Brevet FR2475024A1 — publié le 19810807

1. La présente invention concerne un dispositif de télécommande du type à câblage pour grue hydraulique. D'une manière générale, lorsqu'on opère par télé- commande la sélection d'opérations effectuées par une grue hydraulique mobile, par exemple pour assurer des opérations telles que relevage, extension et rétraction de la flèche, soulèvement ou descente d'une charge, et mouvement pivotant de la flèche, il est nécessaire de télécommander la vitesse du mouvement de la grue car, si cette fonction de commande de vitesse n'est pas prévue, la grue risque de se renverser du fait des oscillations de la charge, un tel renversement é- tant très dangereux. En conséquence, un dispositif de télé- commande ne comportant pas de fonction de réglage de vitesse n'est applicable qu'à des opérations à faible charge, telles que les opérations effectuées dans de petits rayons de travail ou avec des charges légères. Deux procédés ont déjà été proposés pour régler la vitesse de mouvement d'une grue, à savoir: un procédé con- sistant à faire commander par un moteur électrique l'accélé- rateur d'un moteur d'automobile, ce dernier moteur entrainant une pompe hydraulique pour l'envoi d'huile hydraulique à des organes de manoeuvre hydrauliques, tels qu'un vérin de poten- ce, un vérin de télescopage de la flèche, un moteur de treuil et un moteur de mouvement pivotant; et un autre procédé con- sistant à faire régler le débit d'huile hydraulique par une vanne de réglage de débit intercalée dans un circuit de com- mande hydraulique destiné à commander les organes de manoeu- vre hydrauliques précités. Toutefois, le premier procédé présente un inconvé- nient en ce que le réglage de la vitesse répond lentement et en ce qu'il est difficile d'arrêter une charge suspendue e- xactement à l'endroit voulu. Le second procédé offre un avan- tage en ce que son fonctionnement est doux avec un temps de réponse exempt de retard, mais ce second procédé présente des inconvénients en ce que l'électrovanne de réglage proportion- nel de débit à utiliser pour régler le débit a une structure compliquée et coûteuse, et en ce que la pression d'huile s'é- lève, même pendant la marche à faible vitesse, jusqu'à la pression de consigne d'une soupape de décompression normale- 2. 2475024 ment prévue dans le circuit de commande hydraulique, par e- xemple jusqu'à 145 kg/cm2, de sorte qu'une forte charge s'ap- plique constamment à une pompe hydraulique en fonctionnement normal, ce qui élève la température de l'huile hydraulique et augmente le bruit émis par le moteur et le circuit hydrauli- que. La présente invention a donc essentiellement pour but de proposer un dispositif de télécommande pour grue hy- draulique qui assure une excellente fonction de réglage de vi- tesse et ne présente pas les inconvénients précités. Le demandeur a établi sous le double aspect théo- rique et empirique le fait qu'un réglage de vitesse par ré- glage de pression constitue un mode de réglage de vitesse supérieur aux autres modes classiques, contrairement à l'opi- niqn communément répandue par le passé chez les spécialistes en hydraulique que/réglage de la vitesse de mouvement d'une grue par réglage de pression est contre-indiqué parce qu'il risque d'introduire de l'instabilité dans le réglage. La pré- sente invention repose sur l'établissement du fait précité et permet d'opérer à peu de frais un réglage de vitesse sans, à- coups en utilisant une électrovanne de décompression propor- tionnelle pour régler la vitesse de mouvement d'une grue. Pour atteindre le but précité, un dispositif de télécommande de grue hydraulique est caractérisé en ce qu'il est prévu sur le côté du corps de grue et de la caisse de vé- hicule un circuit de commande hydraulique relié à une pompe hydraulique et à un réservoir hydraulique, des organes de ma- noeuvre hydrauliques reliés en parallèle audit circuit de commande hydraulique à travers des conduits hydrauliques, des électrovannes de sélection d'opération intercalées dans les- dits conduits, et une électrovanne de décompression propor- tionnelle disposée dans un conduit de dérivation contournant un côté refoulement de ladite pompe hydraulique vers ledit réservoir afin de régler la pression hydraulique sur ce côté refoulement, lesdits organes de manoeuvre hydrauliques com- portant un vérin de potence, un vérin de télescopage de flè- che, un moteur de treuil, un moteur de mouvement pivotant, ou analogues; en ce qu'un matériel terminal de commande est muni de commutateurs de sélection d'opération de grue, pour chacu- 3. ne desdites électrovannes de sélection d'opération, et d'un potentiomètre pour le réglage de ladite électrovanne de dé- compression proportionnelle; et en ce que les solénoides des- dites électrovannes sont reliés électriquement respectivement auxdits commutateurs et audit potentiomètre par des câbles. L'invention va maintenant être décrite plus en dé- tail en se référant à un mode de réalisation particulier cité à titre d'exemple non limitatif et représenté sur les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est un schéma d'un circuit hydraulique de dispositif de télécommande selon la présente invention; la figure 2 est une coupe schématique d'une élec- trovanne de décompression proportionnelle utilisée dans le circuit hydraulique de la figure 1; la figure 3 est un schéma de circuit de commande électrique incorporé au dispositif de télécommande; la figure 4 est une vue de dessus d'un matériel terminal de commande; la figure 5 est une coupe suivant la ligne V-V de la figure 4; la figure 6 est un diagramme montrant la relation entre la pression d'huile régnant à la sortie de refoulement de la pompe et la vitesse de mouvement pivotant; et la figure 7 est un diagramme montrant la relation entre la pression d'huile régnant à la sortie du refoulement de la pompe et la vitesse d'enroulement. En se référant à la figure 1 qui indique la struc- ture de principe du circuit hydraulique d'un dispositif de télécommande selon la présente invention, une pompe hydrauli- que 1 est entraînée par le moteur du véhicule d'une grue, un réservoir d'huile hydraulique 2 est monté sur ledit véhicule, un conduit d'arrivée d'huile hydraulique 3 est relié au côté refoulement de la pompe hydraulique 1, et un conduit de re- tour d'huile hydraulique 4 assure le renvoi de l'huile au ré- servoir. Un vérin de potence 5, un moteur de treuil 6, un vé- rin de télescopage de flèche 7, et un moteur de mouvement pi- votant 8 sont reliés en parallèle aux conduits d'arrivée 3 et de retour d'huile 4, à travers des électrovannes de sélection d'opération 9, 10, 11 et 12 et des conduits 15a, 15b, 16a, 4. 16b, l7a, l7b, 18a et 18b. Les électrovannes de sélection d'- opération 9, 10, 11 et 12 comportent des solénoïdes 9a, 9b, a, lob, lla, llb, 12a et 12b. Un conduit dérivé de retour 19 est prévu pour re- lier en dérivation le côté refoulement de la pompe hydrauli- que 1 du circuit hydraulique précité au réservoir d'huile hy- draulique 2, et une électrovanne de décompression proportion- nelle 20 est disposée sur le conduit dérivé 19. La figure 2 représente un exemple de structure de l'électrovanne de décompression proportionnelle 20, Dans l'é- lectrovanne de décompression proportionnelle représentée sur la figure 2, un corps de vanne principal 21 comporte un alé- sage de vanne qui y définit un évidement intérieur 22, et un obturateur principal 23 est logé à coulissement dans l'évide- ment 22 de manière à être mobile suivant l'axe longitudinal de ce dernier. Une collerette 24 prévue sur l'obturateur principal 23 définit une chambre de pression 25 dans l'évide- ment 22, et cette chambre 25 comporte un orifice 26 qui com- munique avec le conduit d'arrivée d'huile hydraulique 3 du cô- té refoulement de la pompe hydraulique 1 et un orifice de pur- ge 27 à relier au réservoir 2. Un ressort 28 agit sur l'obtu- rateur principal 23 de façon qu'une extrémité d'obturation 29 de. l'obturateur principal 23 -soit normalement en appui contre un siège de vanne principal 30 entourant l'orifice de purge 27. Un trou 31 traverse la collerette 24 suivant la direction de l'axe longitudinal de l'obturateur 23, de sorte que la chambre de pression 25 communique avec une chambre supérieure 32. La chambre supérieure 32 est reliée à une extrémité d'un conduit pilote 33, dont l'extrémité opposée est reliée à une vanne pilote 34 à travers un orifice 35 de celle-ci. La vanne pilote 34 comporte un orifice de purge 36 qui fait communiquer une chambre de vanne 37 de la vanne pilote 34 avec le réser- voir d'huile hydraulique 2, et un obturateur pilote 38 ajusté coulissant dans la chambre de vanne 37. Une tige de manoeuvre 39 est fixée à l'obturateur pilote 38 par l'une de ses extré- mités, tandis que son extrémité opposée est munie d'un enrou- lement de solénoide 40 maintenu avec liberté de mouvement dans le champ magnétique d'un aimant à enroulement 41, de sorte que l'obturateur pilote 38 est sollicité vers un siège d'ob- 5. tur:^eur 42 par une force proportionnelle au courant lectrl- que -ui traverse l'enro3Jement do. La fonction de réglage de la pression d'hul de refoulement de la pompe hydraulique 1, et donc de la pression d'huile régnant dans le conduit d'arrivée d'huile hydraulique 3, par 1'4l"ectrovanne de décompressieon proporto--lnnelc -.' la structure sus-indiquée va maintenant être décrite. La pression d'huile engendrée dans le conduit d'arrivée d'huile nydr, c nnr la poin pe hydraulique 1 s'appliqua à l'-'*tu- lu rateur pilote 38, dans la vanne pilote 34, à travers l'orifi- ce 26, la chambre de pression 25, le trou 31, et la chambre supérieure 32 du corps de vanne principal 21, le conduit pilo- te 33, et l'orifice 35. Tant que la force s'exerçant sur l'ob- turateur pilote 38 du fait de la pression d'huile émanant du conduit d'arrivée d'huile hydraulique 3 est inúérieure à la force précitée sollicitant l'obturateur pilote 38 vers le siège d'obturateur 42, l'obturateur pilote 38 deme,,e en.- pui contre son siège 42, de sorte que la pression etablie dans la chambre supérieure 32 par l'huile hydraiwaltu qui. fra=cht le trou 31 Fquil.bre]-. -.;___on régnant dans la chambre d: ression 25. En conséquence, l'obturateur principal 3i le- gèrement pressé contra le siège deobtuxateur principal O0 pa l'élasticité du ressort 23, et l'écoulement de l'huile hydrau- lique de la chambre de pression 25 vers le réservoir 2 est in- terdit. Ainsi, la rotation continue de la pompe hydrauliq,'e 1 fait monter constamment la pression de refoulement de cette pompe et donc la pression d'huile régnant dans le conduit d'- arrivée d'huile hydraulique 3. Par suite de l'élévation précitée de la pression d'huile régnant dans le conduit d'arrivée d'huile hydraulique 3, quand la pression d'huile agissant sur l'obturateur pilote 38 à travers le conduit 33 excède la pression précitée engen- drée par le courant électrique traversant l'enroulement 40 pour presser l'obturateur pilote 38 contre le siège de vanne 42, cette pression d'huile repousse l'obturateur pilote 38 de façon à l'écarter de son siège 42. Ainsi, la pression d'hu-e est évacuée vers le réservoir d'huile hydraulique 2 A travers l'orifice 36, ce qui a pour effet de réduire la pression dans la chambre oupérieure 32 du corps dc vanne principal 21, de 6. sorte que l'obturateur principal 23 est repoussé vers le haut par la pression d'huile régnant dans la chambre de pression , ce qui fait que cet obturateur principal 23 s'écarte du siège d'obturateur principal 30 et ouvre l'orifice 27 en di- rection du réservoir d'huile 2. Par conséquent, une pression d'huile proportionnelle au courant qui traverse l'enroulement de solénoXde 40 peut être maintenue dans le conduit d'arri- vée d'huile hydraulique 3. Comme décrit ci-dessus, par augmentations succes- sives à partir d'une valeur nulle du courant électrique qui traverse l'enroulement de solénolde 40, on peut provoquer des augmentations successives de la pression d'huile régnant dans le conduit d'arrivée d'huile hydraulique 3. Par ailleurs, en réglant à une valeur souhaitée le courant électrique qui tra- verse l'enroulement de soléno:de 40, on peut régler la pres- sion d'huile à l'orifice de sortie du refoulement de la pompe 1 i un niveau désiré qui est proportionnel au courant électri- que précité qui traverse l'enroulement de solénode.- Dans la mise en oeuvre de l'invention, la structu- re de l'électrovanne de décompression proportionnelle n'est pas limitée à celle décrite ci-dessus, et une électrovanne appropriée de réglage proportionnel de pression d'huile ayant une structure classique peut aussi être utilisée. La figure 3 représente un circuit électrique de commande des électrovannes précitées de sélection d'opération 9, 10, 11 et 12 et de décompression proportionnelle 20, et in- dique en 43 un circuit de commande prévu sur un côté d'un corps de grue et de la caisse d'automobile et en 44 un mat4ri!- el terminal de commande. La source d'alimentation 45 peut itre une batterie d'accumulateurs d'automobile montée sur un corps de grue, et des commutateurs de sélection d'opération 46, 47, 48 et 49 commandent l'envoi de courants électriques aux _s- noldes 9a, 9b, 10a, lob, Ila, llb, 12a et!2b des électrovan- nes de sélection d'opération 9, 10, 11 et 12. Un transistor 50 règle la valeur du courant électrique envoyé A l'électro- vanne de décompression proportionnelle 20 et un câble multi- âmes 52 assure la liaison électrique entre le circuit 43 monté sur! -S*t4 du corps de grue et de I ca-Jsse d'aut m^ile c; le matériel terminal de commande 44. Le câble 52 est de préfé- 7. rence un câbleCABTYRE à gaine en chloroprène et l'on déter- mine sa longueur de façon qu'elle convienne pour la commande de la grue; par exemple, un tronçon de câble de cinq à dix mètres suffit dans la plupart des cas. Un-potentiomètre 51 est incorporé au circuit de commande électrique précité et comprend un enroulement de fil résistant, la tension de la source d'alimentation 45 étant ap- pliquée aux bornes du fil résistant, l'on obtient la tension désirée sur le frotteur en déplaçant ce dernier le long du fil résistant. La tension prélevée sur le frotteur est appliquée à la base du transistor 50, de sorte qu'un courant fort propor- tionnel à la tension de base, c'est-à-dire à la tension de curseur du potentiomètre, est émis par l'émetteur du transis- tor. Dans l'exemple illustré, le transistor est supposé agir en amplificateur de courant avec un taux d'amplification de tension égal à 1. Ainsi, on peut régler la pression d'huile régnant à la sortie de refoulement de la pompe hydraulique 1 et lui fixer une valeur de consigne proportionnée à la ten- sion de sortie du transistor (le courant de sortie étant pro- portionné à la tension dans ce cas), au moyen de l'électro- vanne de décompression proportionnelle. Par conséquent, la pression d'huile régnant à la sortie de refoulement de la pompe peut être ajustée à une va- leur arbitraire par action sur la position du curseur du po- tentiomètre, ce qui permet d'ajuster à une valeur arbitraire les vitesses de mouvement des divers organes de la grue. Les figures 4 et 5 représentent un exemple de ma- tériel terminal de commande, ce matériel comprenant une poi- gnée 53, un panneau de commande 54, et un bottier de poten- tiomètre 55, et les quatre commutateurs de sélection d'opéra- tion 46, 47, 48 et 49, correspondant aux quatre genres d'opé- rations de la grue, sont disposés en rangée rectiligne sur le panneau de commande 54. Le potentiomètre 51 logé dans le bot- tier 55 comporte un arbre 56 sur lequel est calé un pignon 57, et un secteur denté 58 engrenant avec le pignon 57 est fixé sur un arbre 59. Une gâchette de commande de vitesse 60 est fixée par une extrémité à l'arbre 59 et son extrémité opposée dépasse au-dessous de la poignée 53, de sorte que lorsqu'on tire la gâchette 60 à l'encontre de l'action d'un ressort 61, 2-475024 8. le secteur denté 58 pivote, faisant tourner le potentiomè- tre 51. Le transistor amplificateur de courant 50 est dispo- sé dans le boîtier 55 et électriquement relié au curseur de ce potentiomètre. Le câble CABTYRE 52 pénètre dans la poi- gnée pour relier le matériel terminal de commande 43 au cir- cuit électrique 44 monté sur le côté du corps de grue et de la caisse de véhicule comme décrit ci-dessus. Avec le dispositif de télécommande ayant la struc- ture précitée, un opérateur posté à distance du corps de grue et de la caisse de véhicule commence par préparer la grue à effectuer une opération, tel qu'en effectuant un mouvement de montée ou de descente de la flèche, un soulèvement ou un a- baissement d'une charge, un mouvement d'extension ou de ré- traction de la flèche, ou un mouvement pivotant de sens ho- raire ou antihoraire, en tenant à la main le matériel termi- nal de commande 43 et en agissant sélectivement sur le commu- tateur de sélection d'opération 46, 47, 48 ou 49, puis il augmente la pression de l'huile de manoeuvre hydraulique en agissant sur la gâchette 60 de manière à régler la pression de l'huile hydraulique selon que la flèche est en cours de montée ou de descente, selon qu'une charge est présente ou non et est plus ou moins importante et selon qẻ la flèche se déploie ou se rétracte, ce qui permet de régler la vitesse de l'opération effectuée par la grue. La figure 6 est un diagramme indiquant là relation entre la pression d'huile (en kg/cm 2) à la sortie de la pompe, portée en abscisses, et la vitesse de mouvement pivotant (en tr/mn) portée en ordonnées, cette relation ayant été obtenue par mise sous forme de diagramme de données recueillies lors d'expériences faites dans des conditions opératoires variées. La courbe A correspond à la flèche rétractée et inclinée à 750 sans charge, la courbe B correspond à la flèche rétractée à l'horizontale sans charge, la courbe C correspond à la flè- che en extension à l'horizontale sans charge et la courbe D correspond à la flèche en extension à l'horizontale avec une charge de 500 kg. La figure 7 est un diagramme indiquant la relation entre la pression d'huile (en kg/cm 2) à la sortie de refoulement de la pomp9tportée en abscisses et la vitesse de levage (en tr/mn) portée en ordonnées, cette relation ayant 9. été obtenue par mise sous forme de diagramme des données re- cueillies lors d'expériences faites avec des charges suspen- dues, de 0 tonne (WO), de 0,2 tonne (Wl), de 0,5 tonne (W2), de 1,0 tonne (W3) et de 1,5 tonne (W4). Les droites en traits mixtes M et H indiquent les limites des zones o le réglage de pression d'huile est instable du fait, respectivement, d'- une pression d'huile minimale et d'un débit trop important. Pour ce qui est des possibilités d'application in- dustrielle de l'invention, on notera que, selon l'invention, la vitesse d'action des organes hydrauliques de manoeuvre d'- une grue est déterminée en réglant la pression d'huile du co- té refoulement d'une pompe hydraulique, c'est-à-dire la pres- sion d'huile hydraulique, à l'aide d'une électrovanne de dé- compression proportionnelle,de sorte que l'effet de commande est sans àcoups et qu'il n'y a pas de délai de réponse. De plus, par rapport au cas o l'on utilise une électrovanne de réglage proportionnel de débit, la vanne de réglage est de structure plus simple et est moins onéreuse. Avec le mode de commande de pression selon la présente invention, la grue peut agir avec une pression d'huile aussi faible que possible pour chaque vitesse comprise dans la totalité de l'intervalle de vitesse alant d'une vitesse faible à une vitesse élevée, ce qui évite un gaspillage d'énergie appliquée à la pompe hy- draulique aux fins d'économie sur la consommation d'énergie au niveau d'un moteur et ce qui permet de réduire au minimum le niveau de bruit du moteur et du circuit hydraulique. 10. REVENDICATIONS 1. Dispositif de télécommande pour grue hydraulique comprenant un réservoir d'huile hydraulique, une pompe hy- draulique reliée audit réservoir d'huile hydraulique, un cir- cuit d'arrivée-retour d'huile hydraulique relié à ladite pom- pe hydraulique et audit réservoir d'huile hydraulique, un vé- rin de potence, un vérin de télescopage de flèche, un moteur de treuil et un moteur de mouvement pivotant, lesdits vérins et lesdits moteurs étant reliés en parallèle audit circuit d'arrivée-retour d'huile hydraulique par l'intermédiaire-d'é- lectrovannes de sélection d'opération, une électrovanne de décompression proportionnelle reliant un côté refoulement de ladite pompe hydraulique audit réservoir d'huile hydraulique pour placer en dérivation ladite pompe hydraulique un maté- riel terminal de commande relié à un corps de grue, ce maté- riel terminal de commande comportant des commutateurs de sé- lection d'opération reliés électriquement auxdites électro- vannes de sélection d'opération, respectivement, et un poten- tiomètre relié électriquement à ladite électrovanne de décom- pression proportionnelle, de sorte que la vitesse de commande des différentes pièces de la grue hydraulique est commandée en mettant sélectivement en action les différentes pièces de grue, y compris ledit vérin de potence, ledit vérin de té- lescopage de la flèche, ledit moteur de treuil et ledit mo- teur de mouvement pivotant, en réglant ainsi l'écoulement de l'huile hydraulique par ladite électrovanne de décompression proportionnelle. (revendications amendées) il 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite électrovanne de sélection d'opération comporte un corps de vanne principal et un obturateur principal coulissant dans un alésage de vanne dudit corps de vanne principal, ledit obturateur principal présentant une collerette qui divise ledit alésage de vanne en une chambre sous pression et une chambre sous pression pilote, ladite chambre sous pression présentant un orifice relié au côté refoulement de ladite pompe hydraulique et un orifice d'échappement relié audit réservoir d'huile hydraulique, ledit obturateur principal étant sollicité de manière à fermer normalement ledit orifice d'échappement par une extrémité d'obturation qu'il présente, ladite chambre sous pression pilote étant reliée audit réser- voir d'huile hydraulique à travers une vanne pilote, cette vanne pilote étant de forme telle qu'un orifice de vanne qu'elle présente soit fermé par une tige de manoeuvre reliée à un enroulement mobile en relation active avec un aimant, ledit enroulement mobile étant relié audit potentiomètre de façon à en recevoir un courant de sortie, et ladite tige de manoeuvre subissant l'action d'une force de fermeture de vanne proportionnelle audit courant de sortie émanant dudit potentio- mètre. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit matériel terminal de commande est muni d'une poignée, un panneau de commande se dressant vers le haut à partir.de l'extrémité avant de cette poignée, sensiblement d'équerre par rapport à celle-ci, et un boltier de potentiomètre étant disposé sur la partie basse de ladite extrémité avant de ladite poignée, ledit panneau de commande portant lesdits commutateurs de sélection d'opération disposés sur lui en ligne droite, et une gâchette de commande de vitesse étant articulée dans ledit boîtier de potentiomètre de façon à permettre de faire tourner ledit potentiomètre et de façon qu'une partie de la gâchette dépasse au-dessous de ladite poignée.