BRPI0316546B1 - acionamento hidrostático de vários motores e processo para a influência da potência e do acionamento - Google Patents

Abstract

"acionamento hidrostático de vários motores". com um acionamento hidrostático de vários motores com, pelo menos, dois motores hidráulicos, que admitem uma carga comum, deve ser conseguida uma solução, com a qual uma ampla área de operação é coberta pelo emprego de vários motores, e nesse caso, é assegurado um acoplamento o mais simples possível e sem problemas dos motores. além disso, deve ser indicado um processo para o comando do acionamento que permita passagens contínuas entre as diferentes áreas de operação. isso é obtido pelo fato de que os motores (2, 3) estão ligados entre si por meio de, pelo menos, uma roda livre (4), sendo que o motor (2) disposto atrás da roda livre apresenta um volume de deslocamento ajustável.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ACIONAMENTO HIDROSTÁTICO DE VÁRIOS MOTORES E PROCESSO PARA A INFLUÊNCIA DA POTÊNCIA E DO ACIONAMENTO".

[001] A invenção se refere a um acionamento hidrostático de vários motores com, pelo menos, dois motores hidráulicos, que admitem uma carga comum.

[002] Acionamentos hidráulicos com dois motores são conhecidos, em essência, em duas execuções diferentes.

[003] Em uma primeira forma de construção os dois acionamentos são ligados firmemente entre si através de um eixo e, com isto, os dois acionamentos funcionam continuamente. Em disposições, nas quais, pelo menos, um dos motores é executado regulável, e para o alcance de altas velocidades esse motor é ajustado para zero, através do ajuste de seu volume de deslocamento é desvantajoso que o motor ajustado em zero seja arrastado junto e, devido a isso, surgem altas perdas mecânicas. Para evitar tais problemas, além disso, são conhecidos acionamentos de dois motores, nos quais os dois motores são ligados entre si através de engrenagens e acoplamentos, de tal modo que em áreas de operação nas quais o motor regulável é ajustado em zero, esse motor pode ser desacoplado mecanicamente do segundo motor. A desvantagem dessa solução é, em particular, a alta complexidade da disposição de acoplamento e engrenagem, que é necessária, para assegurar a sincronização das duas máquinas durante o acoplamento e o desacoplamento, de tal modo que é possibilitada uma passagem deslizante entre as diversas áreas de operação.

[004] Da patente DE 100 60 679 A1 é conhecido um outro acionamento hidrostático de dois motores, cujos dois motores estão ligados com, pelo menos, um acoplamento. Também um acionamento desse tipo apresenta as desvantagens descritas anteriormente.

[005] Por isso à invenção cabe a tarefa de evitar essas desvanta- gens e criar um acionamento de vários motores que cubra uma ampla faixa de operação por meio do emprego de vários motores, e nesse caso, seja assegurado um acoplamento o mais simples possível e sem problemas dos motores. Além disso, deve ser indicado um processo para o comando do acionamento que permita passagens contínuas entre as diferentes áreas de operação.

[006] A invenção obtém isso pelo fato de que, os motores estão ligados entre si por meio de, pelo menos, uma roda livre, sendo que o motor disposto atrás da roda livre apresenta um volume de deslocamento ajustável.

[007] O emprego de vários motores oferece a vantagem que, podem ser empregados motores menores, e apesar disso, na operação conjunta pode ser produzido um alto momento. Adicionalmente eles possibilitam, porém, devido à sua forma de construção pequena, um alto número de rotações, o que é apropriado, por exemplo, para a operação rápida de máquinas de trabalho móveis. Por meio do emprego de uma roda livre é possível que, todos os motores possam ser acionados em comum na direção de bloqueio da roda livre, para a produção de um alto momento de saída de movimento. Nas áreas de operação rápida, então, os motores dispostos atrás das respectivas rodas livres, com volume de deslocamento ajustado em zero, são desacopla-dos através da roda livre pelo motor disposto na frente da roda livre que, com isso, tem à disposição a vazão total da(s) bomba(s) para a obtenção de uma alta velocidade. Dessa forma, no caso de grande volume de deslocamento do motor, pode ser produzido um alto momento com um número de rotações pequeno e vice-versa, com a mesma alimentação do meio de pressão o número de rotações pode ser aumentado, se o volume de deslocamento do motor for reduzido. No caso da redução do volume de deslocamento do motor para zero, os motores ficam dispostos atrás da roda livre e, até que seu volume permaneça ajustado em zero, então não são mais participantes da potência de acionamento.

[008] Não surgem problemas durante a sincronização, uma vez que assim que o volume de deslocamento dos motores dispostos atrás da roda livre é aumentado, seu número de rotações aumenta até que a roda livre seja bloqueada, e que o momento produzido pelos motores desacoplados anteriormente seja transmitido para o eixo de acionamento através da roda livre, isto é, os momentos de torção de todos os motores são utilizados aditivamente para o acionamento da carga.

[009] Se for empregado um circuito de meio de pressão comum para todos os motores, uma compensação de forças se ajusta automaticamente no sistema comum, e é obtida uma partida ou freada suave do motor desacoplado através da roda livre, sem dispositivos adicionais de técnica de regulagem. No caso do emprego de motores desse tipo, podem ser aproveitadas as vantagens da roda livre de forma particularmente vantajosa, uma vez que na área de baixa rotação com altos momentos de torção, os motores são acoplados mecanicamente através da roda livre. Devido à redução do volume do motor, aumenta o número de rotações até que o volume de um dos motores seja reduzido a zero, de tal modo que somente os motores que permanecem desacoplados, então, pela roda livre servem para o acionamento.

[0010] Assim, o sensor de pressão no/nos condutor/condutores entre a bomba e o motor pode acelerar ou de retardar, para a diferenciação do estado de operação.

[0011] Uma execução preferida do acionamento de vários motores é caracterizada pelo fato de que para a alimentação do meio de pressão dos motores está prevista uma bomba ajustável. O emprego de uma bomba ajustável tem uma série de vantagens em comparação com a bomba constante com válvula de regulagem. Assim, podem ser facilmente obtidos fluxos do meio de pressão controláveis continua- mente, que podem ser usados para o comando do acionamento. A alimentação do meio de pressão controlável em ligação com a regulagem do motor oferece possibilidades de variar a potência do motor em amplas faixas, e possibilitar passagens de potência contínuas. Devido à dispensa de válvulas de regulagem no ramo de potência o sistema de acionamento, além disso, economiza bastante energia por meio da evi-tação de perdas de energia nas disposições de válvulas.

[0012] Em uma outra execução da invenção está previsto que os motores sejam ligados paralelamente à roda livre por meio de um acoplamento controlável. O acoplamento controlável possibilita uma transmissão de força também na direção da roda livre. Isso tem a vantagem que em casos nos quais o acionamento tem que apresentar uma característica de potência comparável tanto na direção para frente como na marcha à ré, a roda livre pode ser contornada. Com isso podem ser acionados em conjunto, também nas duas direções, todos os motores existentes, e um momento de saída de movimento correspondentemente alto é colocado à disposição no eixo de saída de movimento.

[0013] Para a solução da tarefa apresentada a invenção sugere também um processo para a influência da potência e/ou da direção de rotação do acionamento, que consiste no fato de que o volume de transporte da bomba é alterado e/ou o volume de um motor é regulado e/ou o volume de outros motores é regulado, e o acoplamento é bloqueado. Para a aceleração de um acionamento de vários motores na direção para frente, nesse caso, primeiramente o volume de transporte da bomba é aumentado, para a continuação do aumento do número de rotações o volume de um primeiro motor disposto atrás da roda livre é reduzido e, eventualmente o volume dos outros motores dispostos atrás da roda livre é reduzido. Por meio do aumento do volume de transporte da bomba, aumenta o fluxo do meio de pressão, através dos motores, o que leva a uma aceleração do acionamento. Se o número de rotações tiver que continuar a aumentar, o volume de um primeiro motor é reduzido, o que, no caso do fluxo do meio de pressão que permanece igual para esse motor, leva a um aumento do número de rotações com redução do momento de saída de movimento. Se vários motores acoplados mecanicamente dependerem do mesmo circuito de meio de pressão, o fluxo do meio de pressão se divide novamente, com redução do volume de um motor, pelo que uma maior parte do meio de pressão flui para os motores com o volume que permanece igual, o que, em resumo, leva a um aumento do número de rotações de todos os motores. Se o volume de um motor for reduzido a zero, não flui mais meio de pressão através dele, ele não fornece mais um momento de saída de movimento e também não pode mais ser acionado através da roda livre na direção de roda livre pelos motores restantes dispostos na frente da roda livre, de tal modo que ele permanece parado desacoplado através da roda livre, e todo o fluxo do meio de pressão flui através dos motores restantes.

[0014] O número de rotações máximo é obtido se com o volume de transporte máximo da bomba, o volume de todos os motores for reduzido ao valor mínimo, e no caso extremo, se todos os motores pararem, com a exceção de um, e o motor restante desacoplado, devido às rodas livres dos motores parados, opera por meio do fluxo do meio de pressão em seu volume mínimo diferente de zero, com número de rotações máximo.

[0015] Uma outra forma de procedimento de acordo com a invenção serve para o retardamento de um acionamento de vários motores, e é caracterizado pelo fato de que a bomba trabalha como motor, todos os motores dispostos na frente da roda livre trabalham como bomba, com um volume de deslocamento maior que zero, e o volume dos outros motores dispostos atrás da roda livre, é ajustado em zero. Com esse processo é possível obter um retardamento do acionamento par- ticularmente econômico quanto à energia. Nesse caso, a potência fornecida à bomba em seu eixo de acionamento durante a operação do motor pode ser usada para o acionamento de outros componentes mecânicos, e não precisa ser transformada em calor improdutivo. A fim de obter isso, o comportamento de retardamento desejado do acionamento por meio de medidas correspondentes técnicas de comando, é alcançado nas bombas e motores ajustáveis. Um estado desses ocorre quando a pressão diferencial existente através do/dos motor/es inverte seu sinal, e a energia cinética da carga é fornecida ao circuito hidráulico. Por meio da adaptação do volume de transporte da bomba, e com emprego de um motor controlável pela regulagem do volume de deslocamento antes da roda livre, são regulados o retardamento do acionamento (da carga) e a quantidade de energia fornecida a outros consumidores acoplados no lado da bomba.

[0016] Um processo de acordo com a invenção, para a aceleração de um acionamento de vários motores na direção de marcha à ré consiste no fato de que a direção de transporte da bomba é invertida, o volume de transporte da bomba é aumentado, para a continuação do aumento do número de rotações durante o emprego de um motor regulável antes da roda livre, seu volume é reduzido. Essa forma de procedimento serve para a operação simples do acionamento de vários motores na direção de marcha à ré. Por meio, de bombas ajustáveis em zero é permitida uma inversão da direção de transporte do fluxo do meio de pressão no circuito. Deste modo os motores se movimentam, da mesma forma, na direção contrária. Devido ao aumento do volume de transporte da bomba, e redução do volume de deslocamento do motor regulável pode ser aumentado o número de rotações do acionamento e, com isso, da carga acionada, como já foi executado mais acima.

[0017] A invenção se refere, além disso, a um processo para a aceleração de um acionamento de vários motores na direção de marcha à ré, que é caracterizado pelo fato de que o acoplamento conectá-vel é fechado, a fim de contornar a roda livre na direção da roda livre, e a direção de transporte da bomba é invertida, o volume de transporte da bomba é aumentado, para a continuação do aumento do número de rotações o volume de um primeiro motor é reduzido e, eventualmente o volume dos outros motores é reduzido.

[0018] Para que, na operação lenta, um acionamento de vários motores desse tipo possua as mesmas características de acionamento na direção para frente e de marcha à ré, como descrito acima, pode ser empregado um acoplamento paralelo à roda livre, para a operação na direção de marcha à ré, o acoplamento é então fechado e, logo em seguida, a direção de transporte da bomba é invertida pelo que todos os motores são acionados com um volume maior que zero através da corrente de óleo na direção contrária. Por meio do aumento do volume de transporte da bomba, o número de rotações do acionamento pode ser aumentado, uma vez que a corrente de óleo se divide automaticamente pelo acionamento. Para a continuação do aumento do número de rotações, então, analogamente ao processo na direção para frente, o volume dos motores é reduzido um após outro, até que seja alcançado um número de rotações máximo da disposição total.

[0019] Outras características, particularidades e vantagens da invenção resultam em virtude da descrição seguinte, bem como, com auxílio dos desenhos. Esses desenhos mostram na: [0020] Figura 1 - uma vista geral esquemática de um acionamento de vários motores de acordo com a invenção com um motor regulável, [0021] Figura 2 - um corte transversal através de uma roda livre representada a título de exemplo para a solução da disposição de acionamento de vários motores de acordo com a invenção, [0022] Figura 3 - uma vista geral esquemática através de um acio- namento de vários motores com dois motores reguláveis, [0023] Figura 4 - uma representação do acionamento com um acoplamento controlável, [0024] Figura 5 - uma representação do plano de ligação hidráulica para um acionamento de vários motores de acordo com a invenção, bem como, na [0025] Figura 6 - uma representação da curva característica de operação do acionamento de vários motores.

[0026] Um acionamento de vários motores de acordo com a invenção designado em geral com 1, apresenta um motor hidráulico 2 regulável no volume do motor, e um motor hidráulico 3 com volume de deslocamento constante. Esses motores estão ligados entre si por meio de uma roda livre 4 mecânica. Uma bomba hidráulica 5 ajustável alimenta o circuito hidráulico com meio de pressão através de condutores 6 e 7.

[0027] Pelo menos, um sensor de pressão com transformador do sinal de medição 8 mede a pressão no circuito hidráulico e a transmite na forma de um sinal elétrico para uma unidade de comando 9. Essa unidade calcula, a partir das grandezas de estado medidas no circuito e das grandezas teóricas predeterminadas pelo usuário, os sinais de ajuste e comanda, com isso, através do comando do motor 9b o volume do motor do motor regulável, bem como, com o comando de bom-beamento 9a, o volume de deslocamento da bomba 5.

[0028] Em função da vazão da bomba 5 e do volume do motor do motor regulável 2 se ajusta, com isso, um número de rotações dos motores. Em função do ajuste do motor regulável 2 o fluxo da bomba 5 se divide, nesse caso, para os dois motores 2 e 3, sendo que, devido à ligação paralela dos motores, sobre os dois motores existe a mesma diferença de pressão e a roda livre bloqueia, e nesse caso, os momentos de torção dos dois motores são transmitidos para o eixo de saída de movimento até que o momento de torção fornecido pelo motor regu- lável seja igual a zero e esse motor, então, permaneça parado. Assim, os dois motores 2 e 3 acionam em comum uma carga 10, por exemplo, um mecanismo de movimentação.

[0029] A roda livre 4, como representado na figura 2 a título de exemplo, é constituída de um anel externo 11, que está ligado com o motor do lado da carga, com fecho devido à força. No interior do anel 11 encontra-se uma roda estrelada 12, que está ligada com o motor regulável 2. Se a roda estrelada 12 for acionada, as esferas de metal 13 que rolam nas superfícies corrediças externas se emperram na superfície interna do anel 11 e causam, assim, uma transmissão de força da roda estrelada 12 para o anel externo 11. Se o anel externo 11 se movimentar mais rápido do que a roda estrelada 12, as esferas caem em reentrâncias da roda 12 e não ocorre uma transmissão do movimento do anel externo 11 para a roda estrelada 12, de tal modo que o anel 11 pode girar livremente nessa direção.

[0030] Uma possibilidade alternativa, na qual os dois motores são reguláveis está representada na figura 3. Nesse caso, ao lado do primeiro motor regulável 2, também o motor 3' do lado da carga é regulável, e pode ser regulado pela unidade de regulagem 9 em função do estado atual do acionamento e das grandezas teóricas. Com isso, é possível ampliar largamente a faixa de operação do acionamento.

[0031] Na marcha à ré, através da roda livre 4, não é possível uma transmissão de força do motor 2 para a carga 10. Para o caso que, na operação de marcha à ré, o mesmo momento máximo tiver que estar à disposição na carga, como na operação para frente, está previsto um acoplamento controlável 14 paralelo à roda livre, como representado na figura 4. Esse acoplamento é fechado na operação de marcha à ré, e possibilita, assim, uma transmissão de força do motor 2 através do motor 3 para a carga 10, também na direção de roda livre da roda livre.

[0032] A montagem do circuito hidráulico está representada na fi- gura 5 em mais detalhes. Um motor de combustão interna 15 aciona a bomba regulável 5 e, ao mesmo tempo, uma bomba constante 16, que pressiona o circuito de pressão baixa 18, que é constituído, em essência, de um recipiente de reserva de meio de pressão 17 e de uma válvula de pressão 19.

[0033] O circuito de pressão baixa 18 está ligado com o circuito de alta pressão através de duas válvulas de retenção 20 e 21. Este está protegido no circuito através das válvulas de sobrepressão 22 e 23 contra destruição por sobrepressão. A isto se liga, através dos condutores do meio de pressão 6 e 7 a peça de acionamento, com os dois motores hidráulicos 2 e 3, que estão ligados entre si com uma roda livre 4 que pode ser contornada pelo acoplamento 14 que pode ser bloqueado.

[0034] A potência fornecida para a carga 10 é determinada pela bomba regulável 5 que é acionada pelo motor de combustão interna 15 com um número de rotações definido. A vazão de meio de pressão fornecida é definida por meio do ajuste do volume de deslocamento da bomba 5. Em qual relação de número de rotações e momento essa potência é fornecida à carga 10, define-se pelo ajuste do volume do motor do motor regulável 2.

[0035] A curva característica de operação do acionamento 1 que resulta disso na operação para frente está representada basicamente na figura 6. Essa figura mostra um diagrama, no qual o momento de carga é registrado em função do número de rotações. Para a partida do motor no ponto A, o volume de deslocamento é aumentado, sendo que o volume do motor regulável é máximo. Devido ao aumento da vazão da bomba, o número de rotações do motor aumenta até um máximo, ou até um valor de ajuste escolhido anteriormente, do volume de deslocamento da bomba no ponto B. Para a continuação do aumento do número de rotações, então, o volume do motor do motor regulável é, então, reduzido, o que leva à redução do momento fornecido para a carga. A redução do volume do motor causa que, a vazão colocada à disposição precisa fluir através do volume do motor que na soma se torna menor, para os dois motores, pelo que é produzido o aumento do número de rotações. No ponto C o volume do motor regulável 2 é reduzido a zero, de tal modo que a vazão total que está à disposição só flui através do motor 3. Aqui, no caso, que só o motor 2 é regulável e a bomba já está ajustada para o volume de deslocamento máximo, é alcançado o número de rotações máximo. Se o motor 3' também for regulável, seu volume do motor também pode ser reduzido, o que produz um outro aumento do número de rotações. O número de rotações máximo é alcançado, então, no ponto D, no qual o fluxo máximo da bomba flui através do volume do motor mínimo do motor regulável 3', e o motor 2, devido a seu volume reduzido a zero, fica parado, sendo que ele é desacoplado da carga através da roda livre 4.

[0036] Naturalmente a invenção não está restrita aos exemplos anteriores, mas pode também ser alterada de infinitas formas, sem abandonar a idéia básica. Em particular, o número dos motores não está limitado a dois, mas também pode perfeitamente suportar mais, pelo que a flexibilidade do acionamento é aumentada, uma vez que pode ser obtida uma faixa claramente maior do número de rotações ou momentos do motor maiores. Também a combinação de motores reguláveis e não reguláveis não está restrita ao exemplo acima. Além disso, pode-se sugerir um acionamento desse tipo também em circuitos hidráulicos globais, nos quais inúmeras cargas movimentadas hidraulicamente existentes em um veículo utilitário acionado dessa forma são operadas com um conceito de comando abrangente.

Lista dos Números de Referência 1 acionamento de vários motores 2 motor hidráulico regulável 3 motor hidráulico com volume de deslocamento constante 3' motor do lado de carga 4 roda livre mecânica 5 bomba hidráulica 6 condutor 7 condutor 8 transformador do sinal de medição 9 unidade de comando 9a comando de bombeamento 9b comando do motor 10 carga 11 anel externo 12 roda estrelada 13 esferas de metal de rolamento 14 acoplamento controlável 15 motor de combustão interna 16 bomba constante 17 recipiente de reserva de meio de pressão 18 circuito de pressão baixa 19 válvula de pressão 20 válvula de retenção 21 válvula de retenção 22 válvula de sobrepressão 23 válvula de sobrepressão

Claims (10)

1. Acionamento hidrostático de vários motores com, pelo menos, dois motores hidráulicos, sem redutora, que admitem uma carga comum, sendo que, os motores hidráulicos (2, 3) estão dispostos em um circuito hidráulico (6, 7) fechado, no qual para a alimentação de meio de pressão para os dois motores (2, 3), está prevista, pelo menos, uma bomba (5) ajustável, caracterizado pelo fato de que, os motores (2, 3) estão ligados entre si por meio de, pelo menos, uma roda livre (4), sendo que o motor (2) disposto atrás da roda livre (4) apresenta um volume de deslocamento ajustável, onde para o aumento da rotação o volume do motor (2) disposto atrás da roda livre (4) pode ser reduzido e a roda livre (4) é disposta de tal modo, que assim que o volume do motor (2) posicionado atrás da roda livre (4) for reduzido a zero, esse motor (2) é de-sacoplado dos motores (3) restantes.

2. Acionamento hidrostático de vários motores, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que está previsto, pelo menos, um sensor de pressão no/nos condutor/condutores entre os motores (2, 3) e a bomba (5), para a diferenciação do estado de operação de aceleração ou de retardamento.

3. Acionamento hidrostático de vários motores, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os motores (2, 3) estão ligados paralelamente à roda livre (4) por meio de um acoplamento controlável (14).

4. Acionamento hidrostático de vários motores, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que os motores (2, 3) com a roda livre (4) e o acoplamento controlável (14) estão dispostos em uma carcaça.

5. Acionamento hidrostático de vários motores, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que está prevista uma unidade de comando eletrônica (microprocessador), para o comando da bomba (5) hidrostática ajustável e/ou dos motores (2, 3).

6. Processo para a influência da potência e do acionamento, como definido na reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o volume de transporte da bomba (5) se altera e/ou o volume de um motor (2) é reduzido ou aumentado, e o volume de outros motores (3') é reduzido ou aumentado, e para a marcha à ré é bloqueado o acoplamento (14) controlável.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 6, para a aceleração de um acionamento de vários motores na direção para frente, caracterizado pelo fato de que primeiro o volume de transporte da bomba (5) é aumentado, para a continuação do aumento do número de rotações, o volume do primeiro motor (2) é reduzido e, eventualmente o volume do outro motor (3') é reduzido.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 6, para o retardamento de um acionamento de vários motores, caracterizado pelo fato de que por meio do/dos sensores de pressão é reconhecida no condutor a mudança de pressão no sistema, e o volume de deslocamento do/dos motor/es (2) dispostos atrás da roda livre (4) é ajustado para zero, e o comportamento de retardamento do acionamento é influenciado por meio do ajuste do volume de deslocamento da bomba (5).

9. Processo, de acordo com a reivindicação 6, para a aceleração de um acionamento de vários motores na direção de marcha à ré, caracterizado pelo fato de que a direção de transporte da bomba (5) é invertida, o volume de transporte da bomba (5) é aumentado e para a continuação do aumento do número de rotações o volume do motor (2) é reduzido.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 6, para a ace- leração de um acionamento de vários motores, caracterizado pelo fato de que o acoplamento (14) é bloqueado e a direção de transporte da bomba (5) é invertida, o volume de transporte da bomba (5) é aumentado, para a continuação do aumento do número de rotações o volume do primeiro motor (2) é reduzido e, eventualmente o volume dos outros motores (3') é reduzido.