidráulico presurizado en el conducto de salida de la bomba de implemento (312) y controla el circuito de derivación (340) para bloquear el flujo a través del circuito de derivación de forma que sustancialmente todo el flujo de fluido hidráulico presurizado proporcionado en el conducto de salida de la bomba de implemento (312) pasa a través de la válvula de control principal (320).
La máquina motriz en la que el controlador (350) está configurado de forma que, en respuesta a las señales de la entrada del usuario que indican un requisito de flujo mayor del al menos un actuador de implemento (330), el controlador controla la bomba de desplazamiento variable (224C; 310) para proporcionar un segundo caudal de fluido hidráulico presurizado, mayor que el primer caudal, y controla el circuito de derivación (340) para permitir el flujo a través del circuito de derivación de forma que una porción del flujo de fluido hidráulico presurizado proporcionado en el conducto de salida de la bomba de implemento (312) pasa a través del circuito de derivación (340). Este Sumario y el Resumen se proporcionan para introducir una selección de conceptos de forma simplificada que se describen más adelante en la Descripción Detallada. Este Sumario no pretende identificar las características clave o esenciales del objeto reivindicado, ni se pretende usar como ayuda para determinar el alcance del objeto reivindicado.
Figuras
La FIG. 1 es un diagrama de bloques que ilustra los sistemas funcionales de una máquina motriz representativa en la que las realizaciones de la presente divulgación se pueden llevar a la práctica ventajosamente.
Las FIGs. 2 y 3 ilustran vistas en perspectiva de una máquina motriz representativa en la forma de un cargador de dirección deslizante del tipo en el que las realizaciones desveladas pueden ser practicadas.
La FIG. 4 es un diagrama de bloques que ilustra los componentes de un sistema motriz de un cargador tal como el cargador ilustrado en las FIGs. 2 y 3.
La FIG. 5 es un diagrama de bloques que ilustra los componentes de un sistema motriz de un cargador tal como el cargador ilustrado en las FIGs. 2 y 3 y que puede ser una realización o incluir características del sistema de energía mostrado en la FIG.4, que incluye un circuito hidráulico de derivación configurado para proporcionar caudal adicional a un implemento de “alto caudal” acoplado.
La FIG. 6 es un diagrama de circuito hidráulico que ilustra un ejemplo del circuito de derivación hidráulica mostrado en la FIG. 5.
Descripción detallada
Los conceptos desvelados en esta discusión se describen e ilustran con referencia a realizaciones ejemplares. Estos conceptos, sin embargo, no están limitados en su aplicación a los detalles de construcción y la disposición de los componentes en las realizaciones ilustrativas y son capaces de ser practicados o llevados a cabo de diversas otras maneras. La terminología de la presente memoria se usa con fines descriptivos y no se debe considerar limitativa. Palabras tales como “que incluyen”, “que comprenden” y “que tienen” y variaciones de las mismas, como se usan en la presente memoria, abarcan los elementos enumerados a continuación, sus equivalentes, así como otros elementos adicionales.
Las realizaciones desveladas de sistemas hidráulicos permiten que las funciones de la máquina motriz, tal como la elevación, la inclinación y la función auxiliar (por ejemplo, implemento), se proporcionen con caudales hidráulicos eficientes, al tiempo que permiten el uso de implementos de alto caudal. Las realizaciones desveladas incorporan una sola bomba de desplazamiento variable que suministra fluido presurizado a una válvula de control principal (por ejemplo, para funciones de elevación, inclinación y auxiliares) y un circuito de derivación. La válvula de control principal suministra fluido para controlar la elevación, la inclinación y el caudal auxiliar para los implementos. El circuito de derivación se une a la salida de la sección auxiliar de la válvula de control principal para proporcionar opcionalmente caudal adicional para los implementos seleccionados. Estos implementos seleccionados se conocen generalmente como “implementos de alto caudal” De este modo, la bomba de desplazamiento variable única se puede ajustar a diferentes niveles de caudal de salida, con el circuito de derivación funcionando de forma diferente en diferentes condiciones para optimizar el caudal hidráulico con el fin de llevar a cabo diversas tareas en diferentes condiciones.
Estos conceptos se pueden practicar en diversas máquinas motrices, como se describirá a continuación. Una máquina motriz representativa en la que se pueden practicar las realizaciones se ilustra en forma de diagrama en la FIG. 1 y un ejemplo de dicha máquina motriz se ilustra en las FIGs. 2 y 3 y se describen a continuación antes de desvelar cualquier realización. Por propósitos de brevedad, sólo se ilustra y discute una máquina motriz representativa. Sin embargo, como se mencionó anteriormente, las realizaciones a continuación se pueden practicar en cualquiera de un número de máquinas motrices, que incluyen máquinas motrices de diferentes tipos de la máquina motriz representativa mostrada en las FIGs. 2 y 3. Las máquinas motrices, a efectos de esta discusión, incluyen un bastidor, al menos un elemento de trabajo, y una fuente de energía que es capaz de proporcionar potencia al elemento de trabajo para llevar a cabo una tarea de trabajo. Un tipo de máquina motriz es un vehículo de trabajo autopropulsado. Los vehículos de trabajo autopropulsados son una clase de máquinas motorizadas que incluyen un marco, un elemento de trabajo y una fuente de potencia capaz de proporcionar potencia al elemento de trabajo. Al menos uno de los elementos de trabajo es un sistema de tracción para mover la máquina motriz bajo potencia.
La FIG. 1 es un diagrama de bloques que ilustra los sistemas básicos de una máquina motriz 100, que puede ser cualquiera de un número de tipos diferentes de máquinas motrices, a las que se pueden incorporar ventajosamente las realizaciones que se discuten a continuación. El diagrama de bloques de la FIG. 1 identifica diversos sistemas en la máquinas motrices 100 y la relación entre diversos componentes y sistemas. Como se mencionó anteriormente, en el nivel más básico, las máquinas motrices para los fines de esta discusión incluyen un bastidor, una fuente de potencia y un elemento de trabajo. La máquina motriz 100 tiene un bastidor 110, una fuente de potencia 120 y un elemento de trabajo 130. Debido a que la máquina motriz 100 mostrada en la FIG. 1 es un vehículo de trabajo autopropulsado, también tiene elementos de tracción 140, que son a su vez elementos de trabajo provistos para mover la máquina motriz sobre una superficie de soporte y una estación de operador 150 que proporciona una posición de operación para controlar los elementos de trabajo de la máquina motriz. Un sistema de control 160 se proporciona para interactuar con los otros sistemas para llevar a cabo diversas tareas de trabajo al menos en parte en respuesta a las señales de control proporcionadas por un operador.
Algunos vehículos de trabajo tienen elementos de trabajo capaces de llevar a cabo una tarea específica. Por ejemplo, algunos vehículos de trabajo tienen un brazo de elevación al que se sujeta un implemento tal como un cubo, por ejemplo, por medio de una disposición de pasadores. El elemento de trabajo, es decir, el brazo de elevación, puede ser manipulado para posicionar el implemento con el fin de llevar a cabo la tarea. El implemento, en algunos casos, puede ser posicionado en relación con el elemento de trabajo, tal como, por medio de la rotación de un cubo en relación con un brazo de elevación, para posicionar aún más el implemento. En el funcionamiento normal de un vehículo de trabajo de este tipo, el cubo está destinado a estar acoplado y en uso. Estos vehículos de trabajo pueden aceptar otros implementos por medio del desmontaje de la combinación de implemento/elemento de trabajo y el nuevo montaje de otro implemento en lugar del cubo original. Otros vehículos de trabajo, sin embargo, están destinados a ser usados con una amplia variedad de implementos y tienen una interfaz de implemento tal como la interfaz de implementos 170 mostrada en la FIG. 1. En su forma más básica, la interfaz de implementos 170 es un mecanismo de conexión entre el bastidor 110 o un elemento de trabajo 130 y un implemento, que puede ser tan simple como un punto de conexión para fijar un implemento directamente al bastidor 110 o a un elemento de trabajo 130 o más complejo, como se discute a continuación.
En algunas máquinas motrices, la interfaz de implementos 170 puede incluir un portador de implementos, que es una estructura física unida de forma móvil a un elemento de trabajo. El portador de implementos tiene características de enganche y características de bloqueo para aceptar y asegurar cualquiera de un número de implementos al elemento de trabajo. Una de las características de dicho portador de implementos es que, una vez que se le acopla un implemento, queda fijado al implemento (es decir, no es móvil con respecto al implemento) y cuando el portador de implementos se mueve con respecto al elemento de trabajo, el implemento se mueve con el portador de implementos. El término portador de implementos, como se usa en la presente memoria, no es simplemente un punto de conexión pivotante, sino más bien un dispositivo dedicado específicamente para aceptar y ser asegurado a diversos implementos diferentes. El propio portador de implementos se puede montar en un elemento de trabajo 130, tal como un brazo de elevación o el bastidor 110. La interfaz de implementos 170 también puede incluir una o más fuentes de potencia para proporcionar potencia a uno o más elementos de trabajo en un implemento. Algunas máquinas motrices pueden tener una pluralidad de elementos de trabajo con interfaces de implementos, cada uno de los cuales puede, pero no es necesario, tener un portador de implementos para recibirlos. Algunas otras máquinas motrices pueden tener un elemento de trabajo con una pluralidad de interfaces de implemento, de forma que un solo elemento de trabajo puede aceptar una pluralidad de implementos simultáneamente. Cada una de estas interfaces de implemento puede, pero no es necesario, tener un portador de implementos.
El bastidor 110 incluye una estructura física que puede soportar diversos otros componentes que están unidos a este o posicionados sobre el mismo. El bastidor 110 puede incluir cualquier número de componentes individuales. Algunas máquinas motrices tienen bastidores que son rígidos. Es decir, ninguna parte del bastidor es móvil con respecto a otra parte del bastidor. Otras máquinas motrices tienen al menos una porción que es capaz de moverse con respecto a otra porción del bastidor. Por ejemplo, las excavadoras pueden tener una porción de marco superior que gira con respecto a una porción de bastidor inferior. Otros vehículos de trabajo tienen bastidores articulados, de forma que una porción del bastidor pivota con respecto a otra para llevar a cabo funciones de dirección.
El bastidor 110 soporta la fuente de potencia 120, que está configurada para proporcionar potencia a uno o más elementos de trabajo 130, que incluyen uno o más elementos de tracción 140, así como, en algunos casos, proporcionar potencia para su uso por un implemento conectado a través de la interfaz de implementos 170. La energía de la fuente de potencia 120 se puede suministrar directamente a cualquiera de los elementos de trabajo 130, los elementos de tracción 140 y las interfaces de implementos 170. Alternativamente, la potencia de la fuente de potencia 120 puede ser proporcionada a un sistema de control 160, que a su vez proporciona selectivamente potencia a los elementos que pueden usarla para llevar a cabo una función de trabajo. Las fuentes de potencia para las máquinas motrices suelen incluir un motor, tal como un motor de combustión interna, y un sistema de conversión de potencia, tal como una transmisión mecánica o un sistema hidráulico que es capaz de convertir la salida de un motor en una forma de potencia que es utilizable por un elemento de trabajo. Se pueden incorporar otros tipos de fuentes de potencia a las máquinas motrices, que incluyen las fuentes eléctricas o una combinación de fuentes de potencia, conocidas generalmente como fuentes de potencia híbridas.
La FIG. 1 muestra un solo elemento de trabajo designado como elemento de trabajo 130, pero diversas máquinas motrices pueden tener cualquier número de elementos de trabajo. Los elementos de trabajo suelen estar fijados al bastidor de la máquina motriz y son móviles con respecto al bastidor cuando se lleva a cabo una tarea de trabajo. Además, los elementos de tracción 140 son un caso especial de elemento de trabajo en el sentido de que su función de trabajo consiste generalmente en desplazar la máquina motriz 100 sobre una superficie de soporte. Los elementos de tracción 140 se muestran separados del elemento de trabajo 130 debido a que muchas máquinas motrices tienen elementos de trabajo adicionales además de los elementos de tracción, aunque no siempre es así. Las máquinas motrices pueden tener cualquier número de elementos de tracción, algunos o todos los cuales pueden recibir potencia de la fuente de potencia 120 para propulsar la máquina motriz 100. Los elementos de tracción pueden ser, por ejemplo, conjuntos de orugas, ruedas unidas a un eje, y similares. Los elementos de tracción se pueden montar en el bastidor de forma que el movimiento del elemento de tracción se limite a la rotación alrededor de un eje (de forma que la dirección se lleve a cabo por medio de una acción de deslizamiento) o, alternativamente, se puede montar de forma pivotante en el bastidor para llevar a cabo la dirección por medio del pivote del elemento de tracción con respecto al bastidor.
La máquina motriz 100 incluye una estación de operador 150 que incluye una posición de operación desde la cual un operador puede controlar la operación de la máquina motriz. En algunas máquinas motrices, la estación de operador 150 está definida por una cabina cerrada o parcialmente cerrada. Algunas máquinas motrices en las que se pueden llevar a la práctica las realizaciones desveladas pueden no tener una cabina o un compartimento para el operador del tipo descrito anteriormente. Por ejemplo, un cargador con conductor a pie puede no tener una cabina o un compartimento para el operador, sino un puesto de operación que sirve como estación del operador desde la que se maneja adecuadamente la máquina motriz. En términos más generales, las máquinas motrices que no son vehículos de trabajo pueden tener estaciones de operador que no son necesariamente similares a las estaciones de operación y compartimentos de operador mencionados anteriormente. Además, algunas máquinas motrices tal como la máquina motriz 100 y otras, tengan o no compartimentos o puestos de operador, pueden ser capaces de ser operadas remotamente (es decir, desde una estación de operador ubicada remotamente) en lugar de o además de una estación de operador adyacente o en la máquina motriz. Esto puede incluir aplicaciones en las que al menos algunas de las funciones controladas por el operador de la máquina motriz pueden ser operadas desde una posición de operación asociada con un implemento que está acoplado a la máquina motriz. Alternativamente, con algunas máquinas motrices, se puede proporcionar un dispositivo de control remoto (es decir, remoto tanto de la máquina motriz como de cualquier implemento al que esté acoplada) que sea capaz de controlar al menos algunas de las funciones controladas por el operador en la máquina motriz.
Las FIGs. 2 y 3 ilustran un cargador 200, que es un ejemplo particular de una máquina motriz del tipo ilustrado en la FIG. 1 en el que se pueden emplear ventajosamente las realizaciones que se comentan a continuación. El cargador 200 es un cargador de dirección deslizante, que es un cargador que tiene elementos de tracción (en este caso, cuatro ruedas) que están montados en el bastidor del cargador a través de ejes rígidos. En este caso la frase “ejes rígidos” se refiere al hecho de que el cargador de dirección deslizante 200 no tiene ningún elemento de tracción que se pueda girar o dirigir para ayudar al cargador a llevar a cabo un giro. En cambio, un cargador de dirección deslizante tiene un sistema de accionamiento que impulsa de forma independiente uno o más elementos de tracción en cada lado del cargador, de forma que al proporcionar diferentes señales de tracción a cada lado, la máquina tenderá a patinar sobre una superficie de apoyo. Estas señales variables pueden incluso incluir el suministro de potencia a los elementos de tracción de un lado del cargador para moverlo en dirección hacia delante y el suministro de potencia a los elementos de tracción de otro lado del cargador para moverlo en dirección inversa, de forma que el cargador gire alrededor de un radio centrado dentro de la huella del propio cargador. El término “dirección deslizante” se ha referido tradicionalmente a los cargadores que tienen dirección de deslizamiento como se ha descrito anteriormente con ruedas como elementos de tracción. Sin embargo, hay que tener en cuenta que muchos cargadores de orugas también llevan a cabo los giros por medio del deslizamiento y son técnicamente cargadores de dirección deslizante, aunque no tengan ruedas. A los efectos de esta discusión, a menos que se indique lo contrario, el término “dirección deslizante” no se debe considerar como una limitación del alcance de la discusión a los cargadores con ruedas como elementos de tracción.
El cargador 200 es un ejemplo particular de la máquina motriz 100 ilustrada ampliamente en la FIG. 1 y comentado anteriormente. Para ello, las características del cargador 200 que se describen a continuación incluyen números de referencia que son generalmente similares a los usados en la FIG. 1. Por ejemplo, se describe que el cargador 200 tiene un bastidor 210, al igual que la máquina motriz 100 tiene un bastidor 110. El cargador de dirección deslizante 200 se describe en la presente memoria descriptiva para proporcionar una referencia para comprender un entorno en el que se pueden practicar las realizaciones que se describen a continuación relacionadas con los conjuntos de pista y los elementos de montaje para montar los conjuntos de pista en una máquina motriz. El cargador 200 no se debe considerar limitante especialmente en cuanto a la descripción de las características que el cargador 200 puede tener que se describen en el presente memoria descriptiva que no son esenciales para las realizaciones desveladas y, por lo tanto, pueden o no estar incluidas en máquinas motrices diferentes del cargador 200 en las que las realizaciones desveladas a continuación pueden ser practicadas ventajosamente. A menos que se indique específicamente lo contrario, las realizaciones desveladas a continuación se pueden llevar a la práctica en una variedad de máquinas motrices, el cargador 200 es sólo una de esas máquinas motrices. Por ejemplo, algunos o todos los conceptos que se exponen a continuación se pueden llevar a la práctica en muchos otros tipos de vehículos de trabajo, tales como otros cargadores, excavadoras, zanjadoras y topadoras, por citar sólo algunos ejemplos.
El cargador 200 incluye el bastidor 210 que soporta un sistema de potencia 220, el sistema de potencia es capaz de generar o proporcionar de otra manera potencia para operar varias funciones en la máquina motriz. El sistema de potencia 220 se muestra en forma de diagrama de bloques, pero se encuentra dentro del bastidor 210. El bastidor 210 también soporta un elemento de trabajo en forma de un conjunto de brazo de elevación 230 que es accionado por el sistema de potencia 220 para llevar a cabo diversos objetivos de trabajo. Como el cargador 200 es un vehículo de trabajo, el bastidor 210 también soporta un sistema de tracción 240, que también es alimentado por el sistema de potencia 220 y es capaz de propulsar la máquina motriz sobre una superficie de soporte. El conjunto de brazo de elevación 230 soporta a su vez una interfaz de portador de implementos 270, que incluye un portador de implementos 272 que puede recibir y asegurar varios implementos al cargador 200 para llevar a cabo diversas tareas de trabajo y acopladores de potencia 274, que se proporcionan para proporcionar selectivamente potencia a un implemento que podría estar conectado al cargador. Los acopladores de potencia 274 pueden proporcionar fuentes de energía hidráulica, eléctrica o ambas. El cargador 200 incluye una cabina 250 que define una estación de operador 255 desde la cual un operador puede manipular diversos dispositivos de control 260 para hacer que la máquina motriz lleve a cabo diversas funciones de trabajo. La cabina 250 puede pivotar hacia atrás en torno a un eje que se extiende a través de los soportes 254 para proporcionar acceso a los componentes del sistema de potencia de acuerdo con lo necesario para el mantenimiento y la reparación.
La estación del operador 255 incluye un asiento del operador 258 y una pluralidad de dispositivos de entrada de operación, que incluyen palancas de control 260 que un operador puede manipular para controlar diversas funciones de la máquina. Los dispositivos de entrada del operador pueden incluir botones, interruptores, palancas, deslizadores, pedales y similares que pueden ser dispositivos independientes, tales como palancas manuales o pedales, o estar incorporados en empuñaduras o paneles de visualización, incluidos los dispositivos de entrada programables. El accionamiento de los dispositivos de entrada del operador puede generar señales en forma de señales eléctricas, señales hidráulicas y/o señales mecánicas. Las señales generadas en respuesta a los dispositivos de entrada del operador se proporcionan a diversos componentes de la máquina motriz para controlar diversas funciones de la misma. Entre las funciones que se controlan a través de los dispositivos de entrada del operador en la máquina motriz 100 se incluyen el control de los elementos de tracción 219, el conjunto de brazo de elevación 230, el portador de implementos 272 y el suministro de señales a cualquier implemento que pueda estar acoplado de forma operativa al implemento.
Los cargadores pueden incluir interfaces hombre-máquina que incluyen dispositivos de visualización que se proporcionan en la cabina 250 para dar indicaciones de información relacionada con el funcionamiento de las máquinas motrices en una forma que pueda ser percibida por un operador, tal como, por ejemplo, indicaciones audibles y/o visuales. Las indicaciones audibles se pueden hacer en forma de zumbadores, campanas y similares o por medio de comunicación verbal. Las indicaciones visuales se pueden hacer en forma de gráficos, luces, iconos, indicadores, caracteres alfanuméricos y similares. Las pantallas pueden ser dedicadas para proporcionar indicaciones dedicadas, tales como luces de advertencia o indicadores, o dinámicas para proporcionar información programable, que incluyen dispositivos de visualización programables tales como monitores de diversos tamaños y capacidades. Los dispositivos de visualización pueden proporcionar información de diagnóstico, información para la resolución de problemas, información instructiva y otros tipos de información que ayudan a un operador a operar la máquina motriz o un implemento acoplado a la máquina motriz. También se puede proporcionar otra información que pueda ser útil para un operador. Otras máquinas motrices, tales como los cargadores con conductor a pie, pueden no tener cabina ni compartimento para el operador, ni asiento. La posición del operador en dichos cargadores se define generalmente en relación con una posición en la que el operador está mejor preparado para manipular los dispositivos de entrada del operador.
Diversas máquinas motrices que incluyen y/o interactúan con las realizaciones discutidas a continuación pueden tener diversos componentes de bastidor que soportan diversos elementos de trabajo. Los elementos del bastidor 210 discutidos en la presente memoria se proporcionan con fines ilustrativos y el bastidor 210 no es necesariamente el único tipo de bastidor que puede emplear una máquina motriz en la que se pueden practicar las realizaciones. El bastidor 210 del cargador 200 incluye un tren de rodaje o porción inferior 211 del bastidor y un bastidor principal o porción superior 212 del bastidor que se apoya en el tren de rodaje. El bastidor principal 212 del cargador 200, en algunas realizaciones, está unido al tren de rodaje 211, tal como por ejemplo con sujetadores o por medio de la soldadura del tren de rodaje al bastidor principal. Alternativamente, el bastidor principal y el tren de rodaje pueden estar formados integralmente. El bastidor principal 212 incluye un par de porciones verticales 214A y 214B situadas a ambos lados y hacia la parte trasera del bastidor principal que soportan el conjunto de brazo de elevación 230 y al que el conjunto de brazo de elevación 230 está unido de forma pivotante. El conjunto de brazo de elevación 230 está, de forma ilustrativa, fijado a cada una de las porciones verticales 214A y 214B. La combinación de características de montaje en las porciones verticales 214A y 214B y el conjunto de brazo de elevación 230 y el hardware de montaje (que incluyen los pasadores usados para fijar el conjunto de brazo de elevación al bastidor principal 212) se denominan colectivamente como articulaciones 216A y 216B (una está situada en cada una de las porciones verticales 214) para los propósitos de esta discusión. Las articulaciones 216A y 216B están alineadas a lo largo de un eje 218 de forma que el conjunto de brazo de elevación es capaz de pivotar, como se discute más adelante, con respecto al bastidor 210 alrededor del eje 218. Otras máquinas motrices pueden no incluir porciones verticales a ambos lados del bastidor, o pueden no tener un conjunto de brazo de elevación que se pueda montar en las porciones verticales a ambos lados y hacia la parte trasera del bastidor. Por ejemplo, algunas máquinas motrices pueden tener un solo brazo, montado en un solo lado de la máquina motriz o en un extremo delantero o trasero de la máquina motriz. Otras máquinas pueden tener una pluralidad de elementos de trabajo, que incluyen una pluralidad de brazos de elevación, cada uno de los cuales está montado en la máquina en su propia configuración. El bastidor 210 también soporta un par de elementos de tracción en forma de ruedas 219A a D (colectivamente, 219) a cada lado del cargador 200.
El conjunto de brazo de elevación 230 mostrado en las FIGs. 2 y 3 es un ejemplo de muchos tipos diferentes de conjuntos de brazos de elevación que se pueden acoplar a una máquina motriz tal como el cargador 200 u otras máquinas motrices en las que se pueden llevar a la práctica las realizaciones de la presente discusión. El conjunto de brazo de elevación 230 es lo que se conoce como un brazo de elevación vertical, lo que significa que el conjunto de brazo de elevación 230 es móvil (es decir, el conjunto de brazo de elevación se puede elevar y bajar) bajo el control del cargador 200 con respecto al bastidor 210 a lo largo de una trayectoria de elevación 237 que forma una trayectoria generalmente vertical. Otros conjuntos de brazo de elevación pueden tener diferentes geometrías y pueden ser acoplados al bastidor de un cargador de diversas maneras para proporcionar trayectorias de elevación que difieren de la trayectoria radial del conjunto de brazo de elevación 230. Por ejemplo, algunas trayectorias de elevación de otros cargadores proporcionan una trayectoria de elevación radial. Otros conjuntos de brazos de elevación pueden tener una porción extensible o telescópica. Otras máquinas motrices pueden tener una pluralidad de conjuntos de brazo de elevación unidos a sus bastidores, y ser cada conjunto de brazo de elevación independiente de los demás. A menos que se indique específicamente lo contrario, ninguno de los conceptos inventivos expuestos en esta discusión está limitado por el tipo o el número de conjuntos de brazos de elevación que se acoplan a una máquina motriz en particular.
El conjunto de brazo de elevación 230 tiene un par de brazos de elevación 234 que están dispuestos en lados opuestos del bastidor 210. Un primer extremo de cada uno de los brazos de elevación 234 está acoplado de forma pivotante a la máquina motriz en las articulaciones 216 y un segundo extremo 232B de cada uno de los brazos de elevación está posicionado hacia delante del bastidor 210 cuando está en una posición bajada como se muestra en la FIG. 2. Las articulaciones 216 están situadas hacia una parte trasera del cargador 200, de forma que los brazos de elevación se extienden a lo largo de los lados del bastidor 210. La trayectoria de elevación 237 está definida por la trayectoria del segundo extremo 232B de los brazos de elevación 234 cuando el conjunto de brazo de elevación 230 se mueve entre una altura mínima y una máxima.
Cada uno de los brazos de elevación 234 tiene una primera porción 234A de cada brazo de elevación 234 está acoplado de forma pivotante al bastidor 210 en una de las articulaciones 216 y la segunda porción 234B se extiende desde su conexión a la primera porción 234A hasta el segundo extremo 232B del conjunto de brazo de elevación 230. Los brazos de elevación 234 están acoplados cada uno a un miembro transversal 236 que está unido a las primeras porciones 234A. El miembro transversal 236 proporciona una mayor estabilidad estructural al conjunto de brazo de elevación 230. Un par de actuadores 238, que en el cargador 200 son cilindros hidráulicos configurados para recibir fluido presurizado del sistema de potencia 220, están acoplados de forma pivotante tanto al bastidor 210 como a los brazos de elevación 234 en las articulaciones pivotantes 238A y 238B, respectivamente, a cada lado del cargador 200. Los actuadores 238 se denominan a veces individualmente y colectivamente como cilindros de elevación. El accionamiento (es decir, la extensión y la retracción) de los actuadores 238 hace que el conjunto de brazo de elevación 230 pivote sobre las articulaciones 216 y, por lo tanto, se eleve y descienda a lo largo de una trayectoria fija ilustrada por la flecha 237. Cada uno de los pares de eslabones de control 217 están montados de forma pivotante en el bastidor 210 y en uno de los brazos de elevación 232 a cada lado del bastidor 210. Los eslabones de control 217 ayudan a definir la trayectoria de elevación fija del conjunto de brazo de elevación 230.
Algunos brazos de elevación, sobre todo los brazos de elevación de las excavadoras, pero también es posible en los cargadores, pueden tener porciones que son controlables para pivotar con respecto a otro segmento en lugar de moverse en concierto (es decir, a lo largo de una trayectoria predeterminada) como es el caso en el conjunto de brazo de elevación 230 mostrado en la FIG. 2. Algunas máquinas motrices tienen conjuntos de brazos de elevación con un solo brazo de elevación, tal como se conoce en las excavadoras o incluso en algunos cargadores y otras máquinas motrices. Otras máquinas motrices pueden tener una pluralidad de conjuntos de brazos de elevación, siendo cada uno de ellos independiente de otro(s).
La interfaz de implementos 270 se encuentra próxima a un segundo extremo 232B del conjunto de brazo de elevación 234. La interfaz de implementos 270 incluye un portador de implementos 272 que es capaz de aceptar y asegurar una variedad de implementos diferentes al brazo de elevación 230. Dichos implementos tienen una interfaz de máquina complementaria que está configurada para acoplarse con el portador de implementos 272. El portador de implementos 272 está montado de forma pivotante en el segundo extremo 232B del brazo 234. Los actuadores del portador de implementos 235 están acoplados de forma operable al conjunto de brazo de elevación 230 y al portador de implementos 272 y son operables para girar el portador de implementos con respecto al conjunto de brazo de elevación. Los actuadores del portador de implementos 235 son, a título ilustrativo, cilindros hidráulicos y a menudo se conocen como cilindros de inclinación.
Al tener un portador de implementos capaz de ser acoplado a una pluralidad de implementos diferentes, el cambio de un implemento a otro puede ser llevado a cabo con relativa facilidad. Por ejemplo, las máquinas con portador de implementos pueden proporcionar un actuador entre el portador de implementos y el conjunto de brazo de elevación, de forma que la retirada o fijación de un implemento no implique la retirada o fijación de un actuador del implemento o la retirada o fijación del implemento del conjunto de brazo de elevación. El portador de implementos 272 proporciona una estructura de montaje para sujetar fácilmente un implemento al brazo de elevación (u otra porción de una máquina motriz) que no tiene un conjunto de brazo de elevación sin un portador de implementos.
Algunas máquinas motrices pueden tener implementos o dispositivos similares a los implementos acoplados a ella, tal como por ejemplo, al estar fijados a un brazo de elevación con un actuador de inclinación también acoplado directamente al implemento o a la estructura del tipo de implemento. Un ejemplo común de este tipo de implemento que se fija de forma rotativa a un brazo de elevación es un cubo, con uno o más cilindros de inclinación que se fijan a un soporte que se fija directamente en el cubo tal como, por ejemplo, por medio de soldadura o con sujetadores. Este tipo de máquina motriz no tiene un portador de implementos, sino que tiene una conexión directa entre un brazo de elevación y un implemento.
La interfaz de implementos 270 también incluye una fuente de potencia de implemento 274 disponible para la conexión a un implemento en el conjunto de brazo de elevación 230. La fuente de potencia del implemento 274 incluye un puerto de fluido hidráulico presurizado al que se puede acoplar un implemento de forma removible. El puerto de fluido hidráulico presurizado proporciona selectivamente fluido hidráulico presurizado para alimentar una o más funciones o actuadores en un implemento. La fuente de potencia del implemento también puede incluir una fuente de potencia eléctrica para alimentar los actuadores eléctricos y/o un controlador electrónico en un implemento. La fuente de potencia del implemento 274 también incluye ejemplarmente conductos eléctricos que están en comunicación con un bus de datos en la excavadora 200 para permitir la comunicación entre un controlador en un implemento y los dispositivos electrónicos en el cargador 200.
El bastidor 210 soporta y generalmente encierra el sistema de potencia 220 de forma que los varios componentes del sistema de potencia 220 no son visibles en las FIGs. 2 y 3. La FIG. 4 incluye, entre otras cosas, un diagrama de varios componentes del sistema de potencia 220. El sistema de potencia 220 incluye una o más fuentes de potencia 222 que pueden generar y/o almacenar energía para operar varias funciones de la máquina. En el cargador 200, el sistema de potencia 220 incluye un motor de combustión interna. Otras máquinas de energía pueden incluir generadores eléctricos, baterías recargables, otras fuentes de potencia o cualquier combinación de fuentes de potencia que puedan proporcionar energía para determinados componentes de la máquina motriz. El sistema de potencia 220 incluye también un sistema de conversión de potencia 224, que está acoplado operativamente a la fuente de potencia 222. El sistema de conversión de potencia 224 está, a su vez, acoplado a uno o más actuadores 226, que pueden llevar a cabo una función en la máquina motriz. Los sistemas de conversión de potencia en diversas máquinas motrices pueden incluir diversos componentes, como transmisiones mecánicas, sistemas hidráulicos y similares. El sistema de conversión de potencia 224 de la máquina motriz 200 incluye un par de bombas de accionamiento hidrostático 224A y 224B, que son selectivamente controlables para proporcionar una señal de potencia a los motores de accionamiento 226A y 226B. Los motores de accionamiento 226A y 226B a su vez están cada uno acoplado operablemente a ejes, estando el motor de accionamiento 226A acoplado a los ejes 228A y 228B y el motor de accionamiento 226B acoplado a los ejes 228C y 228D. Los ejes 228A a D están a su vez acoplados a los elementos de tracción 219A a D, respectivamente. Las bombas de accionamiento 224A y 224B pueden estar acopladas mecánica, hidráulica y/o eléctricamente a dispositivos de entrada del operador para recibir señales de accionamiento para controlar las bombas de accionamiento.
La disposición de las bombas de accionamiento, motores y ejes en la máquina motriz 200 no es más que un ejemplo de disposición de estos componentes. Como se ha comentado anteriormente, la máquina motriz 200 es un cargador de dirección deslizante y, por lo tanto, los elementos de tracción de cada lado de la máquina motriz se controlan conjuntamente a través de la salida de una única bomba hidráulica, ya sea por medio de un único motor de accionamiento como en la máquina motriz 200 o con motores de accionamiento individuales. Se pueden emplear otras configuraciones y combinaciones de bombas y motores de accionamiento hidráulico que resulten ventajosas.
El sistema de conversión de potencia 224 de la máquina motriz 200 también incluye una bomba de implemento hidráulico 224C, que también está acoplada de forma operable a la fuente de potencia 222. La bomba hidráulica del implemento 224C está acoplada operablemente al circuito del actuador de trabajo 238C. El circuito de accionamiento de trabajo 238 incluye cilindros de elevación 238 y cilindros de inclinación 235, así como lógica de control (tal como una o más válvulas) para controlar el accionamiento de los mismos. La lógica de control permite selectivamente, en respuesta a las entradas del operador, el accionamiento de los cilindros de elevación y/o los cilindros de inclinación. En algunas máquinas, el circuito del actuador de trabajo también incluye lógica de control para proporcionar selectivamente un fluido hidráulico presurizado a un implemento acoplado.
La descripción de la máquina motriz 100 y del cargador 200 que figura más arriba se proporciona con fines ilustrativos, para ofrecer entornos ilustrativos en los que se pueden llevar a la práctica las realizaciones que se tratan a continuación. Mientras que las realizaciones discutidas se pueden llevar a la práctica en una máquina motriz tal como la descrita generalmente por la máquina motriz 100 mostrada en el diagrama de bloques de la FIG. 1 y más particularmente en un cargador tal como el cargador de dirección deslizante 200, a menos que se indique o recite lo contrario, los conceptos discutidos a continuación no pretenden estar limitados en su aplicación a los entornos específicamente descritos anteriormente.
La FIG. 5 es un diagrama de bloques que ilustra algunos componentes de un sistema de potencia 305 de una máquina motriz 300, que puede ser una máquina motriz tal como las máquinas motrices 100 y 200 discutidas anteriormente, que incluyen componentes de un sistema hidráulico de acuerdo con las realizaciones desveladas. La FIG. 5 puede ser una realización de un sistema de energía como se muestra en la FIG. 4 y se comentó anteriormente. La FIG. 5 ilustra una bomba de implemento 310, similar a la bomba de implemento 224c discutida anteriormente, que recibe fluido hidráulico del tanque 302 o de otro lugar a través de un conducto de entrada 304. La bomba de implemento 310 es una bomba de desplazamiento variable que suministra flujo de fluido presurizado desde el conducto de salida 312 a una válvula de control principal 320 y a un circuito de derivación 340. El conducto de entrada 314 del circuito de derivación 340 está acoplado al conducto de salida 312 de la bomba del implemento 310 para recibir selectivamente una porción del caudal de la bomba en determinadas circunstancias. La válvula de control principal 320 suministra fluido hidráulico a presión para controlar los actuadores de elevación e inclinación 238 y 235 de una estructura de brazo de elevación, y para controlar las funciones auxiliares de un implemento acoplado. A efectos ilustrativos, los actuadores de elevación e inclinación no se muestran en detalle en la FIG. 5. El flujo desde la válvula de control principal 320 al actuador o actuadores de implemento 330, que representan funciones auxiliares en un implemento acoplado a la estructura del brazo de elevación por medio de un portador de implementos, se proporciona a través del conducto de salida de la válvula de control 322.
El circuito de derivación 340 recibe selectivamente una porción del flujo de la bomba de implemento 310 a través del conducto 314, con el flujo de salida del circuito de derivación 340 proporcionado en el conducto de salida 342 que se combina con el conducto de salida 322 de la válvula de control principal 320. A continuación, el flujo combinado se suministra al actuador o actuadores 330. De este modo, el caudal del circuito de derivación se reúne con la salida de la sección auxiliar de la válvula de control principal 320 para proporcionar caudal adicional a los implementos seleccionados de alto caudal que requieren caudales más elevados. El caudal combinado de la válvula de control principal 320 y el circuito de derivación 340 para implementos de alto caudal garantiza que el caudal adicional proporcionado por la bomba de implementos 310 se proporcione para su uso con las funciones auxiliares de los actuadores de implementos. El flujo de retorno desde el actuador de implemento 330 se proporciona a través del conducto 324 a la válvula de control principal 320, y a través del conducto 326 al tanque 302, por ejemplo.
El controlador electrónico 350 está en comunicación eléctrica con la bomba de implemento 310 a través de la línea de señal 352, a la válvula de control principal 320 a través de la(s) línea(s) de señal 354, y al circuito de derivación 340 a través de la(s) línea(s) de señal 356. En otras realizaciones, la comunicación entre el controlador 350 y uno o más de los actuadores de la válvula de control 320, el circuito de derivación 340 y el implemento 310 puede ser inalámbrico. Cada una de las bombas de implemento 310, la válvula de control principal 320 y el circuito de derivación 340 es controlable por el controlador 350 en respuesta a las señales de las entradas de usuario 360. Por lo tanto, cuando las entradas del usuario 360 indican un requerimiento de flujo incrementado al actuador(es) de implemento 330, el nivel de flujo de salida de la bomba de implemento 310 se puede incrementar. Al mismo tiempo, el controlador 350 puede controlar el circuito de derivación 340 para permitir que una porción del flujo de salida de la bomba de implemento 310 pase a través del circuito de derivación y se proporcione como un flujo combinado con el flujo de salida auxiliar de la válvula de control principal 320 en el conducto de salida 322.
Con la bomba de implemento 310 controlable para proporcionar diferentes niveles de flujo de salida, el controlador 350 está configurado para controlar el circuito de derivación 340 para que funcione basado en los niveles de flujo de salida de la bomba de implemento. Por ejemplo, a un caudal estándar proporcionado por la bomba de implementos 310, el controlador 350 puede controlar el circuito de derivación 340 para bloquear el caudal de forma que todo el caudal de salida de la bomba pase a través de la válvula de control principal 320. Sin embargo, a caudales mayores, una válvula de control de caudal 416 (mostrada en la FIG. 6) en el circuito de derivación 340 puede ser abierto por el controlador 350 para extraer una porción del caudal de salida de la bomba a través del circuito de derivación. Se puede proporcionar una válvula compensadora de presión 414 (también mostrada en la FIG. 6) en el circuito de derivación para limitar el caudal a través del circuito de derivación en condiciones de alta presión a la salida de la bomba. Esto asegura que el flujo adecuado se proporciona a la válvula de control principal para asegurarse de que las funciones de elevación e inclinación (actuadores de elevación e inclinación no se muestran en las FIGs. 5 y 6) están correctamente suministrados. De este modo, el sistema de potencia 305 mostrado en la FIG. 5 permite múltiples caudales de salida de la bomba de implementos 310, que se pueden adaptar para controlar varios tipos de implementos. Por medio de la inclusión de un circuito de derivación, el flujo se limita a través de la válvula de control principal, lo que puede mejorar la eficiencia, dado que la válvula de control principal es típicamente más compleja (es decir, pasajes complejos y es más compacta) y provoca una mayor caída de presión, si todo el flujo que se proporciona a través de la derivación se proporcionaría a través de la válvula de control principal en su lugar. Además, el paso de flujo adicional a través de la válvula de control principal afectaría al funcionamiento de los cilindros de elevación e inclinación.
Con referencia ahora a la FIG. 6, se proporciona un circuito de ejemplo para ilustrar una realización más particular del circuito de derivación 340 del sistema de potencia 305. La bomba de desplazamiento variable 310 suministra caudal, bajo el control de la señal 352 del controlador 350, al conducto 312 y a la válvula de control principal 320. La válvula de control principal 320 incluye un limitador de caudal 402 y una válvula de retención 404 en la trayectoria del caudal hacia el conducto de salida 322 proporcionado como una entrada para implementar el actuador 330. La válvula de control principal 320 también incluye típicamente otros componentes y características para proporcionar vías de flujo para proporcionar flujo de fluido hidráulico o aceite a los actuadores de elevación e inclinación, pero estos componentes y características de la válvula de control 320 se omiten para simplificar la ilustración de las características ejemplares de las realizaciones desveladas. El actuador de implemento 330 se ilustra como un motor, pero no tiene por qué serlo en todas las realizaciones. Además, el actuador de implemento 330 puede ser múltiples actuadores o motores en un implemento. El flujo de retorno del actuador de implemento 330 proporcionado a través del conducto 324 pasa a través del restrictor de flujo 406 en la válvula de control principal 320 antes de ser proporcionado a través del conducto 326 y devuelto al tanque 302. Opcionalmente, se puede incluir un enfriador de aceite 408 y un filtro 410 para enfriar y limpiar el fluido hidráulico.
Dentro de la válvula de control principal 320, se puede acoplar una válvula de alivio auxiliar variable 412 entre las líneas de suministro y retorno para proporcionar una ruta de alivio de sobrepresión. La válvula auxiliar de alivio variable 412 puede ser controlada por el controlador 350 para establecer una presión máxima para su uso con implementos particulares. Como algunos implementos pueden ser capaces de manejar presiones más altas que otros, permitir que el controlador 350 establezca el ajuste de presión de alivio auxiliar de la válvula 412 proporciona una mayor flexibilidad para usar un gran número de implementos diferentes.
Como se muestra en la FIG. 6, el circuito de derivación 340 incluye, en una realización ejemplar, una válvula compensadora de presión 414 y una válvula de control de flujo 416. La válvula de control de flujo 416 es controlada por la señal 356 del controlador 340 a fin de permitir o bloquear el flujo a través del circuito de derivación 340 para diferentes niveles de flujo de salida de la bomba o para diferentes modos de funcionamiento. El conducto de salida 342 del circuito de derivación 340 está acoplado a la salida de la válvula de control de flujo 416 y, a través de la válvula de retención 418, al conducto 322 de la válvula de control principal 320. La válvula compensadora de presión 414 se proporciona para limitar el flujo a través del circuito de derivación 340 durante condiciones de alta presión a la salida de la bomba 310. De nuevo, esto asegura que un flujo adecuado es proporcionado a la válvula de control principal 320 de forma que las funciones de elevación e inclinación (no mostradas en la FIG. 6) se pueden suministrar adecuadamente.
Como el circuito de derivación 340 permite múltiples caudales de salida de la bomba 310 para controlar múltiples tipos de implementos, el sistema de potencia 300 proporciona ventajas sobre los sistemas de potencia convencionales. Al usar el circuito de derivación 340, el flujo se limita a través de la válvula de control principal 320, lo que puede mejorar la eficiencia porque la válvula de control principal 320 normalmente incurre en una mayor caída de presión. Además, el uso del circuito de derivación 340 permite que la bomba de implemento 310 sea una bomba de desplazamiento variable, y por lo tanto mejora la eficiencia al proporcionar altas tasas de flujo sólo cuando se requiere para un implemento de alto flujo.
En un ejemplo, el sistema de potencia 300 puede usar múltiples niveles de flujo de la bomba 310. Por ejemplo, se puede usar un primer nivel de aproximadamente 87 litros por minuto (23 galones por minuto [GPM]). También se puede proporcionar un segundo nivel de aproximadamente 140 litros por minuto (37 GPM) como un caudal alto tradicional. También se puede proporcionar un tercer nivel de caudal para adaptarse a diversos implementos o modos de funcionamiento. Por ejemplo, el tercer caudal puede ser superior o inferior al segundo, y en un ejemplo el tercer caudal es de aproximadamente 170 litros por minuto (45 GPM). Sin embargo, aunque estos niveles de caudal se proporcionan a modo de ejemplo, las realizaciones desveladas no se limitan a ningún número concreto de niveles de caudal ni a caudales específicos dentro de cada nivel.
Aunque la presente invención se ha descrito con referencia a realizaciones preferidas, las personas con experiencia en la técnica reconocerán que se pueden llevar a cabo cambios en la forma y detalles sin apartarse del alcance de la invención de acuerdo con lo definido en las reivindicaciones.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Un circuito hidráulico de una máquina motriz (100; 200; 300) para proporcionar potencia a al menos un actuador de implemento (330) de un implemento montado en la máquina motriz, el circuito hidráulico comprende:
una bomba de implemento (224C; 310) configurada para recibir fluido hidráulico de un tanque (302) a través de un conducto de entrada (304) y para suministrar un flujo de fluido hidráulico presurizado en un conducto de salida de la bomba de implemento (312);
una válvula de control principal (320) acoplada al conducto de salida de la bomba del implemento (312) y configurada para suministrar fluido hidráulico presurizado desde la bomba del implemento al al menos un actuador del implemento (330) a través de un conducto de salida de la válvula de control principal (322); caracterizada porque
un circuito de derivación (340) que tiene un conducto de entrada (314) acoplado al conducto de salida de la bomba del implemento (312) para recibir selectivamente una porción del flujo de fluido hidráulico presurizado de la bomba del implemento (224C, 310) y proporcionar la porción del flujo de fluido hidráulico presurizado al al menos un actuador de implemento (330) en un conducto de salida del circuito de derivación (342) acoplado al conducto de salida de la válvula de control (322) de forma que el flujo de fluido hidráulico presurizado proporcionado al al menos un actuador de implemento (330) es un flujo combinado que incluye el flujo a través de la válvula de control principal (320) y el flujo que desvía la válvula de control principal (320).
2. El circuito de la reivindicación 1 además comprende un controlador (350) en comunicación tanto con la válvula de control principal como con el circuito de derivación para controlar selectivamente la válvula de control principal y el circuito de derivación para suministrar el flujo combinado de fluido hidráulico presurizado al actuador de al menos un implemento.
3. El circuito de la reivindicación 2, en el que la bomba del implemento (224C; 310) es una bomba de desplazamiento variable configurada para proporcionar un flujo variable de fluido hidráulico presurizado en el conducto de salida de la bomba del implemento (312) en respuesta a señales de control del controlador (350).
4. El circuito de la reivindicación 3, en el que el controlador (350) controla cada una de la bomba de implemento (224C; 310), la válvula de control principal (320) y el circuito de derivación (340) en respuesta a señales procedentes de una entrada de usuario (360) que indican un requisito de caudal aumentado para el al menos un actuador de implemento (330).
5. El circuito de la reivindicación 3, en el que el controlador (350) está configurado de forma que, en respuesta a las señales de la entrada del usuario que indican un requisito de flujo estándar del al menos un actuador de implemento (330), el controlador controla la bomba de desplazamiento variable (224C; 310) para proporcionar un primer caudal de fluido hidráulico presurizado en el conducto de salida de la bomba de implemento (312) y controla el circuito de derivación (340) para bloquear el flujo a través del circuito de derivación de forma que sustancialmente todo el flujo de fluido hidráulico presurizado proporcionado al primer caudal pasa a través de la válvula de control principal (320).
6. El circuito de la reivindicación 5, en el que el controlador (350) está configurado de forma que, en respuesta a las señales de la entrada del usuario que indican un mayor requisito de flujo del al menos un actuador de implemento (330), el controlador controla la bomba de desplazamiento variable (224C; 310) para proporcionar un segundo caudal de fluido hidráulico presurizado, superior al primer caudal, y controla el circuito de derivación (340) para permitir el flujo a través del circuito de derivación de forma que una porción del flujo de fluido hidráulico presurizado proporcionado al segundo caudal pasa a través del circuito de derivación (340).
7. Una máquina motriz (100; 200; 300) que incluye el circuito hidráulico de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 y está configurada para tener un implemento acoplado a la misma, el implemento tiene al menos un actuador de implemento (330), la máquina motriz comprende:
un bastidor (210);
un conjunto de brazo de elevación (230) acoplado de forma pivotante al bastidor.
un portador de implementos (272) acoplado de forma pivotante al conjunto del brazo de elevación y configurado para tener el implemento acoplado al mismo;
un actuador de elevación (238), acoplado entre el bastidor y el conjunto de brazo de elevación y configurado para subir y bajar el conjunto de brazo de elevación;
un actuador de inclinación (235) acoplado de forma pivotante entre el conjunto de brazo de elevación y el portador de implementos y configurado para girar el portador de implementos con respecto al conjunto de brazo de elevación;
en el que en el circuito hidráulico la válvula de control principal (320) acoplada al conducto de salida de la bomba del implemento (312) está configurada para suministrar fluido hidráulico presurizado desde la bomba del implemento al actuador de elevación, al actuador de inclinación, y en el conducto de salida de la válvula de control (322) al al menos un actuador del implemento (330) del implemento acoplado a la máquina motriz; y un controlador (350) acoplado a la válvula de control principal (320) y al circuito de derivación (340) para controlar selectivamente la válvula de control principal y el circuito de derivación a fin de suministrar el flujo combinado de fluido hidráulico presurizado al actuador de al menos un implemento (330).
8. La máquina motriz de la reivindicación 7, en la que la bomba del implemento (224C; 310) es una bomba de desplazamiento variable configurada para proporcionar un flujo variable de fluido hidráulico presurizado en el conducto de salida de la bomba del implemento (312) en respuesta a señales de control del controlador (350).
9. La máquina motriz de la reivindicación 8, en la que el controlador (350) controla cada una de la bomba de implemento (224C; 310), la válvula de control principal (320) y el circuito de derivación (340) en respuesta a señales de una entrada de usuario (360) que indica un requisito de flujo al al menos un actuador de implemento (330).
10. La máquina motriz de la reivindicación 9, en la que el controlador (350) está configurado de forma que en respuesta a señales de la entrada de usuario (360) que indican un requisito de flujo estándar del al menos un actuador de implemento (330), el controlador controla la bomba de desplazamiento variable (224C; 310) para proporcionar un primer caudal de fluido hidráulico presurizado en el conducto de salida de la bomba del implemento (312) y controla el circuito de derivación (340) para bloquear el flujo a través del circuito de derivación de forma que sustancialmente todo el flujo de fluido hidráulico presurizado proporcionado en el conducto de salida de la bomba del implemento (312) pase a través de la válvula de control principal (320).
11. La máquina motriz de la reivindicación 10, en la que el controlador (350) está configurado de forma que, en respuesta a las señales de la entrada de usuario (360) que indican un requisito de flujo mayor del al menos un actuador de implemento (330), el controlador controla la bomba de desplazamiento variable (224C; 310) para proporcionar un segundo caudal de fluido hidráulico presurizado, mayor que el primer caudal, y controla el circuito de derivación (340) para permitir el flujo a través del circuito de derivación de forma que una porción del flujo de fluido hidráulico presurizado proporcionado en el conducto de salida de la bomba de implemento (312) pasa a través del circuito de derivación (340).
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