ES2949168T3

ES2949168T3 - Freno hidráulico

Info

Publication number: ES2949168T3
Application number: ES14806143T
Authority: ES
Inventors: Robert Lacher
Original assignee: Clark Equipment Co
Current assignee: Doosan Bobcat North America Inc
Priority date: 2013-11-12
Filing date: 2014-11-12
Publication date: 2023-09-26
Anticipated expiration: 2034-11-12
Also published as: US10260627B2; CA2929820C; CN105745380B; WO2015073529A1; US20150128580A1; CN105745380A; EP3068951B1; CA2929820A1; EP3068951A1

Abstract

Se divulga un mecanismo de freno hidráulico (145; 245; 345) para uso en sistemas hidráulicos (200; 300) para proporcionar frenado de un motor hidráulico (150; 250; 350). El mecanismo de freno proporciona un frenado adecuado en una variedad de condiciones operativas, que incluyen (1) el inicio del flujo desde la bomba (205; 305) al freno y al motor y no se desea frenar; (2) condiciones de funcionamiento en las que se proporciona un flujo constante desde la bomba al freno y al motor y no se desea frenar; (3) condiciones de funcionamiento en las que se producen disminuciones abruptas del flujo desde la bomba al freno y al motor, por ejemplo donde el flujo se reduce debido a que es atraído por otro elemento de trabajo (325) o carga hidráulica, pero bajo el cual todavía está presente un flujo de suministro reducido y no se desea frenar; y (4) condiciones de funcionamiento en las que el flujo hidráulico desde la bomba al mecanismo de freno y al motor se corta completamente y se desea frenar. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Freno hidráulico

Campo

Esta solicitud está dirigida a sistemas hidráulicos que tienen elementos de trabajo accionados por un motor hidráulico. Más particularmente, esta solicitud está dirigida a frenos hidráulicos y sistemas de freno para dichos motores hidráulicos.

Antecedentes

Los motores hidráulicos están diseñados para recibir una entrada hidráulica presurizada de una fuente de alimentación y convertirla en una salida rotacional para llevar a cabo una tarea de trabajo. Los motores hidráulicos se usan en diversas aplicaciones. Un tipo de aplicación es en una herramienta de trabajo y, más concretamente, en un implemento acoplable a una máquina motriz. Dichos implementos son capaces de recibir una fuente de fluido hidráulico presurizado de una máquina motriz para llevar a cabo una función de trabajo prevista.

Una vez que un motor hidráulico comienza a girar después de la introducción de la entrada hidráulica presurizada, continuará girando durante un período de tiempo después de que se retire la entrada hidráulica presurizada debido al impulso del motor y cualquier elemento de trabajo giratorio acoplado al motor. Esta rotación después de la eliminación de la entrada hidráulica es a menudo no deseada. Para hacer frente a este movimiento no deseado, en muchas aplicaciones se suministra un freno hidráulico para superar el impulso creado en el motor y detenerlo una vez que se retira la entrada hidráulica presurizada.

La discusión anterior se provee meramente para información general sobre antecedentes y no se pretende usar como una ayuda para determinar el alcance del objeto reivindicado.

El Documento EP 0 056 865 A1 desvela un sistema de energía hidráulica que tiene una bomba hidráulica de desplazamiento variable, un motor hidráulico conducido por la bomba hidráulica para actuar una carga, y medios de parada del motor para evitar que en su posición operativa el motor gire. El sistema incluye una válvula de control que responde a una presión de la línea principal en el circuito hidráulico para controlar un suministro de fluido hidráulico a los medios servo para impedir que la presión de la línea principal exceda sustancialmente un nivel predeterminado, y medios de control que responden a la operación de los medios servo para liberar los medios de parada del motor desde la posición operativa cuándo los medios servo están en funcionamiento.

El Documento WO 2006/014337 A2 se refiere a equipos de corte rotativo de alta velocidad con freno, y en particular a un aparato de corte o trituradora que tiene un freno hidráulico. El freno incluye una válvula de contrapeso que presuriza el fluido en la salida del motor hasta un nivel predeterminado cuando se interrumpe el flujo de fluido hidráulico de una bomba a un motor.

Sumario

La invención está definida por las reivindicaciones.

Se desvela un mecanismo de freno hidráulico para su uso en sistemas hidráulicos para proporcionar el frenado de un motor hidráulico. El mecanismo de freno proporciona un frenado adecuado en una serie de condiciones de funcionamiento, entre las que se incluyen (1) el inicio del flujo desde la bomba al freno y al motor y no se desea el frenado; (2) condiciones de funcionamiento en las que se proporciona un flujo constante desde la bomba al freno y al motor y no se desea el frenado; (3) condiciones de funcionamiento en las que se producen disminuciones bruscas del flujo de la bomba al freno y al motor, por ejemplo cuando el flujo se reduce debido a que es arrastrado por otro elemento de trabajo o carga hidráulica, pero en las que sigue existiendo un flujo de suministro reducido y no se desea el frenado; y (4) condiciones de funcionamiento en las que el flujo hidráulico de la bomba al mecanismo de freno y al motor se interrumpe por completo y se desea el frenado.

En una realización, se desvela un mecanismo de freno hidráulico que tiene una entrada configurada para acoplarse a una fuente de alimentación y una salida configurada para acoplarse a un motor hidráulico. El mecanismo de freno hidráulico incluye un freno hidráulico y un mecanismo de activación. El freno hidráulico es móvil entre una posición de no frenado y una posición de frenado en la que el freno hidráulico está configurado para aplicar una carga para ralentizar el motor hidráulico. El mecanismo de activación está en comunicación con el freno hidráulico y está configurado para detectar el flujo de fluido hidráulico de la fuente de alimentación en la entrada y comunicar una señal de activación del freno al freno hidráulico basado en el flujo detectado. Cuando el freno hidráulico está en la posición de no frenado y el mecanismo de activación detecta que el flujo de fluido hidráulico de la fuente de alimentación se ha detenido, la señal de activación del freno hace que el freno hidráulico se mueva de la posición de no frenado a la posición de frenado. Cuando el mecanismo de activación detecta que el flujo de fluido hidráulico procedente de la fuente de alimentación se ha reducido bruscamente pero no se ha detenido, la señal de activación del freno hace que el freno hidráulico permanezca en la posición de no frenado.

En otra realización, se desvela un implemento de trabajo configurado para ser acoplado a una máquina motriz que proporciona una fuente de alimentación hidráulica. El implemento de trabajo incluye un elemento de trabajo, un motor hidráulico acoplado operablemente al elemento de trabajo y un mecanismo de freno hidráulico. El motor hidráulico está configurado para recibir un flujo de fluido hidráulico de la fuente de alimentación en un puerto de entrada del motor para accionar el elemento de trabajo y para descargar fluido hidráulico en un puerto de salida del motor. El mecanismo de freno hidráulico tiene un puerto de entrada que se puede acoplar a la fuente de alimentación para recibir el fluido hidráulico que se proporcionará al puerto de entrada del motor y un puerto de salida del mecanismo de freno que se puede acoplar a la fuente de alimentación para devolver el fluido hidráulico desde el puerto de salida del motor. El mecanismo de freno hidráulico además incluye un freno hidráulico posicionado entre el puerto de salida del motor y el puerto de salida del mecanismo de freno que está configurado para ralentizar el motor hidráulico cuando se detiene un flujo de fluido hidráulico procedente de la fuente de alimentación. También se incluye un mecanismo de activación acoplado al freno hidráulico. El mecanismo de activación está configurado para detectar el flujo de fluido hidráulico procedente de la fuente de alimentación y evitar que el freno hidráulico frene el motor hidráulico cuando el flujo de fluido hidráulico procedente de la fuente de alimentación se reduce bruscamente pero no se detiene.

En otra realización, se desvela un procedimiento de control de un mecanismo de freno para frenar un motor hidráulico. El procedimiento incluye detectar una primera condición de funcionamiento en la que un flujo de fluido hidráulico presurizado que se proporciona desde una fuente de alimentación que está configurada para proporcionar fluido hidráulico presurizado al motor ha caído abruptamente, lo que indica una desviación del flujo desde otro actuador. Cuando se detecta esta condición de funcionamiento, se impide que el mecanismo de freno aplique una carga al motor hidráulico en la primera condición de funcionamiento.

El presente Sumario se proporciona para introducir una selección de conceptos de forma simplificada que se describen en mayor detalle más abajo en la Descripción Detallada.

Breve descripción de los dibujos

La FIG. 1 es una vista en perspectiva de un implemento accionado por motor hidráulico que usa un mecanismo de freno de acuerdo con realizaciones ejemplares.

La FIG. 2 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema hidráulico que usa el mecanismo de freno de acuerdo con realizaciones ejemplares.

La FIG. 3 es un diagrama de bloques que ilustra otro sistema hidráulico que usa el mecanismo de freno de acuerdo con realizaciones ejemplares.

La FIG. 4 es un diagrama de circuito hidráulico que ilustra una realización del mecanismo de freno desvelado. Descripción detallada

Antes de explicar con detalle cualquier realización de la invención se debe sobreentender que los conceptos desvelados en la presente memoria no están limitados en su aplicación a los detalles constructivos y la disposición de los componentes presentados en la siguiente descripción o ilustrados en las siguientes figuras. Los conceptos ilustrados en estas realizaciones se pueden llevar a la práctica o llevar a cabo de diversas maneras. La fraseología y terminología usada en la presente memoria tiene una finalidad descriptiva y no se debería entender como que tiene carácter limitante. Se entiende que expresiones tales como “que incluye”, “que comprende” y “que tiene”, y sus variaciones, en la presente memoria engloban a los elementos citados tras estas y a sus equivalentes, así como también a elementos adicionales. A menos que se haya especificado o limitado de otro modo, los términos “montado”, “conectado”, “soportado”, y “acoplado” y variaciones de los mismos son usados ampliamente y abarcan montajes, conexiones, soportes, y acoplamientos tanto directos como indirectos.

La presente divulgación se describe principalmente con referencia a sistemas hidráulicos con elementos de trabajo que son controlados por un motor hidráulico. Además, las realizaciones desveladas se describen con referencia a frenos hidráulicos para uso con tales sistemas hidráulicos que llevan a cabo tareas de trabajo. La FIG. 1 es una vista en perspectiva de una herramienta que emplea un motor hidráulico para llevar a cabo una tarea. Más concretamente, la herramienta mostrada en la FIG. 1 es un implemento 100 que emplea ventajosamente un motor hidráulico 150 con un freno hidráulico mejorado 145 de acuerdo con una realización ilustrativa. El implemento 100 es una trituradora de mayales configurada para ser acoplada a una máquina motriz (no mostrada en la FIG. 1), en este caso una excavadora. Cuando está acoplada a una máquina motriz, la trituradora de mayales 100 (u otros implementos) puede recibir energía de una fuente de alimentación de la máquina motriz. En otras aplicaciones, un implemento o herramienta con un motor hidráulico puede recibir energía de cualquier fuente de alimentación adecuada y no es necesario que sea de una máquina motriz a la que está conectado, ni se debe entender que los conceptos expuestos en esta divulgación se limitan a cualquier implemento o herramienta.

La trituradora de mayales 100 mostrada en la FIG. 1 es un implemento configurado para acoplarse a excavadoras. Como se muestra, la trituradora de mayales 100 incluye un mecanismo de fijación 110 y una herramienta 140 a la que se acopla el mecanismo de fijación 110. El mecanismo de fijación 110 de la trituradora de mayales está configurado para acoplarse a un portaimplementos en el brazo elevador de ciertas excavadoras y, en aras de la brevedad, sólo se muestra y discute esta realización. Sin embargo, en otras realizaciones de trituradoras de mayales y otros tipos de implementos, se pueden emplear diferentes mecanismos de fijación que están configurados para acoplarse a diferentes tipos de implementos, incluidos varios tipos de cargadores, vehículos utilitarios, tractores u otros tipos de máquinas motrices.

El mecanismo de fijación 110 tiene varias características de enganche para alinear la trituradora de mayales 100 con y enganchar la trituradora de mayales a un portador de implementos en una excavadora. Estos elementos de fijación incluyen un par de ganchos 115 (sólo uno se muestra en la FIG. 1) para alinear el mecanismo de fijación 110 con un portaimplementos durante el proceso de fijación, un enganche 117 configurado para interactuar con una característica de enganche en el portaimplementos, y un mecanismo de bloqueo en forma de abertura receptora de pasador 120 para recibir un miembro de pasador (no mostrado) para enganchar el mecanismo de fijación 110 al portaimplementos. La herramienta 140 se fija al mecanismo de fijación por medio de pernos 125. La herramienta 140 incluye un bastidor 105 al que se fijan diversos componentes.

Una fuente de alimentación proporciona potencia en forma de fluido hidráulico presurizado a la trituradora de mayales 100. La trituradora de mayales 100, al igual que muchos implementos, está configurada para acoplarse a una máquina motriz y recibir fluido hidráulico a presión de una fuente de alimentación hidráulica de la máquina motriz. Algunos implementos u otros dispositivos en los que se pueden practicar las características que se tratan a continuación pueden tener sus propios suministros de alimentación. La trituradora de mayales 100 incluye un conjunto de conductos hidráulicos 130A, 130B y 130C (colectivamente 130) que son acoplables a conductos individuales en una máquina motriz (no mostrada) para recibir (y devolver) fluido hidráulico presurizado.

Los conductos 130A y 130B, como se muestra en la FIG. 1, son mangueras flexibles que pueden suministrar y devolver fluido hidráulico. Muchas máquinas motrices son capaces de proporcionar fluido en cualquiera de los conductos a los que están conectados los conductos 130A y 130B cuando la trituradora de mayales está conectada a una máquina motriz. Esta función sirve para proporcionar dos direcciones de flujo diferentes. La trituradora de mayales 100 como se muestra en la FIG. 1 está pensada para funcionar en una sola dirección. El tercer conducto 130C se conoce generalmente como línea de drenaje de la caja y normalmente proporciona una vía de retorno adicional para el fluido hidráulico presurizado del implemento.

Un motor hidráulico 150 de la trituradora de mayales 100 recibe energía de la fuente de alimentación a través del conducto 130A. Un freno 145, cuya realización se describe más adelante con mayor detalle, proporciona frenado hidráulico al motor 150 cuando ya no se suministra fluido hidráulico a presión a través del conducto 130A. El motor 150 acciona un eje 157 conectado al bastidor 105. El eje accionado hace que las cuchillas 155 de la trituradora de mayales 100 giren alrededor del eje. También se proporciona un protector 165 para controlar la descarga del material cortado por las cuchillas 155.

En muchas máquinas motrices, cuando se suministra fluido presurizado a uno de los conductos 130A y 130B, el sistema hidráulico de la máquina motriz está configurado de forma que al otro de los conductos 130A y 130B se le proporciona un camino hacia el tanque. Cuando ninguno de los conductos 130A y 130B está provisto de fluido presurizado, el sistema hidráulico de muchas máquinas motrices está configurado de forma que ambos conductos 130A y 130B están bloqueados. En algunos casos, sin embargo, las máquinas motrices proporcionarán un camino al tanque para el conducto 130B en todo momento y no sólo cuando el fluido presurizado está siendo suministrado al conducto 130A. El freno 145 es ventajosamente capaz de frenar el motor 150 tanto si el conducto 130B está bloqueado como si está abierto al depósito. Las siguientes realizaciones se describen en relación con un implemento y, en particular, con una trituradora de mayales. Sin embargo, como se ha mencionado anteriormente, en otras realizaciones el mecanismo y el sistema de freno se usan de forma más general en sistemas hidráulicos sin referencia específica a ningún implemento o uso en particular.

Con referencia a continuación a la FIG. 2, se muestra un diagrama de bloques que identifica los componentes de un sistema hidráulico 200 en el que se puede usar el mecanismo de freno desvelado. La fuente de alimentación 205 proporciona energía en forma de una salida de fluido hidráulico presurizado 207 a un motor hidráulico 250. En realizaciones ejemplares, la fuente de alimentación 205 es, o incluye, una bomba hidráulica. Aunque no está específicamente designado en la FIG. 2, la fuente de alimentación 205 puede ser proporcionada por una máquina motriz como se discutió anteriormente. La fuente de alimentación 205 está configurada para recibir fluido de retorno del motor hidráulico 250. En algunas realizaciones, la fuente de alimentación 205 proporciona una línea de retorno a un depósito de presión inferior sólo cuando se está suministrando fluido hidráulico presurizado al motor hidráulico 250. En otra realización, la fuente de alimentación 205 proporciona una línea de retorno a un depósito de presión inferior en todo momento. El mecanismo de freno 245 está acoplado fluidamente entre la entrada 207 de la fuente de alimentación y la entrada del motor hidráulico 212.

El mecanismo de freno 245 está configurado para proporcionar una función de frenado cuando la fuente de alimentación no está proporcionando una señal de fluido hidráulico presurizado al motor hidráulico 250. El freno 245 detecta una señal de pérdida de potencia y aplica una función de frenado. En algunos casos, sin embargo, la fuente de alimentación 205 sólo puede proporcionar un nivel reducido de fluido hidráulico presurizado durante un período de tiempo. Uno de estos casos en una máquina motriz es cuando la fuente de alimentación 205 está diseñada para proporcionar potencia a elementos de trabajo tales como un brazo elevador u otros dispositivos, al tiempo que proporciona una fuente de alimentación al motor hidráulico 250. En tal caso, puede ser ventajoso evitar el frenado durante condiciones en las que la fuente de alimentación 205 proporciona una reducción temporal de potencia al motor hidráulico. Como se explica en las siguientes realizaciones, el freno 245, al menos en algunas realizaciones, es capaz de resistir el frenado durante una reducción, pero no una pérdida, de la entrada de fluido hidráulico a presión.

El motor hidráulico 250 acciona un elemento de trabajo 255. La salida 217 puede ser un eje giratorio u otras formas de salida del motor hidráulico. Aplicado a la trituradora de mayales 100, dicho elemento de trabajo serían las cuchillas de la trituradora.

La FIG. 3 ilustra un diagrama de bloques de un sistema hidráulico 300, que es similar al sistema hidráulico mostrado en la FIG. 2. Las características similares en la FIG. 3 están numerados de forma similar a los de la FIG. 2. El sistema hidráulico 300 que se muestra en la FIG. 3 detalla una realización de un mecanismo de freno en mayor detalle. La fuente de alimentación 305 proporciona una señal de potencia 302 en forma de fluido hidráulico presurizado conectado al puerto P1 del mecanismo de freno 345. El mecanismo de freno 345 tiene un puerto de retorno P2 que se conecta a una línea de retorno 304 para devolver el fluido hidráulico a la fuente de alimentación 305. Un puerto de salida M1 del mecanismo de freno 345 conecta el puerto de entrada P1 a una línea de entrada 306 del motor hidráulico 350. Un puerto de retorno M2 del mecanismo de freno 345 acopla el puerto de retorno P2 y la línea de retorno 304 de la fuente de alimentación 305 a la línea de retorno 308 del motor hidráulico 350.

El mecanismo de freno 345 incluye un freno 360 y un activador 370. El freno 360 está posicionado entre P2 y M2 y está configurado para aplicar una carga para ralentizar (y eventualmente detener) el elemento de trabajo accionado por motor 355 cuando se detiene el flujo de entrada desde P1. El activador 370 del mecanismo de freno 345 detecta el flujo en P1 y está configurado para evitar que el freno 360 aplique una carga cuando se proporciona un flujo reducido en p 1. Dicha reducción se puede producir cuando un elemento de trabajo adicional 325 (tal como un actuador para controlar el brazo de elevación de una máquina eléctrica) extrae flujo que de otro modo estaría disponible en P1. Cuando el activador 370 detecta que al menos parte del flujo permanece en P1, el activador 370 acciona el freno 360 para asegurar que el freno 360 está en condiciones de no impedir el accionamiento del elemento de trabajo 355 accionado por motor. En tal situación, si el mecanismo de freno 345 no tuviera el activador 370, una reducción del flujo debida a otras cargas en la fuente de alimentación 305 podría hacer que el freno 360 aplicara una carga para ralentizar o detener el motor 350. De este modo, el disparador 370 impide ventajosamente la aplicación de una carga a menos que se detenga el flujo de la fuente de alimentación 305.

Como se ha comentado anteriormente, el mecanismo de freno 345 es capaz de mantener el funcionamiento del motor 350 a menos que se interrumpa el flujo hidráulico procedente de la fuente de alimentación. A efectos de esta discusión, el funcionamiento del mecanismo de freno se describirá en términos de su funcionamiento en al menos cuatro condiciones o estados de funcionamiento diferentes, que incluyen (1) el inicio del flujo desde la bomba al freno y al motor; (2) condiciones de funcionamiento en las que se suministra un flujo constante desde la bomba al freno y al motor; (3) condiciones de funcionamiento en las que se produce una disminución brusca del flujo de la bomba al freno y al motor, por ejemplo cuando el flujo se reduce debido a que es arrastrado por otro elemento de trabajo o carga hidráulica, pero en las que sigue existiendo un flujo de suministro reducido; y (4) condiciones de funcionamiento en las que el flujo hidráulico de la bomba al mecanismo de freno y al motor se interrumpe por completo. El frenado hidráulico no se desea en las tres primeras condiciones de funcionamiento, pero sí en la cuarta. Algunos sistemas de freno convencionales provocan el frenado en una o más de las tres primeras condiciones de funcionamiento cuando dicho frenado no es deseado. Además, algunos mecanismos de freno no proporcionan adecuadamente el frenado en todos los escenarios de la cuarta condición de funcionamiento en la que se desea frenar. Por ejemplo, algunos sistemas no frenarán correctamente si la línea de retorno 304 está abierta al tanque en todo momento. Algunos sistemas de frenos hidráulicos existentes dependen de una línea de control alternativa, diferente de las líneas de alimentación o retorno hacia o desde el circuito de frenado para controlar cuándo la función de frenado está activada o desactivada. En muchas aplicaciones, es deseable proporcionar frenado sólo durante la cuarta condición de funcionamiento y no requerir ninguna otra línea de control, ya sea eléctrica o hidráulica.

La FIG. 4 es un diagrama funcional que ilustra un mecanismo de freno 400 que tiene un freno 410 y un activador 450. El mecanismo de freno 400 es una realización de un mecanismo de freno del tipo ilustrado en la FIG. 3. Para ello, el mecanismo de freno 400 se muestra con cuatro puertos: P1, P2, M1 y m2. Los puertos P1 y P2 están configurados para recibir y devolver, respectivamente, fluido hidráulico presurizado desde y hacia una fuente de alimentación. Los puertos M1 y M2 están configurados para recibir y devolver, respectivamente, fluido hidráulico presurizado hacia y desde un motor.

El freno 410 opera para desacelerar el motor proporcionando una carga en una línea de retorno 412 desde M2. El freno 410 incluye una válvula de freno 420, que en la realización mostrada en la FIG. 4 es una válvula de control direccional, y un sensor de carga 430, que en la realización mostrada en la FIG. 4 es una válvula de alivio. La válvula de freno 420 es la válvula primaria que permite que el flujo vuelva a la fuente de alimentación a través de P2. La válvula de freno 420 se mueve entre una posición cerrada 422, como se muestra en la FIG. 4, y una posición abierta 424. Cuando la válvula de freno 420 está en la posición cerrada 422, no puede volver fluido hidráulico a P2. Cuando la válvula de freno 420 está en una posición abierta 424, se permite que el flujo regrese a una fuente de alimentación conectada a través de P2. Cuando la válvula de freno 420 está completamente abierta, se permite que el motor gire libremente, ya sea porque el fluido hidráulico está siendo forzado a través del motor o porque el motor se está moviendo debido al impulso generado previamente.

La válvula de freno 420 es llevada a la posición cerrada 422 como se muestra en la FIG. 4. Cuando el flujo está disponible en M2, una caída de presión a través del orificio 435 crea un diferencial de presión para permitir que la válvula de control 420 se mueva a la posición abierta. Esto sólo se consigue cuando se permite que el flujo disponible en M2 fluya hacia P2. El sensor de carga 430 proporciona una vía para que el fluido hidráulico pase de M2 a P2. El sensor de carga 430 puede ser cualquier válvula de alivio y se puede ajustar para que se abra a cualquier presión. En una realización, el sensor de carga 430 es una válvula de alivio que se abre cuando existe una presión diferencial a través de la válvula de alivio de 1700 psi. De este modo, cuando la presión diferencial a través del elemento sensor de carga 430 alcanza 1700 psi, el elemento sensor de carga abre una cantidad regulada, lo que permite el flujo a través del elemento sensor de carga, que a su vez permite que la válvula de freno 420 abra una cantidad regulada. Cuando la válvula de freno 420 se abre una cantidad regulada, el flujo a través de la válvula de freno 420 aplica una carga en la trayectoria de retorno del motor para frenar el motor. Como se verá más adelante, la válvula de freno 420 se mantiene totalmente abierta por un activador cuando hay flujo en P1. Cuando se corta el flujo en P1, la válvula de freno 420 se cierra. El impulso acumulado en el motor y en el elemento de trabajo accionado por el motor hará que el motor actúe como una bomba para acumular presión, lo que hará que el elemento sensor de carga se abra como se ha comentado anteriormente.

Como se ha aludido anteriormente, además del freno 410, el mecanismo de freno 400 incluye un activador 450. El activador 450 proporciona un mecanismo para cambiar la válvula de freno 420 de la posición cerrada 422 a la posición abierta 424 cuando se proporciona flujo en P1. El activador 450 incluye un mecanismo de acumulación de presión 460 y una válvula de activador 470, que es una válvula de control direccional. La válvula de activación 470, cuando se abre, proporciona una vía para el flujo de M2 al tanque. La válvula de activación 470 está sesgada a una posición cerrada 472, pero cuando se abre la válvula de activación 470, se permite el flujo sobre el orificio 435, y la válvula 420 se mueve a la posición abierta 424.

El mecanismo de acumulación de presión 460 incluye una válvula de retención 462, que está configurada para abrirse a una presión superior a la necesaria para desplazar la válvula de activación 470 desde la posición cerrada 472 a la posición abierta 474. En una realización, la válvula de retención se abre a 40 PSI y la válvula de activación 470 cambia a la posición abierta 474 a 20 PSI. Una vez que la válvula de activación 470 está en la posición abierta, la válvula 420 se abre y permite que el fluido pase de M2 a P2 a través de la válvula 420. Sólo se requiere una cantidad mínima de flujo para mantener la válvula de retención 462 abierta y la válvula de activación 470 en la posición abierta 474. De este modo, si el flujo se reduce debido a otras cargas en la fuente de alimentación 305, el motor no se frena mientras haya suficiente flujo para mantener abierta la válvula de activación. Cuando se elimina completamente el flujo de P1, la presión acumulada por la válvula de retención 462 se alivia a través de un orificio 464, lo que permite que la válvula de activación 470 se mueva a la posición cerrada 472 y hace que el freno 410 frene el motor como se ha comentado anteriormente. Una línea de retroalimentación 480 de P2 a M1 proporciona una función anticavitación para suministrar fluido al motor, especialmente durante la función de frenado.

Los componentes descritos anteriormente relativos al freno 410 y al activador 450 forman una realización de estos mecanismos. En otras realizaciones, se pueden usar otros componentes para proporcionar estas características. A continuación se describe el funcionamiento del mecanismo de freno con respecto a las condiciones de funcionamiento descritas anteriormente.

Condición de funcionamiento 1: Inicio del flujo hacia el mecanismo de freno

Cuando se manda flujo al puerto P1, el puerto P2 se abre para el flujo de retorno. A medida que se suministra aceite al puerto P1, la presión se acumula en el mecanismo de acumulación de presión 460 con sólo una pequeña cantidad de flujo hasta que la válvula de retención 462 se abre para proporcionar flujo al puerto M2, y proporciona suficiente presión para provocar que la válvula de activación 470 se mueva a la posición abierta 474. Cuando la válvula de activación está en la posición abierta 474, se permite el flujo desde el puerto M2 a través de la válvula de activación 470 al puerto P2. El flujo desde el puerto M2 pasa a través del orificio 435, que proporciona suficiente presión diferencial a través de la válvula 420 para que cambie a la posición totalmente abierta 424. Con la válvula 420 en la posición completamente abierta, el flujo de retorno del motor puede fluir hacia el puerto P2. Por lo tanto, en esta primera condición de funcionamiento, no se produce ningún frenado.

Condición de funcionamiento 2: Flujo constante al mecanismo de freno

Una vez que se establece el flujo de suministro en el puerto P1, permanece una presión mínima en la línea suficiente para mantener la válvula de activación 470 en la posición abierta 474. Con la válvula de activación 470 en la posición abierta 474, la válvula de freno 420 permanecerá en la posición completamente abierta 424 y para permitir que el flujo de M2 fluya a través del puerto P2. Por lo tanto, no se produce ningún frenado en esta segunda condición de funcionamiento.

Condición de funcionamiento 3: Disminución brusca del flujo de suministro al mecanismo de freno con un flujo de suministro mínimo presente

Si el flujo de suministro en P1 disminuye abruptamente, pero el flujo de suministro sigue siendo mínimo, aún se generará suficiente presión para mantener la válvula de activación 470 en la posición abierta 474. La válvula de freno 420 permanecerá en la posición abierta 424 y el flujo total del sistema desde el motor pasará a través de la válvula de freno 420. Por lo tanto, no se produce ningún frenado. Si la presión diferencial entre el puerto P2 y el puerto M1 es mayor que el ajuste de presión de una válvula de retención 482 entre las dos líneas, algo de flujo de P2 puede circular de regreso al puerto M1 a través de la línea de retroalimentación 480 para prevenir la cavitación del motor. Aunque no se produce frenado, la velocidad del motor puede disminuir debido a la reducción del flujo de suministro.

Condición de funcionamiento 4: Se interrumpe el flujo de suministro desde P1

Si el flujo de suministro en el puerto P1 se cierra completamente, la válvula de activación 470 se mueve a la posición cerrada 472. Una vez que la válvula de activación 470 cambia a la posición cerrada 472, la válvula de freno 420 también cambia a la posición cerrada 422. El impulso del sistema accionado por el motor giratorio hace que el motor 350 bombee aceite y genere presión en el puerto M2 porque no hay una vía de salida abierta para el aceite. Durante esta condición, el motor comenzará a frenar como se ha comentado anteriormente. Una vez que la presión en el puerto M2 alcanza el ajuste de presión diferencial del elemento sensor de carga 430, el elemento sensor de carga 430 cambiará a una posición regulada para de ese modo permitir que la válvula de freno 420 se abra a una posición regulada en la que la presión en el puerto M2 se mantenga cerca del ajuste de presión del elemento sensor de carga 430 hasta que el sistema accionado por motor se detenga.

Las realizaciones desveladas proporcionan diversas ventajas importantes. El activador está diseñado para evitar el frenado involuntario del motor durante ciertas condiciones, lo que mejorará el rendimiento de un implemento u otro dispositivo al evitar la pérdida de impulso en el implemento que acompaña al frenado no deseado.

Aunque la presente invención se ha descrito con referencia a realizaciones preferentes, los trabajadores expertos en la técnica reconocerán que se pueden hacer cambios en forma y detalle sin apartarse del ámbito de la discusión.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un mecanismo de freno hidráulico (245, 345, 435) que tiene una entrada (207) configurada para acoplarse a una fuente de alimentación y una salida (212) configurada para acoplarse a un motor hidráulico (150, 250, 350), en el que la entrada incluye un primer puerto (P1) configurado para ser acoplado a la fuente de alimentación para recibir fluido hidráulico presurizado de la fuente de alimentación y un segundo puerto (P2) configurado para ser acoplado a la fuente de alimentación para devolver fluido hidráulico a la fuente de alimentación y en el que la salida (212) incluye un tercer puerto (M1) configurado para ser acoplado al motor para proporcionar fluido hidráulico presurizado recibido en el primer puerto al motor y un cuarto puerto (M2) configurado para ser acoplado al motor para recibir fluido hidráulico del motor, el mecanismo de freno hidráulico comprende:

un freno hidráulico (360, 410) movible entre una posición de no frenado y una posición de frenado en la que el freno hidráulico está configurado para aplicar una carga para restringir el flujo de fluido hidráulico a través del motor hidráulico, el freno hidráulico está posicionado entre el segundo puerto y el cuarto puerto, el mecanismo de freno hidráulico además comprende:

un mecanismo de activación (370, 450) en comunicación con el freno hidráulico y configurado para detectar el flujo de fluido hidráulico procedente de la fuente de alimentación en la entrada y comunicar una señal de activación del freno al freno hidráulico únicamente en base al flujo detectado procedente de la fuente de alimentación;

en el que, cuando el freno hidráulico se encuentra en la posición de no frenado y el mecanismo de activación detecta que el flujo de fluido hidráulico procedente de la fuente de alimentación se ha detenido, la señal de activación del freno hace que el freno hidráulico pase de la posición de no frenado a la posición de frenado, y cuando el mecanismo de activación detecta que el flujo de fluido hidráulico procedente de la fuente de alimentación se ha reducido bruscamente pero no se ha detenido, la señal de activación del freno hace que el freno hidráulico permanezca en la posición de no frenado.

2. El mecanismo de freno hidráulico de la reivindicación 1, en el que el mecanismo de activación está configurado para detectar el flujo de fluido hidráulico de la fuente de alimentación en el primer puerto y para evitar responsivamente el freno hidráulico de la aplicación de la carga para frenar el motor hidráulico cuando se detecta el flujo de fluido hidráulico de la fuente de alimentación en el primer puerto.

3. El mecanismo de freno hidráulico de la reivindicación 2, en el que el mecanismo de activación comprende un mecanismo de acumulación de presión (460) configurado para proporcionar una señal de detección de carga indicativa de una presión causada por el flujo de fluido hidráulico proporcionado en la entrada y una válvula de activación en comunicación con el freno hidráulico y en respuesta a una presión mínima predeterminada indicada por la señal de detección de carga, la válvula de activación está configurada para proporcionar una señal de activación del freno indicativa de la señalización del freno hidráulico para pasar a la posición de no frenado.

4. El mecanismo de freno hidráulico de la reivindicación 3, en el que el freno hidráulico comprende:

una válvula de freno (420) posicionable por medio de una señal de presión piloto; y

un orificio (435) operablemente acoplado entre el cuarto puerto y la señal de posicionamiento de presión piloto a la válvula de freno y configurado para causar una presión diferencial entre el cuarto puerto y la señal de presión piloto a la válvula de freno suficiente para impulsar la válvula de freno hacia la posición de no frenado y permitir el flujo de fluido hidráulico a través de la válvula de freno cuando la válvula de activación permite el flujo de fluido hidráulico entre el cuarto puerto y el segundo puerto.

5. El mecanismo de freno hidráulico de la reivindicación 4, en el que el mecanismo de activación y el freno hidráulico están configurados de forma que, en respuesta a una reducción abrupta del flujo de fluido hidráulico desde la fuente de alimentación hacia el primer puerto, la válvula de activación y la válvula de freno continúan permitiendo el flujo de fluido hidráulico entre el cuarto puerto y el segundo puerto para evitar la aplicación de una carga para frenar el motor hidráulico.

6. El mecanismo de freno hidráulico de la reivindicación 5, en el que el mecanismo de activación y el freno hidráulico están configurados de forma que, en respuesta a una interrupción del flujo de fluido hidráulico desde la fuente de alimentación hacia el primer puerto, la válvula de activación y la válvula de freno impiden el flujo de fluido hidráulico entre el cuarto puerto y el segundo puerto para generar presión en el cuarto puerto y aplicar una carga para frenar el motor hidráulico.

7. El mecanismo de freno hidráulico de la reivindicación 6 y que además comprende: un elemento sensor de carga (430) operablemente acoplado entre el cuarto puerto y el segundo puerto y movible desde una posición cerrada, en el que la aplicación de la carga para frenar el motor hidráulico, de forma que una presión en el cuarto puerto excede un ajuste de presión diferencial del elemento sensor de carga hace que el elemento sensor de carga se desplace a una posición regulada para permitir el flujo de fluido hidráulico a través del elemento sensor de carga para causar de este modo que la válvula de freno se mueva a una posición regulada en la que la presión en el cuarto puerto se mantiene cerca del ajuste de presión diferencial del elemento sensor de carga hasta que el motor se detiene.

8. El mecanismo de freno hidráulico de la reivindicación 2, y que además comprende un mecanismo anticavitación (480) acoplado entre el segundo puerto y el tercer puerto, el mecanismo anticavitación configurado para permitir que el fluido hidráulico que fluye a través de la válvula de freno y el fluido hidráulico que fluye a través de la válvula de activación circulen de vuelta al tercer puerto para evitar la cavitación del motor si la presión diferencial entre el segundo puerto y el tercer puerto es mayor que un diferencial de presión predeterminado.

9. Un implemento de trabajo (100) que incluye el mecanismo de freno hidráulico de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, el implemento de trabajo está configurado para ser acoplado a una máquina motriz que proporciona la fuente de alimentación, el implemento de trabajo tiene un mecanismo de fijación (110) para acoplar el implemento de trabajo a la máquina motriz, primero y segundo conductos (130A, 130B) acoplados respectivamente al primero y segundo puertos para proporcionar y devolver fluido hidráulico, y un elemento de trabajo (140) acoplado al mecanismo de fijación, el implemento de trabajo además tiene el motor hidráulico (150, 250, 350) acoplado operativamente al elemento de trabajo y está configurado para recibir un flujo de fluido hidráulico de la fuente de alimentación en un puerto de entrada del motor para accionar el elemento de trabajo y para descargar fluido hidráulico en un puerto de salida del motor.