Brevet FR2518686A1 — publié le 19830624

Appareil de régulation dun entratnement hydrostatique. L'invention concerne un appareil de régulation dwun entrainement hydrostatique qui comporte un moteur d'entrainement et au moins une. pompe hydraulique pouvant être entravée par le moteur dentrainement et dont le volume de déplacement peut être modifié par un organe de réglage, une tige de réglage de l'organe de réglage étant sollicitée par au moins un ressort dans le sens du volume maximal de déplacement, le ou les ressorts ayant pour antagoniste un piston régulateur pouvant coulisser dans un cylindre régulateur, un tuyau de refoulement entant raccordé à la ou aux pompes hydrauliqueeet le tuyau de refoulement pouvant autre relié au choix, par l'intermédiaire d'au moins un premier distributeur, soit au réservoir par un premier tuyau de reflux, soit à un consommateur. Dans un appareil connu de ce genre (DE-Âs 2 038 414), l'organe de réglage est un régulateur de puissance totale 50 dont le piston régulateur 53 présente des surfaces de commande 59, 109- qui sont constamment reliées, chacune par un tuyau régulateur 60, 107, au tuyau de refoulement correspondant 37, 89, 90 et déplacent la tige de réglage, lorsque les consommateurs (moteurs hydrauliques) 97, 98 sont en -action, dans le sens du volume minimal de déplacement de la ou des pompes hydrauliques 17, 17,100. Un inconvénient est ici que lors du démarrage du moteur dentratnement 10, les pompes hydrauliques 17,17,100 sont réglées à leur volume maximal de déplacement.Ainsi, les pompes hydrauliques fournissent immédiatement le débit maximal qui, - jusqu'à la mise en action des moteurs hydrauliques 97,98, est amené à peu près sans pression au réservoir en passant par les premiers tuyaux de reflux. Par suite, cet état de fonctionnement cause déjà une perte d'énergie indésirable. Si maintenant, selon le DE-AS 2 038 414, on met en action les moteurs hydrauliques 97, 98 en actionnant les premiers distributeurs 93, 94, il.en résulte les conditions représentées sur les figures 1 et 2 ci-annexées. Sur la figure 1, on a portd le débit Q des pompes hydrauliques 17, 17, 100 et la vitesse v des moteurs hydrauliques 97, 98 en fonction du temps t. La figure 2 montre la pression p dans les tuyaux de refoulement 37, 89, 90 en fonction du temps t. Si les pompes hydrauliques ont encore leur débit maximal Qmaxs les moteurs hydrauliques 97 98 accélèrent en un temps daccdlération 1 par exemple. suivant une droite 2, figure 1, Jusqu'à leur vitesse maximale vmax. Le débit-résiduel non absorbé par les moteurs hydrauliques 97, 98 pendant le temps dtaccélération 1 est représenté sur la figure 1 par ltaire triangulaire hachurée 3, il est déversé dans le réservoir en passant par le limiteur de pression (valve primaire) 8Q et des valves secondaires et représente une perte de puissance notable. il est vrai que de telles valves secondaires ne sont pas représentées dans le DE-AS 2 038 414, mais en pratique, elles sont normalement installées entre les distributeurs 93, 94 et les moteurs hydrauliques 97, 98, de manière en elle-même-connue. La figure 2 montre nettement que pendant le-temps dtaccélération 1, il se produit-des pointes de pression très notables. On y a porté qualitativement en ordonnées la pression de service 4, la valeur de réglage de la coupure de pression par le limiteur de pression 77, la valeur de réglage 6 du limiteur de pression (valve primaire) 80 et la valeur de réglage 7 des valves secondaires. La pression p oscille en outre relativement lentement en tendant vers la pression de service 4. Le comportement de pression selon la figure 2 conduit à des efforts mécaniques excessifs et à une usure des éléments du circuit hydraulique et de la machine entratnée. L'aire de perte de puissance 8 est indiquée aussi en hachures sur la figure 2. L'invention a pour but- de diminuer la perte de puissance et les efforts mécaniques résultant de pointes de pression. Il s'agit dtéconómiser les valves secondaires. Ce problème est résolu par le fait que sans mise en action du ou des consommateurs, le cylindre régulateur peut entre alimenté en liquide de pression par un tuyau régulateur de telle sorte que la tige de réglage est déplacée au moins approximativement jusqu'au volume minimal de déplacement de la ou des pompes hydrauliques et que lors de la mise en action du ou des consommateurs, le cylindre régulateur est relié au réservoir par lintermédiaire du tuyau régulateur, d'un deuxième distributeur pouvant astre commuté par l'élévation de pression qui résulte, dans le tuyau de refoulement, de la mise en action, et d'un deuxième tuyau de reflux présentant un étrangleur, de sorte que la tige de réglage est déplacée de façon contrôlée en direction du volume maximal de déplacement de la ou des pompes hydrauliques. Le consommateur peut être par exemple-un moteur hydraulique ou un vérin hydraulique. Dans le cas le plus simple, la pression dynamique qui apparat lors de la circulation du liquide hydraulique par le réservoir suffit à alimenter le cylindre régulateur. Etant- donné que le réglage de la ou des pompes hydrauliques est modifié sans délai, au moins approximativement jusqu'à leur volume minimal de déplacement, un débit minimal seulement est dirigé vers le réservoir, lors du démarrage du moteur dtentratnement, par la ou les pompes hydrauliques. Par suite, il ne se produit qufune perte minimale de puissance.En outre, la pression oscille en tendant beaucoup plus vite vers la pression de service et avec des pointes de pression bien plus réduites, de sorte qu'il ne se produit pas de surcharge mécanique du circuit hydraulique ni de la machine quil commande. Etant-donné que les pointes de pression restent dans des limites supportables, on peut se passer complètement de valves secondaires. En servic-e, le moteur d'entratnement tourne de préférence à une vitesse constante, mais on peut aussi le faire fonctionner avec une vitesse de rotation variable. Le principe de l'invention convient également bien à la régulation de pression et à la régulation de puissance. .Llétrangleur empêche qu'après la libération du passage par le premier distributeur et par conséquent la commutation du deuxième distributeur, le liquide ne puisse s'écouler trop rapidement du cylindre régulateur au réservoir. Par ce moyen, enfin~on évite que l'organe de réglage ne modifie trop rapidement le réglage de la ou des pompes hydrauliques dans le sens du volume maximal de déplacement. Àu contraire, l'étrangleur assuré un retard désirable de ce réglage dans le temps. On peut optimiser le calibrage-de ltétrangleur pour obtenir, lors de l'accélération du ou des moteurs hydrauliques, une perte minimale de puissance, donc pour maintenir aussi petite que possible l'aire triangulaire 3 de la figure 1. On obtient une commutation automatique particu lièrement simple du deuxième distributeur si un distributeur pilote de celni-ci est relié au tuyau de refoulement. Selon un autre mode dtexécution, le deuxième distributeur, dans une position normale, relie au tuyau régulateur un tuyau de branchement raccordé au tuyau de refoulement et dans ce tuyau de branchement est interposée une valve anti-retour à ressort permettant le passage vers le cylindre régulateur. Ici, le cylindre régulateur est alimenté simplement par la pression dynamique régnant dans le circuit hydraulique. La pression dynamique est maintenue parla valve anti-retour. à ressort même lorsque lå pression dynamique diminue dans le tuyau de refoulement, lors de la mise hors d'action du moteur d'entratnement.- Par suite, au moins pendant un certain temps après cette mise hors d'action, la ou les pompes hydrauliques restent au moins approximativement dans leur position de volume minimal de déplacement. Lors du démarrage suivant du moteur dtentrainement, il nssest donc plus nécessaire, en pareil cas, de régler la on les pompes hydrauliques au volume minimal de déplacement. Selon un autre mode d'exécution, un réducteur de pression est interposé dans le tuyau de branchement cela se fait dans le cas où le cylindre régulateur n'est pas conçu pour la pression maximale apparaissant dans le tuyau de refoulement. Selon un autre mode d'exécution, un accumulateur hydraulique est raccordé au tuyau de branchement. Cet accumulateur permet de maintenir encoreTmieux et plus longtemps la pression d'actionnement du cylindre régulateur. Après le démarrage initial du moteur dtentratnement et par conséquent l'alimentation initiale de l'accumulateur hydraulique jusqu'à la pression d'actionnement du cylindre régulateur on peut pratiquement mettre hors d'action et remettre en action à volonté le moteur dlentratnement sans que la position de la ou des pompes hydrauliques s1 écarte de la région du volume minimal de déplacement quand le consommateur n'est pas en action. Selon un autre mode d'exécution,. dans le prémier tuyau de reflux est interposé un élévateur de pression qui augmente la pression en amont. On peut ainsi, quand le consommateur n'est pas en action, augmenter, dans la mesure désirée, la pression dynamique dans le tuyau de refoulement et donc la pression d'actionnement du cylindre régulateur. Avantageusement, l'élévateur de pression est réglable. Comme élévateur de pression, on peut utiliser par exemple une servovalve ou une valve anti-retour à ressort. Selon un autre mode dcexécution, le deuxième distributeur, dans une position normale, relie un tuyau d'alimentation au tuyau régulateur et le tuyau d'alimentation est relié d'une part,à une pompe hydraulique et dlautre part, par l'intermédiaire dtune valve anti-retour à ressort, au réservoir. il agit là d'une variante de système d'alimentation du cylindre régulateur, que l'on peut choisir au besoin et selon les autres particularités de structure de la machine à entralner. La valve anti-retour peut 8trie réglable. On explique plus précisément l'invention ci-après à propos des exemples d'exécution représentés par les dessins annexés sur lesquels - les figures 3 et 4 sont des graphiques correspondant -aux figures 1 et 2, concernant le comportement de démarrage d'un entratnement réglé selon l'invention - la figure 5 montre le schéma hydraulique d'un appareil de régulation avec régulation de pression - les figures 6 et 7 sont des variantes de l'alimentation en pression dlun cylindre régulateur de la figure 5 - les figures 8 et 9 sont des variantes. d'élévateurs de pression utilisables- sur la figure 5 ; et - la figure 10 montre essentiellement la partie, modifiée relativement à la figure 5, d'un autre- schéma hydranlique d'appareil de régulation avec régulation de puissance. Sur les figures 3 et 4, les m8mes parties portent les mêmes références que sur les figures 1 et 2. Sur la figure 3, au-dessus de la droite 2 et à petite distance se trouve une droite parallèle 9 représentant le débit Q de la pompe hydraulique pendant l'accélération du moteur hydraulique de zéro à sa vitesse maximale vmax. Entre les droites 2, 9 se trouve une aire approximativement rectangulaire de perte de puissance 11, relativement étroite, qui est tres notablement plus petite que l'aire triangulaire correspondante 3 de la figure 1. Cela est dû au fait que selon la figure 3, le debit Q de la pompe hydraulique est réajusté conformément au besoin de liquide hydraulique de la pompe hydraulique. Cette caractéristique particulière selon l'invention a pour conséquence que selon la figure 4, pendant le temps d'accélération 1, il ne se produit aucunement de pointes de pression ayant la hauteur selon la figure 2, mais des pointes beaucoup plus petites. La figure 4 montre que la valeur maximale de pression atteint tout Juste la valeur de réglage 5 de la coupure de pression. En outre, selon la figure 4, la pression oscille en tendant beaucoup plus vite vers la pression de service 4, avant même la fin du temps dtacélération 1. Les figures 3 et 4 illustrent donc le fait qu'avec la caractéristique de régulation selon l'invention, d'une part,on diminue la perte de puissance.jusqutà une valeur résiduelle insignifiante et,d'autre part, on évite les pointes de pression nuisibles. Selon la figure 5, un moteur dentratnement 12 sous forme de moteur électrique entrain, par l'intermédiaire d'un train démultiplicateur 13, une pompe hydraulique 14 à volume de déplacement variable. Pour un levier de réglage 15 de la pompe hydraulique 14, on a indiqué par des flèches les sens de réglage Q min et Qmax Au levier de réglage 15 est articulée une tige de réglage 16 d'un organe de réglage 19 conçu sous forme de régulateur de pression 18. A la tige de réglage 16 est fixé un piston régulateur 21 pouvant coulisser dans un cylindre régulateur 20. Entre le piston régulateur 21 et un carter 22 du régulateur de pression 18 s'appuie un ressort qui sollicite la tige de réglage 16 dans le sens Qmax. La pompe hydraulique 14 alimente un tuyau de refoulement 24 auquel sont raccordés d'une part, comme valve primaire, un limiteur de pression r-églable 25 directement relié au réservoir et d'antre parti un limiteur de pression réglable 26 à réglage-plus bas, servant à la coupure de pression. Le tuyau de refoulement 24 mène à un premier distributeur 27 conçu sons forme de distributeur à 6/3 voies, qui est relié au réservoir par l'intermédiaire dtun premier tuyau de reflux 28 et d'un filtre 29. Le premier distributeur 27 est en outre relié1 par des tuyaux 30 et 31, à un moteur hydraulique 32 à volume de déplacement constant et à deux sens dgécoulement. Les tuyaux 30, 31 sont reliés au premier tuyan de refoulement 28, chacun par l'intermédiaire d'une valve anti-retour å ressort, 33 34, Jouant le r81e de valve de réalimentation. La sortie du limiteur de pression 26 servant à la coupure de pression est reliée au réservoir par l'intermédiaire d'un deuxième tuyau de reflux 35 et dtun dtrangleur réglable 36. Du tuyau de refoulement 24 part aussi un tuyau de branchement 38 dans lequel sont interposés une valve anti-retour à ressort 39 et un réducteur de pression réglable 40. Au tuyau de branchement 38 est raccordé un accumulateur hydraulique 41. Le tuyau de branchement 38 mène à un deuxième distributeur 42, conçu sous forme de distributeur à 3/2 voies, avec ressort de rappel réglable 43. Le deuxième distributeur 42 est relié d'une part, par l'intermédiaire d'un.tuyau régulateur 44 au -cylindre régulateur 20 et, d'autre part, par l'intermédiaire du deuxième tuyau de reflux 35 et de l'étrangleur réglable 36, au réservoir.Le deuxième distributeur 42 présente un distributeur pilote 46, pouvant être actionné hydrauliquement par le tuyau de refoulement 24 par l'intermédiaire d'un tuyau de commande. Le fonctionnement du circuit de régulation représenté par la figure 5 est le suivant : Lorsque, après un arrêt prolongé, on met en action le moteur d'entraînement 12, le levier de-réglage 15 de la pompe hydraulique t4 se trouve dans sa position Qm =. Normalementt à ce moment, le premier distributéur 27 se trouve encore dans sa position moyenne-indiquée sur la figure 5. Ainsi, une pression dynamique peut se constituer très rapidement dans le tuyau de refoulement 24, sur le parcours menant au réservoir en passant par le premier tuyau de reflux 28.Le liquide de pression soumis à cette pression dynamique ouvre la valve anti-retour 39 réglée relativement bas, par exemple à 1,5 bar, traverse le réducteur de pression 40 et arrive, en passant par le tuyau de branchement 38, le deuxième distributeur 42 et le tuyau régulateur 44, au cylindre régulateur 20 où il fait coulisser le piston régulateur 21 vers la gauche de la figure 5 et déplace donc le levier de réglage 15 dans le sens Qmin. Ainsi, le débit de la pompe hydraulique 14 diminue très rapidement et pratiquement sans retard jusqu'à un minimum, ce qui fait que la perte de puissance diminue de la même façon.En même temps, l'accumulateur hydraulique 41 se charge approximativement jusqu'à la pression dynamique du tuyau de refoulement 42 et ensuite, même pendant les pauses usuelles de service où le moteur dtentratnement 12 est hors action il maintient la pompe hydraulique 14 dans la position Qmin par l'intermédiaire du régulateur de pression 18. Si, maintenant, en partant de cette marche à vide avec perte minimale de puissance, on fait passer manuellement le premier distributeur 27 de la position moyenne représentée sur la figure 5 à l'une des deux autres positions, donc si l'on met en action. le moteur hydraulique 32 comme consommateur, la pression augmente très rapidement dans le tuyau de refoulement 24 Jusqu'a' une valeur, par exemple 50 bars, qui est en mesure de mettre en position de passage libre le deuxième' distributeur 42, par l'intermédiaire du tuyau de commande 45 et du distributeur pilote 46.Ainsi,.le cylindre régulateur 20 est relié au réservoir par l'intermédiaire du tuyau régulateur 44, du deuxième distributeur 42, du deuxième tuyau de reflux 35 et de l'étrangleur réglable 36,de sorte que le levier de réglage 15 se meut dans le sens Q max sous l'action de freinage de l'étrangleur réglable 36. Par suite, le débit -de la pompe hydraulique 14 augmente dans la même mesure qu'il se produit, lors de l'accélération du moteur hydraulique 32, un besoin croissant de liquide de pression. La pression de service dans le tuyau de refoulement 24 est par exemple de 200 bars. Alors la pression d'actionnement du régulateur de pression 18 peut être par exemple de 40 bars-et -le limiteur de pression 25 jouant le rale de valve primaire pourrait tre -réglé à environ 230 bars. En tous cas, le limiteur de pression 26 est réglé un peu plus bas que le limiteur de pression 25, de sorte que le limiteur 26 répond en général avant le limiteur 25. Le limiteur de pression 25 sert essentiellement à une protection supplémentaire du circuit hydraulique. Comme on l'a déjà dit, les valves secondaires qui sont nécessaires dans les tuyaux 30,.31 selon la technique antérieure sont ici superflues. Dans exemple d'exécution de la figure 6 dans le tuyau de branchement 38 est simplement prévue la valve anti-retour à ressort 39. Ici-donc, la pression dynamique du tuyau de refoulement 24 suffit à actionner le régulateur de pression 18. En outres le réducteur de pression réglable 40 peut être prévu, sur la figure 6, dans le cas où le cylindre régulateur 20 n'est pas conçu pour la pression de service dans le tuyau de refoulement 24. Une autre variante du sohéma hydraulique de la figure 5 est représentée par la figure 7. Dans cette variante, un moteur dtentratnement 47 47 conçu, dans le cas présents sous forme de moiteur électrique, entrain une pompe hydraulique 48 à volume de déplacement constant dont la sortie alimente un tuyau dtálimeatation 38t qui, dans ce cas, n'est pas relié au tuyau de refoulement 24.En outre, le tuyau dtalimentation 38t est relié au réservoir par l'intermédiaire d'une valve anti-retour à ressort 49. De cette manière, indépendamment de l'apparition d'une pression dynamique dans le tuyau de refoulement 24, on peut à tout moment désiré maintenir le cylindre régulateur 20 sous la pression qui est nécessaire pour ramener le levier de réglage 15 à la position Qmin Une servovalve réglable 51 selon la figure 8 ou une valve anti-retour à ressort 52, au besoin réglable également, selon la figure 8, peuvent, en remplacement, être interposées dans le premier tuyau de reflux 28 en tant que valve dite de préalimentations dans le cas où la pression dynamique qui s'établit dans le tuyau de refoulement 24 sans une telle valve de préalimentation, lorsque le premier distributeur 27 se trouve dans la position moyenne, ne suffit pas à actionner le régulateur de pression 18. Dans l'exemple d'exécution selon la figure 10, les mêmes parties portent a nouveau les mêmes references que sur les figures précédentesr Le reste du schéma hydraulique, qui se raccorde vers le bats à a partie représentée sur la figure 10, doit être conçu de la même façon que dans les modes d'exécution selon les figures 5 à 9. Sur la figure 10, l'organe de réglage 19 est un régulateur de puissance 54 dans lequel le ressort s'appuie par son extrémité droite contre un plateau 55 fixé à la tige de réglage 16. Le piston régulateur 21 est disposé de façonlllbrement flottante dans le cylindre régulateur 20. Entre le plateau 55 et le piston régulateur 21, des pistons de commande 56 et 57 sont disposés l'un derrière l'autre dans un cylindre de commande 58 du carter. Entre les pistons de commande 56, 57 débouche dans le cylindre de commande un tuyau de liaison 61 qui est raccordé au tuyau 62 menant du tuyau de refoulement 24 au~limiteur de pression 26. Le schéma hydraulique selon la figure 10 permet donc une régulation de puissance tout en conservant les caractéristiques et avantages décrits à propos des figures 5 à 9 REVENDICATIONS 1.- Appareil de régulation d'un entratnement hydrostatique qui comporte un moteur d'entraînement (12) et au moins une pompe hydraulique (14) pouvant être entratnée par le moteur d7çntrainement (1.2) et dont le volume de déplacement peut être modifié par un organe de réglage (19), une tige de réglage (16)de l'organe de réglage (19) étant sollicitée par au moins un ressort (23) dans le sens du volume maximal de déplacement (Qmax)s le ou les ressorts (23) ayant pour antagoniste un piston régulateur (21) pouvant coulisser dans un cylindre régulateur (20), un tuyau de refoulement (24) étant raccordé à la ou aux pompes hydrauliques (14) et le tuyau de refoulement (24) pouvant être relié, au choix, par l'intermédiaire d'au moins un premier distributeur (27), soit au réservoir par un premier tuyau de reflux (28), soit à un consommateur (32), appareil caractérisé par le fait que sans mise en action du ou des consommateurs (32), le cylindre régulateur (20) peut être alimenté en liquide de pression par un tuyau régulateur (44), de telle sorte que la tige de réglage (16) est déplacée au moins approximativement Jusquau volume minimal de déplacement (Qmin) de la ou des pompes hydrauliques (14) et que lors de la mise en action du ou des consommateurs (32), le cylindre régulateur (20) est relié au réservoir par l'intermédiaire du tuyau régulateur (44), d'un deuxième distributeur (42) pouvant être commuté par l'élévation de pression qui résulte, dans le tuyau de refoulement (24), de la mise en action, et d'un deuxième tuyau de reflux (35) présentant un étrangleur (36), de sorte que la tige de réglage (16) est déplacée de façon contrôlée en direction du volume maximal de déplacement (Qmax) de la ou des pompes hydrauliques (14).. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'au tuyau de refoulement (24) est relié un- distributeur pilote (46) du deuxième distributeur (42). 3.- Appareil selon llune des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le deuxième distributeur (42) dans une position normale, relie au tuyau régulateur (44) un tuyau de branchement (38) raccordé au -tuyau de refoulement (24) et que dans le tuyau de branchement (38) est interposée une valve anti-retour à ressort (39) permettant le passage vers le cylindre régulateur (20). 4.- Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que dans le tuyau de branchement (38) est interposé un réducteur de pression (4o). 5.- Appareil selon lune des revendications 3 et 4, caractérisé par le fait qutau tuyau de branchement (38) est raccordé un accumulateur hydraulique (41)* 6. Appareil selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que dans le premier tuyau de reflux (28) est interposé un élévateur de pression (spi, 52) qui augmente la pression en amont. 7.- Appareil selon lune des revendications 1 et 2,- caractérisé en ce que le deuxième distributeur (42), dans une position normale (figure 5), relie un tuyau d'alimentation (38') au tuyau régulateur (44) et que le tuyau dtalimentation (38t) est relié,dlune part,à une pompe hydraulique (48) et, d'autre part, par l'intermédiaire d'une valve anti-retour à ressort (493, au réservoir.