Sistema hidráulico auxiliar para vehículos.

Un sistema hidráulico auxiliar para un vehículo, que comprende:

a) una bomba de fluido de múltiples pistones accionada por motor (11) con válvulas de vástago eléctricamente seleccionables y un control por microprocesador asociado (12) que facilita una salida variable;

b) una disposición de válvulas conmutables para controlar la dirección de flujo del fluido hidráulico;

c) una disposición de conductos de distribución de fluido (19) acoplados al vehículo que terminan en acoplamientos separables en una pluralidad de puntos de acceso predeterminados;

d) un módulo de interfaz de usuario simple (30) adaptado para dirigir el control por microprocesador (12) desde dentro o cerca del vehículo;

de manera que una gama de diferentes equipos auxiliares pueden conectarse de manera rápida y sencilla al sistema hidráulico auxiliar y recibir fluido hidráulico bajo presión con un flujo proporcional totalmente controlado.

Sistema hidráulico auxiliar para vehículos

CAMPO DE LA INVENCIÓN

Esta invención se refiere a un sistema hidráulico auxiliar para vehículos, en particular camionetas de servicio ligero y moderado con clasificaciones de peso uno o dos, que está configurado para suministrar un fluido hidráulico a equipos auxiliares tanto incorporados como externos, usando una única bomba de fluido de múltiples pistones controlada por un microprocesador.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los sistemas hidráulicos auxiliares incorporados para vehículos de trabajo son muy conocidos en la técnica con equipos agrícolas, tales como tractores, y equipos para la construcción, tales como excavadoras, proporcionando normalmente disposiciones totalmente integradas. Estos sistemas hidráulicos auxiliares integrados pueden alimentarse mediante la fuente hidráulica principal del vehículo de trabajo, si tiene una capacidad suficiente superior al accionamiento hidrostático y otros requisitos principales, o mediante una bomba dedicada aparte. En cualquier caso, el sistema hidráulico auxiliar incluye una pluralidad de válvulas proporcionales y direccionales para controlar el flujo de fluido hidráulico hacia el equipo auxiliar. El documento US4043099 a nombre de Cheatum describe un sistema hidráulico auxiliar de este tipo que utiliza la fuente hidráulica principal de un tractor para activar un par de actuadores auxiliares que automatizan el movimiento del mecanismo de recogida de cordón de forraje y de una placa de presión basculante de una máquina de recolección agrícola de tipo tracción.

Es menos común que los vehículos que circulan por carretera incluyan un sistema hidráulico auxiliar, ya que las bombas hidráulicas integradas requeridas para el accionamiento hidrostático y otros requisitos principales no están disponibles. La ausencia de un sistema primario bajo demanda dictamina el uso de una bomba auxiliar dedicada que puede accionarse mediante motor o incorporarse en un módulo independiente accionado por motor eléctrico. Los sistemas convencionales accionados por motor requieren un soporte para bombas y un sistema de accionamiento, una disposición de desacoplamiento tal como un embrague, líneas de distribución y válvulas proporcionales y de control de conmutación. Las configuraciones accionadas por motor eléctrico no requieren una disposición de desacoplamiento sino la adición de motores eléctricos, baterías adicionales y un cableado asociado a la complejidad adicional. A no ser que se haya instalado una pieza de equipo auxiliar que requiera un suministro hidráulico, tal como un sistema quitanieves o un carro basculante, el coste asociado a un sistema hidráulico auxiliar se considera generalmente excesivo. Por lo tanto, las camionetas de servicio ligero y moderado con clasificaciones de peso uno o dos, de propósito general y que circulan por carretera no incluyen generalmente sistemas hidráulicos auxiliares, ni como una opción elegida por el usuario.

Hay algunas excepciones, como la camioneta UnimogTM de Mercedes-Benz, que es un vehículo industrial para servicio pesado con clasificación de peso dos o tres, que puede usarse tanto en carretera como fuera de ella. Además de su uso de propósito general, la UnimogTM es además un vehículo militar muy popular y se utiliza como base para vehículos de bomberos y similares. La UnimogTM es única ya que cruza el límite entre vehículos puramente industriales, tales como tractores, y vehículos que circulan por carretera, tales como camionetas. Al igual que un tractor, ofrece tracción integral a las cuatro ruedas, una toma de fuerza mecánica y, lo más importante, un sistema hidráulico auxiliar proporcionado por una bomba dedicada accionada por motor.

Equipos auxiliares a modo de accesorios para camionetas de servicio ligero y moderado con clasificaciones de peso uno o dos, tales como sistemas quitanieves, puertas levadizas y carros basculantes, incluyen normalmente suministros hidráulicos independientes accionados por motor eléctrico. En el caso de un sistema quitanieves, el suministro hidráulico representa la mitad del coste total del sistema. El documento US3706144 a nombre de Miceli describe un sistema quitanieves simple que se usa en una camioneta de servicio ligero cuyo propósito es proporcionar una solución más económica para equipos de extracción comerciales. Sin embargo, aunque es sencillo, el sistema de Miceli de la técnica anterior sigue necesitando una bomba accionada por motor eléctrico, una válvula de selección, una válvula de control de ángulo, una válvula de descenso de cepillo, un depósito y solenoides de válvula asociados además del cepillo, una estructura de soporte y cilindros hidráulicos. Si se añaden varias piezas de equipo auxiliar a una camioneta, entonces es necesario incluir el mismo número de suministros hidráulicos asociados accionados por motor eléctrico. Módulos hidráulicos auxiliares independientes, autónomos y accionados por motor eléctrico también están disponibles para su montaje en vehículos para satisfacer cualquier número de requisitos de equipo auxiliar remoto tales como partidores de troncos, cilindros de elevadores hidráulicos y similares. Tanto la bomba dedicada como los sistemas de suministro hidráulicos autónomos accionados por motor eléctrico utilizan normalmente un par de válvulas de vástago activadas por solenoide para proporcionar control de flujo. Estas válvulas de vástago proporcionan control de encendido y apagado y cambio de dirección, pero no tienen una capacidad de flujo proporcional ya que aplicaciones tales como los sistemas quitanieves pueden funcionar de manera adecuada sin un control de velocidad.

La capacidad de toma de fuerza mecánica giratoria es otra opción habitual ofrecida en camiones de servicio pesado con clase de peso tres y superior cuando se requiere un accionamiento mecánico en equipos auxiliares tales como cabrestantes, elevadores mecánicos, conjuntos de generador, mezcladores de forraje y similares, o bombas hidráulicas auxiliares accionadas por motor, como se ha descrito anteriormente. Estas unidades de toma de fuerza proporcionan una reducción apropiada en el número de engranajes para conseguir velocidades de rotación predeterminadas, tal como el requisito estándar agrícola de 540 revoluciones por minuto, y una metodología de embrague para desacoplar la unidad. Por ejemplo, el documento US6073502 a nombre de Wallace describe una toma de energía compacta de muchos caballos de vapor que incluye un mecanismo de desplazamiento accionado por aire para conectar y desconectar el sistema con respecto al motor. Wallace describe además cómo puede usarse la toma de fuerza para accionar una bomba hidráulica de manera que puedan alimentarse las aplicaciones hidráulicas más exigentes de estos camiones de servicio pesado, tales como carros basculantes, canastillas elevadoras, sistemas de transporte inclinados para coches y brazos de grúa. Nuevamente, debido a los elevados costes asociados a la toma de fuerza mecánica, las camionetas de servicio ligero y moderado, con clasificaciones de peso uno o dos, de propósito general y de circulación por carretera no incluyen generalmente este tipo de capacidad, aunque varios fabricantes de accesorios ofrecen algunas unidades de compatibilidad limitada. Una desventaja importante de estas unidades de toma de fuerza es que la velocidad de su eje de salida varía de manera proporcional a la velocidad del motor del vehículo.

La mayoría de equipos industriales de servicio ligero y moderado externos al vehículo incluyen su propia fuente de alimentación, independiente de la configuración final del mecanismo. Por ejemplo, los partidores de madera, elevadores hidráulicos y volquetes utilizan un mecanismo final hidráulico, pero se activan mediante motores eléctricos o de combustión interna dedicados. Otros equipos tales como astilladoras, bombas de agua, generadores eléctricos, lavadoras a presión y cavadoras de hoyos, tienden a activarse directamente de manera mecánica usando motores eléctricos o motores de combustión interna dedicados. En cualquier caso, una amplia gama de equipos industriales tienden a dar como resultado un gran número de mecanismos de accionamiento primarios asociados con todos los requisitos de mantenimiento asociados, tales como cambios de filtro de aceite y de aire. En la mayoría de aplicaciones no industriales, como en torno a un domicilio, estos mecanismos de accionamiento primarios tienden a usarse con una frecuencia relativamente baja, dando como resultado una propuesta de valor extremadamente mala.

Las camionetas se han vuelto muy populares en los servicios ligeros e incluso en el transporte habitual. Esto ha supuesto un mayor acceso a estos vehículos de servicio más pesado, de hasta... [Seguir leyendo]

1. Un sistema hidráulico auxiliar para un vehículo, que comprende:

a) una bomba de fluido de múltiples pistones accionada por motor (11) con válvulas de vástago eléctricamente seleccionables y un control por microprocesador asociado (12) que facilita una salida variable;

b) una disposición de válvulas conmutables para controlar la dirección de flujo del fluido hidráulico;

c) una disposición de conductos de distribución de fluido (19) acoplados al vehículo que terminan en acoplamientos separables en una pluralidad de puntos de acceso predeterminados;

d) un módulo de interfaz de usuario simple (30) adaptado para dirigir el control por microprocesador (12) desde dentro o cerca del vehículo;

de manera que una gama de diferentes equipos auxiliares pueden conectarse de manera rápida y sencilla al sistema hidráulico auxiliar y recibir fluido hidráulico bajo presión con un flujo proporcional totalmente controlado.

2. El sistema hidráulico auxiliar según la reivindicación 1, en el que el vehículo es una camioneta (1) de clase de peso uno o dos.

3. El sistema hidráulico auxiliar según la reivindicación 1, en el que el control por microprocesador (12) proporciona un control en tiempo real de las válvulas de vástago de entrada eléctricamente seleccionables de la bomba de fluido de múltiples pistones (11) y un control de la disposición de válvulas conmutables para controlar la dirección de flujo del fluido hidráulico en respuesta a comandos del módulo de interfaz de usuario simple (30) .

4. El sistema hidráulico auxiliar según la reivindicación 1, en el que la bomba de fluido de múltiples pistones (11) está montada en la parte delantera de un motor de combustión interna primario (2) del vehículo y está dotada de una polea que está adaptada para accionarse directamente mediante una correa continua en serpentina (5) de accionamiento auxiliar de extremo delantero (FEAD) (3) , en el que la correa continua en serpentina (5) de accionamiento auxiliar de extremo delantero (FEAD) (3) también está configurada para accionar al menos uno de entre un alternador (4) , una bomba de dirección asistida, un compresor de acondicionamiento de aire (7) , una bomba de agua (6) y otros componentes auxiliares del vehículo.

5. El sistema hidráulico auxiliar según la reivindicación 4, en el que la bomba de fluido de múltiples pistones (11) sustituye a la bomba de dirección asistida estándar del vehículo y una parte de su flujo de salida está destinada a requisitos de dirección asistida del vehículo.

6. El sistema hidráulico auxiliar según la reivindicación 1, en el que la bomba de fluido de múltiples pistones (11) está montada en un alojamiento de toma de fuerza acoplado a una cubierta de embrague, una caja de engranajes o un recubrimiento de transferencia de tracción a las cuatro ruedas del vehículo, y se acciona mediante una disposición de engranajes del lado de salida de un tren de potencia del vehículo.

7. El sistema hidráulico auxiliar según la reivindicación 1, en el que el control por microprocesador (12) está adaptado para proporcionar un control en bucle cerrado de las válvulas de vástago eléctricamente seleccionables de la bomba de fluido de múltiples pistones (11) a través de señales eléctricas recibidas desde sensores remotos que están adaptados para supervisar el movimiento del equipo auxiliar para controlar la respuesta del equipo auxiliar independientemente de la velocidad del motor del vehículo.

8. El sistema hidráulico auxiliar según la reivindicación 1, en el que el control por microprocesador (12) está adaptado para proporcionar un control automatizado de las válvulas de vástago eléctricamente seleccionables de la bomba de fluido de múltiples pistones (11) a través de un cálculo indirecto del movimiento del equipo auxiliar usando una combinación del factor de trabajo de las válvulas de vástago eléctricamente seleccionables y de la velocidad del motor del vehículo para controlar la respuesta del equipo auxiliar independientemente de la velocidad del motor del vehículo.

9. El sistema hidráulico auxiliar según la reivindicación 1, en el que el equipo auxiliar es un motor hidráulico volumétrico (50) que está adaptado para montarse de manera rígida en una estructura del vehículo y está configurado con un eje estándar agrícola de seis ranuras con un diámetro de 3, 5 cm (1, 375 pulgadas) para proporcionar una toma de fuerza giratoria mecánica.

10. El sistema hidráulico auxiliar según la reivindicación 1, en el que el equipo auxiliar es un motor hidráulico volumétrico (50) que está adaptado para accionar al menos un equipo industrial giratorio tal como un mezclador de cemento, una bomba de agua, una astilladora, una lavadora a presión, una cavadora de hoyos, un generador eléctrico, un cabrestante, un fuelle de alta velocidad, un esparcidor de sal y otros dispositivos similares.

11. El sistema hidráulico auxiliar según la reivindicación 1, en el que el equipo auxiliar es un cilindro hidráulico de doble acción que está adaptado para accionar al menos un equipo industrial lineal tal como una máquina quitanieves, un compactador de basura, un elevador hidráulico, un volquete y otros dispositivos similares.