Brevet FR2523057A1 — publié le 19830916

' 1. La présente invention concerne un procédé permettant d'éviter le glissement ou patinage entre les roues motri- ces et le sol ou support, utilisé dans des systèmes d'en- trainement de véhicules, particulièrement du type à essieux multiples à transmission de puissance hydrostatique, com- prenant au moins une pompe hydraulique entraînée par une source de puissance d'entraînement telle qu'un moteur à combustion interne tournant à une vitesse prédéterminée et au moins un moteur hydraulique, la pression hydraulique de ladite transmission de puissance hydrostatique étant com- mandée par un système de commande pour modifier l'impulsion d'entraînement dudit moteur hydraulique Dans les systèmes d'entraînement de véhicules, il peut arriver que les roues motrices glissent ou patinent sur la surface ou le support d'entraînement si la puissance d'entraînement ou la force de freinage qui est appliquée aux roues ou aux essieux est trop importante par rapport à la force d'adhérence contre ladite surface d'entraînement En particulier quand il s'agit d'un frottement acier contre acier, comme c'est le cas pour les véhicules de chemins de fer, l'adhérence est faible et il peut facilement y avoir glissement ou patina- ge Naturellement, le patinage, lors du freinage de ces véhicules de chemins de fer, signifie une réduction de la sécurité et une usure élevée des roues, ce qui entraîne un coût élevé de l'entretien desdites roues De nombreuses suggestions ont été faites pour éviter le glissement ou le patinage entre les roues motrices et le support mais elles ont été soit insuffisamment efficaces, ou bien elles impli- quaient des systèmes de commande très complexes et de ce fait cofteux Des moteurs de traction électrique pour vé- hicules de chemins de fer, tels que ceux des locomotives à thyristor ASEA, ont été équipés d'un dispositif à cellule de charge appelé "PRESSDUKTOR" coopérant avec une tige de réaction du bogie des roues Dans la zone limite o le pa- tinage commence à apparaître, le bogie se met à osciller de façon caractéristique et ces oscillations sont transmises à la tige de réaction et peuvent donc être détectées par la cellule de charge En ce qui concerne les transmissions de 2. puissance hydrostatiques pour systèmes d'entraînement de véhicules visés par la présente invention, aucune proposi- tion n'a cependant été faite pour éviter le glissement ou le patinage entre les roues motrices et le support Lors- qu'il s'agit de transmissions-de puissance hydrostatiques de ce type, il est en fait encore plus important d'éviter le glissement ou le patinage que lorsqu'il s'agit de mo- teurs de traction électriques car les fluctuations de la puissance d'entraînement ou de freinage pourraient être très importantes. Le but principal de la présente invention est de pro- poser un procédé permettant d'éviter le glissement ou le patinage entre roues motrices et support et selon l'inven- tion ce but est atteint au moyen des étapes consistant à calculer de façon continue la vitesse des roues de chaque essieu sur la base des valeurs instantanées de paramètres de commande nécessaires à la transmission de puissance hydrostatique, tels que la vitesse du moteur, la course de la pompe, le déplacement du moteur et/ou la pression hy- draulique régnant dans la transmission de puissance, à comparer cette vitesse calculée à la vitesse d'un essieu du véhicule qui n'est pas entraîné ou tourne librement et créer, lorsqu'on constate une différence de vitesse dépas- sant une limite minimale déterminée et de durée plus longue qu'une durée minimale prédéterminée, un signal de sortie envoyé au système de commande pour réduire la pression hy- draulique dans la transmission de puissance, pendant une période de temps prédéterminée. Grâce à l'invention, on augmente nettement la sécurité quand on freine des véhicules ayant des systèmes d'entral- nement à transmission de puissance hydrostatique, et on peut augmenter dans le même temps l'accélération et la force de traction tout en les rendant plus régulières. Grâce à l'amélioration de la capacité de freinage, l'entre- tien des roues est moins coûteux, en particulier en ce qui concerne les véhicules de chemins de fer, et dans l'ensem- ble ce procédé peut être appliqué à des systèmes de comman- de de transmissions de puissance hydrostatiques en ayant 3. recours à des mesures très simples et de ce fait peu coû- teuses. A titre d'exemples l'invention sera décrite plus en détail avec référence aux dessins ci-annexés, qui font partie de la description, et dans lesquels: Fig 1 est une vue en perspective schématique d'un train entraîné hydrostatiquement, Fig 2 est un schéma par blocs des commandes d'un sys- tème d'entraînement hydrostatique utilisé dans le train sus-mentionné, et Fig 3 a et 3 b représentent finalement la relation en fonction du temps des paramètres de commande nécessaires à la transmission de puissance hydrostatique selon l'inven- tion. Comme on peut le voir à l'examen des dessins,-le pro- cédé selon l'invention sera décrit essentiellement alors qu'il est appliqué à un système d'entraînement hydrostati- que de train Dans ce système, la puissance d'entraînement est constituée par un moteur à combustion, en particulier un moteur à combustion interne 1 qui est relié de façon appropriée à une paire de pompes hydrauliques 2 Les pom- pes 2 entraînent chacune un moteur hydraulique 3, lesquels moteurs entraînent chacun un essieu 5 par l'intermédiaire d'engrenages 4 Dans le mode de réalisation illustré, les pompes hydrauliques 2 sont des pompes à piston axial con- nues dont la course O Cp peut être modifiée en réglant l'an- gle de pivotement, alors que les moteurs hydrauliques 3 ont une course constante C Lm (bien qu'une course variable des moteurs soit parfaitement possible). Pour commander l'impulsion d'entraînement telle qu'elle est développée par les moteurs hydrauliques, il existe éga- lement un système de commande qui est logé dans une large mesure dans une unité de commande 6 Ce système comprend divers détecteurs appropriés et connus mais non illustrés en vue de détecter les paramètres de commande nécessaires à la transmission de la puissance hydrostatique, tels que la vitesse du moteur d'entraînement N, la course des pom- pes %Op, la course des moteurs "C et également la pression p m 4, hydraulique P de la transmission de puissance si on le sou- haite En outre, on prévoit un détecteur de rotation, non illustré, destiné à un essieu 7 du train qui n'est pas en- trainé et tourne librement. Sur la base des valeurs instantanées desdits paramètres de commande qui sont enregistrées par les détecteurs, on calcule de façon continue dans l'unité de commande 6 selon l'invention la vitesse des roues de chaque essieu 5, et on la compare à la vitesse de l'essieu non entraîné et tour- nant librement 7 Si on constate une différence entre ces vitesses dans l'unité de commande 6, cette différence dé- pendant du fait qu'un ou plusieurs des essieux moteurs tournent soit à une vitesse plus élevée que l'essieu non entraîné 7, c'est-à-dire patinent pendant l'accélération, soit à une vitesse plus faible que celle de cet essieu, c'est-à-dire patinent à l'état bloqué le long du support pendant le freinage, et quand on constate que cette dif- férence dépasse la valeur limite qui a été prédéterminée et dure, en outre, pendant une durée dépassant une durée minimale prédéterminée, un signal de sortie est déclenché par l'unité de commande 6 pour réduire la pression hydrau- lique P de façon suffisante pour éviter le glissement ou patinage, c'està-dire de manière à obtenir l'égalité entre les vitesses En d'autres termes, on peut dire que l'équi- libre des courants dans le système d'entraînement hydrosta- tique est rétabli La valeur Pl de la pression dans le sys- tème d'entraînement hydrostatique qui régnait lorsque cette différence de vitesse était constatée et la réduction de la pression amorcée, est stockée dans une unité de mémoire de l'unité de commande 6, et après une durée prédéterminée, cette dernière émet un nouveau signal de sortie pour aug- menter la pression hydraulique P, mais jusqu'à un niveau Pr situé nettement au-dessous de la valeur initiale Pi On a alors l'assurance que ladite condition de glissement ou de patinage n'est pas immédiatement annulée Après une autre période de temps prédéterminée, les unités de commande pro- duisent finalement un nouveau signal de sortie pour ramener la pression hydraulique à la valeur Pi. 5. Pour donner des exemples pratiques des valeurs que l'on constate avec le procédé de commande selon la présente invention, référence est faite à la figure 3 des dessins et aux diagrammes que ceux-ci représentent et qui concer- nent les paramètres de commande les plus importants, et il est clair à l'examen de cette figure qu'une comparaison est faite entre la vitesse réelle et la vitesse calculée des roues à des intervalles de 64 millisecondes, et quand on constate des différences dépassant une valeur minimale prédéterminée, la pression hydraulique P régnant dans la transmission de puissance est réduite de manière à mettre fin au glissement ou au patinage entre les essieux des roues motrices et le support Après une période de temps prédéterminée, le système de commande augmente à nouveau la pression hydraulique, mais seulement jusqu'à un niveau Pr représentant environ 80 % de Pi Cette pression réduite est maintenue pendant une période prédéterminée, dans le cas présent pendant 10 secondes, après quoi un nouveau si- gnal de sortie provenant du système de commande ramène la pression hydraulique à la valeur Pi. Les avantages du procédé de commande selon la présente invention sont nombreux Tout d'abord, il suffit d'une uni- que valeur de mesure, à savoir la vitesse d'un unique essieu non entraîné ou tournant librement 7 pour effectuer la commande En d'autres termes, un unique détecteur de vitesse est nécessaire, ce qui implique des réductions importantes de coût par comparaison avec les procédés de commande pré- cédemment utilisés et exigeant la mesure de la vitesse sur chaque essieu moteur Ces équipements de mesure de vitesse sont relativement coûteux en soi et également fragiles, et ils exigent un entretien régulier En ce qui concerne en particulier l'application du système à des véhicules de chemins de fer dont de nombreux essieux sont moteurs, le procédé de l'invention permet de réaliser une réduction importante des coats En outre, il est bon que la vitesse du moteur à combustion d'entraînement 1 soit maintenue constante, et ce résultat peut être facilement obtenu grâce au procédé de la présente invention En éliminant dans une 6. large mesure le glissement ou patinage entre les roues et le support, on réduit également sensiblement les frais d'entretien des roues du véhicule, ces frais étant dans de nombreux cas relativement élevés Comme mentionné dans le préambule, on augmente également la sécurité pendant le freinage et on peut obtenir une accélération plus impor- tante et plus régulière du véhicule. L'homme de l'art comprendra, par ailleurs, que l'in- vention n'est pas limitée à la description ci-dessus et qu'elle peut être modifiée de diverses manières sans sortir du champ d'application des revendications annexées Ainsi, une unique pompe hydraulique peut entraîner plusieurs mo- teurs hydrauliques 3 Par ailleurs, le procédé n'est pas non plus limité à des véhicules de chemins de fer et il peut être utilisé dans d'autres types de véhicules pourvus d'une transmission de puissance hydrostatique, tels que des autobus. 7, R E V E N D I CA T I O N S 1 Procédé permettant d'éviter le glissement ou pa- tinage entre les roues motrices et le sol ou support, uti- lisé dans des systèmes d'entraînement de véhicules, parti- culièrement du type à essieux multiples à transmission de puissance hydrostatique, comprenant au moins une pompe hy- draulique entraînée par une source de puissance d'entraîne- ment telle qu'un moteur à combustion interne tournant à une vitesse (N) prédéterminée et au moins un moteur hydraulique, la pression hydraulique (P) de ladite transmission de puis- sance hydrostatique étant commandée par un système de com- mande pour modifier l'impulsion d'entraînement dudit moteur hydraulique, caractérisé par les étapes consistant à calcu- ler de façon continue la vitesse des roues de chaque essieu sur la base des valeurs instantanées de paramètres de com- mande nécessaires à la transmission de puissance hydrostati- que, tels que la vitesse du moteur (nombres de tours à la minute), la course (ce) de la pompe, le déplacement (W) du p m moteur et/ou la pression hydraulique (P) régnant dans la transmission de puissance, à comparer cette vitesse calculée à la vitesse d'un essieu du véhicule qui n'est pas entraîné ou tourne librement et créer, lorsqu'on constate une dif- férence de vitesse dépassant une limite minimale déterminée et de durée plus longue qu'une durée minimale prédéterminée, un signal de sortie envoyé au système de commande pour ré- duire la pression hydraulique (P) dans la transmission de puissance, pendant une période de temps prédéterminée. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur (Pi) de la pression hydraulique de la trans- mission de puissance qui règne quand commence la réduction de la pression est mise en mémoire dans une unité de mémoi- re de l'unité de commande ( 6) et en ce que la pression hy- draulique, après avoir été réduite pendant une période de temps prédéterminée, est à nouveau augmentée, mais jusqu'à une valeur (Pr) inférieure à la pression initiale (Pi), cette valeur de pression intermédiaire étant maintenue pendant une autre période de temps prédéterminée avant que la pres- sion hydraulique soit à nouveau augmentée jusqu'à sa valeur initiale (Pi).