NO169503B - Hydraulisk styreinnretning for nivaainnstilling av en skuff - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et system for regulering av stillingen av en lasteskuffe som er opplagret på en bom i henhold til innledningen av krav 1.

Utstyr og kjøretøyer for lasthåndtering, f.eks. industri-og jordbruks-lastemaskiner, er ofte utstyrt med nivelleringssystemer for regulering av lasteskuffens stilling mens bommen løftes eller senkes. I noen hydrauliske skuffenivellerings-systemer kan fluid overføres til skuffesylinderen fra bomsylinderen (GB-A-1599283, DE-B-1122443, US-A-3987920). Ved andre nivelleringssystemer overføres fluid til skuffesylinderen fra en pumpe eller annen trykk-kilde. I systemet som utnytter pumpeutgangsstrøm for skuffenivellering, må pumpekapasiteten økes fordi pumpestrømmen avledes fra bomsylinderen til skuffesylinderen, eller syklustidene blir lengere enn ved et system uten skuffenivellering. Systemer som fullstendig er avhengig av fluid fra bomsylinderen, kan vise seg unøyaktige grunnet midlertidige fravær av bomreturstrøm eller variasjoner i returstrøm som følge av vekslende belastningstrykk eller syklushastigheter. Ved systemer for avleding av nivellerings-fluidstrøm fra slavesylindere er det nødvendig at slavesylinder-fortrengningene er omhyggelig anpasset til geometrien og skuffesylinderfortrengningene i bom/skuffesystemet.

Det er et formål ved oppfinnelsen å frembringe et bom/- skuffesystem med et hydraulisk system som automatisk og selektivt kan utnytte enten bomsylinder-returstrømmen eller pumpestrømmen (eller en kombinasjon av begge) for skuffenivellering.

Et annet formål ved oppfinnelsen er å utnytte fluidstrøm fra pumpe for skuffenivellering, dersom bomsylinder-retur-strømmen eller trykket er utilstrekkelig.

Ifølge oppfinnelsen er disse og andre formål oppnådd ved frembringelse av en hydraulisk krets for regulering av fluid-strømmen til bom- og skuffesylindere i et lasthåndterings-system. Den hydrauliske kretsen innbefatter en separat, manuelt styrbar retningsreguleringsventil for utstrekking og inntrekking av bommens og skuffenes sylinderaggregater. Gjennom en skyttelventil kan bomsylinder-returstrømmen overføres til et innløp i en skuffenivelleringsventil. Fluid fra en hovedpumpe overføres også til skuffenivelleringsventilens innløp. Trykkstyrte ventiler i bomsylinder-tilførselsledningene og mellom pumpen og skuffeventilinnløpet vil automatisk og selektivt forsyne skuffenivelleringsventilens innløp med bomretur-strøm, pumpestrøm eller begge deler i varierende proporsjoner. Skuffenivelleringsventilen er solenoidestyrt ved hjelp av en elektronisk posisjonstilbakemeldings-kontrollenhet som er forbundet med følere som sporer bommens og skuffens posisjon.

Det henvises til tegningene, hvori:

Fig. 1 viser et forenklet, skjematisk diagram av et skuffenivelleringssystem innbefattende den hydrauliske krets ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et hydraulisk kretsdiagram av den hydrauliske krets ifølge oppfinnelsen.

Skuffenivelleringssystemet 10 omfatter en lasteskuffe 12 som er svingbart opplagret på enden av en bom 14 som er svingbart montert på en rammedel 16 på et kjøretøy eller en lastemaskin (ikke vist). Bommen 14 svinges ved hjelp av et bomsylinderaggregat 18 og skuffen svinges av et skuffesylinder-aggregat 20 som gjennom koblingsledd 11 og 13 er forbundet med bommen og skuffen. En hydraulisk krets 22 regulerer fluid-strømmen til og fra sylinderaggregatene 18 og 20. En elektronisk kontrollenhet (E.C.U.) 28 mottar et posisjonssignal fra en bomstillingsføler 30 og et skuffeposisjonssignal fra en skuffestillingsføler 32. Følerne 30 og 32 kan være i form av konvensjonelle, dreibare potensiometere. Kontrollenheten 28 frembringer ventilstyresignaler som overføres til inngangene i en elektrisk styrt skuffenivelleringsventil 90 i den hydrauliske kretsen 22. Kontrollenheten 28 kan innbefatte en konven-sjonell, elektronisk posisjonstilbakemeldings-analog kontroll-krets, eller denne funksjon kan gjennomføres av et digitalt kontrollsystem innbefattende en hensiktsmessig programmert mikroprosessor.

Ifølge fig. 2 omfatter det hydrauliske kretssystem 22 en pumpe 40 og et trau eller reservoar 42. Pumpen 40 kan levere trykkfluid til kjøretøyets hovedkretser (ikke vist) og leverer trykkfluid til en fjærsentrert, manuelt betjent 4-veis- og 4-posisjons-omreguleringsventil 44 og til en fjærsentrert, manuelt betjent 4-veis- og 3-posisjons-skuffestyreventil 46 gjennom en hovedventil 48.

Ventilen 44 omfatter en pumpekanal, en traukanal, en første belastningskanal som er forbundet med hodeenden av bomsylinderaggregatet 18 gjennom en ledning 52, en trykkstyrt ventil 54 samt en ledning 56, og en andre trykk-kanal som er forbundet med stangenden av sylinderaggregatet 18 gjennom en ledning 62, en trykkstyrt ventil 64 og en ledning 66.

En ventilanordning 70 innbefatter en innerkanal 71, en første åpning 72 som forbinder kanalen 71 med ledningen 76, en

andre åpning 74 som forbinder kanalen 71 med ledningen 66 og en tredje åpning 76 som forbinder kanalen 71 med ledningen 78. Et ventilelement (skyttelventildel) 80 med kuleender kan beveges i kanalen 71, for å sperre den ene av åpningene 72 eller 74 med det høyeste trykk og forbinde den av åpningene 72 eller 74 som har det laveste trykk, med åpningen 76. Ventilen 70 er dessuten forsynt med et stempel 82 som påvirkes på den ene side av trykket til ledningen 62 og på den annen side av trautrykket. Ved høyt trykk i ledningen 62 beveges stemplet 82 og skyver ventilelementet 80 oppad, sett i figuren.

Skuffestyreventilen 46 innbefatter en pumpekanal, en traukanal, en første belastningskanal som er forbundet med hodeenden av skuffesylinderaggregatet 20 gjennom en ledning 86, og en andre belastningskanal som er forbundet med stangenden av skuffesylinderaggregatet 20 gjennom en ledning 88.

I det hydrauliske kretssystem 22 inngår også en 4-veis-, 3-posisjons-skuffenivelleringsventil 90 som styres av sole-noider 91 og 93. Ventilen 90 innbefatter en traukanal som er forbundet med trauet gjennom en ledning 92 og et filter 94, og er forbundet med ledningen 66 gjennom en ledning 96 og en tilbakeslagsventil 98. Videre er ventilen 90 utstyrt med et innløp eller en pumpekanal som kan motta fluid fra pumpen 40 gjennom hovedventilen 48, en ledning 100, en trykkstyrt ventil 102, en ledning 104 og en tilbakeslagsventil 106. Innløpet eller pumpekanalen vil også motta fluid fra ledningen 78 gjennom en tilbakeslagsventil 108 og en ledning 110. I ventilen 90 inngår videre en første belastningskanal som er forbundet med stempelenden av skuffesylinderaggregatet 20 og med ledningen 86 gjennom en ledning 114, samt en andre belastningskanal som er forbundet med stangenden av skuffesylinderaggregatet 20 og med ledningen 88 gjennom en ledning 116. Gjennom belastningstrykkfølende ledninger 118, 120 og 122 overføres trykk fra den første belastningskanal i ventilen 90 (eller fra den andre belastningskanal i ventilen 90, gjennom en innvendig belastningsfølerkanal) til de trykkstyrte ventiler, henholdsvis 54, 64 og 102. En ytterligere belastningsføle-ledning 121 vil kunne benyttes dersom dette system skal anvendes i et hydraulisk system med pumper eller trykk- og strømningskompenserte styreventiler.

Den trykkstyrte ventil 54 vil normalt holdes stengt av en fjær 124 og av trykket i ledningen 118, og tvinges til åpen stilling av trykket i ledningene 52 og 56 gjennom styreledninger 53 og 57. Den trykkstyrte ventil 64 vil normalt holdes stengt av en fjær 126 og av trykket i ledningen 120, og tvinges til åpen stilling av trykket i ledningene 62 og 66 som virker gjennom styreledninger henholdsvis 140 og 142. Den trykkstyrte ventil 102 holdes åpen av en fjær 128 og av trykket i ledningen 122. Trykket i ledningen 130 stenger ventilen 102 under motvirkning av den forenede kraft fra fjæren 128 og trykket til ledningen 122 som er rettet mot trykket i ledningen 130.

Skuffesynking grunnet lekkasje kan reduseres ved tilføying av en styrt tilbakeslagsventil 123 i ledningen 114. Gjennom styreledningen 125 vil det leveres pumpetrykk for åpning av ventilen 123, når skuffesylinderaggregatet 20 skal inntrekkes.

Når styreventilen 44 skifter, for utstrekking av sylinderaggregatet 18, vil trykket i ledningen 52 overvinne kraften fra fjæren 124 og åpne ventilen 54, slik at hydraulisk fluid kan strømme til hodeenden av sylinderaggregatet 18. Samtidig føres skyttelventilen 3 0 til den viste posisjon, slik at fluid fra stangenden av sylinderaggregatet 18 kan strømme til pumpekanalen i skuffenivelleringsventilen 90 gjennom ledningen 66, åpningene 74 og 76, ledningen 78, tilbakeslagsventilen 108, ledningene 110 og 104 og tilbakeslagsventilen 106. Fluid fra stangenden av sylinderaggregatet 18 kan også strømme tilbake til trauet gjennom ledningen 66, ventilen 64, ledningen 62 og ventilen 44, dersom trykket i ledningen 66 overvinner kraften fra fjærene 126, og åpner ventilen 64.

Når sylinderaggregatet 18 utstrekkes (eller inntrekkes) for å svinge bommen 14, vil posisjonsfølerne 30 og 32, E.C.U. 28 og skuffenivelleringsventilen 90 samvirke til opprettholdelse av skuffens 12 opprinnelige retning i forhold til rammen 16.

Hvis f.eks. sylinderaggregatet 18 utstrekkes for løfting av bommen 14, vil ventilen 90 bringes i sin stilling for

skuffetilbaketrekking, og belastningstrykket i ledningen 116 overføres gjennom trykkfølerledningene til ventilene 54, 64 og 102. Dette belastningstrykk tilstreber og stenger ventilene 54 og 64, og å åpne ventilen 102. Fluid fremføres derved til stangenden av sylinderaggregatet 20 fra pumpen 40, gjennom ventilen 48, ledningen 100, ventilen 102 og ledningen 104, og/eller fra stangenden av sylinderaggregatet 18 gjennom ledningen 66, ventilanordningen 70, ledningen 78, ventilen 108 og ledningen 110.

Fjærene 128 og 126 er slik valgt at ventilen 102 vil stenges ved et lavere trykkdifferensial enn ventilen 64, og derved lukke og sperre for fluidstrømmen fra pumpen 40 hver gang returstrømmen fra sylinderen 18 og trykket til ledningen 66 er tilstrekkelig for å oppnå den ønskede tiltrekking av sylinderaggregatet 20 ved hjelp av ventilen 90. Hvis det av en eller annen grunn returneres lite eller ingen olje fra stangenden av bomsylinderaggregatet 18, vil ventilen 64 stenges og ventilen 102 holdes åpen, for levering av fluid fra pumpen 40 til ventilen 90.

Styreventilen 44 er fortrinnsvis slik konstruert, at når den beveges for inntrekking av bomsylinderaggregatet 18, vil ledningen 52 forbindes med trauet innen ledningen 62 åpnes for pumpetrykket. Under tyngdekraftinnvirkning vil bommen 14 senkes og hodeenden av bomsylinderaggregatet 18 bringes under trykk. Dette trykk som virker gjennom ledningene 56 og 57, åpner ventilen 54 for opprettelse av returstrøm gjennom ledningen 52 og ventilen 44, slik at bommen 14 kan senkes. Den ekspanderende stangende av sylinderaggregatet 18 mottar samtidig fluid fra trauet 42 gjennom ledningen 66, tilbakeslagsventilen 98, ledningene 96 og 92 og filteret 94.

Når bommen 14 senkes, vil følerne 30 og 32, E.C.U. 28 og skuffenivelleringsventilen 90 samvirke til utstrekking av sylinderaggregatet 20 og opprettholdelse av skuffens 12 ønskede stilling i forhold til rammen 16. Under bomsenkingen føres eksempelvis ventilen 90 til sin stilling for utstrekking av skuffesylinderaggregater. Skuffebelastnings-fluidtrykket til

ledningen 114 spores og overføres til ventilene 54, 64 og 102. Samtidig ledes trykket gjennom ventilen 44, ledningen 62 og styreledningen 140 til stemplet 82 i ventilanordningen 70. Fordi den trykkpåvirkede flate av stemplet er minst tre ganger større enn det flatepartiet av kulen som er vendt mot åpningen 72, vil ventilanordningen 70, når trykket i ledningen 62 er ca. en tredjedel av trykket i hodeenden av sylinderaggregatet 18, skifte til en stilling hvori åpningen 74 er lukket og åpningen 72 er åpen mot åpningen 76, slik at returstrømmen fra hodeenden

av sylinderaggregatet 18 kan ledes til ventilen 90, gjennom

ventilanordningen 70, ledningen 78, ventilen 108, ledningene 110 og 104 og tilbakeslagsventilen 106. Denne returstrøm blir derved primærkilden for utstrekking av skuffesylinderaggregatet 20.

Hvis fluidstrømmen gjennom ledningen 100 overstiger det som er nødvendig for nivellering av skuffen gjennom ventilen 90, vil trykket i ledningen 62 bevirke at ventilen 64 åpnes, slik at overskuddstrømmen kan ledes til stangenden av bomsylinderaggregatet 18. Når trykket i stangenden av bomsylinderaggregatet og i styreledningen 130 overstiger den forenede kraft fra fjæren 128 og trykket i ledningen 122, stenges ventilen 102, hvorved hele fluidstrømmen fra pumpen 40 tvinges inn i stangsiden av sylinderaggregatet 18, slik at syklustiden avtar. Returstrøm fra ledningen 56 utover det som kreves for utstrekking av skuffesylinderaggregatet, vil ledes til trauet gjennom ventilen 54, ledningen 52 og ventilen 44.

Oppfinnelsen er i det ovenstående beskrevet i tilknytning til en spesiell utførelsesform, og det påpekes at mange alternativer, modifikasjoner og variasjoner vil være åpenbare for fagkyndige. Oppfinnelsen er derfor ment å omfatte samtlige slike alternativer, modifikasjoner og variasjoner som faller innenfor rammen av de etterfølgende krav. Oppfinnelsen kan f.eks. komme til anvendelse med den bom-, skuffe- og sylinder-anordning som er beskrevet i US-patentskrift 4.408.518, ved skifting av koblingsforbindelsene til solenoidene 91 og 93, slik at bom- og skuffeaggregatene vil utstrekkes og inntrekkes sammen. Videre kan skuffestillingsføleren plasseres på et mer beskyttet sted, f.eks. mellom skuffesyUnderhuset og koblingsleddet 11, forutsatt at E.C.U. modifiseres for å utrede stillingsforholdet mellom bommen og skuffen ut fra forholdet mellom sylinderen 20 og koblingsleddet 11.

Claims (12)

1. Hydraulisk styreinnretning for nivåinnstilling av en skuff (12) som er bikkbart opplagret i en svingbar utligger (14), idet det for svinging av utliggeren (14) og bikking av skuffen (12) er anordnet minst ett separat hydraulisk drivelement (18, 20), med en pumpe (40) , en forrådsbeholder (42) , en styreventil (44) for innstilling av væskeforbindelsen mellom pumpen (40), forrådsbeholderen (42) og utliggerens (14) drivelement (18), og med en skuffenivå-reguleringsventil (90) som oppviser en ventilinngangsåpning som kan forbindes med utliggerens (14) drivelement (18), samt laståpninger som kan forbindes med skuffens (12) drivelement (20) og som styrer en væskeforbindelse mellom ventilåpningen og laståpningen på en slik måte at en ønsket innstilling av skuffen (12) kan opprettholdes under svinging av utliggeren (14), karakterisert ved at, under forbigåelse av styreventilen (44), ventilinngangsåpningen er forbundet med pumpen (40) , og en forrådsbeholderåpning for skuffnivå-regule-ringsventilen (90) er forbundet med forrådsbeholderen (42) , og at det er anordnet ventilanordninger (fluidtilførselsanord-ninger) (70) ved hjelp av hvilke ventilinngangsåpningen automatisk og valgfritt kan forbindes med utliggerens (14) drivelement (18), med pumpen (40) eller såvel med utliggerens drivelement (18) som med pumpen (40).

2. Styreinnretning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at drivelementene omfatter minst en utliggersylinder (18) og minst en skuffesylinder (20).

3. Styreinnretning i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at skuffeventilsystemet er anordnet for selektiv væsketilførsel både under utstrekking og inntrekking av utliggerens (14) drivelement (18).

4. Styreinnretning i samsvar med et av kravene 1-3, karakterisert ved at det er anordnet en trykkpåvirkelig ventilanordning (102) som, i avhengighet av en økning i belastningstrykket mot skuffens (12) drivelement (2 0), utvider forbindelsen mellom pumpen (40) og skuffens (12) drivelement (20).

5. Styreinnretning i samsvar med et av kravene 2-4, karakterisert ved at utliggerens (14) drivelement (18) står i forbindelse med styreventilen (44) gjennom en returledning (62, 66), at en grenledning (78) som er forbundet med innløpsåpningen i en skuffenivåreguleringsventil (90), står i forbindelse med returledningen (62, 66) gjennom en ventilanordning (70), at en første trykkpåvirkelig ventil (64) er innkoblet i returledningen (62, 66) mellom styreventilen (44) og ventilanordningen (70) , at det i en tilførselsledning (100) som forbinder pumpen (40) direkte med skuffenivåreguleringsventilens (90) innløpsåpning, er innkoblet en andre trykkpåvirkelig ventil (102) og at det er anordnet belastnings-trykkfølere hvorigjenom belastningstrykket ved skuffenivåreguleringsventilens innløpsåpning overføres til den første og andre trykkpåvirkelige ventil (64, 102) på slik måte at den første ventil (64) stenges og den andre ventil (102) åpnes i avhengighet av en økning i det trykk som spores av belastnings-trykkfølerne.

6. Styreinnretning i samsvar med krav 5, karakterisert ved at returledningen (66) står i forbindelse med en stangende av utliggerens (14) drivelement (18), at en tredje trykkpåvirkelig ventil (54) er innkoblet i en ledning (52, 56) som forbinder styreventilen (44) med en hodeende av utliggerens (14) drivelement (18), og at denne tredje ventil (54) stenges i avhengighet av en økning i det trykk som spores av belastningstrykkfølerne.

7. Styreinnretning i samsvar med krav 5 eller 6, karakterisert ved en første trykkpåvirkelig ventil (64) med to åpninger som er forbundet med to separate seksjoner av returledningen (62, 66), en bevegelig ventildel for regulering av gjennomløpskanalen mellom de to åpninger, et fjærelement (126) som forspenner ventildelen i dens lukkede stilling, minst en første utløseranordning (140, 142) som påvirkes av trykket i returledningen (62, 66) og som, ved økende trykk, driver ventildelen til dens åpne stilling, og en andre utløseranordning (120) som påvirkes av trykket fra belastningstrykkfølerne og som, ved økende trykk, driver ventildelen til dens lukkede stilling.

8. Styreinnretning i samsvar med et av kravene 5-7, karakterisert ved en andre trykkpåvirkelig ventil (102) med to åpninger som er forbundet med to separate seksjoner av tilførselsledningen (100, 104), en bevegelig ventildel, for regulering av gjennomløpskanalen mellom de to åpninger, et fjærelement (128) som forspenner ventildelen i dens åpne stilling, en første utløseranordning (130) som påvirkes av trykket i returledningen (66) og som, ved økende trykk, driver ventildelen, under motvirkning av fjærkraften, til dens lukkede stilling, og en andre utløseranordning (122) som påvirkes av trykket fra belastningstrykkfølerne og som, ved økende trykk, motvirker virkningen fra den første utløser-anordning (130).

9. Styreinnretning i samsvar med krav 8, karakterisert ved at den første utløser-anordning for den andre trykkpåvirkelig ventil (102) påvirkes av det rådende trykk i returledningen (66) mellom utliggerens (14) drivelement (18) og den første trykkpåvirkelig ventil (64) .

10. Styreinnretning i samsvar med et av kravene 2-9, karakterisert ved at fluidtilførselssystemet omfatter en ventilanordning (70) hvis ventilhus er utstyrt med en første innløpsåpning (74) som er forbundet med stangenden av utliggerens (14) drivelement (18), en andre innløpsåpning (72) som er forbundet med hodeenden av utliggerens (14) drivelement (18), og en utløpsåpning (76) som er forbundet med en grenledning (78) som er tilkoblet skuffenivåreguleringsventilens (90) innløpsåpning, og at det i ventilhuset er anordnet en bevegelig skyttelventildel (80) hvorigjennom innløpsåpningen med det lave trykk kan forbindes med utløpsåpningen (76) og den andre innløpsåpning avsperres mot utløpsåpningen (76).

11. Styreinnretning i samsvar med krav 10, karakterisert ved at ventilanordning (70) innbefatter en trykkpåvirkelig del (82) som står i inngrep med skyttelventildelen (80) og påvirkes av trykket i returledningen (62) på slik måte at ventilanordningen (70), ved økende trykk, inntar en slik stilling at den første innløpsåpning (74) stenges og den andre innløpsåpning (72) forbindes med utløps-åpningen (76) .

12. Styreinnretning i samsvar med krav 11, karakterisert ved at skyttelventildelen (80) omfatter en første trykkvirksom flate som utsettes for trykket i returledningen (66) i seksjonen mellom drivelementet (18) og den første trykkpåvirkelige ventil (64), og en andre trykkvirksom flate som utsettes for trykket i tilførselsledningen (56), og at den trykkpåvirkelige del (82) innbefatter en tredje trykkvirksom flate som utsettes for trykket i returledningen (62) i seksjonen mellom styreventilen (44) og den første trykkpåvirkelige ventil (64), hvor den tredje flate er større enn den første flate.