<Desc/Clms Page number 1>
La Société dite : 0 & K ORENSTEIN & KOPPEL AKTIENSELLSCHAFT à Berlin (République Fédérale d'Allemagne)
EMI1.1
¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8- "Procédé permettant d'économiser de l'énergie lors du réglage Z > -1 > Il d'un cylindre d'équipement d'excavateur hydraulique au moyen d'un montage hydraulique".
EMI1.2
- : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - : - C. I. : Demande de brevet de la République Fédérale d'Allemagne
P 32 45 288. 8 déposée le 3 décembre 1982
<Desc/Clms Page number 2>
La présente invention concerne un procédé permettant d'économiser de l'énergie lors du réglage d'un cylindre d'équipement d'excavateur hydraulique au moyen d'un montage hydraulique comportant au moins un groupe de pompe, un groupe collecteur et un élément de réglage du fluide de travail.
L'abaissement de la flèche et du mât de l'équipement d'un excavateur a jusqu'à présent été effectué par amenée de fluide sous pression dans les chambres de travail du cylindre d'équipement correspondant.
Il n'était dans ce cas pas tenu compte de ce que tant dans la flèche que dans le mât d'équipement de l'excavateur, il existait des énergies potentielles qui pouvaient être mises à profit pour ces opérations et qui pouvaient contribuer à l'exécution de ces opérations.
C'est là la raison pour laquelle on se propose, par la présente invention, de mettre à profit les forces extérieures qui agissent sur la flèche et sur le mât de l'équipement d'un excavateur, c'est-à-dire, en particulier, l'énergie potentielle dont ces forces permettent de disposer, pour le transport du fluide de travail dans les chambres des cylindres d'équipement correspondants.
Le but que l'on vise par la présente invention est atteint, dans le cas d'un procédé tel que celui qui est indiqué dans le préambule de ce mémoire, par le fait que le fluide de travail qui sort sous pression de la chambre de cylindre côté piston lors de l'abaissement d'un élément d'équipement sous l'effet du poids de l'équipement est amené à la chambre de cylindre côté tige de piston.
Pour la mise en oeuvre du procédé dont il vient d'être question, il est proposé un montage hydraulique destiné au réglage d'un cylindre d'équipement d'excavateur hydraulique dont la chambre côté piston et la chambre côté tige de piston sont reliées par des conduits
<Desc/Clms Page number 3>
à fluide de travail à un groupe de pompe et à un groupe collecteur, montage hydraulique dans le cas duquel, selon la présente invention, pour l'une, au choix, de plusieurs positions de commande de l'élément de réglage du fluide de travail, à l'intérieur de la partie de commande de celui-ci, lorsque l'arrivée du groupe de pompe est bloquée et que le passage de la chambre de cylindre côté tige de piston au groupe collecteur est ouvert,
il est prévu un autre passage ouvert de la chambre de cylindre côté piston vers le passage ouvert précité de la chambre de cylindre côté tige de piston au groupe collecteur.
Un autre montage hydraulique prévu pour la mise en oeuvre du procédé faisant l'objet de la présente invention proposé pour le réglage d'un cylindre d'équipement d'un excavateur hydraulique dont la chambre de cylindre côté piston et la chambre de cylindre côté tige de piston peuvent être reliées par des enduits à fluide de travail et par un élément de réglage du fluide de travail à un groupe de pompe et à un groupe collecteur, montage hydraulique dans le cas duquel trois positions de commande, ou davantage, pouvant être commandées au choix, de l'élément de réglage de fluide de travail peuvent donner au moins les commandes de conduits qui sont indiquées ci-après :
1. a) passage du groupe de pompe à la chambre de cylin- dre côté piston, b) retour de la chambre de cylindre côté tige de pis- ton au groupe collecteur, 2. a) passage bloqué, b) retour bloqué, 3. a) passage du groupe de pompe à la chambre de cylin- dre côté tige de piston, b) retour de la chambre de cylindre côté piston au groupe collecteur,
<Desc/Clms Page number 4>
se caractérise, selon la présente invention, en ce qu'entre le conduit à fluide de travail allant de la chambre de cylindre côté piston à l'élément de réglage du fluide de travail et le conduit à fluide de travail allant de la chambre de cylindre côté tige de piston à ce même élément de réglage du fluide de travail, il est prévu une valve d'abaissement pouvant être commandée qui est montée dans un conduit de raccordement,
auquel cas en parallèle à la partie d'aval du conduit de raccordement aboutissant au conduit à fluide de travail partant de la chambre de cylindre côté tige de piston, au-delà d'une valve de tension préalable prévue en aval, il est prévu une dérivation aboutissant au groupe collecteur.
On expliquera ci-après un exemple de réalisation de la présente invention en se référant aux dessins schématiques qui sont annexés à ce mémoire. Dans ces dessins, on a adopté les mêmes nombres de référence pour désigner les éléments et parties du montage qui se retrouvent identiques sur les différentes figures.
Dans ces dessins, les figures 1 à 3 représentent des formes de réalisation d'un premier montage hydraulique permettant la mise en oeuvre du procédé qui fait l'objet de la présente invention, et les figures 4 et 5 représentent des formes de réalisation d'un second montage hydraulique permettant la mise en oeuvre du procédé qui fait l'objet de la présente invention.
La figure 1 des dessins ci-annexés représente un montage de base pour l'abaissement de parties d'équipement, montage qui comporte un cylindre d'équipement 1, dont la chambre côté piston 2 et la chambre côté tige de piston 3 peuvent être reliées, par des conduits de travail, qui ne sont pas désignés de façon plus précise, et par un élément de réglaqe du fluide de travail 4, à un groupe de
<Desc/Clms Page number 5>
pompe 5 et à un groupe collecteur 6.
L'élément de réglage du fluide de travaiL 4 peut prendre trois positions de commande pouvant être commandées au choix, qui peuvent donner au moins les commandes de conduits indiquées ciaprès : 1. a) passage du groupe de pompe à la chambre de cylin- dre côté piston, b) retour de la chambre de cylindre côté tige de pis- ton au groupe collecteur, 2. a) passage bloqué, b) retour bloqué,
Les commandes de conduits qui ont été citées ci-dessus peuvent toutefois être complétées par d'autres.
Il est essentiel pour le montage hydraulique que pour l'une, au choix, de plusieurs positions de commande de l'élément de réglage du fluide de travail 4, à l'intérieur de la partie de commande de celui-ci, lorsque l'arrivée du groupe de pompe 5 est bloquée et que le passage 7 de la chambre de cylindre côté tige de piston 3 au groupe collecteur 6 est ouvert, il soit prévu un autre passage ouvert 8 de la chambre de cylindre côté piston 2 vers le passage ouvert précité 7 de la chambre de cylindre côté tiqe de piston 3 au groupe collecteur 6.
Etant donné que, comme l'expérience a permis de l'établir, il faut s'attendre à des résistances de conduits plus élevées vers l'appareil de consommation que vers le groupe collecteur 6, il est prévu une valve de tension préalable 11 dans le passage ouvert 7, entre le raccordement du second passage ouvert 8 au passaae ouvert 7, entre le raccordement du second passage ouvert 8 au passage ouvert 7 et la sortie 10 du fluide de travail vers le groupe collecteur 6.
Le montage hydraulique que représente la figure 1 des dessins ci-annexés doit être alimenté lorsque la position de point mort haut est dépassée, c'est-à-dire
<Desc/Clms Page number 6>
en cas d'absence d'action d'un effort extérieur sur le cylindre d'équipement.
La figure 2 des dessins ci-annexés représente un montage hydraulique avec commutation automatique sur le régime normal grâce à l'emploi d'une valve de commutation externe 12 et d'une valve de retenue 13. Dans ce cas, la valve de retenue 13 est montée entre le raccordement 9 du second passage ouvert 8 au passage ouvert 7 et l'admission 14 du fluide de travail de la chambre de cylindre côté tige de piston 3, avec effet de blocage pour le raccordement 9 du second passage ouvert 8 au conduit de passage 7.
Le groupe de pompe 5 est relié à la chambre de cylindre côté tige de piston 3 en parallèle à l'élément de réglage du fluide de travail 4, c'est-à-dire par un conduit de pontage en dérivation 15. La valve de commutation 12 qui est prévue dans le conduit de pontage 15 est reliée directement, par son entrée de commande 16, à la chambre de cylindre côté piston 2 par un conduit de commande 22 et elle est reliée indirectement à cette chambre de cylindre par un tronçon de conduit. De cette façon, il est possible d'utiliser comme signal de commande la
EMI6.1
pression agissant côté piston dans le cylindre. Lorsque la position de point mort est atteinte, c'est-à-dire en cas d'absence d'action d'efforts extérieurs, par exemple de la force de la pesanteur, sur les éléments d'équipement, cette pression tend à devenir nulle.
La valve de commutation représentée 12 doit au moins rendre réalisables les deux commandes de conduits qui sont indiquées ci-après : 1. passage du groupe de pompe 5 à la chambre de cylindre
EMI6.2
côté tige de piston 3, 2. Passage bloqué.
Il peut toutefois également être utilisé des valves de commutation qui permettent d'obtenir d'autres
<Desc/Clms Page number 7>
positions de commande, et il est en outre possible, de fa- çon équivalente, de faire partir du conduit de commande 22, en tant que moyen de décharge de pression pour la manoeuvre de commande, un raccordement au côté opposé de l'entrée de commande 16 de la valve de commutation 12, de telle sorte que l'effet d'élasticité qui se manifeste à la valve de commutation n'ait à dominer que la résistance de frottement et s'exerce sans pression.
La figure 3 représente une commande de la valve de commutation 12 dans le cas de laquelle l'entrée de commande 16 est reliée par un conduit de commande distinct 17 à un raccordement de travail 18 d'une valve électromagnétique 19. Pour les autres raccordements de travail 20a et 20b de la valve électromagnétique 19 sont prévus respectivement un conduit 21a aboutissant au groupe collecteur 6.
Le fonctionnement du cylindre d'équipement 1, lorsque sont utilisés des montages hydrauliques qui sont représentés sur les figures 2 et 3 des dessins ci-annexés, se déroule de la manière indiquée ci-après : 1. raccordement du groupe de pompe 5 à la chambre de cy-
EMI7.1
lindre côté piston 2 et 2. raccordement de la chambre de cylindre côté tige de piston 3 au groupe collecteur 6.
Le fluide de travail, débité par le groupe de pompe 5, charge alors la face du piston dans la chambre de cylindre et le volume de fluide refoulé dans la chambre de cylindre côté tige de piston 3 arrive sans entrave au groupe collecteur 6.
Pour le déplacement du piston en sens inverse dans le cylindre d'équipement, l'élément de réglage du fluide de travail 4 passe à une position de commande qui correspond à sa position de commande expliquée plus haut de façon détaillée. Cette position de commande correspond aux raccordements qui sont représentés dans la partie de
<Desc/Clms Page number 8>
droite de l'élément de réglage du fluide de travail 4.
Sous l'effet de la force extérieure qui agit sur la tige du piston, il s'établit, à la face du piston et dans la chambre de cylindre côté piston 2, une pression de réaction qui, par le conduit de commande 22, détermine une commutation de la valve de commutation 12, de telle sorte que la liaison externe entre le groupe de pompe 5 et la chambre de cylindre côté tige de piston 3 est bloquée.
La liaison entre le groupe de pompe 5 et la chambre de cylindre côté tige de piston 3 dans l'élément de réglage du fluide de travail 4 est en même temps coupée.
Le volume de fluide qui est refoulé de la chambre de cy-
EMI8.1
lindre côté piston 2 n'arrive qu'en partie, par la valve de tension préalable 11, au groupe collecteur 6, 1 lapuisque la pression réglée à la valve de tension préala- ble 11 est supérieure à la résistance de passage vers la chambre de cylindre côté tige de piston, et il passe en prédominance dans cette chambre de cylindre.
Lorsque le point mort du mouvement de l'équipement est atteint, la force extérieure n'agit plus et, par conséquent, la pression de réaction n'agit pas non plus de la chambre de cylindre côté piston 2, par le conduit de commande 22, sur l'entrée de commande 16 de la
EMI8.2
v valve de commutation 12. En raison de la force d'élasai. 1-1. ticité qui se manifeste, la valve de commutation 12 commande le passage du groupe de pompe 5 vers la chambre de cylindre côté tige de piston 3 et le groupe de pompe 5 débite alors du fluide. La communication avec le groupe collecteur 6 est bloquée par la valve de retenue 13. Le fluide de travail qui quitte la chambre de cylindre côté piston 2 va, en passant par la valve de tension préalable Il, au groupe collecteur 6.
Si, dans le cas d'un montage de ce genre, il se présente en outre, pour d'autres raisons, des impulsions de commande électriques, on peut mettre ceci à
<Desc/Clms Page number 9>
profit en commandant la valve de commutation 12 par l'intermédiaire d'une valve électromagnétique 19, comme on peut s'en rendre compte en se référant à la figure 3 des dessins ci-annexés.
Sur la figure 3 est en outre représenté un conduit d'alimentation complémentaire 23 qui, par l'intermédiaire d'une valve de retenue 24 dont il est muni et qui est commandée dans le sens du passage, peut alimenter la chambre de cylindre côté piston 2.
Enfin, on peut encore voir sur la figure 3 des dessins ci-annexés une valve de limitation de pression secondaire intercalée en amont 25, qui est prévue pourdes raisons de sécurité dans le cas des cylindres d'équipement d'excavateurs, avec la valve pilote supérieure correspondante 26 et la valve pilote inférieure 27, ainsi
EMI9.1
qu'une valve électromagnétique 28. Les termes"supérieure" qualifient les valves pilotes se rapportent aux valeurs de pressions ou gammes de pressions dans lesquelles ces valves commandent la valve de limitation de pression secondaire 25. Les conduits allant de ce schéma hydraulique au groupe collecteur 6 ne sont pas désignés de façon plus précise.
Dans le cadre des conditions requises importantes pour la pratique, telles qu'elles sont établies par les utilisateurs, c'est-A-dire par les entreprises de travaux routiers qui emploient des excavateurs, il est également souhaitable qu'il soit prévu, pour les équipements d'excavateurs, un fonctionnement en"position flottante". Ceci signifie qu'il importe de prévoir la possibilité de modifier la position de l'équipement de l'excavateur lorsqu'interviennent des forces extérieures.
Vu sur le plan pratique, on peut dire qu'il est nécessaire que l'équipement, sous l'action de la force de la pesanteur, et, en particulier, les godets faisant partie de l'équipement qui sont fixés au mât de celui-ci puissent
<Desc/Clms Page number 10>
sr rapprocher de la plate-forme ou venir prendre appui sur celle-ci et que ces pelles, de même que l'équipement, lors de l'action des efforts, puissent être soulevés dans le sens opposé à celui de l'action de la pesanteur, en raison d'irrégularités que présente le sol.
Dans le cas d'un montage hydraulique tel que celui qui est représenté sur la figure 3 des dessins ciannexés, la position de flottement dont il vient d'être question peut être obtenue de la manière qui est indiquée ci-après. Dans le premier cas envisagé, c'est-à-dire si la flèche doit pouvoir rentrer, par exemple en raison de la force de la pesanteur, on part de ce que la liaison du groupe de pompe 5 à la chambre de cylindre côté tige de piston 3 est bloquée extérieurement et intérieurement.
Ceci se présente lorsque l'élément de réglage du fluide de travail 4 a été amené à sa position de commande de droite. La charge extérieure agit alors de façon à provoquer la rentrée du piston dans le cylindre d'équipement et le fluide de travail passe alors de la chambre de cylindre côté piston 2, par la valve de retenue 13, dans la chambre de cylindre côté tige de piston 3. Une partie du volume de fluide quittant la chambre de cylindre côté piston 2 est éliminée, par la valve de tension préalable 11, vers le groupe collecteur 6. Ceci est nécessaire pour la raison que la totalité du volume de la chambre de cylindre côté piston 2 est supérieure à celle de la chambre de cylindre côté tige de piston 3.
Dans le second cas d'une action de force extérieure, dans le sens opposé à celui dans lequel agit la force de la pesanteur, par exemple en raison d'une irrégularité du sol, la position de flottement peut être obtenue de la manière qui est indiquée ci-après. Avec un signal à l'élément de réglage du fluide de travail 4 qui amène cet élément à la position déjà décrite est également émis un signal pour la valve électromagnétique 28. De
<Desc/Clms Page number 11>
cette manière, la valve de limitation de pression secondaire intercalée en amont 25 est réglée, par l'intermédiaire de la valve pilote inférieure 27, à une faible gamme de pressions. Du fluide de travail peut par conséquent passer de la chambre de cylindre côté tige de piston 3, par la valve de limitation de pression secondaire 25, au groupe collecteur 6.
Un volume correspondant de fluide de travail pour la chambre de cylindre côté piston 2 s'écoule par le conduit d'alimentation complémentaire 23 et la valve de retenue 24 de ce conduit d'alimentation complémentaire. Etant donné la possibilité de libre écoulement du fluide de travail entre les chambres de cylindre, la position de l'équipement n'est pas fixée, mais peut se modifier librement.
Enfin, on expliquera ici, en ce qui concerne le montage hydraulique qui est représenté sur la figure 3 des dessins ci-annexés, le cas où une rentrée du piston du cylindre d'équipement a lieu sous l'action du groupe de pompe 5. L'élément de réglage du fluide de travail 4 se trouve, dans ce cas encore, dans la position de commande de droite, qui a déjà été expliquée. De plus, un émetteur d'ordre extérieur envoie à la valve électromagnétique 19 un signal spécial, qui constitue en même temps un signal de désexitation pour la valve électromagnétique 28. De cette manière, la valve de limitation de pression secondaire 25 est rendue active par l'intermédiaire de la valve pilote supérieure 26, ce qui représente une limitation de pression à la pression maximale.
Du fait de l'excitation de la valve électromagnétique 19 et, en même temps, de la valve de commutation 12, le groupe de pompe 5 fournit du fluide de travail à la chambre de cylindre côté tige de piston 3 par l'intermédiaire du conduit de pontage 15 et de la valve de commutation 12. Le fluide de travail qui quitte la chambre de cylindre côté piston 2 arrive, par la valve de tension préalable 11, au groupe
<Desc/Clms Page number 12>
collecteur 6.
Sur la figure 4, on a représenté un autre montage hydraulique qui permet d'atteindre le but poursuivi selon le procédé faisant l'objet de la présente invention, et qui se prête au réglace d'un cylindre d'équipement, désigné ici encore par le nombre de référence 1, d'un excavateur hydraulique dont la chambre de cylindre côté piston 2 et la chambre de cylindre côté tige de piston 3 peuvent être reliées par des conduits à fluide de travail et par un élément de réglage du fluide de travail 4 à un groupe de pompe 5 et à un groupe collecteur 6, montage hydraulique dans le cas duquel trois positions de commande, ou davantage, pouvant être commandées au choix, de l'élément de réglage du fluide de travail 4 peuvent donner au moins les commandes de conduits qui sont indiquées ci-après :
1. a) passage du groupe de pompe à la chambre de cylin- dre côté piston 2, b) retour de la chambre de cylindre côté tige de pis- ton 3 au groupe collecteur 6, 2. a) passage bloqué, b) retour bloqué, 3. a) passage du groupe de pompe 5 à la chambre de cylin- dre côté tige de piston,, b) retour de la chambre de cylindre côté piston 2 au groupe collecteur 6.
Comme on peut le voir-point essentiel pour l'invention-il est prévu, entre le conduit à fluide de travail 29a de la chambre de cylindre côté piston 2 à l'élément de réglage du fluide de travail 4 et le conduit à fluide de travail 29b allant de la chambre de cylindre côté tige de piston 3 à ce même élément de réqlaae du fluide de travail 4, une valve d'abaissement pouvant être commandée 31, qui est montée dans un conduit de raccordement 30, auquel cas, en parallèle à la partie d'aval du conduit
<Desc/Clms Page number 13>
de raccordement 30 aboutissant au conduit à fluide de travail 29b partant de la chambre de cylindre côté tige de piston 3, au-delà d'une valve de tension préalable 32 prévue en aval, il est prévu une dérivation 33 aboutissant au groupe collecteur 6.
On peut en outre voir que dans la partie d'aval et en parallèle du conduit de raccordement est montée une valve de retenue 34, qui est également prévue en aval par rapport à l'élément de réglage du fluide de travail 4, valve de retenue 34 qui s'ouvre en direction du conduit à fluide de travail 29b.
L'élément de réglage du fluide de travail 4 est représenté muni de raccords de commande 35a et 35b, et la valve d'abaissement 31 présente une entrée de commande 36. Cette entrée de commande 36 et le raccord de commande 35b sont commandés par les sorties de travail d'une valve de commutation 37. La figure 5 illustre une variante de réalisation du montage hydraulique que représente la figure 4, variante selon laquelle la valve d'abaissement 31 est remplacée par une valve d'abaissement modifiée 38, de telle sorte que le montage en parallèle que l'on peut voir sur la figure 4, dans la partie d'aval du conduit de raccordement 30, puisse déjà être réalisé par la valve d'abaissement modifiée 38. Il n'est dans ce cas plus nécessaire de prévoir un élément correspondant à la valve de retenue 34 montée en aval, comme l'indique la figure 4.
Enfin, on peut encore voir, en se référant à la figure 5, qu'à la chambre de cylindre côté piston 2 sont raccordés un conduit d'alimentation complémentaire additionnel 39 et une valve de retenue additionnelle 40.
Le fonctionnement des montages hydrauliques que représentent les figures 4 et 5 des dessins ci-annexés se déroule, pour les différentes phases de travail du cylindre d'équipement, de la manière qui est indiquée ciaprès.
<Desc/Clms Page number 14>
Le dégagement du piston du cylindre d'équipement 1 fait supposer une commande de conduits selon laquelle le groupe de pompe 5 est relié à la chambre de cylindre côté piston 2 et la chambre de cylindre côté tige de piston 3, au groupe collecteur 6. Ceci correspond à une position de l'élément de réglage du fluide de travail 4 telle que la position de commande de gauche, au voisinage immédiat du raccord de commande 35a.
Lors de la rentrée du piston du cylindre d'équipement sous l'effet d'une force extérieure, par exemple sous l'effet de la charge de l'équipement de l'excavateur, la valve de commutation 37 se trouve, sans impulsion de commande, dans la position dans laquelle elle est représentée, et à l'entrée de commande 36 de la valve d'abaissement arrive un signal de commande qui fait passer la valve d'avaissement de la position dans laquelle elle est représentée à une position pour laquelle un écoulement de la chambre de cylindre côté piston 2, par la valve d'abaissement 31, vers la valve de retenue montée en aval 34 et, par le conduit à fluide de travail 29b, vers la chambre de cylindre côté tige de piston 3 est possible.
En même temps, uneppartie du fluide de travail s'écoule de la chambre de cylindre côté piston 2, par la valve de tension préalable montée en aval 32 et par la dérivation 33, vers le groupe collecteur 6. si l'équipement de l'excavateur passe à l'état de repos parce qu'il rencontre un appui, le cylindre d'équipement 1 cesse de fonctionner. La poursuite du mouvement de rentrée du piston du cylindre, alors, par conséquent, sans intervention d'une force extérieure, nécessite une impulsion de commande à l'entrée de la valve de commutation 37, de telle façon que celle-ci passe à une autre position de commande.
De cette manière, en cas d'interruption d'un signal actif pour l'entrée de commande 36 de la valve d'abaissement, un signal est émis pour le raccord de com-
<Desc/Clms Page number 15>
mande 35b de l'élément de réglage du fluide de travail 4, de telle sorte que cet élément de réglage prend une position de commande modifiée, position de commande qui correspond à la position de commande de la chambre de droite, au voisinage immédiat du raccord de commande 35b. Le groupe de pompe 5 est alors relié à la chambre de cylindre côté tige de piston 3 par l'élément de réglage du fluide de travail 4 et par le conduit à fluide de travail 29b et, en même temps, le fluide de travail passe de la chambre de cylindre côté piston 2, par l'élément de réglage du fluide de travail 4, dans le groupe collecteur 6.
Le montage hydraulique réalisé selon la variante qu'illustre la figure 5 des dessins ci-annexés permet d'obtenir de façon particulièrement simple la position flottante de l'équipement de l'excavateur.
Le dégagement du piston du cylindre d'équipement et le mouvement de rentrée de ce piston ont lieu par des opérations de commande qui correspondent à celles que l'on a expliquées plus haut concernant le montage hydraulique qui est représenté sur la figure 4 des dessins ciannexés.
Pour amener l'équipement de l'excavateur à une position de flottement, il est donné, après le passage de la valve de commutation 37 dans une position correspondant à celle dans laquelle elle est représentée, un ordre de signal à l'entrée de commande 36 de la valve d'abaissement, de telle sorte que la valve d'abaissement 38 passe à une position pour laquelle sont établies, à l'intérieur de la valve d'abaissement, les liaisons qui sont représentées dans la chambre de droite, au voisinage de l'entrée de commande 36 de la valve d'abaissement.
La valve d'abaissement 38 relie alors la chambre de cylindre côté piston 2 à la chambre de cylindre côté tige de piston 3 par l'intermédiaire du conduit à fluide de travail 29b. Pour cette position du montage hydraulique, le
<Desc/Clms Page number 16>
cylindre d'équipement 1 rentre jusqu'à la plate-forme et s'arrête dans cette position. Par suite d'autres mouvements, il peut être exercé sur le cylindre d'équipement un effort dans le sens du dégagement du piston, que celui-ci suit. Grâce à la liaison qui a été décrite plus haut, un écoulement libre du fluide de travail entre les chambres du cylindre est possible. Une quantité de différence éventuellement nécessaire de fluide de travail doit être amenée par le conduit d'alimentation complémentaire additionnel 39.
Une suppression de la position de flottement décrite plus haut et une fixation du cylindre d'équipement 1 sont obtenues par retrait du signal donné à l'entrée de commande 36 de la valve d'abaissement. Un autre signal est fourni à l'entrée de la valve de commutation 37, d'où celle-ci passe à la position dans laquelle elle n'est pas représentée et envoie un signal au raccord de commande 35b de l'élément de réglage du fluide de travail 4. Il est de cette manière obtenu une position de commande de l'élément de réglage du fluide de travail 4 pour laquelle le groupe de pompe 5 débite du fluide par le conduit à fluide de travail 29b dans la chambre de cylindre côté tige de piston 3 et pour laquelle le piston du cylindre d'équipement 1 rentre sous l'effet de la force ainsi exercée sur lui.
Il est facilement possible de remplacer la commande hydraulique des signaux aux raccords de commande 35a et 35b, de même qu'à l'entrée de commande 36 de la valve d'abaissement, par des moyens d'amenée mécaniques, pneumatiques ou électriques de signaux. Les montages hydrauliques représentés dans les dessins ci-annexés et décrits plus haut restent dans le cadre de la présente invention si le cylindre d'équipement 1 est composé d'un montage en parallèle de plusieurs cylindres d'équipement.
Les montages hydrauliques qui ont été décrits
<Desc/Clms Page number 17>
plus haut et qui sont représentés dans les dessins annexés à ce mémoire peuvent s'appliquer au cas où le cylindre d'équipement est le cylindre de la flèche d'un équipement d'excavateur et ils peuvent également être réalisés pour le cylindre du mât de l'équipement d'un excavateur.
<Desc / Clms Page number 1>
The so-called Company: 0 & K ORENSTEIN & KOPPEL AKTIENSELLSCHAFT in Berlin (Federal Republic of Germany)
EMI1.1
¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8¯8- "Method to save the energy when adjusting Z> -1> Il of a hydraulic excavator equipment cylinder by means of a hydraulic assembly ".
EMI1.2
-: -: -: -: -: -: -: -: -: -: -: -: -: -: -: -: -: -: -: -: -: - CI: Patent application for the Federal Republic of Germany
P 32 45 288. 8 filed December 3, 1982
<Desc / Clms Page number 2>
The present invention relates to a method for saving energy when adjusting a cylinder of hydraulic excavator equipment by means of a hydraulic assembly comprising at least one pump group, a manifold group and a adjustment of the working fluid.
The lowering of the boom and mast of the equipment of an excavator has so far been carried out by bringing pressurized fluid into the working chambers of the corresponding equipment cylinder.
In this case, no account was taken of the fact that both in the boom and in the excavator's equipment mast, there were potential energies which could be used for these operations and which could contribute to the execution of these operations.
This is the reason why it is proposed, by the present invention, to take advantage of the external forces which act on the boom and on the mast of the equipment of an excavator, that is to say, in particular, the potential energy which these forces make available, for the transport of the working fluid in the chambers of the corresponding equipment cylinders.
The object which is aimed at by the present invention is achieved, in the case of a method such as that indicated in the preamble of this specification, by the fact that the working fluid which exits under pressure from the piston side cylinder when lowering a piece of equipment under the effect of the weight of the equipment is brought to the cylinder chamber on the piston rod side.
For the implementation of the process just mentioned, a hydraulic assembly is proposed for adjusting a cylinder of hydraulic excavator equipment, the chamber on the piston side and the chamber on the piston rod side being connected by conduits
<Desc / Clms Page number 3>
with working fluid to a pump group and to a collecting group, hydraulic assembly in the case of which, according to the present invention, for one, as desired, of several control positions of the working fluid adjusting element , inside the control part of the latter, when the arrival of the pump group is blocked and the passage from the cylinder chamber on the piston rod side to the manifold group is open,
another open passage is provided from the cylinder chamber on the piston side to the aforementioned open passage from the cylinder chamber on the piston rod side to the collecting group.
Another hydraulic assembly intended for the implementation of the process forming the subject of the present invention proposed for the adjustment of an equipment cylinder of a hydraulic excavator including the cylinder chamber on the piston side and the cylinder chamber on the rod side piston can be connected by working fluid coatings and by a working fluid adjusting element to a pump group and to a manifold group, hydraulic assembly in which three or more control positions can be controlled as desired, the working fluid adjusting element can give at least the duct controls which are indicated below:
1.a) passage of the pump group to the cylinder chamber on the piston side, b) return of the cylinder chamber on the piston rod side to the collecting group, 2.a) blocked passage, b) blocked return, 3 a) passage of the pump group to the cylinder chamber on the piston rod side, b) return of the cylinder chamber on the piston side to the manifold group,
<Desc / Clms Page number 4>
is characterized, according to the present invention, in that between the working fluid conduit going from the cylinder chamber on the piston side to the adjusting element of the working fluid and the working fluid conduit going from the cylinder chamber side of the piston rod at this same working fluid adjusting element, a controllable lowering valve is provided which is mounted in a connection duct,
in which case in parallel to the downstream part of the connection conduit leading to the working fluid conduit leaving the cylinder chamber on the piston rod side, beyond a prior tension valve provided downstream, there is provided a bypass leading to the collecting group.
An exemplary embodiment of the present invention will be explained below with reference to the schematic drawings which are appended to this memo. In these drawings, the same reference numbers have been adopted to designate the elements and parts of the assembly which are found identical in the different figures.
In these drawings, Figures 1 to 3 show embodiments of a first hydraulic assembly allowing the implementation of the method which is the subject of the present invention, and Figures 4 and 5 show embodiments of a second hydraulic assembly allowing the implementation of the process which is the subject of the present invention.
Figure 1 of the accompanying drawings shows a basic assembly for lowering parts of equipment, assembly which comprises an equipment cylinder 1, of which the chamber on the piston side 2 and the chamber on the piston rod side 3 can be connected , by working conduits, which are not more precisely designated, and by a regulating element of the working fluid 4, to a group of
<Desc / Clms Page number 5>
pump 5 and to a manifold group 6.
The working fluid adjustment element 4 can take three control positions which can be controlled as desired, which can give at least the commands for the ducts indicated below: 1. a) passage from the pump group to the cylinder chamber piston side, b) return of the cylinder chamber on the piston rod side to the manifold, 2.a) blocked passage, b) blocked return,
The above-mentioned duct orders may, however, be supplemented by others.
It is essential for the hydraulic mounting that for one, as desired, of several control positions of the working fluid adjustment element 4, inside the control part thereof, when the arrival of the pump group 5 is blocked and the passage 7 from the cylinder chamber on the piston rod side 3 to the collecting group 6 is open, another open passage 8 is provided from the cylinder chamber on the piston side 2 to the open passage above 7 from the cylinder chamber on the piston side 3 to the collecting group 6.
Given that, as experience has shown, it is to be expected that the resistance of the ducts will be higher towards the consumption device than towards the collecting group 6, a prior tension valve 11 is provided in the open passage 7, between the connection of the second open passage 8 to the open passaae 7, between the connection of the second open passage 8 to the open passage 7 and the outlet 10 of the working fluid to the collecting group 6.
The hydraulic assembly shown in Figure 1 of the accompanying drawings must be supplied when the top dead center position is exceeded, that is to say
<Desc / Clms Page number 6>
if there is no action from an external force on the equipment cylinder.
Figure 2 of the accompanying drawings shows a hydraulic assembly with automatic switching to normal speed through the use of an external switching valve 12 and a check valve 13. In this case, the check valve 13 is mounted between the connection 9 of the second open passage 8 to the open passage 7 and the inlet 14 of the working fluid of the cylinder chamber on the piston rod side 3, with blocking effect for the connection 9 of the second open passage 8 to the conduit 7.
The pump unit 5 is connected to the cylinder chamber on the piston rod side 3 in parallel with the working fluid adjustment element 4, that is to say by a bypass bypass duct 15. The valve of switching 12 which is provided in the bridging conduit 15 is connected directly, by its control input 16, to the cylinder chamber on the piston side 2 by a control conduit 22 and it is indirectly connected to this cylinder chamber by a section of drove. In this way it is possible to use the control signal
EMI6.1
pressure acting on the piston side in the cylinder. When the neutral position is reached, that is to say in the absence of action of external forces, for example the force of gravity, on the items of equipment, this pressure tends to become nothing.
The switching valve shown 12 must at least make the two duct commands which are indicated below possible: 1. passage of the pump group 5 to the cylinder chamber
EMI6.2
piston rod side 3, 2. Blocked passage.
However, it is also possible to use switching valves which make it possible to obtain other
<Desc / Clms Page number 7>
control positions, and it is also possible, in an equivalent manner, to leave from the control conduit 22, as a pressure relief means for the control maneuver, a connection on the opposite side of the inlet of control 16 of the switching valve 12, so that the elasticity which manifests itself at the switching valve only has to dominate the frictional resistance and is exerted without pressure.
FIG. 3 represents a control of the switching valve 12 in the case of which the control input 16 is connected by a separate control conduit 17 to a working connection 18 of an electromagnetic valve 19. For the other connections of work 20a and 20b of the electromagnetic valve 19 are respectively provided a conduit 21a leading to the manifold group 6.
The operation of the equipment cylinder 1, when hydraulic assemblies are used which are shown in FIGS. 2 and 3 of the appended drawings, takes place in the manner indicated below: 1. connection of the pump group 5 to the cy- room
EMI7.1
line on the piston side 2 and 2. connection of the cylinder chamber on the piston rod side 3 to the manifold group 6.
The working fluid, delivered by the pump group 5, then loads the face of the piston into the cylinder chamber and the volume of fluid discharged into the cylinder chamber on the piston rod side 3 arrives unimpeded at the collecting group 6.
For the displacement of the piston in the opposite direction in the equipment cylinder, the adjustment element of the working fluid 4 passes to a control position which corresponds to its control position explained above in detail. This control position corresponds to the connections which are shown in the part of
<Desc / Clms Page number 8>
right of the working fluid adjustment element 4.
Under the effect of the external force which acts on the piston rod, a reaction pressure is established at the face of the piston and in the cylinder chamber on the piston side 2 which, via the control conduit 22, determines a switching of the switching valve 12, so that the external connection between the pump unit 5 and the cylinder chamber on the piston rod side 3 is blocked.
The connection between the pump unit 5 and the cylinder chamber on the piston rod side 3 in the working fluid adjusting element 4 is at the same time cut.
The volume of fluid which is discharged from the cy-
EMI8.1
lindre side piston 2 arrives only in part, by the prior tension valve 11, in the collecting group 6, 1 since the pressure adjusted to the prior tension valve 11 is higher than the resistance of passage towards the chamber cylinder on the piston rod side, and it predominantly passes through this cylinder chamber.
When the dead center of the movement of the equipment is reached, the external force no longer acts and, consequently, the reaction pressure does not act either from the cylinder chamber on the piston side 2, through the control conduit 22 , on command input 16 of the
EMI8.2
v switching valve 12. Due to the elasai force. 1-1. ticity which manifests itself, the switching valve 12 controls the passage of the pump group 5 towards the cylinder chamber on the piston rod side 3 and the pump group 5 then delivers fluid. The communication with the collecting group 6 is blocked by the check valve 13. The working fluid which leaves the cylinder chamber on the piston side 2 goes, via the prior tension valve II, to the collecting group 6.
If, in the case of an assembly of this kind, there are also, for other reasons, electrical control pulses, this can be set to
<Desc / Clms Page number 9>
profit by controlling the switching valve 12 via an electromagnetic valve 19, as can be seen by referring to Figure 3 of the accompanying drawings.
FIG. 3 also shows an additional supply duct 23 which, via a check valve 24 with which it is provided and which is controlled in the direction of passage, can supply the cylinder chamber on the piston side 2.
Finally, we can still see in Figure 3 of the accompanying drawings a secondary pressure limiting valve inserted upstream 25, which is provided for safety reasons in the case of cylinders of excavator equipment, with the pilot valve corresponding upper 26 and lower pilot valve 27 as well
EMI9.1
than an electromagnetic valve 28. The terms "upper" qualify the pilot valves relate to the pressure values or pressure ranges in which these valves control the secondary pressure limiting valve 25. The ducts going from this hydraulic diagram to the manifold group 6 are not more precisely designated.
Within the framework of the conditions which are important for practice, as laid down by the users, that is to say by the roadworks companies which employ excavators, it is also desirable that provision be made for excavator equipment, operation in "floating position". This means that it is important to provide for the possibility of modifying the position of the excavator equipment when external forces intervene.
Seen on the practical level, one can say that it is necessary that the equipment, under the action of the force of gravity, and, in particular, the buckets forming part of the equipment which are fixed to the mast of that -this can
<Desc / Clms Page number 10>
sr move closer to the platform or come to rest on it and that these shovels, as well as the equipment, during the action of the efforts, can be lifted in the opposite direction to that of the action of the gravity, due to irregularities in the soil.
In the case of a hydraulic assembly such as that which is represented in FIG. 3 of the attached drawings, the floating position which has just been mentioned can be obtained in the manner which is indicated below. In the first case considered, that is to say if the boom must be able to return, for example due to the force of gravity, it is assumed that the connection of the pump group 5 to the cylinder chamber on the rod side piston 3 is blocked externally and internally.
This occurs when the adjusting element of the working fluid 4 has been brought to its right control position. The external load then acts so as to cause the piston to re-enter the equipment cylinder and the working fluid then passes from the cylinder chamber on the piston side 2, through the check valve 13, into the cylinder chamber on the rod side. piston 3. Part of the volume of fluid leaving the cylinder chamber on the piston side 2 is eliminated, by the pre-tension valve 11, towards the collecting group 6. This is necessary for the reason that the entire volume of the cylinder chamber piston side 2 is greater than that of the cylinder chamber on piston rod side 3.
In the second case of an external force action, in the opposite direction to that in which the force of gravity acts, for example due to an irregularity of the ground, the floating position can be obtained in the manner which is indicated below. With a signal to the working fluid adjusting element 4 which brings this element to the position already described, a signal is also sent for the electromagnetic valve 28. From
<Desc / Clms Page number 11>
in this way, the secondary pressure limiting valve inserted upstream 25 is adjusted, by means of the lower pilot valve 27, to a low pressure range. Working fluid can therefore pass from the cylinder chamber on the piston rod side 3, through the secondary pressure limiting valve 25, to the collecting group 6.
A corresponding volume of working fluid for the piston chamber on the piston side 2 flows through the complementary supply duct 23 and the check valve 24 of this complementary supply duct. Given the possibility of free flow of the working fluid between the cylinder chambers, the position of the equipment is not fixed, but can be changed freely.
Finally, we will explain here, with regard to the hydraulic assembly which is shown in FIG. 3 of the attached drawings, the case where a retraction of the piston of the equipment cylinder takes place under the action of the pump group 5. The working fluid adjusting element 4 is, in this case also, in the right control position, which has already been explained. In addition, an external command transmitter sends a special signal to the electromagnetic valve 19, which at the same time constitutes a de-energizing signal for the electromagnetic valve 28. In this way, the secondary pressure limiting valve 25 is made active by via the upper pilot valve 26, which represents a pressure limitation at the maximum pressure.
Due to the excitation of the electromagnetic valve 19 and, at the same time, of the switching valve 12, the pump unit 5 supplies working fluid to the cylinder chamber on the piston rod side 3 via the conduit. bypass 15 and the switching valve 12. The working fluid which leaves the cylinder chamber on the piston side 2 arrives, by the prior tension valve 11, at the group
<Desc / Clms Page number 12>
collector 6.
In FIG. 4, another hydraulic assembly has been shown which makes it possible to achieve the aim pursued according to the process which is the subject of the present invention, and which lends itself to the adjustment of an equipment cylinder, here again designated by the reference number 1, of a hydraulic excavator whose cylinder chamber on the piston side 2 and the cylinder chamber on the piston rod 3 can be connected by working fluid conduits and by a working fluid adjusting element 4 to a pump group 5 and to a manifold group 6, hydraulic assembly in the case of which three or more control positions, which can be controlled as desired, of the working fluid adjusting element 4 can give at least the commands of conduits which are indicated below:
1. a) passage of the pump group to the cylinder chamber on the piston side 2, b) return of the cylinder chamber on the piston rod side 3 to the manifold group 6, 2. a) blocked passage, b) return blocked, 3. a) passage of the pump group 5 to the cylinder chamber on the piston rod side ,, b) return of the cylinder chamber on the piston side 2 to the manifold group 6.
As can be seen from the essential point for the invention, provision is made between the working fluid conduit 29a from the cylinder chamber on the piston side 2 to the working fluid adjusting element 4 and the fluid conduit working 29b going from the cylinder chamber on the piston rod side 3 to this same working fluid reqlaae element 4, a controllable lowering valve 31, which is mounted in a connection duct 30, in which case, in parallel downstream of the duct
<Desc / Clms Page number 13>
of connection 30 leading to the working fluid conduit 29b starting from the cylinder chamber on the piston rod side 3, beyond a prior tension valve 32 provided downstream, there is a branch 33 leading to the collecting group 6.
It can also be seen that in the downstream part and in parallel with the connection duct is mounted a check valve 34, which is also provided downstream relative to the adjustment element of the working fluid 4, check valve 34 which opens in the direction of the working fluid conduit 29b.
The working fluid adjustment element 4 is shown provided with control fittings 35a and 35b, and the lowering valve 31 has a control input 36. This control input 36 and the control fitting 35b are controlled by the working outputs of a switching valve 37. FIG. 5 illustrates an alternative embodiment of the hydraulic assembly represented by FIG. 4, variant according to which the lowering valve 31 is replaced by a modified lowering valve 38, such so that the parallel mounting which can be seen in FIG. 4, in the downstream part of the connection duct 30, can already be carried out by the modified lowering valve 38. In this case it is no longer necessary to provide an element corresponding to the check valve 34 mounted downstream, as shown in FIG. 4.
Finally, it can also be seen, with reference to FIG. 5, that an additional complementary supply duct 39 and an additional check valve 40 are connected to the piston chamber on the piston side 2.
The operation of the hydraulic assemblies shown in Figures 4 and 5 of the accompanying drawings takes place, for the different working phases of the equipment cylinder, in the manner which is indicated below.
<Desc / Clms Page number 14>
The disengagement of the piston from the equipment cylinder 1 assumes a conduit command according to which the pump group 5 is connected to the cylinder chamber on the piston side 2 and the cylinder chamber on the piston rod 3, to the manifold group 6. This corresponds to a position of the working fluid adjusting element 4 such as the left control position, in the immediate vicinity of the control connector 35a.
When retracting the piston of the equipment cylinder under the effect of an external force, for example under the effect of the load of the equipment of the excavator, the switching valve 37 is located, without impulse of control, in the position in which it is represented, and at the control input 36 of the lowering valve, a control signal arrives which moves the lowering valve from the position in which it is represented to a position for which flows from the piston chamber on the piston side 2, via the lowering valve 31, to the downstream mounted check valve 34 and, via the working fluid conduit 29b, towards the piston chamber on the piston rod side 3 is possible.
At the same time, part of the working fluid flows from the piston chamber on the piston side 2, through the downstream pre-tension valve 32 and bypass 33, to the collecting group 6. if the equipment of the excavator goes to the rest state because it encounters a support, the equipment cylinder 1 stops working. The continuation of the retraction movement of the cylinder piston, then, therefore, without the intervention of an external force, requires a control pulse at the input of the switching valve 37, so that the latter changes to a other control position.
In this way, if an active signal for the control input 36 of the lowering valve is interrupted, a signal is sent for the connection
<Desc / Clms Page number 15>
command 35b of the working fluid adjusting element 4, so that this adjusting element takes on a modified control position, control position which corresponds to the control position of the right chamber, in the immediate vicinity of the fitting 35b. The pump unit 5 is then connected to the cylinder chamber on the piston rod side 3 by the working fluid adjusting element 4 and by the working fluid conduit 29b and, at the same time, the working fluid passes from the piston side cylinder chamber 2, by the working fluid adjusting element 4, in the manifold group 6.
The hydraulic assembly produced according to the variant illustrated in FIG. 5 of the accompanying drawings makes it possible to obtain in a particularly simple manner the floating position of the equipment of the excavator.
The release of the piston from the equipment cylinder and the retraction movement of this piston take place by control operations which correspond to those which have been explained above concerning the hydraulic assembly which is represented in FIG. 4 of the attached drawings. .
To bring the excavator equipment to a floating position, it is given, after the passage of the switching valve 37 in a position corresponding to that in which it is represented, a signal order at the control input 36 of the lowering valve, so that the lowering valve 38 passes to a position for which are established, inside the lowering valve, the connections which are shown in the chamber on the right, at in the vicinity of the control input 36 of the lowering valve.
The lowering valve 38 then connects the piston chamber on the piston side 2 to the piston chamber on the piston rod side 3 via the working fluid conduit 29b. For this position of the hydraulic assembly, the
<Desc / Clms Page number 16>
equipment cylinder 1 returns to the platform and stops in this position. As a result of other movements, an effort may be exerted on the equipment cylinder in the direction of release of the piston, which the latter follows. Thanks to the connection which has been described above, a free flow of the working fluid between the chambers of the cylinder is possible. A possible amount of difference in working fluid must be supplied by the additional additional supply line 39.
A suppression of the floating position described above and a fixing of the equipment cylinder 1 are obtained by withdrawal of the signal given to the control input 36 of the lowering valve. Another signal is supplied to the input of the switching valve 37, from which it switches to the position in which it is not shown and sends a signal to the control fitting 35b of the adjustment element of the working fluid 4. In this way, a control position of the working fluid adjusting element 4 is obtained, for which the pump unit 5 delivers fluid through the working fluid conduit 29b into the cylinder chamber on the side piston rod 3 and for which the piston of the equipment cylinder 1 enters under the effect of the force thus exerted on it.
It is easily possible to replace the hydraulic control of the signals at the control fittings 35a and 35b, as well as at the control input 36 of the lowering valve, by mechanical, pneumatic or electrical signal supply means. . The hydraulic assemblies represented in the attached drawings and described above remain within the scope of the present invention if the equipment cylinder 1 is composed of a parallel mounting of several equipment cylinders.
The hydraulic assemblies which have been described
<Desc / Clms Page number 17>
above and which are shown in the drawings appended to this specification can apply to the case where the equipment cylinder is the boom cylinder of an excavator equipment and they can also be produced for the mast cylinder equipment of an excavator.