Brevet FR2353767A1 — publié le 19771230

L'invention concerne les appareils de commande destinés aux ensembles de commande par fluide sous pression ; de tels ensembles comprennent par exemple des moteurs hydrauliques entratnés par des pompes hydrauliques, tandis qu'un moteur principal tel qu'un moteur diesel entrasse la pompe hydraulique. La présente invention n'est cependant pas limitée à une telle application. I1 existe de nombreuses situations où des moteurs hydrauliques sont utilisés pour entrarner un mécanisme, par exemple les véhicules, et il est dans ce cas nécessaire de contrôler de façon convenable et exacte le fonctionnement de ces moteurs hydrauliques et des pompes qui leur sont associées. L'invention est particulièrement avantageuse dans ces applications aux machines lourdes, telles que les grues à portique, dans lesquelles les roues qui reposent sur le sol sont entratnées par des moteurs hydrauliques, mais il existe d'autres applications intéressantes de l'invention. Selon un premier aspect de l'invention, celle-ci fournit un appareil de commande destiné au circuit de commande qui pilote un circuit d'ensemble à pression de fluide, lequel entraîne une pompe et un moteur ; l'appareil de commande comprend une unité d'actionnement, qui possède des moyens réagissant à un signal de commande dans ledit circuit de commande, et ajustant le déplacement de la pompe d'une manière liée à la valeur de ce signal. De préférence, le circuit de commande est un circuit pneumatique et le circuit de fluide est un circuit hydraulique, mais l'invention n'est pas limitée à un tel choix préférentiel. Si on le désire, le circuit de commande peut être un circuit électrique, possédant des composants analogues à ceux qui sont utilisés dans un circuit hydraulique ou pneumatique. On ne décrira ci-après à titre d'exemple que l'une des utilisations avantageuses de l'invention. Pour manipuler des conteneurs de transport lourds et de grande taille, il y a lieu non seulement de déplacer chaque conteneur pour l'amener sur un navire ou l'en retirer, mais aussi de placer les conteneurs sur des chantiers de stockage où ils sont conservés temporairement en piles. Pour cela, on a conçu spécialement des grues de manutention de conteneur ; l'une de celles-ci connue sous le nom de grue chevauchante, ou grue à portique, possède quatre roues d'appui sur le sol, une à chaque coin. Les modes de réalisation de la présente invention permettent la commande d'une grue à portique, d'une manière sOre, facile et efficiente, avec un moteur hydraulique séparé pour entraîner chaque roue. La grue possède un moteur diesel qui entraîne une pompe hydraulique à course variable, laquelle entraîne à son tour les moteurs. Dans l'un de ses modes de réalisation, l'invention fournit un système de commande qui évite la nécessité d'un embrayage, d'un convertisseur de couple, ou d'autres agencements commandés par l'opérateur et montés entre le moteur diesel et les moteurs hydrauliques. Lorsque l'opérateur de la grue désire déplacer celle-ci, il doit faire augmenter la course de la pompe hydraulique à partir de zéro, de façon à appliquer la pression requise de fluide hydraulique aux moteurs hydrauliques.Toutefois, no tamment si la grue est initialement à l'arret, la commande doit etre faite avec soin, car la pompe hydraulique ne peut transmettre énergie aux moteurs hydrauliques que dans les limites du couple fourni par le moteur diesel ; en l'absence d'une commande adéquate, le moteur peut caler, ou encore le système hydraulique est endommagé à cause d'une surpression, ou même on perd du fluide hydraulique par suite de l'ouverture d'une valve de décharge. Le mode de réalisation de l'invention qui s'applique à ce problème de commande repose sur l'idée de se fier très peu aux décisions et commandes faites par l'opérateur, tout en permettant néanmoins de réaliser la meilleure accélération possible compte-tenu de l'équipement et du moteur diesel qui sont donnés (à moins bien sflt que l'opérateur ne choisisse de laisser de côté la commande automatique, et de réduire ainsi les performances). L'unité de commande est de préférence adaptée pour agir sur un circuit de commande pneumatique dans lequel la sortie du régulateur de l'unité de commande est appliquée par l'intermédiaire d'une valve commandée par I'opérateur à l'unité d'actionnement qui commande la pompe hydraulique. De préférence, la pompe hydraulique est une pompe à piston axial et à plateau oscillant variable, possédant une unité de servo-commande, avec une tige de servo-commande dont le déplacement ne requiert qu'une faible énergie. Cette tige est déplacée par l'unité d'actionnement. Il est très avantageux que l'unité de commande fonctionne d'une manière adaptée aux caractéristiques du moteur principal. Lorsque le moteur principal est un moteur diesel, les moyens de détection peuvent simplement utiliser une série de ressorts de préréglage, ou bien un ressort unique et une came, pour réaliser dans le régulateur une réponse non linéaire dont l'allure suit généralement, et de préférence précisément, la courbe de puissance du moteur diesel. Les réalisations de l'invention peuvent aussi comporter des moyens d'inversion, l'unité d'actionnement étant alors du type à double action. Les moyens d'inversion peuvent entre choisis de façon à appliquer le signal à l'unité d'actionnement pour un fonctionnement de la pompe soit en avant soit en arrière, et de plus les moyens d'inversion comprennent des moyens pour commuter les moyens de détection de l'unité de commande, cette commutation concernant les conduites situées des deux cotés res pectifs de la pompe, de façon à détecter toujours la pression du c8té de la sortie de la pompe, ce côté dépendant lui-même du fait que la pompe est en marche avant ou en marche arrière. Avantageusement, l'unité d'actionnement de la pompe hydraulique déplace la tige de servo-commande de la pompe hydraulique d'une manière directement porportionnelle à la pression du signal pneumatique qui est appliqué à l'unité d'actionnement. Ainsi, lorsqu'on utilise une pompe à plateau oscillant, l'angle du plateau correspond directement à la pression pneumatique qui est appliquée à l'unité d'actionnement, et ceci commande par là même la course de la pompe hydraulique, et par là la pression du fluide hydraulique à la sortie de la pompe. L'opérateur dispose d'une valve de commande actionnée à la main ou au pied qui lui permet, s'il le désire, de mettre la valve immédiatement à pleine ouverture ; même dans ces conditions, le dispositif de commande commande la course de la pompe hydraulique pour qu'elle reste dans les limites de puissance du moteur principal. Lorsque l'opérateur ouvre sa valve, l'unité d'actionnement commence à recevoir un accroissement brutal de la pression pneumatique, moyennant quoi la tige de servo-commande de la pompe hydraulique est déplacée dans le sens qui accroît la course de la pompe ce qui tend à accélérer la grue. Toutefois, comme la puissance du moteur principal est limitée, l'accélération est limitée et la course de la pompe doit elle aussi être limitée.Lorsque la pression hydraulique s'élève, ceci est détecté par l'unité de commande, qui réduit et commande la pression dans le circuit pneumatique, le régulateur étant en série avec la valve de commande de l'opérateur et avec l'unité d'actionnement. Lorsque les moteurs hydrauliques font tourner les roues de déplacement du véhicule, le fluide est ramené à la pompe par une conduite de retour, et la pompe agit pour fournit à nouveau du fluide sous pression. L'ensemble est agencé de telle manière que lorsqu'une vitesse de roulement raisonnable est atteinte pour une inclinaison particulière du sol ou bien sur un sol plat, la pression hydraulique fixée par le dispositif de commande soit suffisamment basse pour que le régulateur soit à pleine ouverture. De plus, l'agencement est aussi caractérisé par le fait que le régulateur est à pleine ouverture, donc la pompe réglée à sa course maximale, lorsqu'on aborde une descente à bonne vitesse ; la pression monte alors seulement dans la conduite de retour vers la pompe ; par conséquent, il subsiste une basse pression du côté de sortie de la pompe, ce qui laisse celle-ci à une grande course, et produit un freinage doux du fait que la pompe entraîne le moteur principal. Lorsque l'opérateur veut ralentir, il ferme sa valve jusqu'à une position approprioede celle-ci, ce qui réduit la course de la pompe et produit un freinage substantiel puisque la pompe entraîne le moteur principal. Si l'opérateur ferme complètement sa valve, il se produit une décélération maximale, et des valves bipasses s'ouvrent pour décharger toute pression hydraulique excessive. L'utilisation de l'invention offre un ensemble d'entraînement hydraulique variable à l'infini, avec un déplacement positif et par conséquent un bon rendement de fonctionnement. L'utilisation est facile, d'autant qu'est prévue une protection de l'équipement contre les mauvaises utilisations et les surcharges. D'autres caractêristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre faite en référence aux dessins annexés, donnant à titre non limitatif un mode de réalisation de l'invention, et sur lesquels - la figure 1 est une représentation schématique d'un ensemble mettant en oeuvre l'invention - la figure 2 est une vue en élévation et en section droite de l'unité pneumatique d'actionnement de cet ensemble ;et - la figure 3 est une vue en élévation et en section droite de l'unité de commande du même ensemble. Sur la figure 1, le dessin illustre un ensemble destiné à faire partie d'une grue à portique pour ltembarquement de conteneurs. L'ensemble est monté sur la grue, et comprend un moteur diesel 1 qui est agencé pour entraîner en permanence une pompe hydraulique 2 à sept pistons, axiale, et à plateau oscillant variable, pompe qui est adaptée pour entraîner un moteur hydraulique 3 qui fait tourner les roues d'entraînement de la grue sur le sol. Dans la pratique, on utilise en fait une série de moteurs hydrauliques munis chacun de commande auxiliaire pour permettre de faire varier la direction du mouvement. La pompe hydraulique 2 possède une unité de servo-commande 4, faisant partie de la pompe, et d'où sort une tige servo 5, qui est actionnée par l'unité d'actionnement 6. L'unité d'actionnement 6 fait partie d'un circuit de commande pneumatique. Celui-ci comprend les conduits 7 illustrés en trait d'axe et s'étend entre une source d'air comprimé 8, une unité de commande automatique 9, une valve contrôlée par l'opérateur 10, et une valve d'inversion 11 également contrôlée par l'opérateur. Pour déplacer la grue, l'opérateur choisit le mouvement avant ou arrière sur la valve d'inversion 11 ; ensuite, il appuie sur la pédale 12 de sa valve de commande 10 pour ouvrir cette valve soit d'une manière choisie, soit complètement. Tant que la pompe 2 produit une pression de sortie hydraulique nulle ou négligeable, le régulateur 9 est à pleine ouverture ainsi, à l'ouverture initiale de la valve 10, de l'air comprimé est fourni à l'unité d'actionnement 6. Il en résulte que la servo-tige 5 est déplacée dans la direction marche avant ou marche arrière, et ceci amène alors la pompe hydraulique à fonctionner, après que son plateau ait été incliné d'un certain angle pour permettre à cette pompe de déplacer du fluide hydraulique. Dès que ceci se produit, le circuit hydraulique 12 qui va vers le moteur hydraulique 3 est mis sous pression, et la ligne de connexion hydraulique 13 détecte l'élévation de pression.En consequence, l'unité de commande tend alors à fermer le régulateur 9 et limite ainsi le déplacement de l'unité d'actionnement 6 et par conséquent de la servo-tige 5 ; ceci fait que l'angle de déplacement du plateau oscillat est limité, de même que la quantité de fluide qui est déplacée par la pompe 2. Le circuit pneumatique comprend aussi une commande de papillon 14, pour commander les gaz dans le moteur diesel 1. Cette commande comprend une tige d'actionnement 15 qui se déplace dans un cylindre 16 à l'encontre d'un ressort lorsque la conduite pneumatique 7 est sous pression. Dès que l'opérateur enfonce la pedale 12 et que la valve 10 est ouverte, la tige 15 est déplacée pour faire monter la vitesse du moteur diesel à un niveau adéquat. De préférence, l'unité d'actionnement possède des ressorts tarés de préréglage qui exigent l'application d'une pression pneumatique de l'ordre de 0,7 bar avant que la tige servo 5 ne commence à se déplacer ; lorsque la pression pneumatique atteint cette valeur, elle est alors appliquée à la commande de papillon 14 pour faire passer le moteur diesel 1 du régime de ralenti à une vitesse de fonctionnement. Bien que la figure 1 ne montre qu'un seul ressort, la commande de papillon 14 possède une paire de ressorts dont l'un est préchargé, et l'autre initialement dépourvu de charge, et l'agencement est tel que le mouvement initial de la commande de papillon ne comprime que le premier ressort jusqu a ce que le moteur diesel soit amené à la vitesse de fonctionnement. Avant que le moteur n'atteigne cette vitesse, la précharge des ressorts de l'unité d'actionnement 6 n'est pas dépassée, et par conséquent les moteurs hydrauliques 3 ne sont pas entratnés. Après que le moteur diesel a atteint la vitesse-de fonctionnement, la charge du second-ressort de la commande de papillon 14 commence. En option, une seconde valve d'inversion 11a peut être prévue, cette valve 11a étant liée à la valve d'inversion Il pour se déplacer avec elle. La valve 11a est connectée aux lignes 12a et 12b de part et d'autre du poteur 3, de telle façon que, indépendamment de la sélection par l'opérateur d'un mouvement avant ou arrière, on obtienne un effet minimal de freinage contre le surrégime. En effet, en pareil cas, la valve 11a agit pour connecter toujours la ligne 13 sur le côté d'entrée du moteur 3, côté qui est à une basse pression en cas de surrégime, le moteur hydraulique 3 fonctionnant alors comme une pompe qui entraîne le moteur diesel principal.La basse pression sur la ligne 13 se traduit dans l'unité de commande 9 par la mise du régulateur à pleine ouverture, ce qui amène le circuit pneumatique à mettre la pompe 2 à pleine course. De cette façon, la pompe 2, lorsqu'elle est entraînée par le moteur hydraulique 3, entraîne à son tour le moteur diesel 1 d'une manière qui correspond au plus grand rapport de vitesse disponible. On décrira maintenant en référence à la figure 2 les détails de l'unité d'actionnement 6. Cette unité comporte un piston à double action 16 monté dans un cylindre 17 possédant des orifies 18 et 19 qui sont connectés à la valve d'inversion Il de sorte que l'un d'entre eux peut être mis sous pression par de l'air comprimé afin de déplacer le piston 16. Celui-ci est fixé à une tige de liaison 20 qui traverse la paroi du cylindre et aboutit à une chambre 21 contenant les ressorts de pré-tarage, pour finalement aboutit à l'extérieur de l'unité d'actionnement par une extrémité à tête filetée 22 coopérant avec un joint universel 23. Ce joint universel 23 accouple la tige de piston à une servo-tige 5 de la pompe hydraulique 2. La chambre de ressorts 21 comprend une paire de ressorts 24 et 25 montés coaxialement l'un dans l'autre autour de la tige 20. Les extrémités respectives de ces ressorts sont engagées sur des surfaces de saillie 26 qui sont prévues à l'extrémité de la chambre 21. On voit que lorsque le piston est déplacé vers la gauche, une entretoise 27 est sollicitée par l'extrémité gauche du joint universel 23, et comprimée contre la face extérieure de la saillie 26 qui est à droite. Ceci a pour effet de déplacer cette saillie et de comprimer les deux ressorts, alors que la saillie 26 de gauche ne se déplace pas puisqu'elle s'appuie contre la paroi qui sépare le cylindre 17 de la chambre 21. Lorsque le piston se déplace vers la droite, c'est au contraire la saillie 26 de droite qui reste en butée contre la paroi de droite de la chambre 21, tandis qu'un épaulement 28 pratiqué sur la tige du piston 20 vient en prise sur un décrochement correspondant pratiqud sur une extension axiale de la saillie 26 qui est à gauche. Ceci sollicite donc cette saillie vers la droite et comprime les ressorts comme précédemment. Les ressorts 24 et 25 sont préchargés pour centrer positivement le piston 17, et pour permettre à la commande de papillon 14 de fonctionner avant tout déplacement du piston. La figure 3 illustre le détail de l'unité de commande. L'unité de commande comprend le régulateur 9, qui est ajusté par une unité d'ajustement 30 sensible à une pression hydraulique ; cette unité 30 possède un orifice de connexion 31 qui est relié à la ligne hydraulique 13 de la figure 1. Une unité 32, munie d'un piston à déplacement axial , est montée dans le corps 33 de l'unité 30 ; lorsque la pression hydraulique est appliquée à l'orifice 31, l'élément de piston est déplacé vers la gauche, et dès que le jeu, faible, est rattrapé, le piston vient en butée sur la tête 34 d'une tige de liaison 35, ce qui déplace cette tige 35 vers la gauche , tout d'abord à l'encon- tre d'un premier ressort hélicoïdal de compression 36, et ensuite à l'encontre d'un second ressort 37 disposé à l'intérieur du premier et concentriquement à celui-ci. Le premier ressort 36 est positionné sur un manchon 38 qui est en prise sur la tête 34, tandis que le ressort 37 reste libre autour de la tige 35 jusqu a ce qu'un déplacement substantiel se soit produit. Après ce déplacement substantiel, une charge élastique supplémentaire est produite par le second ressort 37, ce qui fournit une réponse non linéaire correspondant approximativement à la courbe de puissance du moteur diesel. La tige de liaison 35 s'étend à l'extérieur de l'unité 30, pour être reliée à une liaison de connexion pivotante 37 qui est elle-même reliée à une barre de pivotement 38a montée sur un cadre fixe 39. Cette barre de pivotement est donc déplacée dans le sens des aiguilles d'une montre lors du mouvement du piston 32, et, sous l'action d'une autre liaison de pivotement 40, un second bras 41 est déplacé vers la gauche. Ce second bras 41 est monté glissant dans un manchon 42 qui se projette vers l'extérieur du corps de régulateur, tandis que l'extrémité du bras 41 fournit une surface de butée pour un ressort de compression hélicoidal 43. L'autre extrémité de ce ressort 43 engage une membrane 44. Le mouvement du bras 41 vers la gauche réduit la pression sur la -membrane, et ceci se traduit par une réduction de la pression d'air en aval du régulateur 9. On retrouve alors le fonctionnement général décrit à propos de la figure 1. REVENDICATIONS 1. Appareil de commande destiné à un circuit de commande faisant partie d'un circuit de fluide sous pression comprenant une pompe à course variable et un moteur entraînée par celle-ci, caractérisé par le fait qu'il comprend a) une unité d'actionnement possédant des moyens qui réagissent à un signal de commande produit dans le circuit de commande et qui ajustent la course de la pompe d'une manière liée à la valeur dudit signal de commande, b) une unité de commahde possédant des moyens pour détecter la pression de fluide, dans le circuit de fluide sous pression, entre la pompe et le moteur, un régulateur pour commander la valeur dudit signal de commande dans le circuit de commande, et des moyens de transfert agencés pour réagir au moyen de détection de façon à ajuster le régulateur pour réduire la valeur dudit signal de commande lorsque ladite pression de fluide augmente dans le circuit de fluide sous pression, moyennant quoi l'unité d'actionnement effectue en serviee un ajustement correspondant de la course de la pompe. 2. Appareil de commande selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le circuit de commande est un circuit pneumatique, que ledit signal de commande est un signal pneumatique de pression, et que le circuit de fluide sous pression est un circuit hydraulique. 3. Appareil de commande selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que, dans l'unité de commande, les moyens de détection comprennent une ligne de fluide sous pression agencée pour être connectée audit circuit de fluide sous pression, ainsi qu'un élément déplaçable agencé pour être sollicité à l'encontre d'au moins un ressort d'une manière dépendant de la pression sur ladite ligne, et que les moyens de transfert sont connectés entre cet élément déplaçable et ledit régulateur. 4. Appareil de commande selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit ensemble à ressort comprend un ressort et que les moyens de transfert comprennent une came posdédant un profil adapté pour permettre un ajustement non linéaire du régulateur qui corresponde généralement à la courbe de puissance d'un moteur principal monté pour entraîner la pompe. 5. Appareil de commande selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit ensemble à ressort comprend deux ressorts agissant en combinaison pour permettre un ajustement non linéaire du régulateur qui corresponde généralement à la courbe de puissance d'un moteur principal monté pour entraîner la pompe. 6. Appareil de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'unité d'actionnement et l'unité de commande sont montées dans le circuit de commande, lequel est un circuit pneumatique et comporte une source d'air comprimé, ledit régulateur, une valve de commande par l'opérateur, ladite unité d'actionnement, ainsi que des moyens de commande de papillon qui réagissent à la pression appliquée à l'unité d'actionnement, et sont agencés pour augmenter d'une manière correspondante le réglage des gaz d'un moteur principal prévu pour entraîner la pompe. 7. Appareil de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite unité d'actionnement est à double action pour permettre un fonctionnement en avant et en arrière, et par le fait qu'il comprend en outre des moyens d'inversion qui peuvent être sélectés en mode avant ou arrière, dans lesquels ledit signal de commande est appliqué à l'unité d'actionnement pour un fonctionnement en avant ou en arrière, respectivement, et que lesdits moyens d'inversion comprennent en outre des moyens pour commuter les moyens de détection de l'unité de commande, cette commutation intervenant sur les conduites situées des deux cotés de la pompe de manière à pouvoir détecter la pression de sortie de la pompe que l'on soit en mode avant ou bien en mode arrière. 8. Appareil de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le circuit' de commande est un circuit pneumatique, et que ladite unité d'actionnement comprend un piston à double action monté dans un cylindre et connecté à une tige de piston qui s'étend à travers une paroi d'extrémité de ce cylindre, pour arriver dans un chambre à ressort et etre finalement relié à une tige de servo-mécanisme, la chambre à ressort comprenant au moins un ressort disposé autour de la tige de piston et s'étendqnt entre des saillies d'extrémité, lesquelles sont déplacées respectivement pour compresser le ressort, suivant que la tige de piston se déplace vers l'extérieur ou bien vers l'intérieur. 9. Appareil de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens de transfert comprennent un levier pivotant monté pour être déplacé à pivotement d'une façon qui dépend de la pression de fluide détectée par les moyens de détection, et que le régulateur est connecté à ce même levier pivotant par l'intermédiaire d'une tige de commande. 10. Appareil de commande selon la revendication 9, caractérisé par le fait que la tige de commande est mobile en ligne droite, et qu'elle est connectée au levier pivotant par une liaison qui est montée pivotante à la fois du cSté du levier et du côté de la tige de commande. 11. Appareil de commande selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé par le fait que les moyens de transfert possèdent une tige de connexion montée à pivotement sur le levier par l'intermédiaire d'une liaison pivotante, la tige de connexion étant elle-même reliée à un piston logé dans un cylindre qui reçoit en serviee la pression de fluide en provenante du circuit de fluide sous pression, et que deux ressorts concentriques sont disposés autour de la tige de Liaison entre le piston et l'extrémité du cylindre pour stopposée au déplacement du piston, l'un de ces ressorts possédant un jeu axial en l'absence de pression, ce qui permet un déplacement non linéaire de la tige de piston. 12. Appareil de commande selon l'une des revendications précédentes, caradtérisé par le fait qutil est monté sur un véhicule muni d'un moteur principal, d'un circuit de fluide sous pression comprenant un moteur à fluide pour entraîner une roue et une pompe entraînée par le moteur principal, et que le circuit de commande de l'appareil est agencé pour commander le circuit de fluide sous pression du véhicule.