Brevet FR2492028A1 — publié le 19820416

0.l 2492028 01. La présente invention concerne un système de commande d'un dis- positif de transmission de puissance, disposé entre un moteur d'entraînement et un arbre de transmission et comprenant un convertisseur de couple et une boîte de vitesses mécanique, dispositif destiné notamment à des véhicules tels que chargeuses sur roues dans lesquelles la boîte de vitesses est com- mandée automatiquement en réponse à un signal de commande de direction, four- ni par une commande manuelle de sélection de direction, permettant d'émettre une valeur de commande de la direction de rotation de l'arbre de transmis- sion. L'invention concerne notamment les véhicules de travail, tels que char- geuses sur roues, pour lesquelles la direction de marche est renversée fré- qcemient lors du fonctionnement. Le conducteur du véhicule doit accomplir plusieurs tâches en même temps: direction du véhicule, changement de vitesses et manoeuvres de l'outil, par exemple levage et basculement d'une benne. Le but de la présente invention est essentiellement de rendre ces tâches du con- ducteur plus faciles en permettant de commander automatiquement la manoeuvre de la boîte de vitesses. Pour ce faire, conformément à la présente invention, lorsque le signal de la valeur de commande de direction est changé pour indiquer la direction de rotation contraire à la direction de rotation effective de l'arbre de trans- mission, la direction de marche de la boîte de vitesses est renversée, de sor- te que lors du freinage ultérieur, elle s'oppose à la direction de rotation effective de l'arbre. Contrairement aux possibilités offertes, par exemple par les transmissions automatiques de voitures, le conducteur peut, grâce au systèe de cammnJe conoTle à l'invention, présélectionner taune direction de marche diffé- rente du véhicule, après quoi ie renversement de marche s'effectue autemati- quement. Selon l'invention, la direction de marche de la boîte de vitesses est renversée mTmeavant l'arrêt du véhicule, ce qui permet d'augmenter l'effort de freinage par une plus grande absorption de puissance par le convertisseur de couple. On peut faire varier le freinage, ou l'effet de freinage, et on peut l'augmenter en appuyant sur l'accélérateur. Le dispositif de renversement de marche peut comprendre un engrenage sé- paré de renversement de marche, la boîte de vitesses comprenant un certain nmnbre d'engrenages d'entraînement pouvrant être utilisés indépendamment de la direction de marche, ou bien des jeux d'engrenages d'entraînement assu- rant la marche avant et la marche arrière. Dans ce dernier cas, les rapports des engrenages de marche arrière peuvent être sélectionnés indépendamment des engrenages de marche avant. Si la vitesse du véhicule ou la vitesse de rotation de l'arbre de trans- mission dépasse une vitesse limite prédéterminée, lors du changement du si- 02. 2492028 gnal de commande de direction selon un mode de réalisation préféré de l'inven- tion, le renversement de marche de la boîte de vitesses est retardé jusqu'à ce que la vitesse soit inférieure à ladite vitesse limite. Cela permet d'évi- ter un échauffement excessif du convertisseur de couple. D La vitesse qui est engagée lors du commencement du freinage est mainte- nue, selon un autre aspect de l'invention, pendant toute la durée de l'opé- ration de freinage, assurant ainsi un freinage-doux. Si, toutefois, la vitesse plus élevée, notamment lorsqu'il s'agit d'une boîte à quatre vites- ses, est engagée lors du déclenchement de l'opération de freinage, selon l'in- vention il se produit immédiatement un changement vers la vitesse immédiate- ment inférieure. S'agissant d'une boîte de vitesses à quatre vitesses, par exemple, si la quatrième vitesse est engagée et si la vitesse est de 30 km/h lorsque la commande de renversement de marche est donnée, il se produit i-l médiatement un changement à la troisième et décélération en troisième jus- qu'à ce que la vitesse soit inférieure à la vitesse limite, à savoir de km/h, après quoi la direction de marche de la boîte de vitesses est ren- versée. La raison pour laquelle on ne laisse pas la vitesse la plus élevée en prise eftque, bien qu'il soit vrai qu'une vitesse plus basse produise un freinage plus puissant, ce freinage est en mme temps d'une durée plus courte, ce dont il résulte un moindre échauffement du convertisseur de couple. Une fois que le conducteur a sélectionné la direction de marche désirée, il n'a plus rien à faire dans la procédure de renversement de marche. Lorsque le freinage est terminé-et la vitesse nulle, le véhicule démarre selon une nouvelle direction grâce à la commande automatique de la boîte de vitesses. Lorsqu'il s'agit d'une chargeuse, la seconde vitesse est sélectionnée parce que la vitesse la plus basse, c'est à dire la première, sert normalement uni- quement lors du remplissage de la benne. eMême lors d'un démarrage normal, mais non lors d'une séquence de renver- sement de marche, la seconde vitesse est ordinairement sélectionnée comme vi- tesse de démarrage. Dans certaines conditions, à savoir si la vitesse de rotation du moteur dépasse une certaine valeur prédéterminée, ou si la vites- se du véhicule ou la vitesse de rotation de l'arbre de transmission dépasse une certaine valeur de vitesse inférieure prédéterminée, le véhicule démarre dans la vitesse voisine plus élevée, c'est à dire la troisième, permettant 33 ainsi d'éviter une accélération brutale ou des secousses de freinage. Il est préférable d'éviter un changement automatique à la vitesse la plus basse, la première vitesse. Un tel changement devrait être commandé di- rectement par un signal de changement-à la vitesse la plus basse établi manuellement par le conducteur. La première vitesse sert normalement pour remplir la benne, et le travail de remplissage peut être effectué plus rapidement à l'aide d'un changement de vitesses actionné par le conducteur que si la boîte de vitesses doit attendre le déclenchement automatique d'un signal de changement à la vitesse la plus basse. Dans ce cas, il est préférable de bloquer le déclenchement du signal de changement à la première vitesse lorsque la vitesse du véhicule dépasse une certaine vitesse maximale, parce qu'un changement à la première vitesse dans ces conditions provo- querait un freinage puissant. Cette vitesse maximale peut être sélectionnée de manière appropriée de façon à permettre un changement à la première vitesse uniquement dans les limites de la seconde vitesse. Lorsqu'il s'agit d'un véhicule tel que chargeuse sur roues il est pratique de disposer la commande de sélection de direction et la commande du signai de changement à la première vitesse sous forme d'une commande à plusieurs fonctions située au voisinage du volant, de façon que le conduc- teur puisse manoeuvrer ie volant, le sélecteur de direction et le déclen- chement du signal de changement à la première vitesse à l'aide d'une seule main. Le conducteur est alors en mesure à l'aide de l'autre main, de manoeuvrer la benne et d'aider éventuellement à accélérer le renverse- ment de marche. Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ci-après à titre d'exemple représentant un dispositif de transmission de puissance pour chargeuse sur roues, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure l est un schéma synoptique du dispositif de transmission de puissance; - la figure 2 est un schéma synoptique d'un dispositif de commande de la boîte de vitesses du dispositif de transmission de puissance - la figure 3 est un schéma synoptique d'un dispositif de commande équipé d'un micro-ordinateur. Sur la figure l on voit un moteur d'entraînement M qui fait tourner un 04. convertisseur de couple hydrodynamique C, lequel fait tourner, à son tour, une boîte de vitesses mécanique T équipée de quatre engrenages d'entraîne- ment et un engrenage de renversement de marche, ce dernier permettant de fai- re tourner l'arbre de sortie A, et par conséquent le véhicule, dans le sens S avant ou dans le sens arrière. Le changement de vitesses est commandé élec- triquement à l'aide d'un dispositif de commande électrique 1. Une commande de direction de marche est reliée au dispositif de commande 1. La figure 2 indique en traits interrompus le dispositif de commande é- lectrique 1 permettant de commander la boîte de vitesses T de la chargeuse. A cet effet, le dispositif de commande comprend des moyens de contrôle des vitesses d'entraînement 2 qui sont reliés, par l'intermédiaire d'une premiè- re sortie 3, à des solénoïdes ou analogue destinés à commander des accouple- ments ou freins 4 associés aux engrenages d'entraînement de la boîte de vitesses. Le dispositif de commande 1 comprend en outre des moyens de con- trôle de l'engrenage de renversement de marche 5, moyens qui sont reliés par l'intermédiaire d'une seconde sortie 6, à des solénoïdes ou analogue destinés à commander les accouplements et les freins 7 associés à l'engre- nage de renversement de marche de la boîte!de vitesses. Une première entrée 8 du dispositif de commande 1 est relié D un détec- teur 9 de la vitesse de la chargeuse. Ce dapteur 9 peut, par exemple, détec- ter la vitesse de rotation de l'arbre de sortie A (figure 1). Une seconde entrée 10 du dispositif de commande est relié à un indicateur du signal de changement à la première vitesse 11, faisant partie de manière appropriée d'une commande à plusieurs fonctions, par exemple sous forme de levier sé- lecteur 12 situé à proximité du volant. Une troisième entrée 13 est reliée à un indicateur 14 du sens d'entraînement désiré. Cet indicateur 14 fait également partie de la commande à plusieurs fonctions réalisée sous forme de levier sélecteur de direction 12. Une quatrième entrée 15 est connectée à un capteur 16 de la direction de marche du véhicule. Ce capteur 16 peut détecter la rotation de l'arbre de sortie A et peut être éventuellement associé au détecteur 9. Une cinquième entrée 17 du dispositif de commande l est connectée à un certain nombre de capteurs 18 de divers paramètres du moteur, tels que la vitesse de rotation du moteur et la charge. Le dispositif de commande 1 comprend un premier comparateur 19, dans lequel la valeur de commande de direction fournie par l'indicateur 14 est comparée avec la valeur réelle de direction fournie par le détecteur 16. Lorsque le signal de commande sur l'entrée 13 est changé pour indiquer le sens opposé à celui indiqué par le signal de valeur réelle sur l'entrée 05. , le premier comparateur 19 envoie un signal de renversement de marche sur une ligne 20 aux moyens de contrôle des vitesses d'entraînement 2. Une ligne 21 part de la ligne 20 et conduit aux moyens de contrôle de renversement de marche 5. - 5 La valeur de vitesse réelle fournie par le détecteur 9 sur l'entrée 8 est envoyée sur la ligne 25 à un second comparateur 26, dont une entrée est reliée à une première mémoire 27 dans laquelle est stockée une vitesse limi- te ou de blocage prédéterminée, par exemple de 25 km/h. Ce second compara- teur 26 est adapté pour que, lorsque la valeur de vitesse sur la ligne 25 est inférieure à la vitesse de blocage, il envoie un signal d'autorisation de renversement de marche sur une ligne 28 aux moyens de contrôle de ren- versement de marche 2. Lorsque les moyens de contrôle des vitesses d'entraînement 2 recoivent le signal de renversement de marche sur la ligne 20, ils provoquent le changement à la troisième vitesse de la quatrième, si celle-ci est en prise, autrement il ne se produit aucun changement de vitesses, c'est à dire la vitesse en prise est maintenue. Lorsque les moyens de contrôle du renversement de marche 5 recoivent le signal de renversement de marche sur la ligne 21, ils envoient un signal par la sortie 6, à l'accouplement 7 pour effectuer le changement de l'engrenage de renversement de marche, à condition qu'un signal d'autorisation soit pré- sent sur la ligne 28. Dans le cas contraire, il ne se produit aucun renver- sement de marche. A cet effet, les moyens de contrôle de renversement de marche S sont équipés de circuits logiques. Le signal de valeur de commande de direction sur l'entrée 13 et le si- gnal de valeur réelle de direction sur l'entrée 15 sont également comparées dans un troisième comparateur 29. Lorsque la valeur de direction est zéro et la valeur de commande de direction est non-zéro, il envoie un signal de déclenchement sur la ligne 30 aux moyens de contrôle des vitesses d'entraî- nement 2. Un signal relatif à la vitesse de rotation du moteur présent sur l'en- trée 17, signal fourni par les capteurs 18, est envoyé à un quatrième com- parateur 31, dont une entrée est reliée à une seconde mémoire 32 dans la- quelle est stockée une valeur limite prédéterminée de la vitesse de rotation, par exemple 1000 tours/mn. Le comparateur compare la vitesse de rotation du moteur avec la valeur limite de la vitesse de rotation, et lorsque la vitesse de rotation du moteur dépasse cette valeur limite, le comparateur 31 envoie-un signal de démarrage doux sur la ligne 33 aux moyens de contrôle des vitesses d'entraînement 2. Le signal de valeur réelle de la vitesse sur l'entrée 8 est également envoyée à un cinquième comparateur 34, dont une seconde entrée est reliée à une troisième mémoire 35, dans laquelle est stockée une valeur limite de vites- se inférieure, par exemple de 2 km/h. Le comparateur 34 compare la vitesse réelle cdu véhicule avec la vitesse limite stockée dans la mémoire 35 et, lors- que la vitesse réelle dépasse cette valeur limite, le comparateur 34 envoie un signal de démarrage doux sur la ligne 36 aux moyens de contrôle des vi- tesses d'entraînement 2. Ces moyens de contrôle des vitesses d'entraînement 2 sont disposés de fa- çon que lorsqu'il y a une vitesse de démarrage sur la ligne 30, un signal de changement est envoyé par la sortie 3 aux engrenages d'entraînement 4 pour mettre en prise la seconde vitesse. Cela est toujours le cas lorsqu'un signal de démarrage est en liaison directe avec un signal de renversement de marche. Si, toutefois, un signal de démarrage doux est présent sur la ligne 33 ou la ligne 36 simultanément avec le signal de démarrage sur la ligne 30 et en l'absence d'un signal de renversement immédiàatement précédent sur la ligne , les moyens de contrôle des vitesses d'entraimement 2 enverront un signal de changement à la troisième vitesse. A cet effet, les moyens de contrôle des vitesses d'entraînement 2 sont équipés de circuits logiques. M0 Le signal de changement à la première vitesse sur l'entrée 10 est en- voyé sur une ligne 37 aux moyens de contrôle des vitesses d'entraînement 2. Le signal de valeur de vitesse réelle est envoyé depuis l'entrée 8 du dispo- sitif de commande 1 à une première entrée d'un sixième comparateur 38, tan- dis que la seconde entrée du comparateur 38 est reliée à une quatrième mémoi- >5 re 39, dans laquelle est stockée une vitesse limite supérieure de la seconde vitesse. Le comparateur 38 compare la vitesse du véhicule et la vitesse limi- te supérieure stockée dans la mémoire 39 et, lorsque la vitesse du véhicule est inférieure à la vitesse limite supérieure, le comparateur 38 envoie un signal d'autorisation sur la ligne 40 aux moyens de contrôle des vitesses $0 d'entraînement 2. Lorsqu'ils recoivent à la fois le signal de changement à la première vitesse sur la ligne 37 et le signal d'autorisation sur la ligne 40, ils envoient un signal de changement de vitesse par la sortie 3 aux engrena- ges d'entraînement 4 pour déclencher le changement à la première vitesse. S'il n'y a pas de signal d'autorisation présent sur la ligne 40, aucun si- gnal de changemnt de vitesse n'est envoyé. L'entrée 17, reliée aux capteurs 18 des paramètres du moteur, est reliée par une ligne 41 aux moyens de contrôle des vitesses d'entraînement 2, de sorte qu'ils recoivent des signaux relatifs aux paramètres du moteur pour commander le changement de vitesse automatique en fonction de la charge 06. 07. lorsque le véhicule est en marche. Il est souhaitable que le point de change- ment entre les diverses vitesses d'entraînement soit sélectionné pour que les accélérations soient sans à-coup lors d'un tel changement. A cet effet, le point de changement entre deux vitesses doit être placé au point o les cour- bes de couple des deux vitesses en question se coupent. Le couple peut être de préférence mesuré directement par comparaison entre la vitesse de rotation d'entrée et de sortie du convertisseur de couple C (voir les détecteurs 18' et 18" sur la figure 1). Ainsi, lorsque le véhicule suit une certaine direction, les moyens de contrôle des vitesses d'entraînement commandent le changement de vitesse en fonction des signaux relatifs aux paramètres du moteur sur la ligne 41. Si le conducteur veut renverser le sens de la marche, il actionne le levier sélec- teur 12, ce qui fait que le capteur 14 envoie un signal de valeurs de com- mande de direction sur l'entrée 13, signal qui est opposé au signal de valeurs de direction réelle sur l'entrée 15. Le premier comparateur 19 envoie alors un signal de renversement de mar- che, d'une part, aux moyens de contrôle du renversement de marche 5 sur la ligne 21. Les moyens de contrôle des vitesses d'entraînement 2 assurent le changement à la troisième vitesse depuis là quatrième si celle-ci est en pri- se. Les moyens de contrôle de renversement de marche S assurent le changement de l'engrenage de renversement de marche, à condition qu'un signal d'autori- sation est reçu du second comparateur 26, c'est à dire que la vitesse du vé- hicule est inférieure à 25 km/h. Si cela n'est pas le cas, il se produit d'abord un freinage en troisième sans changement de l'engrenage de renverse- ment de marche jusqu'à ce que la vitesse soit inférieure à 25 km/h, après quoi un signal d'autorisation est présent sur la ligne 28 et les moyens de contrôle de l'engrenage de renversement de marche 5 opèrent le renversement du sens de marche de la boîte de vitesses. Ce changement de la quatrième à la troisième vitesse éviteun freinage prolongé en quatrième, ce qui pourrait avoir pour conséquence un échauffe- ment du convertisseur de couple. Le fait que le renversement de marche s'effectue seulement au dessous de 25 km/h évite un échauffement excessif du convertisseur de couple. Lors du freinage, le signal de renversement de marche est maintenu sur la ligne 20, de sorte que les moyens de contrôle des vitesses d'entraîne- ment 2 maintiennent inchangée la vitesse en prise. Ainsi, si la troisième ou la seconde vitesse est en prise lorsque le conducteur envoie l'ordre de renversement de marche, la troisième ou la seconde vitesse reste respecti- 08. 2492028 vement en prise pendant la durée du freinage. Lorsque la vitesse est nulle, cette situation est détectée par le troi- sième comparateur 29 parce que le signal de valeur réelle de direction est également nulle. Le comparateur 29 envoie un signal de démarrage sur la ligne aux moyens de contrô1e des vitesses d'entraînement 2, qui mettent en prise la seconde vitesse pour déclencher la séquence de démarrage selon la nouvelle direction de marche. Lors d'un démarrage normal, en l'absence de la séquence de renversement À. de marche, les moyens de contrôle des vitesses d'entraînement 2 recoivent en outre un signal de démarrage sur la ligne 30 eji vue de la mise en prise de la seconde vitesse. Si, toutefois, la vitesse de rotation du moteur dépasse tours/mn ou si la vitesse du véhicule dépasse 2 kmn/h, les moyens de con- trôle des vitesses d'entraînement 2 recoivent un signal de démarrage doux sur ia ligne 33 ou 36, respectivement, de sorte que le démarrage s'effectue en troisième et non pas en seconde vitesse. Si le conducteur veut passer la première vitesse, pour disposer d'une force plus élevée pour remplir la benne, il actionne, à l'aide du levier sé- lecteur 12 l'indicateur du signal de changement à la première vitesse 11, ce qui fait qu'un signal de changemit à la première vitesse est envoyé sur la ligne 37 aux moyens de contrôle des vitesses d'entralirement 2. A condition qu'il y ait un signal d'autorisation sur la ligne 40, c'est à dire que la vitesse du véhicule se trouve dans les limites de la seconde vitesse, les moyens de contr8le des vitesses d'entraînement 2 réalisent le changement à la première vitesse. Si la vitesse est trop élevée, elle doit être d'abord réduite à une valeur inférieure à la vitesse limite supérieure avant que le changement à la première vitesse ait lieu. Après que le changement à la pre- mière vitesse ait été effectué de cette façon, un circuit temporisateur (non représenté), faisant partie par exemple des moyens de contrôle des vi- tesses d'entraînement 2, veille à ce que le changement automatique en se- conde ne se fasse qu'après un certain délai prédéterminée, par exemple de cinq secondes. De nombreuses fonctions du dispositif de contrôle, indiquées par des traits interrompus sur la figure 2, peuvent être assurées par un micro- ordinateur. La figure 3 est un schéma synoptique d'un dispositif de contrô- 3 le réalisé de cette façon. Il contient un bus de données S0, auquel est relié un microprocesseur 51, par exemple un Intel 8085. Les capteurs 9, 16 et 18 de la vitesse réelle, de la direction réelle et des paramètres du mo- teur sont reliés par des adapteurs 52 à un énumérateur 53 relié au bus de données 50. Le sélecteur de direction 12, 14 est relié à une mémoire lecture/ écriture 54 connectée au bus de données. L'indicateur du signal de changement à la première vitesse 11 peut être relié de manière correspondante (liaison non représentée). Les accouplements et freins des engrenages d'entraînement et de renversement de marche 4, 7, comandés électriquement, sont reliés par l'intermédiaire d'un adapteur 55 à une mémoire de programme 56 qui est re- liée au bus 50 et qui correspond aux moyens de contrôle des vitesses d'en- traemement 2 et aux moyens de contrôle de renversement de marche 5 sur la figure 1. Un signal de sortie de la mémoire 54 est envoyé sur une ligne 57 à une entrée de l'énumérateur 53. Une mémoire supplémentaire écriture/lecture 58 est reliée à un disposi- tif indicateur 59, qui affiche les données désirées par le conducteur, par exemple, quelle vitesse est en prise à ce moment-là. 2492028 REVENDICATION Système de commande d'un dispositif de transmission de puissance disposé entre un moteur d'entraînement (M) et un arbre de transmission de sortie (A) et comprenant un convertisseur de couple (C) et une boîte de vitesses mécanique (T, 4, 7), destiné notamment aux véhicules tels que chargeuses sur roues, ladite boîte de vitesses (T) comprenant, d'une part, au moins deux vitesses d'entraînement (4) permettant de modifier le couple transmis à l'arbre de transmission (A), la séquence de changement d'une vitesse à l'autre pouvant être commandée automatiquement en fonction de paramètres (18) du moteur, tels que la charge et la vitesse de rotation et, d'autre part, un dispositif de renversement de marche (7) permettant de changer la direction de rotation de l'arbre de transmission (A), le renversement de marche assuré par ce dispositif (7) étant commandé sous l'influence d'une commande de sélection de direction (12, 14) actionnée manuellement par ie conducteur, ce système de commande étant caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de contrôle électrique (1), équipé de préférence d'un micro-ordinateur (51), et comprenant en outre des moyens de contrôle des vitesses d'entraînement (2) et des moyens de contrôle du renversement de marche (5), ces moyens étant reliés à des moyens d'accou- olement par engrenages et/ou à des freins de la transmission (4,7) fonctionnant de manière connue sous contrôle électrique et associés aux engrenages d'entraînement ou à l'engrenage de renversement de marche pour contrôler la vitesse et le sens de rotation de l'arbre de transmission (A) , en ce qu'un capteur (9) de la vitesse de rotation de l'arbre de trans- mission (A) ou de la vitesse du véhicule est relié à un comparateur (38) apte à comparer la valeur de vitesse réelle (8) fournie par le capteur (9) avec une valeur limite de vitesse prédéterminée stockée dans une mémoire (39) et, lorsque la valeur réelle est inférieure à la valeur limite, à envoyer un signal d'autorisation de marche (40) aux moyens de contrôle des vitesses d'entraînement (2), en ce qu'un générateur d'un signal de changement à la vitesse inférieure (11, 12) est connecté (10) aux moyens de contrôle des vitesses d'entraînement (2) et est disposé, lorqu'il est actionné manuelle- ment par le conducteur, de façon à produire un signal de changement à la vitesse inférieure (37) qui, si le signal d'autorisation de marche (40) est présent, fait que les moyens de contrôle des vitesses d'entraînement (2) mettent en prise la vitesse d'entraînement la plus basse, en ce que la commande de sélection de direction (12, 14) est reliée au dispositif de contrôle (1) pour lui fournir un signal de valeur de commande de direction (13), et en ce que lorsque le signal de valeur de commande est changé pour il 2492028 indiquer le sens opposé un signal de renversement de marche (21) est envoyé aux moyens de contrôle du renversement de marche (5) pour changer l'engre- nage de renversement de marche (7) et en même temps aux moyens de contrôle des vitesses d'entraînement (2) pour inhiber la fonction de changement à la vitesse inférieure et mettre en prise la vitesse immédiatement inférieure.