Brevet FR2231536A1 — publié le 19741227

La présente invention se rapporte à un dispositi de commande automatique de la charge de véhicules entraînés par l'intermédiaire de transmissions, par exemple véhicules routiers, tracteurs, @ngins de construction de route équipements de @err@ssement et machines analogues. Dans la présente description, l'expression "coupleur hydraulique" est utilisée pour définir aussi bien des convertisseurs de couple que des coupleurs hydrauliques dans des systèmes de transmission automatique. Le rendement d'une transmission automatique, comportant un convertisseur de couple ou un coupleur hydraulique comme organe de liaison entre le moteur à combustion interne et la boîte à engrenages mécaniques, dépend principalement du glissement entre l'élément moteur et l'élément entr@îné du coupleur hydraulique. Ces transmissions sont par conséquent conçues pour un changement de vitesse automatique, afin de ne pas surcharger le moteur et aussi de ne pas augmenter le couple du c-upleur hydraulique au-delà ae sa plage de rendement optimal.Le changement de rapport d'engrena- gas est obtenu par l'effet combiné de la vitesse de rotation de 1' arbre de propulsion, agissant sur une pompe à huile, dune part,et de l'ouverture de l'accélérateur d'autre part, la pression d' huIle résultante étant utilisée pour déplacer des soupapes de commande d'ouverture ou de fermeture d'embrayage et de frein des engrenages planétaires appropries. I1 est évident qu'un réglage incorrect de la charge augmente le glissement du coupleur hydraulique, ce qui entraîne des pertes d'énergie qui engendrent un chauffage excessif de l'huile, ou peut provoquer un rapport d'engrenages trop élevé tandis que le couple est faible et que le glissement du coupleur hydraulique est petit. La commande des engrenages de transmission par les deux facteurs combines de la vitesse d'arbre de propulsion et de l'ou- verture d'accélérateur est compliquée et, dans certaines conditions, non satisfaisante en ce qui concerne le couple du moteur. De plus, elle est relativement coûteuse. La présente invention évite, d'une maniere nouvelle, ces divers inconvénients. Elle est basée sur l'utilisation du glisse rt proportionnel des éléments du coupleur hydraulique, pour mo dî1Ier le rapport d'engrenages de la transmission méca@ique afin d'obtenir un couple constant à la @itesse de rotation optimale du moteu@. De même, avec un équipement de terrassement mobile, 1' invention permet de modifier la charge dûe à la résistance du sol, par soulèvement ou descente de la pelle, du poussoir, de la lame ou de tout autre accessoire déplacé sur le sol, chaque fois que le glissenent est trop fort ou trop faible, respectivement. L'invention fournit un dispositif automatique de réglage de charge, pour un véhicule routier, un véhicule guidé ou tout autre équipement mobile comportant un coupleur hydraulique ou un convertisseur de couple comme organe de liaison entre le moteur et les engrenages de transmission mécanique, dans lequel a vitesse de rotation de ltélément moteur et celle de l'élément entraîné du coupleur hydraulique sont transmises à l'entrée d'un dispositif de mesure de glissement. Celui-ci fournit un signal électrique de sortie, qui commande l'enclenchement d'un rapport d'engrenages inférieur chaque fois que le glissement proportionnel atteint une valeur supérieure prédéterminée, et qui commande 11 enclenchement Jt un rapport supérieur chaque fois que le glissement proportionnel atteint une valeur inférieure prédéterminée.Dans les engins de terrassement, le signal de sortie de l'appareil dimesure de glissement est utilisé pour réduire la charge sur l'équipement entraîné, par soulèvement de cet équipement au-dessusvdu sol, modification de son angle d'attaque ou action analogue. Dans une forme préférée de réalisation de l'invention, deux corps tournants sont connectés respectivement au c8té moteur et au ctté entraîné du coupleur hydraulique, directement ou par l'intermédiaire d'une transmission mécanique. Ces corps sont munis de dispositifs émetteurs d'impulsions magnétiques ou optiques, équidistants de l'axe des corps et régulièrement espacés, deux compteurs d'impulsions étant prévus pour recevoir les impulsions fournies par chaque caté et transmettre des sorties à un circuit logique commun capable de les transformer en signaux électriques, qui sont émis pour des glissements proportionnels maximal et minimal prédéterminés du caté entraîné du coupleur, respectivement, Ces signaux sont ensuite transmis à au moins un distributeur de commande électrohydraulique ou électropneumatique, pour modifier le rapport d'engrenages d'une transmission mécanique accouplée au demicoupleur entraîné, ou pour modifier la position d'un équipement attaché au véhicule. Les dispositifs émetteurs d'impulsion peuvent comprendre une pluralité de pièces en matière magne'tique, par exemple en fc régulièrement espacées et faisant saillie a 1 périphérie d' un corps cylindrique. Chaque corps est relié, directement ou indi rectement, à l'arbre d'entrée et n arbre de soitie du coupleur V @ulique, respectivement. Par su tes ds imputions sont engen dré@@ @@r les dites pièces qui se dépla@ent dans le champ magnétique de têtes magnétiques placées dans leur voisinage. Dans une autre forme de i-ealisation, les impulsions peu- vent être obtenues par effet optique. Dans ce cas, le mécanisme comprend un corps tournant qui présente à sa périphérie une plura lité d'intervalles ou de perforations régulièrement espacés. Une source lumineuse et un dispositif photo-sensible sont disposés de part et d'autre de la partie perforée du corps tournant, de maniè- re à ce que la lumière émise par la source atteigne le capteur seulement lorsqu'un intervalle traverse le faisceau lumineux. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description de ses formes de réalisation, non limitatives, représentées sur les dessins annexés. Fig. 1 est une vue schématique, en élévation, d'un système de commande suivant 11 invention, comportant un dispositif de mesure de glissement à impulsions magnétiques, et Fig. 2 représente un convertisseur de couple équipé d'une mesure de glissement de type optique et de moyens électroniques de commande du rapport d'engrenages. On se reporte à la figure i, qui représente un coupleur hydraulique 1 entraîné par un arbre d'entrée 11 qui est rigidement relié au tore moteur 12 comportant des ailettes radiales à l'inté- rieur du carter de coupleur. Le flux d'huile en rotation dans le coupleur communique un mouvement de rotation à un tore entraîné 13 semblable, dans le méme sens mais toutefois à une vitesse plus faible que celle de 11 arbre d'entrée. Le mouvement de rotation du tore entraîné est communiqué à une transmission mécanique 2, du type à engrenages ou à planétaires, par un arbre de sortie 14. L'arbre de sortie tourne évidemment à une vitesse inférieure à celle de l'arbre d'entrée. Le quotient de la différence des vitesses divisée par la vitesse d'entrée est appelé le glissement proportionnel du coupleur. Par conséquent, le glissement s=(n0 - n1)/nO, ou le rapport de vitesse ru - n1/n0, doit être maintenu à l'intérieur de certaines limites, conformément à la conception du coupleur hydraulique, pour iter des pertes par frottement levées et un échauffement excessif du fluide hydraulique.C'est le rôle de la transmission mécanique 2 d'éviter la surcharge du coupleur et du moteur par la réalisation d'un rapport approprié de la vitesse n1 de l'arbre ae sortie du coupleur et de la vitesse nfde l'arbre 21 de propulsion à son extrémité arrière, qui transmet la puissance aux roues du véhicule. Comme déjà indiqué, dans les transmissions automatiques connues, les rapports d'engrenages sont modifiés par une pression d'huile obtenue à partir des paramètres combinés de position de 1' accélérateur et de vitesse du véhicule exprimée par n2. Dans la présente réalisation, le glissement relatif de l'arbre de sortie du coupleur est utilisé pour déclencher un changement automatique de rapport, de la façon suivante. Deux engrenages identiques ou deux roues dentées appropriées 31 et 32, en alliage d'acier, comportant un nombre égal de dents 33, sont fixés rigidement à l'arbre d'entrée Il et à l'arbre de sortie 14, de façon à tourner avec ces derniers.A 11 opposé des dent 33 et à faible distance de chaque pignon, sont disposées deux têtes magnétiques 34 et 35 dont le champ magnétique est interrompu par chaque dent traversante, ce qui engendre une impulsion électrique. Ces impulsions sont ensuite transmises à deux compteurs 36 et 37, dont la sortie est envoyée à un circuit logique 38. Celui-ci est programmé pour transmettre des commandes à un électroaimant 39 d'un distributeur de commande 40, pneumatique ou hydraulique, paur certaines valeurs basses ou hautes du glissement calculé (nO - "1)/nô, de façon à déplacer les engrenages de la transmission mécanique pour obtenir un rapport supérieur ou inférieur, et par suite le glissement de coupleur désiré etla régulation de la charge du moteur. La liaison entre le distributeur de commande 39 et la transmission 2 est représentée sous forme de trois conduites 22. Toutefois, un plus grand nombre de conduites peuvent etre nécessaires pour des transmissions qui comportent un plus grand nombre de rapports d'engrenages. Au lieu de calculer le glissement (nO - n1)/n0, les circuits électroniques peuvent etre conçus de manière à traiter le rapport de vitesse rs = n1/nO. On donne pour cela une valeur fixe à nO, la deuxième vitesse n1 étant la variable qui commande le changement de charge. Pour obtenir cette relation, le compteur d'impulsions 36 du côté moteur donne un signal chaque fois qu'un nombre déterminé No d'impulsions, par exemple 1 000, a été compté, ce qui provoque la transmission au circuit logique du nombre N1 d'impulsions comptées par le deuxième compteur 37.Ce nombre N1 représente le rapport des vitesses, qui peut varier à l'intérieur d'une plage relativement petite, le circuit logique fournissant des signaux de commande pour un changement de rapport à chaqu extrémité de la plage de variation. Par exemple. si l@ @@mbre @@impulsions comptées par le compteur 37 est N1 = 95# pour le signal 1 000 du compteur 36, cela correspond à un rapport de ïit-sse de C,95, ou un glisse non de 5%.Si les limites de la rlage de glissement sont par eixen- ple 6% et 2%, correspondant à un rapport de vitesse de 0,94 et 0,98, un signal de commande est émirs pour engager un rapport inférieur, à 940 impulsions, et un rapport supérieur, à 980 impulsions. Il est évident que le nombre 1000 a été choisi arbitrairement et qu'on peut adopter toute' autre valeur, selon le nombre de dents et la vitesse de rotation du moteur a La figure 2 représente un dispositif semblable, dans lequel un convertisseur de couple 1t, de type connu, remplace le coupleur hydraulique. Ce convertisseur de couple comprend une pompe 12, reliée à l'arbre d'entrée 11 par l'intermédiaire du carter de convertisseur, un stator 15 et une turbine 13, reliée à l'arbre de sortie 14. Le glissement de la turbine 13 par rapport à ia pompe 12 est mesuré et utilisé pour commander les engrenages de transmission mécanique, par le systeme suivant.Deux disques parallèles 32' et 31t sont fixés rigidement à l'arbre de sortie 14 et au carter de pompe 12, respectivement. Ces disques tournent donc à des vitesses différentes, suivant le glissement de la turbine entraînée. Les deux disques sont perforés, près de leur bord extérieur, par un nombre égal de fentes radiales étroites 33t, régulièrement espacées sur le mame diamètre. Une source lumineuse 5, par exemple une petite ampoule, est placée entre les deux disques, au rayon des fentes 33', et deux dispositifs photosensibles 34' et 35' sont placés à 1' extérieur des dIsques, à l'opposé de la source lumineuse. Ces dispositifs détectent la lumière qui traverse les fentes lorsque ces dernières passent devant la source lumineuse, L'alternance de lumière et d'obscurité, reçue par les détecteurs, provoque la formation d'un grand nombre d'impulsions, qui est exprimé par No = nO.z, N1 = n1.z, z étant le nombre de fentes prévues dans chaque disque. Ces impulsions sont transmises à deux compteurs 36 et 37 qui envoient des signaux à un circuit logique 38. Ce dernier a pour fonction d'envoyer les commandes nécessaires à un électro-aimant 39 d'un distributeur de commande 40 electro-hydrau- lique ou électro-pneumatique qui criente les engrenages dans la transmission mécanique 2o En relation avec cette disposition, il faut rappeler qu'un convertisseur de couple est conçu a) pour une plage de glissement beaucoup plus grande que celle d'un coupleur hydraulique et b) pour un rapport de la vitesse de pompe à la vitesse de turbine, au rendement maximal, différent de 1/1 suivant la courbure et les angles des ailettes.Ainsi, il peut titre avantageux, par exemple, de fixer les limites entre une valeur inférieure de glissement de 20% et une valeur supérieure de glissement de 40%, le rendement du convertisseur devant être satisfaisant entre ces valeurs. Cela diffère des coupleurs à fluide dans lesquels un glissement de 3% peut être considéré comme la limite supérieure pour éviter des pertes d'énergie et commander un changement de rapport d'engrenages0 Dans le cas d'engin de terrassement, le signal de commande fourni par l'instrument, aux limites supérieure et inférieure de glissement, peut entre transmis à un mécanisme hydraulique de montée ou de descente d'un poussoir, d'une lame ou d'un outil analogue, ou à un système de modification de l'angle d'attaque d'une lame. Dans ce cas, les engrenages de transmission mécanique ne sont pas modifiés et l'équipement est maintenu à vitesse constante sans surcharger le moteur. L'inventiOn n'est pas limitée aux deux formes de réalisation décrites ci-dessus et il est entendu que des modifications de détail peuvent être apportées dans la forme et la construction du dispositif suivant l'invention. Par exemple, au lieu de dispositifs d'émission et de comptage d'impulsions magnétiques et optiques, on peut utiliser tout appareil de mesure de glissement fournissant une sortie appropriée à l'envoie de signaux de commande d' un changement de rapport d'engrenages d'une botte automatique. Au lieu des roues dentées représentées dans le dispositif électro-magnétique, on peut utiliser tout type de corps rotatif émetteur d'impulsions magnétiques, par exemple un disque en matière non conductrice, plastique par exemple, comportant des bandes en fer insérées à sa périphérie. Le nombre de dispositifs émetteurs d'impulsions dépend du nombre de tours du coupleur hydraulique. Pour des vitesses de rotation très élevées, il peut Qtre avantageux de prévoir seulement un ou deux points émetteurs d'impulsions sur la circonférence. Les corps tournants émetteurs d'impulsioens peuvent être fixas à n'importe quelle partie nu coupleur hydraulique, pourvu que le glissement proportionnel puisse être mesuré. Il peut, par exemple, être avantageux de placer une tête magnétique à l'opposé des @ents de démarrage du volant du moteur et de prévoir un deuxième volant fixé à une partie quelconque de la machine et tour nant t à une vitesse liée à celle de la rcue de turbine. Il n'est pas nécessaire de prévoir le même nombre de dispositifs émetteurs d'impulsions de chaque côté du coupleur, la sortie des compteurs d'impulsions pouvant entre réglée en conséquen ce, RcVEl94ICATIONS 1. Disoositif de commande automatique de charge, pour véhicule automobile comportant un coupleur hydraulique ou un convertis seur de couple interposé entre le moteur et les roues de trac tion, caractérisé en ce que les vitesses de rotation de l'élé ment moteur et de l'élément entraîné du coupleur hydraulique ou du convertisseur de couple sont envoyées à l'entrée d'un sys tème de mesure de glissement qui fournit, pour une valeur supé rieure prédéterminée du glissement du coupleur, un signal élec trique de sortie qui commande une réductionde la charge du moiteur, par enclenchement d'un rapport inférieur d'une transmis sion mécanique ou par diminution de la résistance d'un outil fixé au véhicule. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend a) deux pièces tournantes reliées chacune, directement ou indirectement, au côté moteur et au ctté entraîné du cou pleur hydraulique respectivement, chacune de ces pièces étant munie de systèmes émetteurs d'impulsions magnétiques ou optiques équidistants de son axe et régulièrement espacés, b) deux détec teurs d'impulsions, susceptibles de recevoir les dites impul- s ions magnétiques ou optiques, chaque détecteur étant placé à proximité d'une des pièces tournantes, c) deux compteurs d'im pulsions, reliés chacun électriquement à un des détecteurs et capables de transmettre leur sortie à d) un circuit logique commun, conçu pour calculer le glissement proportionnel du cou fleur hydraulique et élaborer un signal de commande d'un méca nisme électro-hydraulique ou électro-pneumatique servant à ré duire la charge pour une valeur supérieure du glissement, par réglage de la transmission automatique à un rapport inférieur, et vice-et-versa. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que chaque pièce tournante a la forme d'un disque ou d'un cylindre et-porte une pluralité de corps émetteurs d'impulsions, en ma tière magnétique, fer par exemple, régulièrement espacés le long de Sa circonférence, des impulsions électromagnétiques é tant crées par le passage des dits corps à travers le champ d' une tête magnétique placée à leur voisinage. 4. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que chaque pièce tournante a la forme d'un disque ou d'un cylindre creux comportant une pluralité de fentes régulièrement-espacées et formant des perforations à sa circonférence, une source lumineuse et un détecteur de lumière étant placés de des fentes, de façon à ce que la lumière émise puisse atteindre le détecteur chaque fois qu'une fente traverse le faisceau lumineux.