FR2747448A1 - Systeme de controle de stabilite a debit variable - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne la régulation de l'amortissement d'un dispositif d'accumulation (28) relatif à un soudain changement dans les forces intervenant dans l'actionneur de levage (12) d'une machine à godet. Le dispositif d'accumulation est relié à l'extrémité chargée de l'actionneur via un premier mécanisme de vanne (36). Le premier mécanisme de vanne contrôle l'amplitude de l'amortissement en fonction du débit de fluide entre l'actionneur et le dispositif d'accumulation. Ceci est réalisé en détectant la chute de pression au travers d'un mécanisme de restriction de débit (40) placé en amont du premier mécanisme de vanne et en contrôlant en conséquence la communication de fluide entre l'actionneur et le dispositif d'accumulation.
Description
SYSTi > E DE CoemtÔLE DE STABILITÉ A DÉBIT VARIABLE
La présente invention concerne de façon générale un système de contrôle de stabilité utilisé sur une machine et plus particulièrement un système de contrôle de stabilité qui est autorégulé pour faire face aux chocs du système.
La présente invention concerne de façon générale un système de contrôle de stabilité utilisé sur une machine et plus particulièrement un système de contrôle de stabilité qui est autorégulé pour faire face aux chocs du système.
On sait bien que lorsqu'une machine, telle qu'une chargeuse à roues, parcourt une distance avec un godet chargé, il y a toujours un risque que la machine soit sujette à des chocs à cause de la réaction du poids du godet chargé à 1'encontre de cahots ou d'autres obstacles présents sur la trajectoire. Afin de faciliter la réduction ou l'élimination de ces chocs, on sait qu' il faut utiliser des accumulateurs qui sont sélectivement connectés aux vérins ou actionneurs de levage. Ces accumulateurs, lorsqu'ils sont reliés aux extrémités chargées des actionneurs, servent à absorber les fluctuations de pression des actionneurs, ce qui compense les forces fluctuantes qui autrement agiraient sur les différents composants de la machine. Ce sont ces forces fluctuantes qui, en agissant sur la machine, provoquent les chocs. Afin de maintenir une précharge dans les accumulateurs égale à la pression de 1 'extrémité chargée des actionneurs, on sait qu'il faut connecter les accumulateurs à l'extrémité chargée des vérins de levage en usage normal. Ceci est normalement réalisé en raccordant une conduite entre eux. La conduite comporte normalement un orifice disposé de façon à pouvoir être sélectionné lorsque la machine ne fonctionne pas en mode de contrôle de stabilité. lorsque le contrôle de stabilité est en marche, l'extrémité du vérin supportant la charge est mise en comunication avec 1'accumulateur afin d' absorber les forces fluctuantes. On s'est rendu compte qu'au moins dans certaines situations, durant le contrôle de stabilité, le degré d'amortissement devrait varier selon l'amplitude du choc de la machine.
La présente invention a pour objet de remédier à l'un ou davantage des problèmes cités ci-dessus.
Selon un aspect de la présente invention, il est prévu un système de contrôle de stabilité à utiliser sur une machine comportant un châssis équipé d'un mécanisme de levage fonctionnant grâce à un actionneur pour lever un godet par rapport au châssis. L'actionneur comporte des premier et second accès et fonctionne en élevant et abaissant le godet selon la sélection donnée au sens de circulation d'un fluide sous pression via les accès par une vanne de pilotage directionnel qui est raccordée à une source de fluide sous pression et à un réservoir. Un dispositif d' accumulation est raccordé au premier accès de 1 'action- neur. Le système de contrôle de stabilité canprend un premier mécanisme de vanne placé de façon à fonctionner entre le dispositif d'accumulation et le premier accès de l'actionneur. Le premier mécanisme de vanne comprend une extrémité activée par un ressort et une extrémité activée par une pression, il est mobile depuis une première position rappelée par un ressort, dans laquelle on met en comunication de façon contrôlée le dispositif d'accumulation avec le premier accès de 1 'actionneur, jusqu' à une seconde position dans laquelle on réalise une libre oommunica- tion. On prévoit un mécanisme de restriction de débit placé sur le conduit de fluide entre le premier mécanisme de vanne et le premier accès de l'actionneur. Un premier conduit de signal est connecté au conduit de fluide en un point placé entre le mécanisme de restriction de débit et le premier accès de l'actionneur et l'extrémité activée par une pression du premier mécanisme de vanne. Un second conduit de signal est connecté au conduit de fluide en un point entre le mécanisme de restriction de débit et le premier mécanisme de vanne et l'extrémité activée par un ressort du premier mécanisme de vanne. Un mécanisme de vanne pilote est disposé de façon à fonctionner sur le premier conduit de signal pilote pour contrôler sélectivement le débit de fluide via le premier conduit pilote. Le mécanisme de vanne pilote est mobile entre une première position rappelée par un ressort, dans laquelle le débit du conduit pilote de signal est bloqué, et une seconde position dans laquelle le débit est établi. Le mécanisme de vanne pilote se déplace vers sa seconde position sous l'action d'un signal extérieur.
Un objet de la présente invention est de prévoir un système de contrôle de stabilité qui soit efficace pour éliminer ou au moins pour réduire de façon notable les chocs subis par la machine. Les chocs que subit la machine sont divers et dus à la vitesse par rapport au sol, à la nature du terrain et à la charge du godet. On souhaite amortir les chocs en fonction de 1 'ampli- tude des chocs qui est représentée par le débit de fluide entre l'actionneur et l'accumulateur.
Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite en relation avec les figures jointes
la figure 1 est une représentation schématique d'un système de contrôle de machine selon un mode de réalisation de la présente invention ; et
la figure 2 est une représentation schématique d'un système de contrôle de machine selon un autre mode de réalisation de la présente invention en combinaison avec un second circuit de fluide.
la figure 1 est une représentation schématique d'un système de contrôle de machine selon un mode de réalisation de la présente invention ; et
la figure 2 est une représentation schématique d'un système de contrôle de machine selon un autre mode de réalisation de la présente invention en combinaison avec un second circuit de fluide.
La figure 1 représente un système de contrôle 10 à l'usage d'une machine (non représentée) comportant un mécanisme de levage destiné à commander les mouvements d'un godet ou équivalent. Un actionneur, tel qu'un actionneur de levage 12, compor- tant un premier et un second accès 14, 16, commande l'élévation et l'abaissement du godet. Le système de contrôle 10 canprend de plus un premier circuit de fluide 17 comportant une première vanne de pilotage directionnel 18 agissant sur le mouvement de l'actionneur de levage 12, une source de fluide sous pression, telle qu'une pompe 20 et un réservoir 22 qui serve de source de fluide à la panpe 20 et de bac pour le fluide en retour de 1 'actionneur 12. La vanne de pilotage directionnel 18 est représentée avec une carimande manuelle. Cependant, on sait qu'on peut la camnanner autrement, par exemple hydrauliquement, électriquement, etc., sans sortir du domaine de l'invention.
Un dispositif d'accumulation, tel qu'un accumulateur 28, est raccordé au premier accès 14 de l'actionneur de levage 12 par un conduit 30. Bien qu'un seul accumulateur 28 soit représenté et décrit, on peut en utiliser plusieurs en parallèle.
L ' accumulateur 28 est raccordé à l'actionneur de levage 12 de façon à rester à la meme pression que celle régnant au niveau du premier accès 14 de l'actionneur de levage 12.
Un second conduit de fluide 32 raccorde sélectivement le second accès 16 de l'actionneur 12 au réservoir 22.
Un système de contrôle de stabilité à débit variable 34 est prévu et comprend un premier mécanisme de vanne, tel qu'un mécanisme de contrôle de débit continûment variable 36, placé sur le premier conduit de fluide 30 entre le premier accès 14 de l'actionneur de levage 12 et 1'accumulateur 28, un mécanisme de restriction de débit, tel qu'un orifice 40, et un mécanisme de vanne pilote 42. Le premier mécanisme de vanne 36 est placé sur les premier et second conduits 30, 32 entre les premier et second accès 14, 16 de l'actionneur 12, le réservoir 22 et l'accumula- teur 28, et comporte une extrémité 44 activée par un ressort et une extrémité 46 activée par une pression. Le premier mécanisme de vanne 36 est mobile depuis une première position rappelée par un ressort, dans laquelle on a restreint le débit par le premier conduit de fluide 30 entre l'accumulateur 28 et le premier accès 14 de l'actionneur de levage 12 et dans laquelle on a bloqué le débit entre le second accès 16 de l'actionneur 12 et le réservoir 22 par le second conduit de fluide 32, jusqu'à une seconde position dans laquelle on a mis 1 'accumulateur 28 en libre ccanunica- tion avec le premier accès 14 de l'actionneur de levage 12 et dans laquelle on a mis le second accès 16 de l'actionneur 12 en libre oomrmnication avec le réservoir 22.
Le mécanisme de restriction de débit 40 est placé sur le premier conduit de fluide 30 entre le premier mécanisme de vanne 36 et le premier accès 14 de l'actionneur 12, il fonctionne en créant une chute de pression sous l'action du débit de fluide qui le traverse.
Un premier conduit de signal 50 est raccordé entre un point du premier conduit de fluide 30 à l'amont du mécanisme de restriction de fluide 40 et l'extrémité activée par une pression 46 du premier mécanisme de vanne 36. Un second conduit de signal 52 est raccordé entre un point du premier conduit de fluide 30 à l'aval du mécanisme de restriction de fluide 40 et l'extrémité activée par un ressort 44 du premier mécanisme de vanne 36.
Le mécanisme de vanne pilote 42 est placé sur le premier conduit de signal 50 et est mobile entre une première position rappelée par un ressort où le débit du premier conduit de signal 50 est bloqué et une seconde position où le débit est établi. Le mécanisme de vanne pilote 42 est amené à la seconde position sous l'action d'un signal extérieur.
La figure 2 illustre un autre mode de réalisation de la présente invention. Les éléments de la figure 2 correspondants aux mêmes éléments de la figure 1 ont les mêmes repères. La figure 2 inclut un second circuit de fluide 60, tel qu'un circuit de pilotage. Le second circuit de fluide 60 comprend une seconde source de fluide sous pression 62, une seconde vanne de pilotage directionnel 64 et un second actionneur 66.
Le système de contrôle de stabilité à débit variable de la figure 2 comprend un troisième conduit de fluide 70 raccordé entre la seconde source de fluide sous pression 62 et 1 'accumula- teur 28. Un mécanisme de contrôle de débit continûment variable 72 est placé sur le troisième conduit de fluide, il comporte une première extrémité activée par une pression 74 et une seconde extrémité activée par une pression 76. Un troisième conduit de signal 78 est raccordé entre la première extrémité activée par une pression 74 du mécanisme de contrôle de débit continûment variable 72 et le premier conduit de signal 50 qui est raccordé au premier conduit de fluide 30. Un quatrième conduit de signal 80 est raccordé entre la seconde extrémité activée par une pression 76 du mécanisme de contrôle de débit continument variable 72 et le troisième conduit de fluide 70 à l'aval du mécanisme de contrôle de débit continûment variable 72. On place de façon bien connue un orifice amortisseur 82 sur le quatrième conduit de signal 80.
Un mécanisme modifié de vanne pilote 42a est placé sur le premier conduit de signal 50 et le troisième conduit de fluide 70 de la figure 2 à la place du mécanisme de vanne pilote 42 qui est placé sur le premier conduit de signal 50 de la figure 1. Le mécanisme modifié de vanne pilote 42a est mobile entre une première position rappelée par un ressort pour laquelle le débit par le premier conduit de signal 50 est bloqué et le débit par le troisième conduit de fluide 70 est établi, et une seconde position où le débit par le premier oonduit de signal 50 est établi et le débit par le troisième conduit de fluide 70 est bloqué.
I1 est clair que diverses variantes du système de contrôle 10 pourraient être utilisées sans sortir du danaine de la présente invention. Par exemple, le premier mécanisme de vanne 36 et le mécanisme de vanne pilote 42 de la figure 1 pourraient être regroupés dans une seule unité de manoeuvre. De même, le premier mécanisme de vanne 36, le mécanisme de vanne pilote 42a et le mécanisme de contrôle de fluide continûment variable 72 de la figure 2 pourraient être regroupés dans une seule unité de manoeuvre. De plus, bien que la seconde source de fluide sous pression 62 de la figure 2 provienne du circuit de pilotage 60, la seconde source de fluide sous pression 62 pourrait provenir d'une panpe indépendante ou d'un circuit de freinage ou de tout autre circuit du système capable de produire la pression néces- saire à précharger précharger l'accumulateur 28 jusqu'à la valeur de pres- sion du premier accès 14 de l'actionneur de levage 12.
Pendant le chargement du godet, 1'opérateur ne veut pas de l'action d'amortissement du système de contrôle de stabilité.
on souhaite garder un contrôle effectif sur la force de l'action- neur de levage 12 pendant le remplissage du godet. La figure 1 montre qu'une fois le godet rempli et élevé à la hauteur voulue pour le transport d'une façon bien connue, un signal extérieur est envoyé au mécanisme de vanne pilote 42 pour l'amener à sa seconde position qui active le système de contrôle de stabilité 34. Le fluide sous pression du premier conduit de fluide 30 est envoyé dans le premier conduit de signal 50 via le mécanisme de vanne pilote 42 jusqu'à l'extrémité activée par une pression du premier mécanisme de vanne 36, ce qui amene le premier mécanisme de vanne dans sa seconde position. Puisqu'initialement, la pression du premier accès 14 de 1 'actionneur 12 est la même que la pression de 1'accumulateur 28, le premier mécanisme de vanne 36 reste effectivement dans sa première position. Dans le cas où la machine rencontre une bosse ou un creux dans son trajet, la charge du godet réagit en générant une force dans la machine par l'intermédiaire de l'actionneur 12. Cette force agissant vers le bas augmente la valeur de la pression de l'actionneur 12 et donc de son premier accès 14, ce qui amène le fluide de l'actionneur 12 à s'écouler vers l'accumulateur 28. Le fluide à plus haute pression à l'amant du mécanisme de restriction de débit 40 agit via le premier conduit de signal 50 sur l'extrémité activée par une pression 46 du premier mécanisme de vanne 36, ce qui déplace ce dernier dans sa seconde position malgré la force de rappel du ressort et la force résultant de la plus faible pression du premier conduit de fluide 30 à 1 'aval de la restriction de débit 40. Tant que la force résultant du différentiel de pression issu de la restriction de débit 40 reste plus élevée que la force du ressort, le premier mécanisme de vanne demeure dans sa seconde position et 1'accumulateur 28 absorbe la totalité de 1'impact du choc. Lorsque l'effet du choc s'atténue et lorsque le différentiel de pression issu de la restriction de débit 40 décroît, le premier mécanisme de vanne 36 se déplace vers sa première position. Pendant le déplacement du premier mécanisme de vanne 36 vers sa première position, le débit de fluide est proportionnel au différentiel de pression issu de la restriction de débit 40.
Dans le cas où la machine est soumise à un plus petit choc pendant son usage, le premier mécanisme de vanne 36 ne se déplace que partiellement de sa première position vers sa seconde position afin de moduler le débit entre l'actionneur 12 et 1 'accumulateur 28. L'ampleur du déplacement du premier mécanisme de vanne est proportionnel au différentiel de pression issu de la restriction de débit 40. Le fait de réguler le débit via le premier mécanisme de vanne 36 rend plus efficace le contrôle des chocs de plus faible amplitude et donc réduit le nombre de rebonds du godet dus aux forces réactives.
Lorsque le contrôle de stabilité est enclenché, le pro cêdé selon la figure 2 est essentiellement le même que le procédé selon la figure 1. La seule différencie liée à la figure 2 est que, lorsque le contrôle de stabilité n'est pas enclenché, la valeur de la pression de 1 'accumulateur 28 est maintenue égale à la valeur de la pression de 1 extrémité de l'actionneur 12 supportant la charge. Ceci est assuré grâce à l'alimentation en fluide sous pression depuis une seconde source de fluide sous pression 62.
Lorsque le contrôle de stabilité n'est pas enclenché, le mécanisme modifié de vanne pilote 42a est rappelé à sa première position où le débit de fluide est libre de passer dans le troisième conduit 70. Le mécanisme de contrôle de fluide continûment variable 72 compare sans cesse la pression du premier accès 14 de l'actionneur 12 via le premier conduit de signal 50 avec la pression de l'accumulateur 28 via le quatrième conduit de signal 80. Si la pression de 1 'accumulateur 28 était plus faible que la pression du premier accès 14 de l'actionneur 12, le mécanisme de contrôle de fluide continûment variable 72 se déplace rait vers sa première position pour diriger du fluide sous pression de la seconde source de fluide sous pression 62 vers l'accumulateur 28. Si la pression de l'accumulateur 28 était plus élevée que la pression du premier accès 14, le mécanisme de contrôle de fluide continûment variable 72 se déplacerait vers sa seconde position qui bloque l'amenée de fluide sous pression de la see source 62 et qui permet de réduire la pression de l'accumulateur 28 vers le réservoir 22.
Le mécanisme de contrôle de fluide continûment variable 72 fluctue entre sa première et sa seconde position selon la pression du premier accès 14 de l'actionneur 12 et la pression de 1 'accumulateur 28 pour conserver la pression de 1 'accumulateur 28 égale à la pression du premier accès 14 de l'actionneur 12.
I1 ressort de ce qui précède que le système de contrôle de stabilité 34 contrôle les chocs que pourraient subir la machine en fonction de l'amplitude des chocs. De plus, le système de contrôle de stabilité 34 fonctionne à 1 'aide d'une seconde source de fluide sous pression 62 pour contrôler les chocs transmis à la machine et pour assurer que la pression de 1 'accumula- teur 28 reste sensiblement égale à la pression du premier accès 14 du premier actionneur 12.
D'autres aspects, objets et avantages de la présente invention peuvent se déduire d'une étude des figures, de la description et des revendications jointes.
Claims (8)
1. Système de contrôle de stabilité à débit variable (34) prévu pour être utilisé sur une machine comportant un châssis équipé d'un mécanisme de levage fonctionnant grâce à un actionneur (12) pour lever un godet par rapport au châssis, l'actionneur comprenant des premier et second accès (14, 16) et fonctionnant en élevant et abaissant le godet selon le sens de circulation d'un fluide sous pression via les accès par un circuit de fluide (17) comportant une vanne de pilotage directionnel (18) qui est raccordée à une source de fluide sous pression (20) et à un réservoir (22), et l'actionneur étant raccordé à un dispositif d'accumulation (28) par 1'intermédiaire de son premier accès, le système de contrôle de stabilité à débit variable étant caractérisé en ce qu'il comprend:
un premier mécanisme de vanne (36) placé sur un conduit de fluide (30) de manière à fonctionner entre le dispositif d'accanulation et le premier accès de 1 'actionneur, le premier mécanisme de vanne comportant une extrémité activée par un ressort (44) et une extrémité activée par une pression (46) et étant mobile entre une première position rappelée par un ressort dans laquelle le dispositif d'accumulation est mis en communication de façon contrôlée avec le premier accès de l'actionneur, et une seconde position dans laquelle une libre carmunicatioln est établie ;
un mécanisme de restriction de débit (40) placé sur le conduit de fluide entre le premier mécanisme de vanne et le premier accès de l'actionneur
un premier conduit de signal (50) connecté au conduit de fluide en un point placé entre le mécanisme de restriction de débit et le premier accès de l'actionneur et à 1 'extrémité activée par une pression du premier mécanisme de vanne
un second conduit de signal (52) connecté au conduit de fluide en un point entre le mécanisme de restriction de débit et le premier mécanisme de vanne et à l'extrémité activée par un ressort du premier mécanisme de vanne ; et
un mécanisme de vanne pilote (42) disposé de façon à fonctionner sur le premier conduit de signal pilote pour contrôler sélectivement le débit de fluide via le premier conduit pilote, le mécanisme de vanne pilote étant mobile entre une première position rappelée par un ressort dans laquelle le débit du conduit pilote de signal est bloqué, et une seconde position dans laquelle le débit est établi, le mécanisme de vanne pilote se déplaçant vers sa seconde position sous l'action d'un signal extérieur.
2. Système de contrôle de stabilité à débit variable selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un second conduit de fluide (32) qui raccorde le second accès de 1 'actionneur au réservoir via le premier mécanisme de vanne, le débit étant bloqué dans la première position du premier mécanisme de vanne et le débit étant établi dans la seconde position.
3. Système de contrôle de stabilité à débit variable selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier mécanisme de vanne est un mécanisme de vanne continûment variable.
4. Système de contrôle de stabilité à débit variable selon la revendication 3, caractérisé en ce que la machine comprend un second circuit de fluide (60) comportant un second actionneur (66) raccordé à une seconde source de fluide sous pression (62) et au réservoir via une seconde vanne de pilotage directionnel (64), le contrôle de stabilité à débit variable comprenant un troisième conduit de fluide (70) qui raccorde la seconde source de fluide sous pression au dispositif d' accumula- tion via le mécanisme de vanne pilote et comprenant un mécanisme de vanne continûment variable (72) qui comporte des première et seconde extrémités activées par une pression (74, 76) et qui est placé sur le troisième conduit de fluide entre la seconde source de fluide sous pression et le mécanisme de vanne pilote.
5. Système de contrôle de stabilité à débit variable selon la revendication 4, caractérisé en oe que le mécanisme de vanne continûment variable se déplace de façon contrôlée entre une première position où le débit de fluide issu de la seconde souri de fluide sous pression est établi et une seconde position où le débit de fluide issu de la seconde source de fluide sous pression est bloqué et où le fluide sous pression en aval est becté au réservoir.
6. Système de contrôle de stabilité à débit variable selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un troisième conduit de signal (78) raccordé entre la première extrémité activée par une pression du mécanisme à débit continû- ment variable et le premier conduit de fluide en amont du méca nisme de restriction de débit et comprenant un quatrième conduit de signal (80) raccordé entre la seconde extrémité activée par une pression du mécanisme à débit continûment variable et le troisième conduit de fluide en aval du mécanisme à débit continûment variable.
7. Système de contrôle de stabilité à débit variable selon la revendication 6, caractérisé en ce que la première position du mécanisme de vanne pilote laisse passer librement le débit du troisième conduit de fluide et dans lequel la seconde position du mécanisme de vanne pilote bloque le débit du troisième conduit de fluide.
8. Système de contrôle de stabilité à débit variable selon la revendication 7, caractérisé en ce que le second circuit est un circuit de pilotage.
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Effective date: 20091231 |