FR2752445A1 - Commande de deceleration de moteur hydraulique oscillant - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une commande hydraulique de décélération (10) pour un moteur hydraulique (11) comprenant deux conduites de moteur (17, 18) reliées aux côtés opposés du moteur hydraulique (11). Une vanne (36) fait communiquer une source de fluide sous pression et un dispositif de stockage (29) quand la vanne de commande (14) est en position ouverte. La vanne comprend un étranglement (41) pour libérer le fluide du dispositif de stockage (29) à un débit commandé. Une vanne de dérivation actionnée par un circuit pilote (47) est disposée en série avec un orifice (46). Un ressort (51) sollicite élastiquement la vanne (47) en position fermée. Le dispositif de stockage (29) est en communication avec une seconde extrémité (49) de la vanne de dérivation (47) quand la vanne (36) relâche le fluide du dispositif de stockage (29).
Description
COMMNDE DE DÉCLERATION DE MOTEUR HYDRAULIQUE OSCILLAINT
La présente invention concerne de façon générale une commande de moteur hydraulique oscillant pour une excavatrice ou analogue et plus particulièrement une commande assurant une
oscillation libre limitée pour une commande de décélération.
La structure tournante supérieure de nombreuses machi- nes telles que des excavatrices et analogue est entraînée en rotation par un moteur oscillant commandé par une vanne de commande directionnelle. En raison de la grande masse et de la forme des structures supérieures, de fortes forces d'inertie sont produites par la structure supérieure quand elle est entraînée en rotation. Ces forces d'inertie doivent être absorbées par le moteur oscillant et/ou le circuit hydraulique quand la structure
supérieure est amenée à l'arrêt.
De nombreux dispositifs ont été utilisés dans le cir-
cuit hydraulique de tels dispositifs pour éviter ou minimiser les chocs hydrauliques induits par l'inertie sur les diverses parties de la machine et le circuit hydraulique. Un exemple en est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 4 586 332. Le circuit
de commande de ce brevet comprend une paire de vannes de dériva-
tion normalement ouvertes dont chacune établit une communication
limitée entre les conduites du moteur dans une direction particu-
lière à leur position normale sollicitée par ressort pour per-
mettre une oscillation libre limitée de la structure supérieure
quand la vanne de commande directionnelle est décalée d'une posi-
tion de fonctionnement à la position neutre. L'un des problèmes que l'on rencontre est que, à moins que les vannes de dérivation ne soient actionnées manuellement vers leur position de blocage, le moteur oscillant ne sera pas bloqué hydrauliquement et des
charges produites de l'extérieur agissant sur la structure supé-
rieure pourraient provoquer une rotation indésirée du moteur oscillant. La présente invention vise à résoudre un ou plusieurs
des problèmes exposés ci-dessus.
Selon un aspect de la présente invention, une commande de décélération hydraulique pour un moteur hydraulique comprend deux conduites de moteur connectées aux côtés opposés du moteur hydraulique et une vanne de commande pilote commandée connectée
aux conduites du moteur et ayant des positions ouverte et fermée.
Un système de vanne est disposé pour faire communiquer une source de fluide sous pression avec un dispositif de stockage d'énergie de fluide quand la vanne de commande est dans sa position ouverte
et pour libérer le fluide sous pression contenu dans le dispo-
sitif de stockage quand la vanne de commande est déplacée de sa position ouverte à sa position fermée. Le système de vanne comprend un orifice d'étranglement pour libérer le fluide du dispositif de stockage à une vitesse commandée. Une vanne de dérivation commandée par un circuit pilote est disposée en série avec un orifice disposé entre les conduites du moteur pour cocmander l'écoulement de fluide dans l'orifice et comporte des première et seconde extrémités et un ressort disposé au niveau de la première extrémité, sollicitant élastiquement la vanne de dérivation vers sa position fermée. Le dispositif de stockage communique avec la seconde extrémité de la vanne de dérivation quand le système de
vanne est en train de relâcher le fluide du dispositif de stockage.
Le problème de l'existence d'un écoulement de fluide restreint entre les conduites de moteur quand la vanne de
commande est déplacée vers la position fermée est résolu en pré-
voyant un orifice et une vanne de dérivation normalement fermée entre une paire de conduites de moteur connectées au moteur hydraulique. Un système de vanne agit pour déplacer la vanne de dérivation vers une position assurant un écoulement restreint entre les conduites de moteur seulement pendant une durée prédé-
terminée après que la vanne de commande est déplacée de sa posi-
tion active ouverte à sa position fermée. Après écoulement de la durée prédéterminée, la vanne de dérivation est ramenée à sa
position fermée pour bloquer hydrauliquement le moteur hydrau-
lique.
Plus particulièrement, la présente invention prévoit
une commande hydraulique de décélération pour un moteur hydrauli-
que comprenant deux conduites de moteur reliées aux côtés opposés du moteur hydraulique et une vanne de commande actionnée par un circuit pilote connectée aux conduites de moteur et ayant des positions ouverte et fermée, comprenant une source de fluide sous pression; un dispositif de stockage d'énergie de fluide; un système de vanne disposé pour faire communiquer la source de fluide sous pression et le dispositif de stockage quand la vanne de commande est dans sa position ouverte et pour libérer le fluide sous pression contenu dans le dispositif de stockage quand la vanne de commande est déplacée de la position ouverte à la position fermée, le système de vanne comprenant un orifice à étranglement pour libérer le fluide du dispositif de stockage à un débit commandé; un orifice disposé entres les conduites de moteur; et une vanne de dérivation actionnée par un circuit
pilote disposée en série avec l'orifice pour commander l'écoule-
ment de fluide à travers l'orifice, et comportant des première et seconde extrémités et un ressort disposé à la première extrémité sollicitant élastiquement la vanne de dérivation en position fermée, le dispositif de stockage étant en communication avec la seconde extrémité de la vanne de dérivation quand le système de
vanne relâche le fluide du dispositif de stockage.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, le système de vanne comprend un tiroir et un passage entre le tiroir et l'orifice d'étranglement, le passage étant connecté à
la seconde extrémité de la vanne de dérivation.
Selon un mode de réalisation de la présente invention,
la conmnande de décélération comprend un frein relâché hydrauli-
quement et auquel est appliqué un ressort disposé pour arrêter par frottement une rotation de la structure supérieure, et le
dispositif de stockage d'énergie comprend un actionneur du frein.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, la commande de décélération comprend une vanne pilote ayant une position ouverte et disposée pour faire communiquer le fluide
pilote vers une extrémité de la vanne de commande et une extré-
mité du tiroir de la vanne de freinage à sa position ouverte.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, la commande de décélération comprend une vanne d'arrêt-marche disposée entre ledit passage et la seconde extrémité de la vanne
de dérivation.
Selon un mode de réalisation de la présente invention,
la commande de décélération comprend un frein relâché hydrauli-
quement et sollicité par un ressort disposé pour arrêter par
frottement la rotation de la structure supérieure et le disposi-
tif de stockage d'énergie de fluide comprend un actionneur comportant une chambre de fluide et une chambre de ressort, le système de vanne étant connecté à la chambre de fluide et ayant une position d'arrêt de freinage faisant communiquer la source de fluide sous pression avec la chambre de fluide et une position de freinage relâchant le fluide sous pression contenu dans la
chambre de fluide.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, la commande de décélération comprend une vanne pilote ayant une position ouverte et disposée pour faire communiquer une vanne pilote vers l'extrémité de la vanne de commande, la vanne de freinage et la première extrémité de la vanne de dérivation à sa
position ouverte.
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 à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles: la figure 1 est une vue de côté d'une excavatrice mettant en oeuvre les principes de la présente invention; et
les figures 2 et 3 sont des représentations schéma-
tiques de deux modes de réalisation de la présente invention.
Conmmne le représentent les figures 1 et 2, une commande
hydraulique de décélération 10 pour commander un moteur hydrau-
lique oscillant 11 adapté à entraîner en rotation une structure supérieure 12 d'une excavatrice hydraulique 13 comprend une vanne de commande commandée par un circuit pilote 14 reliée à une pompe
16 et aux deux côtés opposés du moteur hydraulique par l'intermé-
diaire de deux conduites de moteur 17, 18. Deux vannes d'égalisa-
tion croisées, non représentées, interconnectent les conduites de moteur 17, 18 de façon usuelle de sorte qu'une pression excessive au-dessus d'une valeur prédéterminée dans l'une des conduites de
moteur est relâchée vers l'autre des conduites de moteur.
La vanne de commande 14 est sollicitée par ressort vers la position fermée représentée et peut se déplacer dans des
directions opposées vers des première et seconde positions ou-
vertes pour diriger du fluide sous pression dans les conduites de
moteur pour entraîner le moteur hydraulique de façon classique.
Une vanne de commande pilote actionnée manuellement 19 est connectée à une pompe 21 et aux extrémités opposées de la vanne de commande 14 par l'intermédiaire de deux conduites pilote 22, 23. Une vanne d'égalisation 24 agit en relation avec la pompe pilote 21 pour fournir une source 26 de fluide sous pression à un
niveau prédéterminé.
Un frein 27 relâché hydrauliquement et appliqué par un ressort est disposé pour freiner et/ou maintenir par friction de façon commandable un élément tournant 28 entraîné par le moteur
oscillant 11 et couplé de façon appropriée à la structure supé-
rieure 12. Le frein 27 comprend un actionneur 29 muni d'un piston 31 séparant une chambre de fluide 32 et une chambre de ressort 33 contenant un ressort 34. Un système de vanne de freinage à deux positions actionné par un pilote 36 est connecté à la pompe pilote 21 et à la chambre d'actionneur 32 de l'actionneur 29. Le système de vanne de freinage 36 comprend un tiroir 37 connecté à une vanne d'égalisation 38 par l'intermédiaire d'un passage 39
dans lequel est disposé un orifice d'étranglement 41. Une extré-
mité 42 du tiroir de vanne 37 est connectée à la sortie d'un
détecteur 43 connecté entre les conduites pilote 22, 23.
Un orifice 46 et une vanne de dérivation à deux posi-
tions 47 actionnée par le circuit sont disposés en série entre les conduites de moteur 17, 18. La vanne de dérivation 47 a des extrémités opposées 48, 49 et un ressort 51 disposé à l'extrémité
48 sollicitant élastiquement la vanne de dérivation vers sa posi-
tion fermée représentée de blocage d'écoulement. L'extrémité 49 de la vanne de dérivation est connectée au passage 39 par l'intermédiaire d'une conduite de commande 52. Une électrovanne à deux positions 53 est disposée dans la conduite de commande 52
pour commander le passage de fluide. L'électrovanne 53 est sol-
licitée par ressort vers la position représentée et actionnée en position ouverte par un signal électrique en provenance d'un commutateur actionné manuellement 54 connecté à une source
d'énergie électrique 56.
Un autre mode de réalisation d'une commande hydraulique de décélération 10 selon la présente invention est représenté en
figure 3. On notera que les mêmes références que celles du pre-
mier mode de réalisation sont utilisées pour désigner des élé-
ments correspondant construits de façon similaire. Toutefois, dans ce mode de réalisation, la conduite de commande 52 relie l'extrémité 49 de la vanne de dérivation 47 à la chambre de fluide 32 de l'actionneur 29. Egalement, l'extrémité 48 de la
vanne de dérivation est connectée à la sortie du détecteur 43.
Lors de l'utilisation du mode de réalisation de la
figure 2, l'électrovanne 53 fonctionne comme une vanne arrêt-
marche pour commander le fonctionnement de la commande de décélé-
ration 10. Pour la position sollicitée par ressort de l'électro-
vanne, l'extrémité 49 de la vanne de dérivation 47 fait évent vers le réservoir pour désactiver la commande de décélération. La commande de décélération est activée en fermant le commutateur 54 pour alimenter l'électrovanne 53 en la déplaçant vers la droite pour établir une communication par l'intermédiaire de la conduite
de commande 52.
La commande de décélération étant activée, on suppose maintenant que la vanne pilote 19 a été décalée vers la gauche pour diriger le fluide pilote sur la conduite pilote 22 pour décaler la vanne de commande 14 vers la gauche en position ouverte. Ceci fait communiquer la pompe 16 avec la conduite de moteur 17 et fait communiquer la conduite de moteur 18 avec le réservoir. Le fluide passant par la conduite de moteur 17 amène le moteur oscillant 11 à faire tourner l'élément tournant 28 et donc la structure supérieure 12 dans une première direction, le fluide sortant du moteur étant renvoyé vers le réservoir par l'intermédiaire de la vanne de commande. Le fluide pilote est également simultanément transmis par l'intermédiaire du détecteur 43 à l'extrémité 42 du tiroir 37 de la vanne de freinage 36 déplaçant le tiroir 37 vers le bas vers une position d'arrêt de freinage pour faire communiquer la pompe 21 avec la chambre de fluide 32 de l'actionneur de frein 29. Le fluide entrant dans la
chambre de fluide 32 déplace le piston 31 vers le bas pour libé-
rer l'élément tournant 28. Le déplacement vers le bas du piston 31 comprime le ressort 34, la pression de fluide dans la chambre 32 atteignant éventuellement le réglage de pression de la vanne d'égalisation 24. Une fois rempli de fluide sous pression, l'actionneur 29 devient un dispositif de stockage d'énergie de
fluide effectif fournissant un volume fixe de fluide sous pres-
sion pour une fonction décrite ci-après.
Quand l'opérateur souhaite arrêter la rotation de la structure supérieure 12, la vanne pilote 19 est ramenée à la position neutre représentée. Ceci permet simultanément à la vanne de commande 14 de revenir à sa position fermée et à la vanne de freinage 36 de revenir à sa position de freinage. Le déplacement
de la vanne de commande 14 vers sa position fermée bloque l'écou-
lement. L'inertie de la structure supérieure agissant sur le moteur oscillant 11 amène maintenant le moteur oscillant à agir en tant que pompe, ce qui tend à mettre sous pression le fluide dans la conduite 18. Toutefois, le déplacement de la vanne de freinage 36 vers sa position de freinage communique le fluide sous pression momentanément piégé dans la chambre de fluide 32 vers le passage 39 et la conduite de commande 52 amenant la vanne de dérivation 47 à se déplacer vers sa position ouverte. Le fluide sous pression produit par l'inertie dans la conduite de moteur 18 passe par la vanne de dérivation et l'orifice 46 vers la conduite de moteur 17 et recircule dans le moteur. L'orifice
46 restreint l'écoulement de fluide qui le traverse pour provo-
quer une décélération commandée de la structure supérieure. Dans l'intervalle, la vanne d'égalisation 38 s'est également ouverte permettant au fluide sous pression d'être libéré de la chambre 32
vers le réservoir par l'intermédiaire de l'étranglement 41.
L'étranglement 41 commande la vitesse d'écoulement du fluide libéré à partir de la chambre de fluide 32 par le ressort 33 pour
retarder l'engagement du frein et maintenir la vanne de dériva-
tion 47 dans sa position ouverte pendant une durée prédéterminée.
Une fois que le frein 27 s'est engagé pour verrouiller mécanique-
ment la structure supérieure à un emplacement fixe, le fluide sous pression produit dans la chambre de fluide 32 sous l'action du ressort 34 chute rapidement au-dessous d'un niveau suffisant pour maintenir la vanne de dérivation dans sa position ouverte, permettant ainsi au ressort 51 de déplacer la vanne de dérivation dans sa position fermée pour bloquer hydrauliquement le moteur oscillant.
Le mode de réalisation de la figure 3 agit essentiel-
lement de la façon décrite ci-dessus sauf que le mouvement de la vanne de freinage 36 vers sa position d'arrêt de freinage fait communiquer la chambre de fluide 32 et l'extrémité 49 de la vanne de dérivation 47. Selon la position actionnée de la vanne pilote 19, la pression dirigée vers l'extrémité 48, quand elle est combinée avec la force du ressort 51, peut être suffisante ou non
pour maintenir la vanne de dérivation dans sa position fermée.
Par exemple, quand la vanne pilote 19 est seulement partiellement actionnée pour une rotation lente de la structure supérieure, la pression de fluide à l'extrémité 48 de la vanne de dérivation 47 pourrait ne pas être suffisante pour empêcher un déplacement de la vanne de dérivation vers sa position ouverte. Toutefois, si la vanne pilote 19 est décalée vers une position d'ouverture maximum pour une vitesse de rotation maximum de la structure supérieure, le fluide sous pression à l'extrémité 48 combiné à la force du ressort suffirait à maintenir la vanne de dérivation dans sa
position fermée.
Dans le premier exemple, la vanne de dérivation 47 sera déjà en position ouverte quand l'opérateur dépasse la vanne pilote vers sa position fermée pour arrêter la rotation de la structure supérieure et restera en position ouverte jusqu'à ce que le frein commence à s'engager et que le fluide sous pression dans la chambre 32 et donc dans la conduite de commande 52 chute en dessous d'un seuil prédéterminé nécessaire pour maintenir la vanne de dérivation en position ouverte. Dans le second exemple, le déplacement de la vanne pilote 19 vers sa position fermée pour arrêter la rotation de la structure supérieure fait évent à l'extrémité 48 de la vanne de dérivation simultanément avec le fait que la vanne de commande 14 revient à sa position fermée et que la vanne de freinage revient à sa position de freinage. La vanne de dérivation 47 est ainsi déplacée vers sa position ouverte pour permettre au fluide qui s'échappe du moteur de recirculer dans le moteur jusqu'à ce que le frein atteigne sa
position engagée de la façon décrite ci-dessus.
Claims (7)
1. Commande hydraulique de décélération (10) pour un moteur hydraulique (11) comprenant deux conduites de moteur (17, 18) reliées aux côtés opposés du moteur hydraulique (11) et une vanne de commande (14) actionnée par un circuit pilote connectée aux conduites de moteur (17, 18) et ayant des positions ouverte et fermée, caractérisée en ce qu'elle comprend: une source de fluide sous pression (26); un dispositif de stockage d'énergie de fluide (29); un système de vanne (36) disposé pour faire communiquer la source de fluide sous pression et le dispositif de stockage (29) quand la vanne de commande (14) est dans sa position ouverte
et pour libérer le fluide sous pression contenu dans le dispo-
sitif de stockage (29) quand la vanne de commande (14) est dépla-
cée de la position ouverte à la position fermée, le système de vanne (36) comprenant un orifice à étranglement (41) pour libérer le fluide du dispositif de stockage (29) à un débit commandé; un orifice (46) disposé entres les conduites de moteur (17, 18); et une vanne de dérivation (47) actionnée par un circuit pilote disposée en série avec l'orifice (46) pour commander l'écoulement de fluide à travers l'orifice (46), et comportant des première et seconde extrémités (48, 49) et un ressort (51) disposé à la première extrémité (48) sollicitant élastiquement la vanne de dérivation (47) en position fermée, le dispositif de stockage (29) étant en communication avec la seconde extrémité (49) de la vanne de dérivation (47) quand le système de vanne
(36) relâche le fluide du dispositif de stockage (29).
2. Commande de décélération (10) selon la revendication 1, dans laquelle le système de vanne (36) comprend un tiroir (37)
et un passage (39) entre le tiroir (37) et l'orifice d'étrangle-
ment (41), le passage (39) étant connecté à la seconde extrémité
(49) de la vanne de dérivation (47).
3. Commande de décélération (10) selon la revendication 2, comprenant un frein (27) relâché hydrauliquement et auquel est
appliqué un ressort disposé pour arrêter par frottement une rota-
tion de la structure supérieure (12), dans laquelle le dispositif de stockage d'énergie (29) comprend un actionneur (29) du frein (27).
4. Commande de décélération (10) selon la revendication 3, comprenant une vanne pilote (19) ayant une position ouverte et
disposée pour faire communiquer le fluide pilote vers une extré-
mité de la vanne de commande (14) et une extrémité (42) du tiroir
(37) de la vanne de freinage (36) à sa position ouverte.
5. Commande de décélération (10) selon la revendication 3, comprenant une vanne d'arrêt-marche (53) disposée entre ledit
passage (39) et la seconde extrémité (49) de la vanne de dériva-
tion (47).
6. Commande de décélération (10) selon la revendication 1, comprenant un frein relâché hydrauliquement et sollicité par un ressort (27) disposé pour arrêter par frottement la rotation de la structure supérieure (12) et dans laquelle le dispositif de stockage d'énergie de fluide (29) comprend un actionneur (29) comportant une chambre de fluide (32) et une chambre de ressort (33), le système de vanne (36) étant connecté à la chambre de fluide (32) et ayant une position d'arrêt de freinage faisant communiquer la source de fluide sous pression avec la chambre de fluide (32) et une position de freinage relâchant le fluide sous
pression contenu dans la chambre de fluide (32).
7. Commande de décélération (10) selon la revendication
6, comprenant une vanne pilote ayant une position ouverte et dis-
posée pour faire communiquer une vanne pilote (19) vers l'extré-
mité de la vanne de commande (14), la vanne de freinage (36) et la première extrémité (48) de la vanne de dérivation (47) à sa
position ouverte.
Applications Claiming Priority (1)
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