DE3152968T1

DE3152968T1 - Steuersystem mit selektiver druckunterteilung

Info

Publication number: DE3152968T1
Application number: DE813152968T
Authority: DE
Inventors: Kenneth Frank 61554 Pekin Ill. Golan; Marvin Leo 61615 Peoria Ill. Schneider
Original assignee: Caterpillar Tractor Co 61629 Peoria Ill; Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1981-09-11
Filing date: 1981-09-11
Publication date: 1983-12-01
Anticipated expiration: 2001-09-12
Also published as: IT8223178A0; WO1983000849A1; JPH0233544B2; US4470640A; CA1187538A; JPS58501426A; DE3152968C2; IT1190993B

Description

S 5870

Steuersystem mit selektiver Druckunterteilung

Technisches Gebiet. Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem durch eine federangelegte, druckfreigebbare Bremse zur Verwendung in einem Hebezeug und Zugarbeitsmechanismen, wie sie beispielsweise bei einem Rohleger Verwendung finden, und insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Steuersystem zum selektiven Unterteilen des Drucks für die Bremse und zur Verbesserung der Ansprechzeit. ,

Stand, der Technik. In einem Steuersystem für eine Bremsfreigabe eines Hebezeugs gibt es Zeite, wo das Steuerventil und die zugehörigen Leitungen Strömungsmittelleck zeigen können, und zwar infolge ihrer Lage auf dem Fahrzeug, und es wird dabei gestattet, daß Luft den Leerraum füllt. Nach Betätigung des Steuerventils in eine Zumeßposition ergibt sich eine lange Pausenzeit, weil das öl zum Füllen der Leitungen verwendet wird, bevor der Druckpegel zur Freigabe der Bremse erhöht werden kann.

Einige Arten von Hydrauliksystemen verwenden ein Druckfreigabeventil oder ein Strömungseinschränkungsventil in einer Tankleitung, um einen Rück- oder Gegendruck vorzusehen, wohingegen andere Systeme eine Strömungsmittel-

quelle verwenden, um unter Druck stehendes Strömungsmittel für eine Steuerleitung im System vorzusehen. Keines dieser Systeme verwendet jedoch die Verwendung einer selektiven (abgestuften) Unterteilung der Druckniveaus in einer weiteren Quelle entsprechend der Positionierung des HauptstJeuerventils um den an die Steuerleitung, wie beispielsweise eine Bremsfreigabevorrichtung gelieferten Druck, zu steuern. Die Erfindung bezieht sich auf die Überwindung eines oder mehrerer der obengenannten Probleme.

Offenbarung der Erfindung. Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein Steuersystem eine federangelegte durch Druck freigebbare Bremse, verbunden mit einer ersten Druckstromungsmittelquelle durch ein Steuerventil auf. Das Steuerventil hat eine mit der Quelle verbundene Einsatzöffnung, eine mit der federanlegbaren druckfreigebbaren verbundene Auslaßöffnung, eine Ausstoßöffnung und einen Kolben, der zwischen einer ersten, einer Zwischen- und einer zweiten Position bewegbar ist. In der ersten Position des Kolbens oder Schiebers ist die Einlaßöffnung gegenüber der Auslaßöffnung blockiert und die Auslaßöffnung steht-·"in'.Strömungsmittelverbindung mit der Ausstoßöffnung. In der Zwischenstellung ist die Einlaßöffnung gegenüber der Auslaßöffnung blockiert und die Auslaßöffnung ist gegenüber der Ausstoßöffnung blokkiert. In der zweiten Position steht die Einlaßöffnung in Strömungsmittelverbindung mit der Auslaßöffnung und die Auslaßöffnung ist gegenüber der Ausstoßöffnung blokkiert. Eine zweite Druckstromungsmittelquelle ist mit der Bremse verbunden und besitzt ein Einweg-Prüfventil (Rückschlagventil) positioniert zwischen der zweiten Quelle und der Bremse und dient zum Durchlaß von Strömungsmittel zur Bremse von der zweiten Quelle und zur Verhinderung der Umkehrströmung. Mittel sehen einen vorbestimmten Druck-

pegel in der zweiten Quelle und der Bremse vor, und zwar infolge der Bewegung des Kolbens in die Zwischenstellung.

Kurze Beschreibung der Zeichnung. Die Figur ist eine teilweise schematische und diagrammatische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Beste Möglichkeit zur Durchführung der Erfindung. Es sei nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Steuersystem im ganzen mit 10 bezeichnet ist und eine erste Drucksteuerungsmittelquelle wie beispielsweise eine Pumpe aufweist, die Strömungsmittel von einem Tank 14 abzieht; ferner ist ein Freigabeventil 15 vorgesehen und eine federangelegte druckfreigegebene Bremse 16 steht in Strömungsmittel verbindung mit der Pumpe 12. Die Bremse 16 besitzt eine Bremsbetätigungsvorrichtung 17 zum Anlegen und zum Freigeben der Bremse 16. Die Bremse 16 ist mit einer Winde- und Zieharbeits-Vorrichtung 18 durch eine Verbindung 20 verbunden. Ein Steuerventil 22 ist zwischen der Pumpe 12 und der Bremsbetätigungsvorrichtung 17 positioniert, um in selektiver Weise das Anlegen und Freigeben der Bremse 16 zu steuern.

Das Steuerventil 22 weist eine mit der Pumpe 12 durch eine Leitung 26 verbundene Einlaßöffnung 24 auf, wobei eine Auslaßöffnung 28 mit der Bremsbetätigungsvorrichtung 17 der Bremse 16 durch eine Leitung 30 verbunden ist, und wobei ferner eine Ausstoßöffnung 32 mit der Winde- und Zieharbeits-Vorrichtung 18 über Leitungen 34, 35 in Verbindung steht. Das Steuerventil22 besitzt einen zwischen einer ersten, einer Zwischen- und einer zweiten Position 40, 42, 44 bewegbaren Kolben (Schieber) und ist in die erste Position durch Federmechanismus 39 vorgespannt. In der ersten Position ist, wie gezeigt, die

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Einlaßöffnung 24 gegenüber der Auslaßöffnung 28 blokkiert, und die Auslaßöffnung 28 steht in Strömurigsmittelverbindung mit der Ausstoßöffnung 32. An der Zwischenposition 42 ist die Einlaßöffnung 24 gegenüber der Auslaßöffnung 28 blockiert, und die Auslaßöffnung 28 ist gegenüber der Ausstoßöffnung 32 blockiert. In der zweiten Position 44 steht die Einlaßöffnung 24 in Strömungsmittelverbindung mit der Auslaßöffnung 28 und die Auslaßöffnung 28 ist gegenüber der Ausstoßöffnung 32 blockiert.

Eine zweite Strömungsmittelquelle 46 steht über eine Leitung 48, ein Einwegprüf·*· oder^rückschlagventil 50 uiid Leitung 30 mit der Bremsbetätigungsvorrichtung 17 in Verbindung. Das Einwegrückschlagventil 50 dient dazu, Strömungsmittel von der Quelle zur Bremse durchzulassen und den Rückfluß in die Leitung 48 zu verhindern. Die zweite Strömungsmittelquelle 46 weist die Leitung 48, verbunden mit der Quelle 12 und eine Steuerzumeßöffnung 52, angeordnet in der Leitung 48, auf. Mittel 54 sind vorgesehen, um einen vorbestimmten Druckpegel in der zweiten Strömungsmittelquelle 46 und der Bremse 16 infolge der Bewegung des Kolbens 38 in die Zwischenposition 42 vorzusehen. Die Mittel 54 weisen ein erstes Freigabeventil 56, verbunden mit der Leitung 48, zwischen der Steuerzumeßöf fnung 52 und dem Einwegrückschlagventil 50 auf. Das erste Freigäbeventil 56 dient zur Steuerung des maximalen Druckpegels der zweiten Quelle 46 und somit des Drucks in der Bremsbetätigungsvorrichtung 17 in der Zwischenposition 42 des Ventilschiebers 38.

Die Winden- und Ziehbearbeitungs-Vorrichtung 18 ist von üblicher Konstruktion und weist eine Winde (Hebezeug) und einen Getriebemechanismus auf, um die Winde anzutreiben und diese Vorrichtung dient zur Aufnahme von

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Strömungsmittel von der Ausstoßöffnung 32 des Steuerventils 22 und des Freigabeventils 56 zur Schmierung der Zahnräder und Lager der Ziehbearbeitungsvorrichtung. Die Winden- und Ziehbearbeitungs-Vorrichtung 18 empfängt Strömungsmittel durch einen ersten Strömungsmittelpfad 58 infolge des sich in der ersten Position 40 befindlichen Steuerventils und durch einen zweiten Strömungsmittelpfad 60 infolge des sich in der Zwischenposition 42 befindlichen Steuerventils. Der erste Strömungsmittelpfad 58 weist die Leitung 48, das Einwegrückschlagventil 50, die Leitung 30, die Auslaß- und Ausstoßöffnungen 28, 32, die Leitungen 34, 35 und ein zweites Freigabeventil 36, positioniert in Leitung 34, auf. Das zweite Freigabeventil 63 dient zur Steuerung des Drucks in dem ersten Strömungsmittelpfad stromaufwärts vom Freigabeventil 63, und zwar auf einen Pegel weniger als der Druck in dem zweiten Strömungsmittelpfad. Der zweite Strömungsmittelpfad weist die Leitung 48, eine Leitung 64, das Freigabeventil 56 und die Leitung 35 auf. : ... . ■

Industrielle Anwendbarkeit. Die Erfindung ist besonders in Steuersystemen bräuchbar, die ein schnelles Ansprechen benötigen, ohne daß dabei auf gesonderte Systeme und zusätzliche Steuerungen vertraut werden muß.

Während des Betriebs des Systems liefert die Pumpe Strömungsmittel an die Einläßöffnung 24 des Steuerventils 22 und ist auf einen maximalen vorbestimmten Druck, bestimmt durch das System-Freigabeventil 15, begrenzt. Wenn sieh der Schieber 38 in der ersten Position 40 befindet, so ist das Strömungsmittel am Einlaß 24 blockiert. Gleichzeitig damit läuft Strömungsmittel durch die Steuerzumeßöffnung 52, die Leitung 48 und das Einwegrückschlagventil 50 sowie Leitung 30 zur Auslaßöffnung 28 des Steuerven-

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tils 22 und zur Bremsbetätigungsvorrichtung 17 der Bremse 16. Wenn sich der Schieber 38 in der ersten Position 40 befindet, so kann der Strömungsmittelfluß von der Auslaßöffnung 28 zur Ausstoßöffnung 32 gelangen, und durch die Leitung 34, das zweite Freigabeventil 36 und die Leitung 35 zur Winden- und Ziehbearbeitungs-Vorrichtung 18 zum Zwecke der Schmierung der Ziehbearbeitungs-Vorrichtung und zum darauffolgenden Lauf des Strömungsmittels zum Tank 14. Das zweite Freigabeventil 6 3 ist auf einen Pegel eingestellt, der ausreicht, um den Druck im System auf einem vorbestimmten Minimalpegel zu, halten. Bei Betätigung des Schiebers 38 in seine Zwischenposition 42 wird das Strömungsmittel zum Einlaß 24 noch immer blockiert und das Strömungsmittel zur Auslaßöffnung 28 ist nunmehr gegenüber der Ausstoßöffnung 32 blockiert- Infolgedessen steigt der Druck des an die Leitung 30 von der zweiten Quelle 46 gelieferten Strömungsmittels auf den durch das Freigabeventil 56 etablierten Pegel an- Das Freigabeventil 56 ist auf einen Druckpegel eingestellt, der höher liegt als das Freigabeventil 63, aber nicht hoch genug, um die Bremse 16 freizugeben. Das Strömungsmittel von der Leitung 48, welches durch das Freigabeventil 56 strömt, wird zu der Winden- und Ziehbearbeitungs-Vorrichtung 18 geleitet, und zwar durch die Leitungen 64, 35 zur Schmierung des Ziehbearbeitungsteils und zum darauffolgenden Weiterfluß zum Tank 14. Nach der Bewegung des Steuerventils in die zweite Position 44 wird die Einlaßöffnung in steuerbarer Weise zur Auslaßöffnung 28 geöffnet, um in fortlaufender Weise den Druck in der Bremsbetätigungsvorrichtung 17 zu vergrößern, und zwar auf einen Druckpegel, ausreichend zur Freigabe der Bremse 16 zum Absenken einer durch die Winde getragenen Last. Da der Druck an der Auslaßöffnung 28 sich auf einem Pegel unmittelbar unterhalb des Drucks befindet, der für die Freigabe der Bremse 16 erforderlich ist, wird die

für die Freigabe der Bremse 16 erforderliche Ansprechzeit beträchtlich vermindert. In der zweiten Position des Kolbens 38 wird das durch die Leitung 48 gelieferte Strömungsmittel noch immer durch das Freigabeventil 56 geleitet, und zwar mit einer gesteuerten Rate, bestimmt durch die Steuerzumeßöf fnung 52, um den Ziehbearbeitungsteil der Winden- und Ziehbearbeitungs-Vorrichtung 18 zu schmieren. Der höhere Druck in der Leitung 30 wird gegenüber dem Freigabeventil 56 durch das Einwegrückschlagventil 50 blockiert.

Durch die Verwendung der (stufenartigen) Unterteilung der Drücke im Steuersystem wird die Ansprechzeit für den Betrieb der Bremsfreigabe beträchtlich vermindert. Infolgedessen kann der Steuerkolben 38 aus der ersten Position 40 in die zweite Position 44 bewegt werden, um schnell den Druck in der Bremsbetätigungsvorrichtung 17 zu erhöhen, und zwar auf einen Pegel unmittelbar kurz vor der Bremsfreigabe, und sodann erfolgt die graduelle Freigabe der Bremse, wenn der Kolben 38 in die Position bewegt wird zur Zumessung der Strömung der Bremsbetätigungsvorrichtung 17. ■ ' . ■ ■ '... ■■ ' ;■' .' ' Λ. ■;. ' " .· ;..'.■ ,'■' ' ' ν ■■ ' ' . . ■■.■■■■

Weitere Aspekte, Ziele und Vorteile der Erfindung erhält man aus dem Studium der Zeichnung, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche.

Claims

■ . _β_ .■■ ·.. . ■■■■■■ . ; Ansprüche

1. Ein Steuersystem (10) für eine federangelegte, durch Druck freigegebene Bremse (16), wobei folgendes vorgesehen ist:

eine erste Quelle (12) von unter Druck stehendem Strömungsmittel ,

ein Steuerventil (22) mit einer Einläßöffnung (24), verbunden mit der Quelle (12), einer Auslaßöffnung (28), verbunden mit der federangelegten druckfreigegebenen Bremse (16), eine Ausstoßöffnung (32) und einen Schieber (38), beweglich zwischen einer ersten Position (40) , in der die Einlaßöffnung (24) gegenüber der Auslaßöffnung (28) blockiert ist und die Auslaßöffnung (28) in Strömungsmittelverbindung mit der Ausstoßöffnung (32) steht,

einer Zwischenposition (42), in der die Einlaßöffnung (24) gegenüber der Auslaßöffnung (28) blockiert ist und die Auslaßöffnung (28) gegenüber der Ausstoßöffnung (32) blökkiert ist,

und einer zweiten Position (44), in der die Einlaßöffnung (24) in Strömüngsmittelverbindung mit der Auslaßöffnung (28) steht und die Auslaßöffnung (28) gegenüber der Ausstoßöffnung (32) blockiert ist,

eine zweite Strömungsmittelquelle (46), verbunden mit der Bremse (16),

ein Einwegrückschlagventil (50) , positioniert zwischen der zweiten Strömungsmittelquelle (46) und der Bremse (16)

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und geeignet zum Durchlassen von Strömungsmittel zur Bremse (16) von der zweiten Quelle (46) und zum Blockieren des Umkehrflusses, und

Mittel (54) zum Aufbau eines maximalen Druckpegels in der zweiten Strömungsmittelquelle (46) und der Bremse (16) infolge der Bewegung des Kolbens (38) in die Zwischenposition (4 2) .

2. Steuersystem (10) nach Anspruch 1, wobei die zweite Strömungsmittelquelle (46) eine mit der ersten Quelle (12) verbundene Leitung (48) und eine Steuerzumeßöffnung (52), angeordnet in der Leitung aufweist, wobei die Mittel (54) zum Aufbau eines Maximaldruckpegels ein erstes Freigabeventil (56), verbunden mit der Leitung (48) zwischen der Steuerzumeßöffnung (52) und dem Einwegrückschlagventil (50) aufweisen, wobei das erste Freigabeventil (56) dazu dient, um den maximalen Druckpegel der zweiten Quelle (46) an der Zwischenposition (42) des Ventilschiebers (38) zu steuern.

3. Steuersystem (10) nach Anspruch 2, mit einem zweiten Freigabeventil (63), verbunden mit der Ausstoßöffnung (32) des Steuerventils (22) und geeignet zur Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Druckpegels in den Auslaß- und Ausstoß-Öffnungen (28, 32) infolge des sich in der ersten Position (40) befindlichen Schiebers (38), wobei der vorbestimmte Druckpegel kleiner ist als der maximale Druckpegel der zweiten Quelle (46).

4. Steuersystem (10) nach Anspruch 3, wobei ferner eine Zugarbeitsvorrichtung (18) mit den ersten und zweiten Freigabeventilen (56, 63) verbunden ist, und zwar geeignet zum Empfang von Strömungsmittel von den ersten und zweiten

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Freigabeventilen (56, 63) zum Schmieren der Zugarbeitsvorrichtung (18).

5. Steuersystem (10) nach Anspruch 3, wobei der maximale Druckpegel kleiner ist als der zum Freigeben der Bremse (16) erforderliche.

6. Steuersystem (10) nach Anspruch 5, wobei der Druckpegel in der Bremse (1.6.) sich auf einem Pegel befindet, der ausreicht, um die Bremse (16) in der zweiten Position (44) des Schiebers (38) des Steuerventils (22) freizugeben.

7. Ein Steuer- und Schmiersystem (10) für eine Winden- und Zieharbeits-Vorrichtung (18) mit einer federangelegten, druckfreigegebenen Bremse (16), wobei folgendes vorgesehen ist: · .' .:■■'■.■■ '. ^;. ' : ■■ ■ '■

eine erste Quelle (12) von unter Druck stehendem Strömungsmittel,

ein Steuerventil (22) mit einer Einlaßöffnung (24) , verbunden mit der Quelle (12), einer Auslaßöffnung (28), verbunden mit der federangelegten, druckfreigegebenen Bremse (16), einer Ausstoßöffnung (32), verbunden mit der Zieharbeitsvorrichtung (18) und ein Schieber (38)', beweglich zwischen einer ersten Position (40) und einer zweiten Position (44), wobei in der ersten Position die erste Quelle (12) Von der Auslaßöffnung (28) blockiert ist und die Ausläßöffnung (28) in Strömungsmittelverbindung mit der Ausstoßöffnung (32) steht, während in der zweiten Position (44) die Quelle (12) in Verbindung steht mit der Auslaßöffnung (28) und die Auslaßöffnung (28) blockiert ist gegenüber der Ausstoßöffnung (32),

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eine zweite Quelle (46) von unter Druck stehendem Strömungsmittel, verbunden mit der Auslaßöffnung (28) des Steuerventils (22) und mit einem Einwegrückschlagventil (50), welches Strömungsmittelfluß zur Auslaßöffnung (28) durchläßt und den Umkehrströmungsfluß blockiert,

ein Freigabeventil (56), verbunden zwischen der zweiten Quelle (46) und dem Einwegrückschlagventil (50) und geeignet zum Aufbau eines maximalen Druckpegels der zweiten Quelle (46),

ein erster Strömungsmittelpfad (58) zur Verbindung von Strömungsmittel von der zweiten Quelle (46) mit der Zieharbeits-Vorrichtung (18) infolge des sich in der ersten Position (40) befindlichen Schiebers (38) des Steuerventils (22) und :

ein zweiter Strömungsmittelpfad (60) zur Verbindung von Strömungsmittel von der zweiten Quelle (46) mit der Zieharbeits-·Vorrichtung (18) infolge des sich in der zweiten Position (44) befindlichen Schiebers (38) des Steuerven-'tils.' ' Ί Λ '' '

8. Steuer- und Schmiersystem (10) nach Anspruch 7, mit einem zweiten Freigabeventil (63), angeordnet in dem ersten Strömungsmittelpfad (34) zwischen der Ausstoßöffnung (32) des Steuerventils (22) und der Zieharbeits-Vorrichtung (18), wobei das zweite Freigabeventil (63) geeignet ist, um einen Strömungsmitteldruckpegel stromaufwärts gegenüber dem Freigabeventil (63) vorzusehen, der kleiner ist als der Druckpegel des ersten Freigabeventils (56) . ■■ : . .Ϊ . ' -■■.■■ ■ . " ■■' ^: ■ . -■■ ' '■ \ ■ ' ·. . ...

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9. Steuer- und Schmiersystem (10) nach Anspruch 7, wobei die zweite Quelle von unter Druck stehendem Strömungsmittel eine Leitung (48) , verbunden mit der ersten Quelle (12) und eine Steüerzumeßöffnung (52), angeordnet in der Leitung (48) aufweist.