DE19849311A1 - Fahrkettenriemenspannungsführungssystem - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft im allgemeinen das Spannen von Laufbändern oder Spur-Laufbändern einer Maschine, die ei­ nen Reibungstrieb zwischen den entsprechenden Antriebsrä­ dern oder Treibrädern und den Laufbändern, und spezieller auf das aktive Verändern der Spannung in den entsprechen­ den Laufbändern ansprechend auf den relativen Schlupf zwischen dem Antriebsrad und dem Laufband.

Stand der Technik

Es ist bekannt, eine Maschine mit einem Reibungstrieb zwischen einem Laufband und einem Antriebsrad vorzusehen. In einigen Anwendungen ist nur ein Antriebsrad und ein Laufband vorhanden. In vielen Anwendungen sind ein An­ triebsrad und ein Laufband auf beiden Seiten der Maschine lokalisiert. In diesen Anwendungen ist das entsprechende Laufband um das Antriebsrad und ein Laufrad gewickelt. Um die Spannung auf dem Laufband zu steuern, um die richti­ gen oder geeigneten Reibungstriebkräfte zwischen dem An­ triebsrad und dem Laufband sicherzustellen, wird eine Kraft auf das Laufrad ausgeübt, um es weiter weg vom An­ triebsrad zu zwingen. Wie bekannt ist, wird diese Kraft durch Verwendung einer Feder aufgebracht, um das Laufrad zu drücken oder zu ziehen. Diese Kraft wird auch durch Verbinden eines hydraulischen Zylinders mit dem Laufrad und Anwenden von unter Druck stehenden Strömungsmittel auf den Zylinder angewandt, um das Laufrad zu drücken oder zu ziehen. Es ist notwendig, eine ausreichende Kraft auf das Laufband vorzusehen, um sicherzustellen daß das Laufband nicht relativ zum Rad während sich verändernder Betriebsbedingungen rutscht bzw. schlüpft, wie zum Bei­ spiel trockene Bedingungen im Gegensatz zu schlammigen Bedingungen. Die Kraft zwischen dem Antriebsrad und dem Laufband muß höher sein, wenn in Schlamm oder anderen rutschigen Bedingungen operiert wird. Um die Ermüdung von anderen assoziierten Komponenten zu reduzieren, sollte die Kraft zwischen dem Antriebsrad und dem Laufband ge­ ringer sein, als wenn in trockenen Bedingungen gearbeitet wird.

In den meisten Anwendungen wird eine hohe Kraft auf das Laufrad angewendete, so daß die Maschine in jeder Bedin­ gung operieren kann. Diese konstante hohe Kraft verur­ sacht jedoch zusätzlichen Verschleiß des Laufbands und anderer assoziierter Komponenten und könnte in vorzeiti­ gem Versagen resultieren. Es ist bekannt, eine einstell­ bare Kraft an den Laufbandspannmechanismus anzuwenden. Dem Bediener oder Fahrzeugführer könnte jedoch nicht be­ wußt sein, daß das Laufband relativ zum Antriebsrad rutscht, wobei somit ein ineffizientes Betriebssystem er­ zeugt wird. Zudem könnte der Bediener eine Kraft anwen­ den, die viel höher als nötig ist, was somit zu einem un­ nötigen Verschleiß und/oder vorzeitigem Versagen des Laufbands und der assoziierten Komponenten führt.

Die vorliegende Erfindung zielt auf das Überwinden eines oder mehrerer der Probleme, die oben beschrieben wurden.

Offenbarung der Erfindung

In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Span­ nungsmanagementsystem vorgesehen zur Verwendung in einer Maschine mit einem Reibungstrieb zwischen einem Antriebs­ rad der Maschine und einem Laufband. Die Maschine weist eine Quelle von unter Druck stehendem Strömungsmittel, einen Behälter, einen Rahmen und eine hydraulischen Betä­ tigeranordnung auf, die über ein Laufrad wirken, um das Laufband bezüglich des Antriebsrades zu spannen. Das Spannungsmanagementsystem weist folgendes auf: einen er­ sten Sensor, der die Geschwindigkeit des Antriebsrades abfühlt, einen zweiten Sensor, der die Geschwindigkeit des Laufbands abfühlt und einen dritten Sensor, der den Betriebsdruck in der hydraulischen Betätigeranordnung ab­ fühlt. Eine hydraulische Ventilanordnung ist vorgesehen und zwischen der Quelle des unter Druck stehenden Strö­ mungsmittel, der hydraulischen Betätigeranordnung und dem Behälter verbunden bzw. angeschlossen. Das Spannungsmana­ gementsystem weist auch eine Steuerung auf, um die abge­ fühlten Geschwindigkeiten des Antriebsrades und des Lauf­ bands zu empfangen, und um Steuersignale an die hydrauli­ sche Ventilanordnung zu liefern, um die Spannung des um Laufbands am Antriebsrad ansprechend auf den Unterschied in der linearen Ausgangsgeschwindigkeit zwischen dem An­ triebsrad und dem Laufband zu steuern, der sich von einem vorbestimmten Wert unterscheidet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Darstellung einer Maschine, die eine Ausführungsform der Erfindung aufweist;

Fig. 2 ist eine teilweise diagrammartige und teilweise schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfin­ dung;

Fig. 3 ist eine teilweise diagrammartige und teilweise schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 ist eine teilweise diagrammartige und teilweise schematische Darstellung einer noch anderen Ausführungs­ form eines Teils oder Abschnitts der Erfindung; und

Fig. 5 ist eine teilweise diagrammartige und teilweise schematische Darstellung einer noch anderen Ausführungs­ form eines Teils bzw. Abschnitts der Erfindung.

Fig. 6 ist eine teilweise diagrammartige und teilweise schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Beste Art und Weise, die Erfindung auszuführen

Mit Bezug auf die Zeichnungen, und spezieller auf Fig. 1 und 2, ist eine Maschine 10 dargestellt, die folgendes aufweist: eine Rahmenanordnung 12, erste und zweite An­ triebsräder 14, 16 und erste und zweite Laufräder 18, 20, die jeweils auf gegenüberliegenden Seiten der Maschine 10 mit ersten und zweiten Laufbänder 22 und 24 angeordnet sind, die um die entsprechenden Antriebsräder und Laufrä­ der 14, 18/16, 20 angeordnet sind. Man erkennt, daß die Rahmenanordnung 12 ein einstückiger Rahmen sein könnte, oder er könnte einen Hauptmaschinenrahmen mit gesonderten Rahmen haben, die an diesem angebracht sind, ohne vom We­ sen der Erfindung abzuweichen. Die Maschine 10 weist auch folgendes auf: eine Quelle von unter Druck stehendem Strömungsmittel, wie zum Beispiel eine veränderbare Ver­ drängungspumpe 26, einen Behälter 28 und eine hydrauli­ sche Betätigeranordnung 30. Man erkennt, daß eine feste oder unveränderliche Verdrängungspumpe auch verwendet werden könnte. Die hydraulische Betätigeranordnung 30 weist erste und zweite hydraulische Zylinderanordnungen 32, 34 auf, die an gegenüberliegenden Seiten der Maschine 10 befindlich sind.

Jede dieser hydraulischen Zylinderanordnungen 32, 34 ist zwischen der Rahmenanordnung 12 und den entsprechenden Laufräder 18, 20 verbunden bzw. angeschlossen. Obwohl im vorliegenden Ausführungsbeispiel die hydraulischen Zylin­ deranordnungen 32, 34 angeordnet sind, um eine Druckkraft auf die entsprechenden Laufräder 18, 20 auszuüben, sei bemerkt, daß die hydraulischen Zylinderanordnungen 32, 34 so angeordnet sein könnten, um eine Zugkraft auf die ent­ sprechenden Laufräder 18, 20 auszuüben. Auf ähnliche Wei­ se sei bemerkt, daß die Laufräder 18, 20 unabhängig von­ einander sein könnten oder miteinander durch eine Achsen­ anordnung verbunden sein könnten, ohne vom Wesen der vor­ liegenden Erfindung abzuweichen.

Wie in Fig. 1 bezüglich nur einer Seite der Maschine 10 gezeigt, übt die Zylinderanordnung 32 eine Druckkraft auf das Laufrad 18 aus, durch Ausüben einer Druckkraft auf ein Ende der Verbindung 36. Die Verbindung 36 ist am an­ deren Ende mit dem Rahmen 12 verbunden, wobei das Laufrad 18 mit der Verbindung 36 zwischen den Verbindungspunkten der Zylinderanordnung 32 und der Rahmenanordnung 12 ver­ bunden ist. Es sei bemerkt, daß andere Anordnungen für das Verbinden der Zylinderanordnung 32 mit dem Laufrad 18 genutzt werden könnten, ohne vom Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Ein Spannungsführungs bzw. managementsystem 40 ist an der Maschine 10 angeordnet und wird betrieben, um die Rei­ bungskraft zwischen den entsprechenden Laufbändern 22, 24 und den entsprechenden Antriebsrädern 16, 18 aktiv zu steuern. Es ist bekannt, daß die Spannung in jedem der Laufbänder 22, 24 direkt proportional ist zur Größe der Reibungskraft zwischen den entsprechenden Antriebsrädern 14, 16 und ihrem assoziierten Laufband 22, 24.

Das Spannungsführungssystem 40 weist eine Steuerung 42 auf, die an der Maschine 10 angeordnet ist, und eine Vielzahl von Sensoren, die verschiedene Betriebsparameter der Maschine 10 abfühlen. Die Vielzahl der Sensoren weist folgendes auf: einen ersten Sensor 44 zum Abfühlen der Geschwindigkeit bzw. Drehzahl des ersten Antriebsrades 14, einen zweiten Sensor 46 zum Abfühlen der Geschwindig­ keit bzw. Drehzahl des ersten Laufrads 18 und einen drit­ ten Sensor 48, der sich im allgemeinen benachbart zur er­ sten hydraulischen Zylinderanordnung 32 befindet, und zwar zum Abfühlen des Betriebsdruckes in der ersten hy­ draulischen Zylinderanordnung 32. Jedes der abgefühlten Signale von dem ersten, zweiten und dritten Sensoren 44, 46, 48 wird zur Steuerung 42 geleitet. Es sei bemerkt, daß die Geschwindigkeit der entsprechenden Antriebsräder 14, 16 wie gezeigt am Antriebsrad abgefühlt werden könnte oder am oder innerhalb eines Getriebes, eines Lenkungssy­ stems oder eines Endantriebs (nicht gezeigt), ohne vom Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Die Vielzahl der Sensoren weist außerdem folgendes auf:
einen vierten Sensor 50 zum Anfühlen der Geschwindigkeit des zweiten Antriebsrades 16, einen fünften Sensor 52 zum Abfühlen der Geschwindigkeit des zweiten Laufrads und ei­ nen sechsten Sensor 54, der im allgemeinen benachbart zur zweiten Hydraulikzylinderanordnung 34 befindlich ist, und zwar zum Abfühlen des Betriebsdrucks in der zweiten hy­ draulischen Zylinderanordnung 34. Jedes der abgefühlten Signale vom vierten, fünften und sechsten Sensor 50, 52, 54 wird ebenfalls zur Steuerung 42 geleitet.

Die Quelle des unter Druck stehenden Strömungsmittels 26 ist mit den entsprechenden ersten und zweiten hydrauli­ schen Zylinderanordnungen 32, 34 durch entsprechende er­ ste und zweite Liefer- bzw. Versorgungsleitungen 56, 58 verbunden.

Ein erstes pilotbetätigtes oder vorgesteuertes Rück­ schlagventil 60 mit einer Pilotstufe 62 ist vorgesehen und in der ersten Lieferleitung 56 zwischen der Pumpe 26 und der ersten hydraulischen Zylinderanordnung 32 ange­ ordnet. Das pilotbetätigte Rückschlagventil 60 erlaubt einen Strömungsmittelfluß zur hydraulischen Zylinder­ anordnung 32 hin und ist in der Lage, den Fluß in der entgegengesetzten Richtung zu kontrollieren oder zu bloc­ kieren.

Das Spannungsführungssystem 40 weist außerdem erste und zweite hydraulische Ventilanordnungen 64, 66 auf, da jede der ersten und zweiten hydraulischen Ventilanordnungen 64, 66 gleich ist, wird nur die erste dieser Anordnungen detailliert beschrieben. Die Elemente der zweiten Anord­ nung werden mit der selben Elementnummer mit einem zu­ sätzlichen Strichsymbol bezeichnet.

Die erste hydraulische Ventilanordnung 64 weist ein er­ stes Steuerventil auf, wie zum Beispiel ein elektrisch betätigtes Steuerventil 68, das in der ersten Lieferlei­ tung 56 zwischen der Pumpe 26 und dem pilotbetätigtes Rückschlagventil 60 angeordnet ist. Wie in Fig. 2 ge­ zeigt, ist das erste Steuerventil 68 ein unendlich bzw. stufenlos veränderliches Steuerventil. Es sei bemerkt, daß das erste Steuerventil 68 kein unendlich bzw. stufen­ los veränderliches Steuerventil sein muß. Das erste Steu­ erventil 68 ist zwischen einer ersten, federvorgespannten Position, bei der der Strömungsmittelfluß von der Pumpe 26 zur hydraulischen Zylinderanordnung 32 hin blockiert ist, und einer zweiten Position, bei der der Fluidstrom von der Pumpe 26 frei durchfließen kann, bewegbar. Das erste Steuerventil 68 ist zur zweiten Position hin beweg­ bar, ansprechend auf den Empfang eines elektrischen Si­ gnals von der Steuerung 42.

Die erste hydraulische Ventilanordnung 64 weist außerdem ein zweites Steuerventil auf, wie zum Beispiel ein elek­ trisch betätigtes Steuerventil 70, das in einer Pilotlei­ tung 72 zwischen der Pumpe 26 und der Pilotstufe 62 des pilotbetätigten Rückschlagventils 60 angeordnet ist. Das zweite Steuerventil 70 ist zu einer ersten Position fe­ dervorgespannt, bei der der Teil der Pilotleitung 72 zwi­ schen dem zweiten Steuerventil 70 und der Pilotstufe 62 mit dem Behälter 28 in Verbindung ist. Das zweite Steuer­ ventil 70 ist zu einer zweiten Position hin bewegbar, an­ sprechend auf den Empfang eines elektrischen Signals von der Steuerung 42. Bei der zweiten Position des zweiten Steuerventils 70 ist die Pumpe mit der Pilotstufe 62 des pilotbetätigten Rückschlagventils 60 in Verbindung.

Eine Abflußleitung 74 wird vorgesehen und mit der ersten Lieferleitung 56 zwischen dem ersten Steuerventil 68 und dem pilotbetätigten Rückschlagventil 60 verbunden. Ein Begrenzer, wie zum Beispiel eine Zumeßöffnung 76, ist in der Abflußleitung 74 angeordnet. Eine zweite Abflußlei­ tung 74' mit einer Zumeßöffnung 76', die darin angeordnet ist, ist mit der zweiten Lieferleitung 58 zwischen dem Steuerventil 68' und dem pilotbetätigten Rückschlagventil 60' verbunden. Die hydraulischen Ventilanordnungen 64, 66 weisen auch entsprechende Einwegrückschlagventile 77, 77' auf, die in den entsprechenden ersten und zweiten Liefer­ leitungen 56, 58 an einem Ort zwischen den Steuerventilen 68, 68' und dem Verbindungspunkt der entsprechenden Ab­ flußleitungen 74, 74' angeordnet sind. Das Einwegkon­ trollventil 77/77' erlaubt einen Fluß zu den entsprechen­ den hydraulischen Zylinderanordnungen 32, 34 hin und blockiert einen Fluß in der entgegengesetzten Richtung und wird betrieben, um das unter Druck stehende Strö­ mungsmittel zu blockieren, das von den hydraulischen Zy­ linderanordnungen 32, 34 zum Behälter 28 vom Betätiger zurückkehrt, der den Pumpensteuerungen unterliegt.

Erste und zweite Akkumulatoren 78, 80 sind entsprechend mit den entsprechenden ersten und zweiten Lieferleitungen 56, 58 verbunden, die zu den ersten und zweiten hydrauli­ schen Zylinderanordnungen 32, 34 benachbart sind. Wie in Fig. 2 gezeigt, sind die Akkumulatoren 78, 80 direkt an der geeigneten bzw. entsprechenden hydraulischen Zylin­ deranordnung 32/34 angebracht, und die entsprechenden Lieferleitungen 56, 58 sind mit der geeigneten bzw. ent­ sprechenden der hydraulischen Zylinderanordnungen 32, 34 durch den assoziierten Akkumulator 78/80 verbunden.

Mit Bezug auf Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. In der Ausführungsform der Fig. 3 haben gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen. Zur Vereinfachung wird nur eine Seite der Maschine 10 ge­ zeigt und beschrieben. Es sei bemerkt, daß die Steuerung 42 auch Signale von der zweiten Seite empfängt und Steu­ ersignale zur zweiten Seite zum Steuern der Spannung des Laufbands 24 auf der zweiten Seite sendet. In Fig. 3 ist die hydraulische Zylinderanordnung 32 der hydraulischen Betätigeranordnung 30 ein doppelt wirkender Zylinder und die hydraulische Ventilanordnung 64 weist erste und zwei­ te Dreipoisitionssteuerventile 82, 84 auf, die zwischen der Pumpe 26 und den entsprechenden Enden der doppelt wirkenden Zylinderanordnung 32 angeordnet sind. Jede der ersten und zweiten Dreipositionssteuerventile 82, 84 wird betrieben, um den Strömungsmittelfluß zu und von den as­ soziierten Enden der doppelt wirkenden Zylinderanordnung 32 zu steuern.

Jedes der Steuerventile 82, 84 ist auf eine erste Positi­ on federvorgespannt, bei welcher ein Strömungsmittelfluß in allen Richtungen blockiert wird. Jedes der Steuerven­ til 82, 84 ist zu einer oder der anderen seiner Be­ triebsposition bewegbar, ansprechend auf den Empfang ei­ nes elektrischen Signals von der Steuerung 42. Bei der einen Betriebsposition des ersten Dreipositionssteuerven­ tils 82 ist die Pumpe 26 in Verbindungen mit dem einen Ende des hydraulischen Zylinders 32 durch eine Leitung 86, und der Behälter 28 wird blockiert. In seiner zweiten Betriebsposition ist der Pumpenfluß blockiert und das ei­ ne Ende des hydraulischen Zylinders 32 ist in Verbindung mit dem Behälter 28. In der einen Betriebsposition des zweiten Dreipositionssteuerventils 82 ist die Pumpe 26 in Verbindung mit dem anderen Ende des hydraulischen Zylin­ ders 32 durch eine Leitung 88, und der Behälter 28 ist blockiert. In seiner zweiten Betriebsposition ist der Pumpenfluß blockiert, und das andere Ende des hydrauli­ schen Zylinders 32 ist in Verbindung mit dem Behälter 28. Es sei bemerkt, daß ein Akkumulator normalerweise nötig sein würde, um einen Rücklauf oder Rückstoß der entspre­ chenden Laufräder 18, 20 vorzusehen.

Der dritte Sensor 48 ist mit der Leitung 86 verbunden, die zur hydraulischen Zylinderanordnung 32 benachbart ist, und ein siebenter Sensor 90 ist mit der Leitung 88 verbunden, die benachbart zur hydraulischen Zylinder­ anordnung 32 ist. Der siebente Sensor 90 sendet ein Si­ gnal zur Steuerung 42, das repräsentativ für den Druck im anderen Ende der hydraulischen Zylinderanordnung 32 ist.

Mit Bezug auf Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform der entsprechenden hydraulischen Zylinderanordnungen 32, 34 und der Akkumulatoren 78, 80 offenbart. Da beide hy­ draulische Zylinderanordnungen 32, 34 gleich sind wird nur die erste beschrieben werden. Die erste hydraulische Zylinderanordnung 32 hat erste und zweite Kolben, die durch einen Teil des Zylindergehäuses getrennt sind, um erste und zweite Kolbenkammern 92, 94 zu definieren. Die Lieferleitung 56 ist mit der ersten Kolbenkammer 92 ver­ bunden, und der Akkumulator 78 ist mit der zweiten Kol­ benkammer 94 verbunden. Die Kräfte, die in jeder der er­ sten und zweiten Kolbenkammern 92, 94 entwickelt werden, wirken zusammen durch die Zylinderstange 95, um das Lauf­ rad 18 weg vom Antriebsrad 14 zu zwingen, um das Laufband 22 zu spannen. Wie oben bemerkt, würde die zweite hydrau­ lische Zylinderanordnung 34 dieselbe wie die hydraulische Zylinderanordnung 32 sein. Wie diagrammartig gezeigt, sind die Stangenendkammern belüftet. Die hydraulischen Zylinderanordnungen 32, 34 der vorliegenden Ausführungs­ form könnten in Verbindung mit der hydraulischen Venti­ lanordnung der Fig. 2 verwendet werden.

Mit Bezug auf Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform der hydraulischen Zylinderanordnungen 32, 34 und der Ak­ kumulatoren 78, 80 gezeigt. Wiederum wird, da die ersten und zweiten hydraulischen Zylinderanordnungen 32, 34 gleich sind, nur die erste beschrieben werden. Der Akku­ mulator 78 ist mit dem einen Ende der hydraulischen Zy­ linderanordnungen 32 verbunden, um eine Kraft zu erzeu­ gen, um das Laufband 22 auf einen vorbestimmten Maxi­ mumpegel zu spannen, während die Lieferleitung 56 mit dem anderen Ende der hydraulischen Zylinderanordnung 32 ver­ bunden ist, um der Kraft steuerbar zu widerstehen, die durch den Akkumulator 78 erzeugt wird.

Zusätzlich sind in der Ausführungsform der Fig. 5 die zweiten und fünften Sensoren 46, 52 durch lineare Ge­ schwindigkeitssensoren ersetzt, wie zum Beispiel ein Sonar- oder Radarsensor 96, der betrieben wird, um die Geschwindigkeit der Maschine 10 bezüglich der Oberfläche, die überstrichen wird, abzufühlen. Die Geschwindigkeit der Maschine 10 bezüglich der Oberfläche, die überstri­ chen wird, ist repräsentativ für die Geschwindigkeit der entsprechenden Laufbänder 22, 24. Durch Vergleich der Vorwärtsgeschwindigkeit oder Rückwärtsgeschwindigkeit der Maschine 10 bezüglich der Geschwindigkeit jedes der An­ triebsräder 14, 16 kann die Größe des Schlupfs oder Rut­ schens zwischen den entsprechenden Antriebsrädern 14, 16 und dem assoziierten Band bestimmt werden, und die Span­ nung darin kann demgemäß variiert werden, um den Grad des Schlupfens oder Rutschens zwischen dem entsprechenden An­ triebsrad 14, 16 und seinem assoziierten Laufband 22, 24 zu steuern. Es sei bemerkt, daß während normaler Arbeits­ bedingungen normalerweise ein gewisser Zugschlupf vorhan­ den ist zwischen der Oberfläche, die überstrichen wird, und das entsprechenden Laufband 22, 24. Konsequenterweise würde, wenn ein Sonar- oder Radarsensor genutzt wird, dieser normale Arbeitsschlupf zwischen der überstrichenen Oberfläche und den Laufbändern 22, 24 eingerechnet wer­ den, wenn die Größe des Schlupfs oder des Rutschens zwi­ schen dem entsprechenden Antriebsrad 14/16 und dem zuge­ hörigen Laufband 22/24 berechnet wird.

Mit Bezug auf Fig. 6 wird eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Gleiche Elemente ha­ ben gleiche Bezugszeichen. In der Ausführungsform der Fig. 3 ist eine Quelle von unter Druck stehendem Strö­ mungsmittels 28, eine elektrisch gesteuerte Pumpe, die an- oder ausgeschaltet werden kann und die genutzt wird, um unter Druck stehendes Strömungsmittel durch ein Ein­ wegrückschlagventil 98 zu liefern, daß in der Lieferlei­ tung 56 angeordnet ist. Das Strömungsmittel wird gleich­ zeitig zu beiden hydraulischen Zylinderanordnungen 32, 34 geliefert. Ein Akkumulator 100 ist mit der Lieferleitung 56 verbunden, stromabwärts vom Einwegrückschlagventil 98. Die hydraulische Ventilanordnung 64 weist ein elektrisch gesteuertes proportionales Ventil 102 auf, das zwischen dem Behälter 28 und einem Punkt auf der Lieferleitung 56 angeordnet ist, stromabwärts vom Einwegrückschlagventil 98. Das elektrisch gesteuerte proportionale Ventil 102 ist auf eine erste Position federvorgespannt, bei welcher die Lieferleitung 56 in Verbindung ist mit dem Behälter 28, und zu einer zweiten Position hin bewegbar, bei wel­ cher die Lieferleitung 56 vom Behälter blockiert bzw. ge­ sperrt wird. Das elektrisch gesteuerte proportionale Ven­ til 102 ist zur zweiten Position hin bewegbar, anspre­ chend auf den Empfang eines elektrischen Signals von der Steuerung 42.

Die hydraulischen Zylinderanordnungen 32, 34 sind die selben wie bezüglich der Fig. 5 dargelegt, wie oben be­ schrieben. In der vorliegenden Anordnung wird ein Paar von Sonar- oder Radarsensoren 96 verwendet, um die Ge­ schwindigkeit der entsprechenden Laufbänder 22, 24 abzu­ fühlen. Die Sensoren 44, 50 werden verwendet, um die Ge­ schwindigkeit der entsprechenden Antriebsräder 14, 16 abzufühlen.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Während des Betriebs der Maschine 10, die das vorliegende Spannungsführungssystem 40 der Fig. 2 aufweist, wird die Spannung innerhalb der entsprechenden Laufbänder 22, 24 aktiv gesteuert. Wenn zum Beispiel ein Schlupf zwischen dem Antriebsrad 14, 16 und dem zugehörigen Laufband 22 auftritt, wie durch die Steuerung 42 abgefühlt, so sendet die Steuerung 42 ein elektrisches Signal zum ersten Steu­ erventil 68, um unter Druck stehendes Strömungsmittel durch das pilotbetätigtes Rückschlagventil 60 zur hydrau­ lischen Zylinderanordnung 32 zu senden, um zusätzliche Kraft zum Laufrad 18 hinzuzufügen, um somit Spannung zum Laufband 22 hinzuzufügen. Wenn die Kraft einmal um einen vorbestimmten Wert oder eine vorbestimmte Menge erhöht wurde, wie durch den dritten Sensor 48 abgefühlt, so un­ terbricht die Steuerung das elektrische Signal zum ersten Steuerventil 68, und blockiert somit den Fluß des unter Druck stehenden Fluids durch das Ventil hindurch. Die Steuerung wartet eine vorbestimmte Zeit und kontrolliert, um zu bestimmen, ob ein Schlupf zwischen dem Antriebsrad 14 und dem Laufband 22 vorhanden ist. Wenn kein Schlupf vorhanden ist, so sendet die Steuerung ein elektrisches Signal zum zweiten Steuerventil 70, um unter Druck ste­ hendes Strömungsmittel zur Pilotstufe 62 des pilotbetä­ tigten Rückschlagventils 60 zu senden, um das Rückschlag­ ventil 60 steuerbar zu öffnen. Wenn das Rückschlagventil 60 offen ist, so wird unter Druck stehendes Strömungsmit­ tel von der hydraulischen Zylinderanordnungen 32 zum Be­ hälter 28 über das Rückschlagventil 60 und durch die Zu­ meßöffnung 76 in der Abflußleitung 74 frei- bzw. abgelas­ sen. Wenn der Druck in der hydraulischen Zylinderanord­ nung 32 einmal auf einen vorbestimmten Wert reduziert wurde, so kehrt das zweite Steuerventil 70 zu seiner er­ sten Position zurück, und schließt somit das Rückschlag­ ventil 60.

Nach einer vorbestimmten Zeitdauer kontrolliert bzw. überprüft die Steuerung 42, um zu bestimmen, ob ein Schlupf zwischen dem Antriebsrad 14 und dem Laufband 22 vorhanden ist. Wenn kein Schlupf vorhanden ist, so sendet die Steuerung 42 wieder ein elektrisches Signal zum zwei­ ten Steuerventil 70, um das Rückschlagventil 60 zu öffnen und den Druckpegel in der hydraulischen Zylinderanordnung 32 auf einen vorbestimmte Größe zu senken. Wenn jetzt ein Schlupf vorhanden ist, so sendet die Steuerung 42 ein elektrisches Signal zum ersten Steuerventil 68, um den Druck des Strömungsmittels in der hydraulischen Zylinder­ anordnung 32 um eine vorbestimmte Größe zu erhöhen. Die Steuerung 42 kontrolliert bzw. prüft kontinuierlich, um zu bestimmen, ob ein Schlupf zwischen dem Antriebsrad 14 und dem Laufband 22 vorhanden ist, und stellt die Span­ nung im Laufband 22 ein, um den niedrigsten Spannungspe­ gel beizubehalten, der die Steuerung zwischen dem An­ triebsrad 14 und dem Laufband 22 steuert.

Der Akkumulator 78 funktioniert bzw. wird dazu betrieben, um eine konstante Kraft zur hydraulischen Zylinderanord­ nung 32 zu allen Zeiten hinzuzufügen und im Falle des Verlusts von unter Druck stehendem Strömungsmittel von der Pumpe 26 liefert der Akkumulator 78 eine ausreichende Kraft, um einen vorbestimmten Minimumspannungspegel zwi­ schen dem Antriebsrad 14 und dem Laufband 22 beizubehal­ ten. Der Akkumulator 78 wird auch verwendet, um ein Rück­ laufen oder einen Rückstoß des Laufrades 18 aufzufangen bzw. zu absorbieren.

Die Spannung im zweiten Laufband 24 wird auf dieselbe Weise gesteuert, wie oben dargelegt bezüglich der Span­ nung im ersten Laufband 22. Konsequenterweise ist keine zusätzliche Beschreibung nötig.

Beim Betrieb des Spannungsführungssystems 40 der Fig. 3 bestimmt die Steuerung 42, ob ein Schlupf zwischen dem Antriebsrad 14 und dem Laufband 22 vorhanden ist. Wenn ein Schlupf vorhanden ist, so sendet die Steuerung 42 elektrische Signale zu den ersten und zweiten Dreipositi­ onssteuerventilen 82, 84. Das elektrische Signal zum er­ sten Dreipositionssteuerventil 82 bewegt es zur Be­ triebsposition, um unter Druck stehendes Strömungsmittel steuerbar zu einem Ende der hydraulischen Zylinderanord­ nung 32 zu senden, um die Spannung im Laufband 22 zu er­ höhen. Zur selben Zeit bewegt das elektrische Signal das zweite Dreipositionssteuerventil 84 in seine eine Be­ triebsposition, um Strömungsmittel steuerbar zu erlauben, vom anderen Ende der hydraulischen Zylinderanordnung 32 zu entweichen. Nachdem eine vorbestimmte Zeit abgelaufen ist, bestimmt die Steuerung, ob ein Schlupf noch auf­ tritt. Wenn ein Schlupf noch auftritt, so sendet die Steuerung 42 wiederum elektrische Signale zu den ersten und zweiten Dreipositionssteuerventilen 82, 84, um die Spannung im Band 22 zu erhöhen.

Die Steuerung 42 prüft ständig, um zu bestimmen, ob ein Schlupf zwischen dem Antriebsrad 14 und dem Laufband 22 vorhanden ist. Wenn kein Schlupf nach einer vorbestimmten Zeit vorhanden ist, so sendet die Steuerung 42 elektri­ sche Signale zu den ersten und zweiten Dreipositionssteu­ erventilen 82, 84, um die Spannung im Laufband um einen vorbestimmten Wert bzw. um eine vorbestimmte Größe zu senken. Das elektrische Signal zum zweiten Dreipositions­ steuerventil 84 bewegt es zur zweiten Betriebsposition, um unter Druck stehendes Strömungsmittel zum anderen Ende der hydraulischen Zylinderanordnung 32 zu senden oder zu leiten, und gleichzeitig bewegt das elektrische Signal zum ersten Dreipositionssteuerventil 82 es zur zweiten Betriebsposition, um Strömungsmittel vom einen Ende der hydraulischen Zylinderanordnung 32 freizulassen. Nach ei­ ner vorbestimmten Zeitperiode, wenn immer noch kein Schlupf vorhanden ist, sendet die Steuerung 42 wiederum elektrische Signale zu den ersten und zweiten Dreipositi­ onssteuerventilen 82, 84 um die Spannung im Laufband 22 zu senken. Sobald ein Schlupf detektiert wird, bewirkt die Steuerung 42, eine Vergrößerung der Spannung zwischen dem Antriebsrad 14 und dem Laufband 22 um einen vorbe­ stimmten Wert. Durch kontinuierliches Überwachen der Laufbandspannung und durch Einstellen der Spannung wird die nötige Spannung beibehalten, um Rutschen bzw. einen Schlupf zu steuern bzw. zu kontrollieren. Durch Steuerung der Spannung im Laufband 22 auf einen Pegel, der nötig ist, um den Schlupf gerade zu kontrollieren, wird die Le­ bensdauer des Laufbands 22 und der zugehörigen Komponen­ ten verlängert und deren Verschleiß wird gesenkt.

Der Betrieb der Ausführungsform der Fig. 4, um das Lauf­ band 22 zu spannen, ist der selbe wie der der Fig. 2, außer daß die hydraulische Zylinderanordnung 32 unter­ schiedlich ist. Der Akkumulator 78, der innerhalb der zweiten Kolbenkammer 94 wirkt, erhält eine konstante Mi­ nimumkraft auf, die auf das Laufrad 18 wirkt, um das Laufband 22 zu spannen. Zusätzliche Kraft wird durch steuerbares Leiten von unter Druck stehenden Strömungs­ mittel in die erste Kolbenkammer 92 hinzugefügt. Der Be­ trieb des Spannungsführungssystems 40 der Ausführungsform der Fig. 2, um die Laufbandspannung zu erhöhen oder zu erniedrigen, ist der selbe wie für die Ausführungsform der Fig. 4. Die Minimumkraft, die durch den Akkumulator 78 auf dem Laufband 22 erzeugt wird, ist ausreichend, um eine Reibungstriebkraft zwischen dem Antriebsrad 14 und dem Laufband 22 zu erzeugen, um eine kontinuierliche Spannung im Fall sicherzustellen, daß ein Verlust im un­ ter Druck stehendem Strömungsmittel von der Pumpe 26 auf­ tritt.

Der Betrieb des Steuerns der Spannung im Laufband 22 der Fig. 5 ist derselbe wie der bezüglich der Fig. 2, außer daß der Betrieb der hydraulischen Zylinderanordnung 32 unterschiedlich ist. Die Steuerung 42 dient immer noch der Beibehaltung der Sollspannung im Laufband 22. In der Ausführungsform der Fig. 5 ist der Akkumulator 78 mit dem einen Enden der hydraulischen Zylinderanordnung 32 verbunden und legt eine Kraft an, die das Laufband 22 auf einen vorbestimmten Maximumpegel spannt. Unter Druck ste­ hendes Strömungsmittel von der Pumpe 26 wird steuerbar zum anderen Ende der hydraulischen Zylinderanordnung 32 gerichtet oder gesendet, um die Spannung im Laufband 22 steuerbar zu senken. Das Spannungsführungssystem 40 der Fig. 2 wird effektiv in der Ausführungsform der Fig. 5 verwendet. Spezieller fühlt die Steuerung 42 die Spannung im Laufband 22 ab, und wenn kein Schlupf auftritt, so sendet die Steuerung 42 unter Druck stehendes Fluid aus der Pumpe 26 in das andere Ende der hydraulischen Zylin­ deranordnung 32, um die Kraft zu reduzieren, die auf das Laufrad 18 wirkt. Nach einer vorbestimmten Zeitperiode, wenn immer noch kein Schlupf vorhanden ist, wirkt die Steuerung 42, um den Druck im anderen Ende der hydrauli­ schen Zylinderanordnung 32 weiterhin zu erhöhen, um die Spannung auf das Laufband 22 zu reduzieren. Die Steuerung 42 kontrolliert ständig, um festzustellen, ob ein Schlupf zwischen dem Antriebsrad 14 und dem Laufband 22 vorhanden ist und stellt die Kraft ein, die auf das Laufrad 18 wirkt, um eine Spannung im Laufband 22 auf einen Pegel beizubehalten, um den Schlupf gerade zu steuern oder zu kontrollieren.

In der Betriebsweise der Ausführungsform der Fig. 5 wird der Schlupf zwischen dem Antriebsrad 14 und dem Laufband 22 anders bestimmt als in den anderen Ausführungsformen. Es sei bemerkt, daß der Schlupf der Ausführungsform der Fig. 5 auf die selbe Weise bestimmt werden könnte, wie der der anderen Ausführungsformen, und daß der Schlupf in den anderen Ausführungsformen auf die Weise bestimmt wer­ den könnte, die bezüglich der Fig. 5 beschrieben wurde.

In Fig. 5 bestimmt der Sonar- oder Radarsensor 96 die Geschwindigkeit der Maschine 10 bezüglich der überstri­ chenen Oberfläche und vergleicht sie mit der Geschwindig­ keit des Antriebsrades 14. Nach Berücksichtigung eines Prozentsatzes, um einen normalen Schlupf zwischen dem Laufband 22 und der überstrichenen Oberfläche zu kompen­ sieren oder auszugleichen, bestimmt die Steuerung des Schlupfs, wenn vorhanden, zwischen dem Antriebsrad 14 und dem Laufband 22 und paßt dessen Spannung entsprechend an.

In der Betriebsweise der Fig. 6 wird ein Schlupf der entsprechenden Laufband 22, 24 relativ zu den zugehörigen Antriebsrädern 14, 16 durch die Steuerung 42 bestimmt, an­ sprechend auf den Empfang der entsprechenden Sensoren 64, 50 und des Paars der Sonar- oder Radarsensoren 96. Wie bezüglich Fig. 5 bemerkt, liefern die Akkumulatoren 68, 80 eine vorbestimmte Maximumspannung zu den entsprechen­ den Laufband 22, 24. Um die Spannung auf die Laufbänder 22, 24 zu senken, sendet die Steuerung 42 ein elektri­ sches Signal zum Proportionalventil 102, daß es auf die zweite Position bewegt, um den Strömungsmittelfluß von der Lieferleitung 56 zum Behälter zu blockieren. Zur sel­ ben Zeit sendet die Steuerung 42 ein elektrisches Signal zur Pumpe 28, um sie zu veranlassen, unter Druck stehen­ des Strömungsmittel zu produzieren. Wenn der Druck in der Lieferleitung 56 einen vorbestimmten Druckpegel erreicht, wie durch den Sensor 48 abgefühlt, so wird die Pumpe 28 ausgeschaltet. Diese Ausführungsform behält den selben Druckpegel in beiden hydraulischen Zylinderanordnungen 32, 34 bei. Der Akkumulator 100 wird betrieben, um eine Reserve von unter Druck stehendem Strömungsmittel in der Lieferleitung 56 bereitzustellen.

Wenn eines der Laufbänder 22, 24 schlupft, so sendet die Steuerung ein elektrisches Signal zum Proportionalventil 102, um unter Druck stehendes Strömungsmittel aus der Lieferleitung 56 steuerbar freizulassen, und somit der Kraft, die den entsprechenden Akkumulatoren 78, 80 unter­ liegt, zu ermöglichen, beide Laufbänder 22, 24 zu span­ nen. Wie oben bemerkt, macht die Steuerung 42 nötige An­ passungen in der Spannung in den Laufbändern 22, 24 um die nötige Kraft beizubehalten, so daß die Laufbänder 22, 24 nicht bezüglich der Antriebsräder 14, 16 rutschen oder schlüpfen.

Die vorliegende Anordnung der Fig. 6 mit Vergleich zu den vorangegangenen Ausführungsformen liefert ein Span­ nungsführungssystem, das weniger Komponenten nutzt, wäh­ rend sie immer noch ein Spannungsführungssystem sicher­ stellt, das einen Schlupf zwischen den entsprechenden An­ triebsrädern 14, 16 und den zugehörigen Laufbändern 22, 24 steuert.

Mit Hinblick auf das Vorangegangene ist ersichtlich, daß die Struktur der vorliegenden Erfindung ein Spannungsfüh­ rungssystem 40 vorsieht, das das Rutschen zwischen einem Antriebsrad 14 und einem Laufband 22 steuert. Durch Steuerung der Spannung im Laufband 22 auf einen Pegel, der gerade den Schlupf zwischen dem Antriebsrad 14 und dem Laufband 22 kontrolliert oder steuert, wird die Le­ bensdauer des Laufbands und der zugehörigen Komponenten erhöht und/oder deren Verschleiß wird reduziert, ohne auf den Betrieb der Maschine 10 in veränderlichen Betriebsbe­ dingungen zu verzichten.

Andere Aspekte, Ziele und Vorteile dieser Erfindung sind aus den Zeichnungen, der Beschreibung und den Ansprüchen ersichtlich.

Claims (13)

1. Ein Spannungsführungs- bzw. managementsystem zur Verwendung in einer Maschine mit einem Reibungstrieb zwi­ schen einem Antriebsrad der Maschine und einem Laufband, einer Quelle von unter Druck stehendem Strömungsmittel, einem Behälter, einer Rahmenanordnung, und einer hydrau­ lischen Betätigeranordnung, die durch eine Laufrad wirkt, um das Laufband bezüglich des Reibungsantriebsrades zu spannen, wobei das Spannungsführungssystem folgendes auf­ weist:
einen ersten Sensor, um die Geschwindigkeit des An­ triebsrades abzufühlen;
einen zweiten Sensor, um die Geschwindigkeit des Laufbands abzufühlen;
einen dritten Sensor, um den Betriebsdruck in der hydraulischen Betätigeranordnung abzufühlen;
eine hydraulische Ventilanordnung, die zwischen der Quelle des unter Druck stehenden Strömungsmittels, der hydraulischen Betätigeranordnung und dem Behälter ange­ schlossen ist; und
eine Steuerung, um die abgefühlten Geschwindigkeiten des Antriebsrades und des Laufbands zu empfangen, und um deren entsprechenden linearen Ausgangsgeschwindigkeiten zu bestimmen, und um Steuersignale an die hydraulische Ventilanordnung zu senden, um die Spannung des Laufbands auf das Antriebsrad zu steuern, ansprechend auf den Un­ terschied in der linearen Ausgangsgeschwindigkeit zwi­ schen dem Antriebsrad und dem Laufband der sich von einem vorbestimmten Wert unterscheidet.

2. Das Spannungsführungssystem des Anspruchs 1, wobei die hydraulische Betätigeranordnung eine hydraulische Zy­ linderanordnung aufweist, die zwischen der Rahmenanord­ nung und das dem Laufrad angeschlossen ist, und wobei die hydraulische Ventilanordnung ein Steuerventil aufweist zum proportionalen Steuern des unter Druck stehenden Strömungsmittelflusses durch eine Lieferleitung zu einem Ende der hydraulischen Zylinderanordnung.

3. Das Spannungsführungssystem des Anspruchs 2, wobei ein pilotbetätigtes Rückschlagventil in der Lieferleitung zwischen der hydraulischen Ventilanordnung und der hy­ draulischen Zylinderanordnung angeordnet ist, und worin eine Zumeßöffnung in einer Abflußleitung angeordnet ist, die zwischen dem Behälter und einem Punkt auf der Liefer­ leitung zwischen der hydraulischen Ventilanordnung und dem pilotbetätigten Ventil angeschlossen ist.

4. Das Spannungsführungssystem des Anspruchs 3, wobei das Steuerventil ein elektrisch betätigtes Steuerventil ist, und worin ein Akkumulator mit der hydraulischen Zy­ linderanordnung verbunden ist und in Strömungsmittelver­ bindung mit dem einen Ende der hydraulischen Zylinder­ anordnung ist.

5. Das Spannungsführungssystem oder Spannungssteuersy­ stem des Anspruchs 4, wobei das pilotbetätigte Rück­ schlagventil eine Pilotstufe hat, und worin ein zweites elektrisch betätigtes Steuerventil zwischen der Quelle des unter Druck stehenden Fluids und dem pilotbetätigte Rückschlagventil angeordnet ist, um die Quelle des unter Druck stehenden Strömungsmittels mit der Pilotstufe des pilotbetätigte Rückschlagventils zu verbinden.

6. Das Spannungsführungssystem des Anspruchs 5, wobei der zweite Sensor die Geschwindigkeit des Laufbandes durch Abfühlen der Geschwindigkeit des Laufrades abfühlt.

7. Das Spannungsführungssystem des Anspruchs 5, wobei der zweite Sensor die Geschwindigkeit des Laufbands durch Abfühlen der Geschwindigkeit der Maschine relativ zur Oberfläche, die überstrichen wird, abfühlt.

8. Das Spannungsführungssystem des Anspruchs 5, wobei die Maschine ein zweites Antriebsrad, ein zweites Laufrad aufweist, und worin die hydraulische Betätigeranordnung eine zweite hydraulische Zylinderanordnung aufweist, die betriebsmäßig zwischen der Rahmenanordnung und dem Lauf­ rad angeschlossen ist, und worin das Spannungsführungssy­ stem folgendes aufweist: einen vierten Sensor, um die Ge­ schwindigkeit des zweiten Antriebsrades abzufühlen, einen fünften Sensor, um die Geschwindigkeit des Laufbands ab­ zufühlen, einen sechsten Sensor, um den Betriebsdruck in der zweiten hydraulischen Zylinderanordnung abzufühlen, eine zweite hydraulische Ventilanordnung, die zwischen der Quelle des unter Druck stehenden Strömungsmittels und der zweiten hydraulischen Zylinderanordnung angeschlossen ist, und wobei die Steuerung die Signale von vierten, fünften und sechsten Sensoren empfängt und die linearen Ausgangsgeschwindigkeiten des Laufbands und des Antriebs­ rades bestimmt und Steuersignale an die zweite hydrauli­ sche Ventilanordnung sendet, um die Spannung des Lauf­ bands zu steuern, ansprechend auf den Unterschied in der linearen Ausgangsgeschwindigkeit zwischen dem Antriebsrad und dem Laufband, der sich von einem vorbestimmten Wert unterscheidet.

9. Das Spannungssteuersystem des Anspruchs 8, wobei die zweite hydraulische Ventilanordnung ein drittes elek­ trisch betätigtes Steuerventil aufweist, das mit der hy­ draulischen Zylinderanordnung durch eine zweite Liefer­ leitung verbunden ist, und worin ein zweites pilotbetä­ tigtes Rückschlagventil in der zweiten Lieferleitung zwi­ schen dem dritten elektrisch betätigten Steuerventil und der hydraulischen Zylinderanordnung angeordnet ist, und worin ein viertes elektrisch betätigtes Steuerventil zwi­ schen der Quelle des unter Druck stehenden Fluids und dem pilotbetätigten Rückschlagventil angeordnet ist, und wor­ in eine zweite Abflußleitung mit einer Zumeßöffnung, die darin angeordnet ist, zwischen dem Behälter und einem Punkt auf der zweiten Lieferleitung zwischen dem vierten elektrisch betätigten Steuerventil und dem pilotbetätig­ tem Rückschlagventil angeschlossen ist.

10. Das Spannungsführungssystem des Anspruchs 9, wo­ bei ein zweiter Akkumulator an die zweite Lieferleitung angeschlossen ist, die zur zweiten hydraulischen Zylin­ deranordnung benachbart ist.

11. Das Spannungsführungssystem des Anspruchs 3, wobei die hydraulische Betätigeranordnung einen hydrauli­ schen Zylinder mit zwei getrennten Kolbenkammern auf­ weist, und wobei die Lieferleitung mit einer der Kolben­ kammern verbunden ist, und wobei ein Akkumulator mit dem hydraulischen Zylinder verbunden ist und in Verbindung mit der anderen Kolbenkammer ist.

12. Das Spannungsführungssystem des Anspruchs 3, wobei die hydraulische Betätigeranordnung einen hydraulischen Zylinder aufweist, wobei das eine Ende mit der Quelle des untere Druck stehenden Strömungsmittels verbunden ist, um die Spannung auf das Laufband selektiv zu verringern, und wobei das andere Ende mit einem Akkumulator verbunden, um die Spannung auf das Laufband zu erhöhen.

13. Das Spannungsführungssystem des Anspruchs 2, wobei das Steuerventil auch den Fluidstrom vom einen Ende der hydraulischen Zylinderanordnung zum Behälter selektiv steuert und ein zweites Steuerventil aufweist, um den un­ ter Druck stehenden Strömungsmittelfluß proportional durch eine zweite Lieferleitung zum und vom anderen Ende der hydraulischen Zylinderanordnung zu steuern.