FR2771397A1 - Winch braking unit with progressive control for a forestry tractor. - Google Patents

Winch braking unit with progressive control for a forestry tractor. Download PDF

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Abstract

The unit has a friction strap having a fixed end and an end connected to the rod of the biassed return force jack. The jack is fed by a hydraulic motor along a servo valve controlled by an electronic control unit as a function of a manual control for causing a gradual variation of the elastic return force and permitting also, the locking and unlocking of the brake. The progressive braking unit for a winch (1) or similar has a friction strap (3) wound around the surface of a cylinder (2) fixed to a drum of the winch (1) for braking the latter. The strap (3) has a fixed end (5) and the other end (6) is connected to the pin (7) of a piston (4). The piston (4) is fed by a variable pressure hydraulic motor so as to produce a progressive variation of the gripping or releasing force of the strap (3) on the cylinder (2) of the winch (1) and to permit the progressive braking or releasing of the winch brake. The piston (4) is fed through a servo valve (SV) driven by an electronic control unit (UCE) with a manual control (CM). The servo valve is fed with pulse modulated current from the control unit (UCE). The modulation may be pulse width or frequency.

Description

UNITE DE FREINAGE A COMMANDE PROGRESSIVE
POUR TREUIL OU ANALOGUE
Les freins de treuil se composent principalement d'un tambour et d'une sangle de friction qui porte par la majorité de sa surface latérale sur un cylindre solidaire du treuil et qui est tendue pour venir s'y appliquer avec pression en vue du freinage.BRAKING UNIT WITH PROGRESSIVE CONTROL
FOR WINCH OR THE LIKE
Winch brakes consist mainly of a drum and a friction strap which carries by the majority of its lateral surface on a cylinder integral with the winch and which is stretched to come to apply it with pressure for braking.

Classiquement, cette sangle de friction est attachée par l'une de ses extrémités à un point fixe et tendue par son autre extrémité à l'aide d'un dispositif de traction. Conventionally, this friction strap is attached by one of its ends to a fixed point and stretched by its other end using a traction device.

Les freins sont normalement serrés, c'est-àdire que la bande est tendue en permanence à l'état de repos et exerce une pression de serrage contre le cylindre par l'intermédiaire d'un ressort. The brakes are normally applied, that is to say that the band is permanently tensioned in the rest state and exerts a clamping pressure against the cylinder by means of a spring.

Une commande de dégagement permet d'amener la pression de serrage à une valeur faible, voire nulle, pour libérer le treuil lors de son travail. A release command brings the clamping pressure to a low value, or even zero, to free the winch during its work.

Le treuil présente ainsi deux états : un état de repos dans lequel il est naturellement immobilisé par freinage à l'aide de la sangle et un état de travail dans lequel il est rendu libre par une pression de commande aboutissant au dégagement de la prise par la sangle. The winch thus has two states: a rest state in which it is naturally immobilized by braking using the strap and a working state in which it is made free by a control pressure leading to the release of the grip by the strap.

Le freinage est extrêmement sensible à la pression d'application de la bande de friction contre le cylindre et donc à sa force de tension. En effet à partir d'une certaine valeur de la force de serrage de la bande de friction autour du cylindre, la moindre augmentation de celle-ci peut conduire au blocage du treuil. Braking is extremely sensitive to the pressure of application of the friction band against the cylinder and therefore to its tension force. Indeed, from a certain value of the clamping force of the friction band around the cylinder, the slightest increase in this can lead to the blocking of the winch.

Il convient donc de respecter particulièrement la progressivité d'augmentation de cette force au moment du freinage. It is therefore advisable to respect in particular the progressive increase in this force at the time of braking.

En l'absence de force progressive de freinage, il convenait d'éviter le blocage mécanique du treuil ou analogue en introduisant un amortissement de cette force lorsque le serrage tend au blocage. In the absence of progressive braking force, it was necessary to avoid mechanical blocking of the winch or the like by introducing a damping of this force when the tightening tends to blocking.

C'est le but du frein pour treuil décrit dans la demande de brevet européen n0 0347208 au nom de
BUTTERLEY ENGINEERING LIMITED. Elle concerne un frein de treuil dont la sangle est tendue par une de ses extrémités par l'intermédiaire d'un dispositif de commande sur une faible course linéaire, l'autre extrémité étant reliée par un moyen amortisseur à rappel élastique à un point fixe.This is the purpose of the winch brake described in European patent application No. 0347208 in the name of
BUTTERLEY ENGINEERING LIMITED. It relates to a winch brake, the strap of which is stretched by one of its ends by means of a control device over a short linear stroke, the other end being connected by a damping means with elastic return to a fixed point.

Cette invention permet d'éviter le blocage du treuil engendrant des à-coups dangereux et des effets dommageables sur le câble de soutien de la charge et sur la charge elle-même. This invention makes it possible to avoid blocking the winch, causing dangerous jolts and damaging effects on the load support cable and on the load itself.

Lors du freinage bloquant, le moyen amortisseur à rappel élastique formé par l'empilement de rondelles dites Belleville utilisées dans cette invention pour cette fonction joue le rôle de tampon amortisseur élastique permettant d'obtenir momentanément une moindre tension de la sangle afin d'éviter le blocage. During blocking braking, the elastic return damping means formed by the stack of so-called Belleville washers used in this invention for this function plays the role of elastic damping pad making it possible to momentarily obtain less tension in the strap in order to avoid the blocking.

La force de rappel du moyen amortisseur est réglable pour disposer d'une force élastique de précontrainte d'intensité modifiable. The restoring force of the damping means is adjustable to provide an elastic prestressing force of modifiable intensity.

Cette invention permet d'éviter le blocage répétitif du treuil lors de son fonctionnement intensif. Elle permet aussi de diminuer la plage d'application de la force de freinage et donc de rendre le treuil moins sensible à la nécessaire progressivité de la force de freinage. This invention makes it possible to avoid repetitive blocking of the winch during its intensive operation. It also makes it possible to reduce the range of application of the braking force and therefore to make the winch less sensitive to the necessary progressiveness of the braking force.

La présente invention a pour but de rendre le freinage progressif sur toute la plage de freinage pour éviter le danger pour le treuil et pour la charge représenté par une libération trop brutale du freinage. The object of the present invention is to make braking progressive over the entire braking range in order to avoid the danger for the winch and for the load represented by too sudden release of the braking.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront dans la description qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif en référence au dessin dans lequel la figure 1 est une vue schématique d'ensemble du
frein et du vérin hydraulique à commande par une
pression variable la figure 2 est une vue schématique d'ensemble en
blocs fonctionnels de l'unité de freinage avec sa
commande progressive . la figure 3 est un schéma-bloc d'ensemble montrant le
circuit hydraulique de commande ; . la figure 4 est une représentation d'un exemple de
commande manuelle à deux boutons rotatifs.Other characteristics and advantages of the invention will appear in the description which follows, given by way of nonlimiting example with reference to the drawing in which FIG. 1 is a schematic overview of the
brake and hydraulic cylinder controlled by a
variable pressure Figure 2 is a schematic overview in
brake unit functional blocks with its
progressive control. Figure 3 is an overall block diagram showing the
hydraulic control circuit; . Figure 4 is a representation of an example of
manual control with two rotary buttons.

L'invention s'applique à un treuil 1 ou analogue comportant un cylindre 2 solidaire du treuil sur une partie de la surface latérale duquel porte une sangle de friction 3 dont la force d'application et donc de friction est procurée par un vérin hydraulique
VR de poussée 4.The invention applies to a winch 1 or the like comprising a cylinder 2 integral with the winch on a part of the lateral surface of which carries a friction strap 3 whose force of application and therefore of friction is provided by a hydraulic cylinder
Push VR 4.

La sangle présente une extrémité fixe 5 et une extrémité mobile 6 reliée articulée à la tige 7 du vérin de poussée 4. The strap has a fixed end 5 and a movable end 6 articulated connected to the rod 7 of the thrust cylinder 4.

Ce vérin est du type à rappel élastique de traction par exemple par un ressort 8 par exemple intérieur monté sur sa tige 7. La détente du ressort exerce une force de traction alors que sa compression par une pression suffisante dans la chambre 9 du vérin 4 provoque la sortie de sa tige. Le ressort 8 peut être intégré ou non au vérin 4. This cylinder is of the type with elastic traction return, for example by a spring 8, for example an interior mounted on its rod 7. The relaxation of the spring exerts a traction force while its compression by sufficient pressure in the chamber 9 of the cylinder 4 causes out of its stem. The spring 8 can be integrated or not into the jack 4.

Ainsi, une pression hydraulique dans la chambre du vérin exercera une force à l'encontre de la raideur du ressort 8. Thus, hydraulic pressure in the cylinder chamber will exert a force against the stiffness of the spring 8.

Ce type de vérin est conditionné par le mode de fonctionnement du freinage qui impose un état bloqué au treuil en l'absence de pression de commande. Cette dernière provoquera selon sa montée ou sa descente un desserrage du frein par diminution de la force de blocage ou un retour au freinage puis au blocage. This type of cylinder is conditioned by the braking operating mode which imposes a blocked state on the winch in the absence of control pressure. The latter will cause depending on its ascent or descent a release of the brake by reduction of the blocking force or a return to braking and then to blocking.

Selon l'invention, on établit une pression de commande graduelle pour freiner ou défreiner progressivement en vue de supprimer les à-coups et coups de bélier des montages classiques et également de permettre une retenue adaptée du câble monté sur le treuil tout au long de son déroulement. L'invention permet de retenir ce câble avec une force constante préréglée. According to the invention, a gradual control pressure is established to brake or brake gradually in order to eliminate jolts and water hammer from conventional assemblies and also to allow suitable retention of the cable mounted on the winch throughout its unfolding. The invention makes it possible to retain this cable with a constant preset force.

Il est bien entendu que le vérin hydraulique peut être remplacé par un vérin pneumatique qui est son équivalent pour cette invention. It is understood that the hydraulic cylinder can be replaced by a pneumatic cylinder which is its equivalent for this invention.

On peut envisager un fonctionnement direct du vérin sans ressort de rappel par utilisation d'un vérin de traction. We can consider a direct operation of the cylinder without return spring by using a traction cylinder.

On envisage également le cas d'un vérin à double effet. We also consider the case of a double-acting cylinder.

On examinera ci-après la commande de ce vérin. The control of this jack will be examined below.

Il est alimenté d'une part selon une pression variable en relation avec la commande manuelle CM par exemple proportionnelle à celle-ci à partir d'une source de pression P, par exemple d'une valeur de 100 bars, à travers une servovalve SV par un premier circuit et alimenté d'autre part directement à partir de la source P à travers une électrovanne de commande
EVD par un deuxième circuit. Un sélecteur de circuit SC permet aux deux circuits de fonctionner indépendamment l'un de l'autre selon un régime de pression graduée ou un régime de pleine pression.It is supplied on the one hand at a variable pressure in relation to the manual control CM, for example proportional to the latter from a pressure source P, for example of a value of 100 bars, through a servovalve SV by a first circuit and supplied on the other hand directly from the source P through a control solenoid valve
EVD by a second circuit. A circuit selector SC allows the two circuits to operate independently of each other according to a graduated pressure regime or a full pressure regime.

La ligne de pression P arrive sur l'entrée de la servovalve SV et alimente en pression variable la chambre du vérin 4 à travers le sélecteur de circuit
SC.The pressure line P arrives at the inlet of the servovalve SV and supplies the cylinder 4 chamber with variable pressure through the circuit selector
SC.

La servovalve est commandée électriquement sur sa bobine à partir d'une unité de commande électronique UCE en modulation d'impulsions par exemple une modulation en largeur d'impulsions ou de rapport cyclique engendrant des signaux de sortie MLI.  The servovalve is electrically controlled on its coil from an electronic control unit UCE in pulse modulation for example pulse width modulation or duty cycle generating PWM output signals.

Cette unité UCE reçoit une commande manuelle
CM par exemple sous la forme d'un potentiomètre PTM permettant de régler la puissance de freinage entre une valeur minimale (MINI) et une valeur maximale (MAXI).This ECU unit receives a manual command
CM for example in the form of a PTM potentiometer for adjusting the braking power between a minimum value (MINI) and a maximum value (MAXI).

Ce potentiomètre provoque des variations de modulation par exemple en largeur des impulsions. This potentiometer causes variations in modulation, for example in pulse width.

Un commutateur manuel de fonctionnement CM par exemple rotatif permet de choisir les fonctions suivantes : frein total, lâcher total et lâcher progressif. Ces fonctions correspondent respectivement au blocage du treuil (immobilisation de la charge), au déroulement continu du treuil (descente rapide de la charge) et au régime graduel ou progressif permettant une grande variété de fonctionnements différents du treuil (retenue contrôlée de la charge). A manual CM operating switch, for example rotary, allows the following functions to be chosen: total brake, total release and progressive release. These functions correspond respectively to the blocking of the winch (immobilization of the load), to the continuous progress of the winch (rapid descent of the load) and to the gradual or progressive regime allowing a large variety of different operations of the winch (controlled retention of the load).

On peut analyser le fonctionnement à partir des pressions. We can analyze the operation from the pressures.

Sans pression, le frein est serré et le treuil au repos en raison de l'effet de traction du ressort sur la sangle. Il s'agit de la fonction "frein total". Without pressure, the brake is applied and the winch at rest due to the pulling effect of the spring on the strap. This is the "total brake" function.

On peut, grâce à EVD mettre SC en communication directe avec toute la pression par la simple commande existante. Le frein se desserre totalement et rapidement. Il s'agit de la fonction "lâcher total" comme prévu à l'origine sur le treuil. Thanks to EVD, SC can be put in direct communication with all the pressure by the simple existing command. The brake is released completely and quickly. This is the "release total" function as originally planned on the winch.

Le fonctionnement qui sera décrit ci-après est celui dit du "lâcher progressif" qui correspond plus particulièrement à celui de l'invention. The operation which will be described below is that of "progressive release" which corresponds more particularly to that of the invention.

La servovalve SV est pilotée par des impulsions de courant modulées en largeur à partir de
UCE pour alimenter à travers SC la chambre du vérin en pression variable graduellement ascendante ou descendante pour commander le desserrage ou le serrage progressifs du frein selon les excursions du potentiomètre PTM de la commande manuelle CM entre une valeur minimale et une valeur maximale et inversement. The SV servo valve is driven by width modulated current pulses from
ECU to supply the cylinder chamber through SC with gradually increasing or decreasing variable pressure to control the progressive release or application of the brake according to the excursions of the potentiometer PTM of the manual control CM between a minimum value and a maximum value and vice versa.

On a décrit ci-dessus le fonctionnement dans le cas d'un vérin avec ressort de rappel en position bloquée du treuil. Il est bien entendu que l'invention s'applique à simple ou à double effet avec un autre moyen de rappel élastique mécanique, hydraulique, électromagnétique ou tout autre.  The operation has been described above in the case of a jack with return spring in the locked position of the winch. It is understood that the invention applies to single or double effect with another mechanical, hydraulic, electromagnetic or any other elastic return means.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Unité de freinage progressif notamment pour treuils (1) et analogues présentant une sangle de friction (3) tendue autour de la surface latérale d'un cylindre (2) solidaire du tambour du treuil (1) pour le freinage de celui-ci, sangle (3) dont une extrémité (5) est fixe et l'autre extrémité (6) reliée à la tige (7) d'un vérin (4) caractérisée en ce que le vérin (4) est alimenté par un fluide moteur à pression variable pour réaliser une variation progressive de la force de serrage ou de desserrage de la sangle (3) sur le cylindre (2) du treuil (1) et permettre ainsi le déblocage ou le blocage progressif du frein du treuil. 1. Progressive braking unit in particular for winches (1) and the like having a friction strap (3) stretched around the lateral surface of a cylinder (2) secured to the winch drum (1) for braking the latter , strap (3) of which one end (5) is fixed and the other end (6) connected to the rod (7) of a jack (4) characterized in that the jack (4) is supplied with a working fluid at variable pressure to achieve a progressive variation of the tightening or loosening force of the strap (3) on the cylinder (2) of the winch (1) and thus allow the progressive release or blocking of the winch brake. 2. Unité de freinage pour treuil selon la revendication 1 caractérisée en que le vérin (4) est alimenté à travers une servovalve SV pilotée en courant par une unité de commande électronique UCE à partir d'une commande manuelle CM. 2. Winch braking unit according to claim 1 characterized in that the jack (4) is supplied through a SV servo valve controlled by an electronic control unit UCE from a manual control CM. 3. Unité de freinage pour treuil selon la revendication 2 caractérisée en ce que la commande manuelle CM est un potentiomètre PTM. 3. Winch braking unit according to claim 2 characterized in that the manual control CM is a PTM potentiometer. 4. Unité de freinage pour treuil selon la revendication 2 caractérisée en ce que la servovalve SV est pilotée en courant en modulation d'impulsions. 4. Winch braking unit according to claim 2 characterized in that the SV servo valve is current controlled by pulse modulation. 5. Unité de freinage pour treuil selon la revendication 4 caractérisée en ce que la modulation d'impulsions est une modulation de largeur ou du rapport cyclique. 5. Winch braking unit according to claim 4 characterized in that the pulse modulation is a width modulation or the duty cycle. 6. Unité de freinage pour treuil selon la revendication 1 caractérisée en ce que la force élastique de rappel en position de blocage est une force apportée par un ressort (8) intégré ou non au vérin (4). 6. Winch braking unit according to claim 1 characterized in that the elastic return force in the locked position is a force provided by a spring (8) integrated or not in the jack (4). 7. Unité de freinage pour treuil selon la revendication 1 caractérisée en ce que le vérin (4) est un vérin hydraulique.  7. Winch braking unit according to claim 1 characterized in that the cylinder (4) is a hydraulic cylinder. 8. Unité de freinage pour treuil selon la revendication 1 caractérisée en ce que le vérin (4) est un vérin pneumatique. 8. Winch braking unit according to claim 1 characterized in that the cylinder (4) is a pneumatic cylinder. 9. Unité de freinage pour treuil selon la revendication 1 ou 7 ou 8 caractérisée en ce que le vérin (4) est un vérin à double effet. 9. Winch braking unit according to claim 1 or 7 or 8 characterized in that the jack (4) is a double-acting jack. 10. Unité de freinage pour treuil selon la revendication 1 caractérisée en ce que la chambre du vérin (4) est reliée à la servovalve SV par un sélecteur de circuit SC permettant de relier le vérin indifféremment à SV ou au circuit d'origine de commande à pleine pression du treuil.  10. Winch braking unit according to claim 1 characterized in that the cylinder chamber (4) is connected to the SV servo valve by a circuit selector SC making it possible to connect the cylinder either to SV or to the original control circuit at full pressure of the winch.
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