ES2625478T3

ES2625478T3 - Actuador

Info

Publication number: ES2625478T3
Application number: ES13832084.1T
Authority: ES
Inventors: Takayuki Ogawa
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2012-09-03
Filing date: 2013-08-22
Publication date: 2017-07-19
Anticipated expiration: 2033-08-22
Also published as: KR101671607B1; JP5517368B2; WO2014034510A1; CA2878316C; CA2878316A1; CN104379944B; EP2868931B1; US20150184681A1; EP2868931A1; EP2868931A4; CN104379944A; JP2014047876A; US9476436B2; KR20150015509A

Abstract

Actuador (1), que comprende: un cilindro (2); un pistón (3) insertado de manera deslizante en el cilindro (2); una barra (4) insertada en el cilindro (2) y acoplada al pistón (3); una cámara del lado de la barra (5) y una cámara del lado del pistón (6) divididas por el pistón (3) en el cilindro (2); un depósito (7); una primera bomba (8) capaz de suministrar líquido a la cámara del lado de la barra (5); una segunda bomba (9) capaz de suministrar el líquido a la cámara del lado del pistón (6); un primer conducto de control (10) que permite la comunicación entre la cámara del lado de la barra (5) y el depósito (7); un segundo conducto de control (11) que permite la comunicación entre la cámara del lado del pistón (6) y el depósito (7); una primera válvula de descarga variable (12) dispuesta una posición intermedia del primer conducto de control (10) y capaz de variar una presión de apertura de la válvula para permitir un flujo del líquido desde la cámara del lado de la barra (5) hacia el depósito (7) al abrirse cuando una presión en la cámara del lado de la barra (5) alcanza la presión de apertura de la válvula; una segunda válvula de descarga variable (14) dispuesta en una posición intermedia del segundo conducto de control (11) y capaz de variar una presión de apertura de la válvula para permitir un flujo del líquido desde la cámara del lado del pistón (6) al depósito (7) al abrirse cuando una presión en la cámara del lado del pistón (6) alcanza la presión de apertura de la válvula; y un conducto central (16) que permite la comunicación entre el depósito (7) y el interior del cilindro (2), caracterizado por el hecho de que conducto central (16) está abierto en una posición situada entre el centro del cilindro (2) y orientado frente un centro de la carrera del pistón (3).

Description

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

Actuador

CAMPO TECNICO

La presente invencion se refiere a un actuador de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1.

TECNICA ANTERIOR

Un actuador, tal como se describe en el preambulo de la reivindicacion 1, ya es conocido de DE 10 2010 011 912 A1. Es conocido que los actuadores, por ejemplo, se interponen entre una carrocerfa y un vehfculo para suprimir la vibracion en una direccion lateral respecto a la direccion de desplazamiento de la carrocerfa de un vehfculo ferroviario.

Algunos de los actuadores anteriores estan configurados para incluir, por ejemplo, un cilindro, un piston insertado de manera deslizante en el cilindro, una barra insertada en el cilindro y acoplada al piston, una camara del lado de la barra y una camara del lado del piston divididas por el piston en el cilindro, un deposito, una primera valvula de paso dispuesta en una posicion intermedia de un primer conducto que permite la comunicacion entre la camara del lado de la barra y la camara del lado de piston, una segunda valvula de paso dispuesta en una posicion intermedia de un segundo conducto que permite la comunicacion entre la camara del lado del piston y el deposito, una bomba para suministrar lfquido a la camara del lado de la barra, un motor para accionar la bomba, un conducto de descarga que conecta la camara del lado de la barra al deposito y una valvula de descarga variable dispuesta en una posicion intermedia del conducto de descarga.

Por ejemplo, de acuerdo con un actuador descrito en EP 2 330 302 A1, una direccion de una fuerza de empuje que se aplica puede determinarse abriendo y cerrando adecuadamente una primera valvula de paso y una segunda valvula de paso.. Puede aplicarse una fuerza de empuje de una magnitud deseada en una direccion deseada regulando una presion de descarga de una valvula de descarga variable para controlar una presion en el cilindro mientras una bomba gira a una velocidad constante por medio de un motor para el suministro a un caudal constante en el cilindro.

DESCRIPCION DE LA INVENCION

En el caso de la supresion de la vibracion lateral de una carrocerfa de un vehfculo ferroviario mediante el actuador anterior, la vibracion de la carrocerfa del vehfculo puede suprimirse si la aceleracion lateral de la carrocerfa del vehfculo es detectada por un sensor de aceleracion y desde el actuador se aplica una fuerza de empuje comparable a la aceleracion detectada. Sin embargo, dado que la aceleracion constante actua sobre la carrocerfa del vehfculo, por ejemplo, cuando el vehfculo ferroviario se esta desplazando por una seccion curva, la fuerza de empuje aplicada por el actuador puede llegar a ser extremadamente grande debido a ruido y desviacion que recibe el sensor de aceleracion.

Ademas, la carrocerfa del vehfculo va soportada en el vehfculo a traves de un muelle neumatico o similar. En particular, en un vehfculo sin traviesa, si la carrocerfa del vehfculo se balancea lateralmente respecto a la carrocerfa del vehfculo, el muelle neumatico genera una fuerza de reaccion para devolver el cuerpo del vehfculo a un centro.

De este modo, cuando el vehfculo ferroviario se esta desplazando en una seccion curva y la carrocerfa del vehfculo se balancea respecto al vehfculo, si el actuador genera una gran fuerza de empuje en una direccion para devolver la carrocerfa del vehfculo a una posicion neutra debido a ruido y desviacion, tal como se ha descrito anteriormente, el muelle neumatico tambien genera una fuerza de reaccion en la misma direccion. Por lo tanto, existe la posibilidad de que una fuerza para devolver la carrocerfa del vehfculo a la posicion neutra se vuelva excesiva, la carrocerfa del vehfculo se desplace a un lado opuesto mas alla de la posicion neutra y se vuelva diffcil converger la vibracion de la carrocerfa del vehfculo.

La presente invencion se desarrollo en vista del problema anterior y tiene como objetivo un actuador capaz de suprimir de manera estable la vibracion de un objeto de control de vibraciones.

De acuerdo con un aspecto de la presente invencion, un actuador incluye un cilindro, un piston insertado de manera deslizante en el cilindro, una barra insertada en el cilindro y acoplada al piston, una camara del lado de la barra y una camara del lado del piston divididas por el piston en el cilindro, un deposito, una primera bomba capaz de suministrar lfquido a la camara del lado de la barra, una segunda bomba capaz de suministrar el lfquido a la camara del lado del piston, un primer conducto de control que permite la comunicacion entre la camara del lado de la barra y el deposito, un segundo conducto de control que permite la comunicacion entre la camara del lado del piston y el

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

deposito, una primera valvula de descarga variable dispuesta en una posicion intermedia del primer conducto de control y capaz de variar la presion de apertura de la valvula para permitir un flujo del lfquido desde la camara del lado de la barra hacia el deposito al abrirse cuando una presion en la camara del lado de la barra alcanza la presion de apertura de la valvula, una segunda valvula de descarga variable dispuesta en una posicion intermedia del segundo conducto de control y capaz de variar una presion de apertura de la valvula para permitir un flujo del lfquido desde la camara del lado del piston hacia el deposito al abrirse cuando una presion en la camara del lado del piston alcanza la presion de apertura de la valvula, y un conducto central que permite la comunicacion entre el deposito y el interior del cilindro, en el que el conducto central esta abierto en una posicion situada en el centro del cilindro y queda orientado frente al centro de la carrera del piston.

En las reivindicaciones dependientes se reivindican realizaciones preferidas de la invencion.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

La figura 1 es un diagrama esquematico de un actuador de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.

La figura 2 es un diagrama que muestra un estado en el que el actuador de acuerdo con la realizacion de la presente invencion se encuentra interpuesto entre un objeto de control de vibraciones y una unidad de entrada de vibraciones. La figura 3 es una grafica que muestra un estado en el que el actuador de acuerdo con la realizacion de la presente invencion ejerce una fuerza de empuje y un estado en el que no ejerce ninguna fuerza de empuje.

La figura 4 es una grafica que muestra un lugar de un desplazamiento relativo y una velocidad relativa del objeto de control de vibraciones y la unidad de entrada de vibraciones, al cual se aplica el actuador de acuerdo con la realizacion de la presente invencion.

DESCRIPCION DE REALIZACIONES

En lo sucesivo, se describe una realizacion de la presente invencion con referencia a los dibujos adjuntos.

Tal como se muestra en la figura 1, el actuador 1 esta configurado para incluir un cilindro 2, un piston 3 insertado de manera deslizante en el cilindro 2, una barra 4 insertada en el cilindro 2 y acoplada al piston 3, una camara del lado de la barra 5 y una camara del lado del piston 6 divididas por el piston 3 en el cilindro 2, un deposito 7, una primera bomba 8 capaz de suministrar lfquido a la camara del lado de la barra 5, una segunda bomba 9 capaz de suministrar el lfquido a la camara del lado del piston 6, un primer conducto de control 10 que permite la comunicacion entre la camara del lado de la barra 5 y el deposito 7, un segundo conducto de control 11 que permite la comunicacion entre la camara del lado del piston 6 y el deposito 7, una primera valvula de descarga variable 12 dispuesta en una posicion intermedia del primer conducto de control 10 y capaz de variar una presion de apertura de la valvula para permitir un flujo del lfquido desde la camara del lado de la barra 5 hacia el deposito 7 al abrirse cuando una presion en la camara del lado de la barra 5 alcanza la presion de apertura de la valvula, una segunda valvula de descarga variable 14 dispuesta en una posicion intermedia del segundo conducto de control 11 y capaz de variar una presion de apertura de valvula para permitir un flujo del lfquido desde la camara del lado del piston 6 hacia el deposito 7 al abrirse cuando una presion en el camara del lado del piston 6 alcanza la presion de apertura de la valvula, y un conducto central 16 que permite la comunicacion entre el deposito 7 y el interior del cilindro 2. El lfquido, tal como aceite hidraulico, se introduce en la camara del lado de la barra 5 y la camara del lado del piston 6, y el gas se introduce en el deposito 7, ademas del lfquido. Cabe senalar que no es necesario que el interior del deposito 7 este presurizado mediante la compresion y la introduccion del gas, pero puede estar presurizado.

Al hacer que una fuerza obtenida multiplicando la presion en la camara del lado del piston 6 por el area del piston 3 orientada hacia la camara del lado del piston 6 (zona de recepcion de la presion del lado del piston) sea mas grande que una fuerza resultante de una fuerza obtenida multiplicando la presion en la camara del lado de la barra 5 por el area del piston 3 orientada hacia la camara del lado de la barra 5 (zona de recepcion de la presion del lado de la barra) y una fuerza obtenida multiplicando una presion fuera del actuador 1 por el area en seccion transversal de la barra 4 regulando la presion de apertura de la primera valvula de descarga variable 12 y la de la segunda valvula de descarga variable 14 mientras se acciona la primera y la segunda bomba 8, 9, puede hacerse que el actuador 1 ejerza una fuerza de empuje en una direccion de extension correspondiente a una presion diferencial entre la camara del lado de la barra 5 y la camara del lado del piston 6. Por el contrario, al hacer que la fuerza resultante de la fuerza que se obtiene multiplicando la presion en la camara del lado de la barra 5 por la zona de recepcion de la presion del lado de la barra y la fuerza obtenida multiplicando la presion fuera del actuador 1 por el area de la seccion transversal de la barra 4 sea mayor que la fuerza obtenida multiplicando la presion en la camara del lado del piston 6 por la zona de recepcion de la presion del lado del piston regulando la presion de apertura de la primera valvula de descarga variable 12 y la de la segunda valvula de descarga variable 14 mientras se acciona la primera y la segunda bomba 8, 9, puede hacerse que el actuador 1 ejerza una fuerza de empuje en una direccion de contraccion correspondiente a la presion diferencial entre la camara del lado de la barra 5 y la camara del lado del piston 6.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

A continuacion, se describe cada componente en detalle. El cilindro 2 es tubular, una parte extrema queda cerrada con una tapa 17, y una grna de la barra anular 18 se encuentra unida a la otra parte extrema. Ademas, la barra 4 se inserta de manera deslizante a traves de la grna de la barra 18. Una parte extrema de la barra 4 se proyecta hacia fuera desde el cilindro 2, y la otra parte extrema esta acoplada al piston 3 de manera similar insertada de manera deslizante en el cilindro 2.

Cabe senalar que un espacio entre la periferia exterior de la barra 4 y la grna de la barra 8 queda sellado por medio de un elemento de sellado no ilustrado, de modo que el interior del cilindro 2 queda sellado. El aceite hidraulico se introduce a medida que lo hace el lfquido en la camara del lado de la barra 5 y la camara del lado del piston 6 divididas por el piston 3 en el cilindro 2.

La parte extrema de la barra 4 que se proyecta hacia fuera desde el cilindro 2 y la tapa 17 para cerrar la parte extrema del cilindro 2 incluya unas partes de montaje no ilustradas, de modo que el actuador 1 puede interponerse entre unos objetos de control de vibraciones, tales como entre una carrocena y un vehfculo de un vehfculo ferroviario.

La camara del lado de la barra 5 y la camara del lado del piston 6 pueden comunicarse a traves de un conducto de descarga del lado de extension 19 y un conducto de descarga del lado de compresion 20 dispuesto en el piston 3. Se dispone una valvula de descarga del lado de extension 21, que se abre para abrir el conducto de descarga del lado de extension 19 cuando la presion en la camara del lado de la barra 5 se hace mayor que la presion en la camara del lado del piston 6 en una cantidad predeterminada y permite que la presion en la camara del lado de la barra 5 escape a la camara del lado del piston 6, en una posicion intermedia de la extension del lado del conducto de escape 19. Ademas, se dispone una valvula de descarga del lado de compresion 22, que se abre para abrir el conducto de descarga del lado de compresion 20 cuando la presion en la camara del lado del piston 6 se hace mayor que la presion en la camara del lado de la barra 5 en una cantidad predeterminada y permite que la presion en la camara del lado del piston 6 escape a la camara del lado de la barra 5, en una posicion intermedia del conducto de descarga de lado de compresion 20. El hecho de disponer o no la valvula de descarga del lado de extension 21 y la valvula de descarga del lado de compresion 22 es arbitrario, pero disponiendolas es posible evitar que una presion en el cilindro 2 llegue a ser excesiva y se protege el actuador 1.

La primera valvula de descarga variable 12 y una primera valvula de retencion 13 se disponen en paralelo en las posiciones intermedias del primer conducto de control 10 permitiendo la comunicacion entre la camara del lado de la barra 5 y el deposito 7. El primer conducto de control 10 incluye un conducto principal 10a y un conducto de derivacion 10b bifurcado desde el conducto principal 10a y que se une de nuevo al conducto principal 10a. Cabe senalar que, aunque el primer conducto de control 10 esta compuesto por el conducto principal 10a y el conducto de derivacion 10b bifurcado desde el conducto principal 10a, el primer conducto de control 10 puede estar compuesto de dos conductos independientes entre sL

La primera valvula de descarga variable 12 esta configurada para incluir un cuerpo de valvula 12a dispuesto en una posicion intermedia del conducto principal 10a del primer conducto de control 10, un muelle 12b para empujar el cuerpo de valvula 12a para bloquear el conducto principal 10a, y un solenoide proporcional 12c para generar una fuerza de empuje para contrarrestar una fuerza de empuje del muelle 12b en el momento de la activacion, y la presion de apertura de la valvula puede ajustarse regulando la cantidad de corriente que pasa por el solenoide proporcional 12c.

La primera valvula de descarga variable 12 abre el primer conducto de control 10 moviendo el cuerpo de valvula 12a hacia atras para permitir un movimiento del lfquido desde la camara del lado de la barra 5 hacia el deposito 7 cuando la presion en la camara del lado de la barra 5 aumenta y una fuerza resultante de una fuerza de empuje que resulta de la presion para empujar el cuerpo de valvula 12a en una direccion para abrir el primer conducto de control 10 y una fuerza de empuje del solenoide proporcional 12c supera una fuerza de empuje del muelle 12b para empujar el cuerpo de valvula 12a en una direccion para bloquear el primer conducto de control 10. Por el contrario, la primera valvula de descarga variable 12 no se abre para bloquear un flujo de lfquido desde el deposito 7 hacia la camara del lado de la barra 5.

Cabe senalar que la primera valvula de descarga variable 12 puede aumentar una fuerza de empuje generada por el solenoide proporcional 12c si se aumenta la cantidad de corriente suministrada al solenoide proporcional 12c. En consecuencia, la presion de apertura de la primera valvula de descarga variable 12 se minimiza si se maximiza la cantidad de corriente suministrada al solenoide proporcional 12c y, por el contrario, la presion de apertura de la valvula se maximiza si no se suministra corriente al solenoide proporcional 12c.

La primera valvula de retencion 13 se dispone en una posicion intermedia del conducto de derivacion 10b del primer conducto de control 10. La primera valvula de retencion 13 permite solo el flujo del lfquido desde el deposito 7 hacia la camara del lado de la barra 5, pero bloquea el flujo en un sentido contrario.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

La segunda valvula de descarga variable 14 y una segunda valvula de retencion 15 se disponen en paralelo en posiciones intermedias del segundo conducto de control 11 permitiendo la comunicacion entre la camara del lado del piston 6 y el deposito 7. El segundo conducto de control 11 incluye un conducto principal 11a y un conducto de derivacion que se bifurca desde el conducto principal 11a y se une de nuevo al conducto principal 11a. Cabe senalar que, aunque el segundo conducto de control 11 se compone del conducto principal 11a y el conducto de derivacion 11b que se bifurca desde el conducto principal 11a, el segundo conducto de control 11 puede estar compuesto de dos conductos independientes entre si.

La segunda valvula de descarga variable 14 esta configurada para incluir un cuerpo de valvula 14a dispuesto en una posicion intermedia del conducto principal 11a del segundo conducto de control 11, un muelle 14b para empujar el cuerpo de valvula 14a para bloquear el conducto principal 11a, y un solenoide proporcional 14c para generar una fuerza de empuje para contrarrestar una fuerza de empuje del muelle 14b en el momento de la activacion, y la presion de apertura de la valvula pueden ajustarse regulando la cantidad de corriente que pasa por el solenoide proporcional 14c.

La segunda valvula de descarga variable 14 abre el segundo conducto de control 11 moviendo el cuerpo de valvula 14a hacia atras para permitir un movimiento del lfquido desde la camara del lado del piston 6 hacia el deposito 7 cuando la presion en la camara del lado del piston 6 aumenta y una fuerza resultante de una fuerza de empuje que resulta de la presion para empujar el cuerpo de valvula 14a en una direccion para abrir el segundo conducto de control 11 y una fuerza de empuje del solenoide proporcional 14c supera una fuerza de empuje del muelle 14b para empujar el cuerpo de valvula 14a en una direccion para bloquear el segundo conducto de control 11. Por el contrario, la segunda valvula de descarga variable 14 no se abre para bloquear un flujo de lfquido desde el deposito 7 hacia la camara del lado del piston 6.

Cabe senalar que la segunda valvula de descarga variable 14 puede aumentar una fuerza de empuje generada por el solenoide proporcional 14c si se aumenta la cantidad de corriente suministrada al solenoide proporcional 14c. En consecuencia, la presion de apertura de valvula de la segunda valvula de descarga variable 14 se minimiza si se maximiza la cantidad de corriente suministrada al solenoide proporcional 14c y, por el contrario, la presion de apertura de la valvula se maximiza si no se suministra corriente al solenoide proporcional 14C.

La segunda valvula de retencion 15 se dispone en una posicion intermedia del conducto de derivacion 11b del segundo conducto de control 11. La segunda valvula de retencion 15 permite solamente el flujo del lfquido desde el deposito 7 hacia la camara del lado del piston 6, pero bloquea el flujo en sentido contrario.

La primera y la segunda bomba 8, 9 son bombas para aspirar el lfquido desde el deposito 7 y descargar el lfquido y, en la presente realizacion, son accionadas por medio de un motor 23. Un puerto de descarga de la primera bomba 8 se comunica con la camara del lado de la barra 5 a traves de un conducto de suministro 24. Cuando la primera bomba 8 es accionada por el motor 23, el lfquido es aspirado desde el deposito 7 y se suministra a la camara del lado de la barra 5. Un puerto de descarga de la segunda bomba 9 se comunica con la camara del lado del piston 6 a traves de un conducto de suministro 25. Cuando la segunda bomba 9 es accionada por el motor 23, el lfquido es aspirado desde el deposito 7 y se suministra a la camara del lado del piston 6.

Dado que la primera y la segunda bomba 8, 9 descargan el lfquido solamente en un sentido y no varfan un sentido de rotacion tal como se ha descrito anteriormente, no hay problema de que varfe una cantidad de descarga cuando varfa la rotacion y pueden utilizarse bombas de engranajes de bajo coste o similares. Ademas, puesto que la primera y la segunda bomba 8, 9 giran constantemente en el mismo sentido, estas pueden ser bombas en tandem. Por lo tanto, un motor 23 puede ser una fuente de accionamiento para accionar la primera y la segunda bomba 8, 9. Ademas, como el motor 23 solo tiene que girar en un sentido, no es necesaria una alta capacidad de respuesta a la variacion de rotacion y, en consecuencia, puede utilizarse un motor de bajo coste.

Cabe senalar que, en posiciones intermedias de los conductos de suministro 24, 25, se disponen unas valvulas de retencion 26, 27 para impedir flujos inversos del lfquido desde la camara del lado de la barra 5 y la camara del lado del piston 6 a la primera y la segunda bomba 8, 9.

Ademas, se dispone un orificio 2a que permite la comunicacion entre el interior y el exterior del cilindro 2 en una posicion orientada hacia el piston 3 del cilindro 2 cuando el piston 3 se encuentra en la posicion neutra respecto al cilindro 2, en este caso, en el centro del cilindro 2. El orificio pasante 2a se comunica con el deposito 7 a traves del conducto central 16, de modo que el interior del cilindro 2 y el deposito 7 se comunican. La posicion del cilindro 2 donde esta formado el orificio pasante 2a coincide con un centro de la carrera del piston 3. De este modo, el interior del cilindro se comunica con el deposito 7 a traves del conducto central 16, excepto en el caso en que el orificio pasante 2a esta cerrado al quedar orientado frente al piston 3.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

Ademas, se dispone una valvula de paso 28, que puede conmutarse entre un estado en el que el conducto central 16 esta abierto y un estado en el que el conducto central 16 esta bloqueado, en una posicion intermedia del conducto central 16. La valvula de paso 28 es una valvula de paso electromagnetica que incluye un cuerpo de valvula principal 29 el cual presenta una posicion de comunicacion 29a, en la que el conducto central 16 esta abierto y una posicion de bloqueo 29a en la que el conducto central 16 esta bloqueado, un muelle 30 para empujar el cuerpo de valvula principal 29 para posicionarlo en la posicion de bloqueo 29b, y un solenoide 31 para conmutar el cuerpo de valvula principal 29 a la posicion de comunicacion 29a contra una fuerza de empuje del muelle 30 en el momento de la activacion. Cabe senalar que la valvula de paso 28 puede ser una valvula de paso, que se abra y se cierre manualmente, en lugar de la valvula de paso electromagnetica.

A continuacion, se describe el funcionamiento del actuador 1. En primer lugar, se describe un caso en el que la valvula de paso 28 bloquea el conducto central 16.

Cuando el conducto central 16 esta bloqueado, no escapa presion del conducto central 16 hacia el deposito 7 con independencia de la posicion del piston 3 con relacion al cilindro 2 provocada por la extension y la contraccion del actuador 1. En el actuador 1, el lfquido se suministra a la camara del lado de la barra 5 y la camara del lado del piston 6, respectivamente, de la primera y la segunda bomba 8, 9, la presion en la camara del lado de la barra 5 puede regularse por medio de la primera valvula de descarga variable 12 y la presion en la camara del lado del piston 6 puede regularse por medio de la segunda valvula de descarga variable 14. En consecuencia, la direccion y la magnitud de la fuerza de empuje del actuador 1 pueden controlarse regulando la presion de apertura de la primera valvula de descarga variable 12 y la de la segunda valvula de descarga variable 14 para regular una presion diferencial entre la presion en la camara del lado de la barra 5 y la de la camara del lado del piston 6.

Por ejemplo, en el caso de hacer que el actuador 1 aplique una fuerza de empuje en la direccion de extension, la presion de apertura de la primera valvula de descarga variable 12 y la de la segunda valvula de descarga variable 14 se regula mientras el lfquido se suministra a la camara del lado de la barra 5 y la camara del lado del piston 6, respectivamente, de la primera y la segunda bomba 8, 9.

Aquf, dado que el piston 3 recibe la presion en la camara del lado de la barra 5 con una superficie anular orientada hacia la camara del lado de la barra 5, una fuerza resultante (fuerza del lado de la barra) de una fuerza que se obtiene multiplicando la presion en la camara del lado de la barra 5 por la zona de recepcion de la presion del lado de la barra, que es la zona de la superficie anular anterior, y una fuerza que se obtiene multiplicando la presion fuera del actuador 1 por la seccion transversal de la barra 4, actua en una direccion para contraer el actuador 1. Ademas, puesto que el piston 3 recibe la presion en la camara del lado del piston 6 con una superficie que esta orientada hacia la camara del lado del piston 6, una fuerza (fuerza del lado del piston) que se obtiene multiplicando la presion en la camara del lado del piston 6 por la zona de recepcion de presion del lado del piston, que es la zona de la superficie anterior, actua en una direccion para extender el actuador 1. Dado que la primera valvula de descarga variable 12 se abre para permitir que la presion en la camara del lado de la barra 5 escape al deposito 7 cuando se alcanza la presion de apertura de la valvula, puede hacerse que la presion en la camara del lado de la barra 5 sea igual a la presion de apertura de la primera valvula de descarga variable 12. Dado que la segunda valvula de descarga variable 14 se abre para permitir que la presion en la camara del lado del piston 6 escape hacia el deposito 7 cuando se alcanza la presion de apertura de la valvula, puede hacerse que la presion en la camara del lado del piston 6 sea igual a la presion de apertura de la segunda valvula de descarga variable 14. Por lo tanto, puede hacerse que el actuador 1 ejerza una fuerza de empuje deseada en la direccion de extension regulando la presion en la camara del lado de la barra 5 y la de la camara del lado del piston 6 de manera que la fuerza del lado del piston supere la fuerza lado de la barra y una fuerza obtenida restando la fuerza del lado de la barra de la fuerza del lado del piston tenga una magnitud deseada.

Por el contrario, en caso de hacer que el actuador 1 ejerza una fuerza de empuje deseada en la direccion de contraccion, la presion en la camara del lado de la barra 5 y la camara del lado del piston 6 puede ser tal que la fuerza del lado de la barra supere la fuerza del lado del piston y una fuerza obtenida restando la fuerza del lado del piston de la fuerza del lado de la barra tenga una magnitud deseada regulando la presion de apertura de la primera valvula de descarga variable 12 y la de la segunda valvula de descarga variable 14 mientras se acciona la primera y la segunda bomba 8, 9.

Para controlar la fuerza de empuje del actuador 1, tal como se ha descrito anteriormente, es suficiente aprovechar relaciones de la primera y la segunda valvula de descarga variable 12, 14 con la cantidad de corriente a cada solenoide proporcional 12c, 14c y la presion de apertura de la valvula y puede ejecutarse abierto control de bucle abierto. Ademas, las magnitudes de activacion a los solenoides proporcionales 12c, 14c pueden detectarse y puede ejecutarse un control de retroalimentacion utilizando un bucle de corriente. Ademas, tambien es posible ejecutar un control de retroalimentacion mediante la deteccion de la presion en la camara del lado de la barra 5 y la de la camara del lado del piston 6. Cabe senalar que, si la presion de apertura de la primera valvula de descarga variable 12 se minimiza en el caso de extenderse el actuador 1 y la presion de apertura de la segunda valvula de descarga

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

variable 14 se minimiza en el caso de contraerse el actuador 1, puede establecerse una de la primera y la segunda bomba 8, 9 en un estado de descarga y puede minimizarse el consumo de energfa del motor 23.

Ademas, tambien cuando se desea obtener una fuerza de empuje antagonista deseada en la direccion de extension en un estado donde el actuador 1 recibe una fuerza externa y se contrae, la fuerza de empuje deseada puede obtenerse regulando la presion de apertura de la primera valvula de descarga variable 12 y la de la segunda valvula de descarga variable 14 de la misma manera que se obtiene una fuerza de empuje en la direccion de extension en un estado en el que el actuador 1 se extiende. Lo mismo es valido tambien cuando se desea obtener una fuerza de empuje antagonista deseada en la direccion de contraccion en un estado en el que el actuador 1 recibe una fuerza externa y se extiende.

Cabe senalar que, dado que el actuador 1 no ejerce una fuerza de empuje no menor que una fuerza externa cuando se extiende o se contrae al recibir la fuerza externa tal como se ha descrito, es suficiente hacer que el actuador 1 funcione como un amortiguador. Puesto que el actuador 1 incluye la primera y la segunda valvula de retencion 13, 15, una de la camara del lado de la barra 5 y la camara del lado del piston 6 que aumenta cuando el actuador 1 se extiende o se contrae por una fuerza externa puede recibir el suministro de lfquido desde el deposito 7. Por lo tanto, puede obtenerse una fuerza de empuje deseada tambien cortando el suministro de lfquido de la primera y la segunda bomba 8, 9 y controlando la presion de apertura de la primera valvula de descarga variable 12 y la de la segunda valvula de descarga variable 14.

Ademas, puesto que el actuador 1 incluye las valvulas de retencion 26, 27 dispuestas en las posiciones intermedias de los conductos de suministro 24, 25, se impiden flujos inversos del lfquido desde el cilindro 2 hacia la primera y la segunda bomba 8, 9. Por lo tanto, incluso si una fuerza de empuje se vuelve insuficiente con un par del motor 23 cuando el actuador 1 se extiende o se contrae por una fuerza externa, puede obtenerse una fuerza de empuje no menor que la fuerza de empuje producida por el par del motor 23 regulando la presion de apertura de la primera valvula de descarga variable 12 y la de la segunda valvula de descarga variable 14 y haciendo que el actuador 1 funcione como un amortiguador.

A continuacion, se describe un caso en el que la valvula de paso 28 establece el conducto central 16 en un estado de comunicacion.

Cuando se acciona la primera y la segunda bomba 8, 9 y el piston 3 se encuentra mas cerca de la grna de la barra 18 que el orificio pasante 2a que comunica con el conducto central 16, la presion en la camara del lado de la barra 5 se ajusta a la presion de apertura de la primera valvula de descarga variable 12 y la presion en la camara del lado del piston 6 se mantiene a una presion del deposito ya que la camara del lado del piston 6 se comunica con el deposito 7 a traves del conducto central 16, ademas de con la segunda valvula de descarga variable 14.

En este caso, el actuador 1 puede ejercer una fuerza de empuje en una direccion para empujar el piston 3 hacia la tapa 17, es decir, una fuerza de empuje en la direccion de contraccion con la presion en la camara del lado de la barra 5. Sin embargo, puesto que la presion en la camara del lado del piston 6 es la presion del deposito, el piston 3 no puede ser empujado hacia la grna de la barra 18 y no puede ejercerse una fuerza de empuje en la direccion de extension.

Este estado se mantiene hasta que el piston 3 queda dispuesto frente al orificio pasante 2a para cerrar el conducto central 16. De acuerdo con ello, el actuador 1 no ejerce ninguna fuerza de empuje en la direccion de extension hasta que hace contacto ligeramente en una direccion para comprimir la camara del lado del piston 6 y cerrar el conducto central 16 desde un estado en el que el piston 3 se encuentra mas cerca de la grna de la barra 18 que el orificio pasante 2a.

Cuando se acciona la primera y la segunda bomba 8, 9 y el piston 3 se encuentra mas cerca de la tapa 17 que el orificio pasante 2a que comunica con el conducto central 16, la presion en la camara del lado del piston 6 se ajusta a la presion de apertura de la segunda valvula de descarga variable 14 y la presion en la camara del lado de la barra 5 se mantiene a la presion del deposito ya que la camara del lado de la barra 5 se comunica con el deposito 7 a traves del conducto central 16, ademas de con la primera valvula de descarga variable 12.

En este caso, el actuador 1 puede ejercer una fuerza de empuje en una direccion para empujar el piston 3 hacia la grna de la barra 18, es decir, una fuerza de empuje en la direccion de extension con la presion en la camara del lado del piston 6. Sin embargo, puesto que la presion en la camara del lado de la barra 5 es la presion del deposito, el piston 3 no puede ser empujado hacia la tapa 17 y no puede ejercerse una fuerza de empuje en la direccion de contraccion.

Este estado se mantiene hasta que el piston 3 queda frente al orificio pasante 2a para cerrar el conducto central 16. De acuerdo con ello, el actuador 1 no ejerce ninguna fuerza de empuje en la direccion de contraccion hasta que

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

hace contacto ligeramente en una direccion para comprimir la camara del lado de la barra 5 y cierra el conducto central 16 desde un estado en el que el piston 3 se encuentra mas cerca de la tapa 17 que el orificio pasante 2a.

Cabe senalar que si el piston 3 se encuentra mas cerca de la gufa de la barra 18 que el orificio pasante 2a que comunica con el conducto central 16 en un estado en el que la valvula de paso 28 establece el conducto central 16 en el estado de comunicacion, la primera y la segunda bomba 8, 9 no son accionadas y se hace que el actuador 1 funcione como amortiguador, la presion en la camara del lado de la barra 5 puede ajustarse a la presion de apertura de la primera valvula de descarga variable 12 cuando el actuador 1 se extiende . En este momento, puesto que la camara del lado del piston 6 se mantiene a la presion del deposito a traves del conducto central 16, el actuador 1 puede ejercer una fuerza de empuje en la direccion de contraccion para resistir la extension del actuador 1. Por el contrario, cuando el actuador 1 hace contacto, la primera valvula de retencion 13 se abre y la presion en la camara del lado de la barra 5 tambien se establece a la presion del deposito, por lo que el actuador 1 no puede ejercer una fuerza de empuje en la direccion de extension.

Este estado se mantiene hasta que el piston 3 queda frente al orificio pasante 2a para cerrar el conducto central 16. De acuerdo con ello, el actuador 1 no ejerce ninguna fuerza de empuje en la direccion de extension hasta que hace contacto ligeramente en la direccion para comprimir la camara del lado del piston 6 y cierra el conducto central 16 desde el estado en el que el piston 3 se encuentra mas cerca de la gufa de la barra 18 del orificio pasante 2a.

Ademas, cuando el piston 3 se encuentra mas cerca de la tapa 17 que el orificio pasante 2a que comunica con el conducto central 16, la presion en la camara del lado del piston 6 puede regularse a la presion de apertura de la segunda valvula de descarga variable 14 cuando el actuador 1 se contrae. En este momento, puesto que la camara del lado de la barra 5 se mantiene a la presion del deposito a traves del conducto central 16, el actuador 1 puede ejercer una fuerza de empuje en la direccion de extension para resistir la contraccion del actuador 1. Por el contrario, cuando el actuador 1 se extiende, la segunda valvula de retencion 15 se abre y la presion en la camara del lado del piston 6 tambien se establece a la presion del deposito, por lo que el actuador 1 no puede ejercer una fuerza de empuje en la direccion de contraccion.

Este estado se mantiene hasta que el piston 3 queda frente al orificio pasante 2a para cerrar el conducto central 16. De acuerdo con ello, el actuador 1 no ejerce ninguna fuerza de empuje en la direccion de contraccion hasta que hace contacto ligeramente en la direccion para comprimir la camara del lado de la barra 5 y cierra el conducto central 16 desde el estado en el que el piston 3 se encuentra mas cerca de la tapa 17 que el orificio pasante 2a.

Es decir, cuando la valvula de paso 28 establece el conducto central 16 en el estado de comunicacion y el actuador 1 funciona como actuador, puede ejercerse una fuerza de empuje solo en una direccion para devolver el piston 3 al centro del cilindro 2. Cuando el actuador 1 funciona como amortiguador, se ejerce una fuerza de empuje antagonista solo cuando el piston 3 hace contacto en una direccion alejandose del centro del cilindro 2. Es decir, el actuador 1 ejerce una fuerza de empuje solo en la direccion para devolver el piston 3 a la posicion neutra, independientemente de si el actuador 1 funciona como actuador o como amortiguador y con independencia de que el piston 3 se encuentre en un lado mas cerca de la gufa de la barra 18 o en un lado mas cerca de la tapa 17 que la posicion neutra.

Aquf, se considera un modelo en el que el actuador 1 se encuentra interpuesto entre un objeto de control de vibraciones O y una unidad de entrada de vibraciones I, tal como se muestra en la figura 2. Si X1 denota un desplazamiento lateral del objeto de control de vibraciones O, X2 representa un desplazamiento lateral de la unidad de entrada de vibraciones I y d(X1-X2)/dt indica una velocidad relativa del objeto de control de vibraciones O y la unidad de entrada de vibraciones I en la figura 2, un desplazamiento hacia la derecha en la figura 2 es positivo, un eje vertical representa el desplazamiento X1 y un eje horizontal representa la velocidad relativa d(X1-X2)/dt, el actuador 1 ejerce una fuerza de amortiguacion en estados en el primero y el tercer cuadrante mostrados por lfneas oblicuas en la figura 3.

Un caso en el que el actuador 1 ejerce una fuerza de empuje es equivalente a un aumento de la rigidez aparente del actuador 1 y un caso en el que el actuador 1 no ejerce ninguna fuerza de empuje es equivalente a una reduccion de la rigidez aparente. En consecuencia, si el objeto de control de vibraciones O se desplaza respecto a la unidad de entrada de vibraciones I con un desplazamiento relativo de la unidad de entrada de vibraciones I y el objeto de control de vibraciones O establecido en X y una velocidad relativa establecida en dX/dt, un lugar converge hacia un origen en un plano de fase del desplazamiento relativo X y la velocidad relativa dX/dt tal como se muestra en la figura 4. En particular, se logra una estabilidad asintotica y no se observa ninguna divergencia.

Tal como se ha descrito anteriormente, puesto que el actuador 1 esta provisto del conducto central 16 en la presente realizacion, el actuador 1 no ejerce una fuerza de empuje para asistir en la separacion del piston 3 desde la posicion neutra y la vibracion converge de manera mas facil. En consecuencia, la vibracion del objeto de control de vibraciones O puede suprimirse de manera estable. Por ejemplo, si el actuador 1 se utiliza entre una carrocerfa y un

5

10

15

20

25

30

35

40

45

vehfculo ferroviario, no se ejerce tal fuerza de empuje para ayudar a la separacion del piston 3 desde la posicion neutra despues de que el piston 3 pase a traves de la posicion neutra incluso si sobre la carrocerfa del vehfculo actua una aceleracion constante y una fuerza de empuje aplicada por el actuador se vuelve extremadamente grande debido al ruido y la desviacion que recibe un sensor de aceleracion cuando el vehfculo ferroviario se esta desplazando por una seccion curva. Es decir, dado que la carrocerfa del vehfculo no vibra tras pasar a traves de la posicion neutra, la vibracion converge mas facilmente y se mejora el confort de marcha del vehfculo ferroviario.

En la presente realizacion, no es necesario controlar la primera y la segunda valvula de descarga variable 12, 14, conjuntamente con la carrera del actuador 1 en la realizacion del movimiento anterior. En consecuencia, no es necesario un sensor de carrera y la vibracion puede suprimirse sin depender de una salida de un sensor que incluya un error. Por lo tanto, puede realizarse una supresion de vibraciones con gran robustez.

Ademas, puesto que la valvula de paso 28 se dispone en el conducto central 16 del actuador 1 en la presente realizacion, puede variarse un estado en el que el conducto central 16 esta abierto y un estado en el que esta bloqueado. En consecuencia, si el conducto central 16 esta bloqueado, el actuador 1 puede funcionar como actuador general que ejerce una fuerza de empuje en ambas direcciones durante toda la carrera y se mejora la versatilidad. Ademas, al abrir el conducto central 16 cuando es necesario, puede realizarse una supresion de vibraciones estable. Por ejemplo, en el caso de vibraciones de baja frecuencia tales como cuando se envfa una vibracion con baja frecuencia y una altura de onda maxima, la vibracion puede suprimirse abriendo el conducto central 16. No es necesario variar un modo de control para la supresion de vibraciones a medida que el conducto central 16 se abre y se cierra. Es decir, no es necesario variar un modo de control como a medida que se abre y se cierra el conducto central 16 mientras se suprime la vibracion del objeto de control de vibraciones O en un determinado modo de control tal como un control “Skyhook" o un control “H-infinity", por lo que tampoco es necesario ejecutar un control engorroso.

Ademas, puesto que la valvula de paso 28 se establece en la posicion de comunicacion 29a en el momento de no activacion, puede realizarse una supresion de vibraciones estable abriendo el conducto central 16 en caso de fallo. Cabe senalar que la valvula de paso 28 puede ajustarse en la posicion de bloqueo 29b cuando la fuente de alimentacion esta desactivada. Ademas, tambien es posible proporcionar resistencia al flujo del lfquido que pasa cuando la valvula de paso 28 se ajusta en la posicion de comunicacion 29a.

Ademas, puesto que una abertura del conducto central 16 se encuentra en una posicion situada en el centro del cilindro 2 y frente al centro de la carrera del piston 3 en el actuador 1, no existen irregularidades en ambas direcciones en rangos de carrera donde no se ejerce una fuerza de amortiguacion cuando el piston 3 vuelve al centro de la carrera y puede utilizarse con eficacia toda la longitud de la carrera del actuador 1.

Se han descrito anteriormente realizaciones de esta invencion, pero las realizaciones anteriores son meramente ejemplos de aplicaciones de esta invencion, y el alcance tecnico de la presente invencion no se limita a las constituciones especfficas de las realizaciones anteriores. El alcance de la invencion viene definido unicamente por las reivindicaciones adjuntas.

Aunque el objeto de control de vibraciones O y la unidad de entrada de vibraciones I se han descrito que son la carrocerfa y el vehfculo del vehfculo ferroviario en la realizacion anterior, el actuador 1 puede utilizarse en aplicaciones para suprimir aproximadamente una vibracion tal como entre un edificio y el suelo sin limitarse al uso en vehfculos ferroviarios.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

REIVINDICACIONES

1. Actuador (1), que comprende: un cilindro (2);

un piston (3) insertado de manera deslizante en el cilindro (2); una barra (4) insertada en el cilindro (2) y acoplada al piston (3);

una camara del lado de la barra (5) y una camara del lado del piston (6) divididas por el piston (3) en el cilindro (2); un deposito (7);

una primera bomba (8) capaz de suministrar lfquido a la camara del lado de la barra (5); una segunda bomba (9) capaz de suministrar el lfquido a la camara del lado del piston (6);

un primer conducto de control (10) que permite la comunicacion entre la camara del lado de la barra (5) y el deposito

(7);

un segundo conducto de control (11) que permite la comunicacion entre la camara del lado del piston (6) y el deposito (7);

una primera valvula de descarga variable (12) dispuesta una posicion intermedia del primer conducto de control (10) y capaz de variar una presion de apertura de la valvula para permitir un flujo del lfquido desde la camara del lado de la barra (5) hacia el deposito (7) al abrirse cuando una presion en la camara del lado de la barra (5) alcanza la presion de apertura de la valvula;

una segunda valvula de descarga variable (14) dispuesta en una posicion intermedia del segundo conducto de control (11) y capaz de variar una presion de apertura de la valvula para permitir un flujo del lfquido desde la camara del lado del piston (6) al deposito (7) al abrirse cuando una presion en la camara del lado del piston (6) alcanza la presion de apertura de la valvula; y

un conducto central (16) que permite la comunicacion entre el deposito (7) y el interior del cilindro (2), caracterizado por el hecho de que

conducto central (16) esta abierto en una posicion situada entre el centro del cilindro (2) y orientado frente un centro de la carrera del piston (3).
2. Actuador de acuerdo con la reivindicacion 1, comprendiendo, ademas:

una primera valvula de retencion (13) dispuesta en una posicion intermedia del primer conducto de control (10) en paralelo con la primera valvula de descarga variable (12) y configurada para permitir solo el paso del lfquido que fluye desde el deposito (7) hacia la camara del lado de la barra (5); y

una segunda valvula de retencion (15) dispuesta en una posicion intermedia del segunda conducto de control (11) en paralelo con la segunda valvula de descarga variable (14) y configurada para permitir solo el paso del lfquido que fluye desde el deposito (7) hacia la camara del lado del piston (6).
3. Actuador (1) de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que:

se dispone una valvula de paso (28) para abrir y cerrar el conducto central (16) en una posicion intermedia del conducto central (16).
4. Actuador (1) de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que:

la primera y la segunda bomba (8, 9) son bombas en tandem las cuales son accionadas ambas por un unico motor (23).