Brevet FR2533990A1 — publié le 19840406

La présente invention concerne un dispositif de commande d'une transmission hydrostatique comprenant une pompe, réglable par un vérin alimenté par une pression et reliée par des-canalisations à un moteur hydraulique auquel est affecté un moteur de mesure, entraîné à une vitesse de rotation proportionnelle et délivrant un débit de commande, variable par un émetteur de consigne, pour régulation de la vitesse de rotation du moteur hydraulique Dans un tel disposi- tif connu, un étrangleur variable est relié au-circuit de mesure du moteur de mesure, et le moteurbhydraulique à débit variable est réglé par un vérin, en fonction du débit de l'étrangleur variable inséré dans le circuit de mesure, c'est-à-dire que la vitesse de rotation du moteur hydraulique est prédéterminée par l'étrangleur Un tel dispositif ne tient toutefois pas compte du comportement de la pompe, de sorte que le domaine d'application du dispositif connu et sa précision de commande sont limités. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le moteur hydraulique atteint sa vitesse de rotation de consigne quand le moteur de mesure absorbe sensiblement le débit-volume que lui dose l'émetteur de consigne; et dans le cas d'un écart par rapport à la vitesse de rotation de consigne, le vérin règle le moteur de mesure, par la différence des débits de l'émetteur de consigne et du moteur de mesure, jusqu'à ce que le débit d'entrée du moteur de mesure soit égal au débit de sortie de l'émetteur de consigne Le dispositif selon l'invention présente l'avantage suivant: un signal de réglage de la pompe est obtenu simplement, à partir de l'écart de la vitesse de rotation du moteur hydraulique par rapport à une valeur de con- signe prédéterminée Cela permet en particulier l'emploi d'éléments de commande modulaires, librement disposés; les fluctuations de la machine motrice et les variations des rendements volumétriques sont corrigées, ce qui est important aux faibles vitesses de rotation du moteur hydraulique Une commande à distance manuelle ou électrique de la vitesse de rotation secondaire représente aussi un avantage particulier. Il est particulièrement avantageux d'utiliser comme émetteur de valeur de consigne une pompe entraînée par un moteur électrique et agissant sur le circuit de mesure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'exemples de réalisation et des dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente la forme de réalisation la plus simple-d'un dispositif selon l'invention; la figure 2 représente un exemple de réalisation qui ne diffère de celui selon figure 1 que par le mode d'introduction de la valeur de consigne; la figure 3 représente un exemple de réalisation avec deux moteurs hydrauliques; la figure 4 représente un exemple de réalisation dans lequel un distributeur pilote est disposé en amont du vérin de positionnement; la figure 5 représente un exemple de réalisation qui diffère essen- tiellement de celui selon figure 2 par un limiteur de pression relié à chaque canalisation; la figure 6 représente un exemple de réalisation comportant un dis- tributeur de régulation hydraulique; et la figure 7 représente un exemple de réalisation avec un moteur hydraulique à débit variable. Dans l'exemple de réalisation selon figure 1, une pompe 10 à débit variable, entraînée par une machine non représentée, est reliée en circuit fermé, par des canalisations principales 11 et 12, à un moteur hydraulique à débit constant Une pompe d'alimen- tation 14 est entraînée proportionnellement à la vitesse de rota- tion de la pompe 10; elle aspire du fluide de pression dans un réservoir 15, puis le refoule dans une canalisation de commande 16. Cette dernière aboutit à un moteur de mesure 17, entraîné propor- tionnellement à la vitesse de rotation du moteur hydraulique-et qu'une canalisation 18 relie à un vérin de positionnement 19 de l'organe de réglage 20 de la pompe 10 Un étrangleur 21 réglable - ou un régulateur de débit est inséré dans la canalisation de commande 16, de sorte que la pompe d'alimentation 14, la canalisa- tion de commande 16, l'étrangleur 21, le moteur de mesure 17 et le vérin de positionnement 19 constituent un circuit de commande pour le réglage de la pompe 10 Le moteur de mesure 17 et le régulateur de débit 21 sont branchés en série. Le vérin de positionnement 19 est du type à double effet. Il comprend un piston 23, dont les deux faces sont chargées par des ressorts de compression 26, 27 logés dans-des chambres de pression 24, 25 La canalisation 18 débouche dans la chambre de pression 25, tandis qu'une canalisation 28 partant de la canalisa- tion de commande 16 débouche dans la chambre de pression 24 Le point de dérivation est désigné par A Dans la canalisation 18 débouche une canalisation 30, aboutissant à un distributeur 4/3 31, réglable d'une façon quelconque Il inverse le sens du débit de commande vers le vérin de positionnement 19, ce qui permet d'inverser la pompe La canalisation 30 se prolonge au-delà du dis- tributeur 31; à son extrémité est fixée une valve de précompression 32 à faible pression d'ouverture pour le retour. Sur la pompe 14, une canalisation 33 en dérivation sur la canalisation 16 est reliée à un limiteur 34 de la pression d'ali- mentation Des clapets de non-retour 35, 36 injectent cette huile d'alimentation dans la canalisation-basse pression correspondante du circuit principal de transmission. Le fonctionnement du dispositif de commande est le suivant Le débit de la pompe d'alimentation 14 dépend de la vitesse de rotation de la pompe 10, mais est toujours supérieur au débit d'entrée du moteur de mesure 17 pour compenser les fuites dans le circuit prin- cipal Le débit excédentaire s'écoule par le limiteur de pression 34 La pompe d'alimentation 14 assure ainsi une pression sensible- ment constante dans la canalisation de commande 16, en amont de l'étrangleur 21 Le débit d'entrée du moteur de mesure 17 dépend de la vitesse de rotation du moteur hydraulique 13 Lorsque par exemple le débit traversant l'étrangleur 21 est supérieur à la capacité d'absorption du moteur de mesure 17, le débit différentiel s'écoule du noeud A sur la canalisation de commande 16 vers le vérin de positionnement 19, par la canalisation 28, car la somme des débits entrant et sortant doit être nulle selon la règle des noeuds Le débit de fluide de pression circulant dans la canalisation 28 règle la pompe 10 à un débit plus élevé, jusqu'à ce que le débit de fluide vers le moteur de mesure 17 soit égal au débit de fluide sur l'étrangleur 21 Le vérin de positionnement 19 et par suite la pompe 10 conservent ce nouvel état d'équilibre; le débit cor- rect de la pompe 10 a réglé la nouvelle vitesse de rotation sou- haitée du moteur hydraulique 13 Une variation de la section de passage de l'étrangleur 21 permet ainsi un réglage facile, et notamment un réglage à distance de la vitesse de rotation du moteur hydraulique 13, le régime transitoire des valeurs de con- signe et instantanée étant très court. L'exemple de réalisation selon figure 2 diffère uniquement de celui selon figure 1 par une entrée différente de la valeur de consigne Cette entrée est constituée par un distributeur propor- tionnel 40 à commande électrique, inséré dans la canalisation de commande 16 avec en amont dans cette dernière une balance de pression 41 chargée par un ressort 41 ' Un clapet de retenue à double effet 42 est en outre nécessaire; il est relié d'un c 6 té à la canalisation 18 par une canalisation 43 et de l'autre à la canalisation de commande 16 par uine canalisation 44 La plus élevée des pressions dans ces deux canalisations est ainsi toujours sélectée, puis transmise par une canalisation 45 à la balance de pression 41 Une pression, prélevée dans la canalisation 16 en amont du distributeur 40, s'exerce par une canalisation de commande 46 sur la balance de pression 41, en s'opposant à la pression dans la canalisation 45 La balance de pression 41 maintient une pression différentielle déterminée dans les sections de commande du distri- buteur 40, dans une des positions fonctionnelles I ou II Selon le réglage de ladite balance, un réglage correspondant de la pompe 10 fixe de nouveau une vitesse de rotation déterminée au moteur hydraulique 13, les valeurs instantanée et de consigne de cette vitesse étant comparées, puis corrigées par la balance de pression et le distributeur proportionnel 40 jusqu'à ce qu'elles coïncident. Le rôle de la balance de pression 41 est de maintenir une valeur de consigne constante, indépendamment de la pression de réglage nécessaire dans le vérin de positionnement 19. Dans l'exemple de réalisation selon figure 3, les pièces identiques à celles des exemples précédents portent les mimes réfé- rences Deux moteurs hydrauliques 48, 49 sont prévus dans ce cas, avec un moteur de mesure 50, 51 affecté à chacun d'eux; un circuit fermé 52, 53 relie les deux moteurs de mesure Une canalisation 54 relie la canalisation 52 à une chambre de pression du vérin de posi- tionnement 19, et une canalisation relie la seconde canalisation 53 à la seconde chambre de pression du vérin. Un'moteur électrique 57 entraîne une pompe de mesure 56 qui, par les canalisations 58, 59, refoule du fluide de pression d'un réservoir 60 dans la canalisation 54 ou 55, selon le sens de rota- tion Les débits de fluide de pression de la pompe de mesure 56 et des moteurs de mesure 50, 51 s'additionnent ou se-soustraient dans la canalisation correspondante 54, 55 -selon l'écart valeur de con- signe/valeur instantanée -, qui règle alors la pompe 10 jusqu'à ce que les deux valeurs coincident Lorsque la pompe 56 par exemple débite plus que les moteurs de mesure 50, 51 ne peuvent absorber,. la pompe 10 doit Utre réglée jusqu'à ce que les valeurs de consigne et instantanée coïncident Une variation de la vitesse de rotation de la pompe 56 permet ainsi de nouveau une commande simple de la vitesse de rotation des moteurs 48, 49, par réglage de la pompe 10 avec comparaison des valeurs de consigne et instantanée Le principe est donc rigoureusement identique à celui de l'exemple de réalisa- tion selon figure 1. Dans l'exemple de réalisation selon figure 4, un distributeur de pilotage 63 est disposé en amont du vérin de positionnement 19 et relié par une canalisation 64 à la pompe d'alimentation 61 Un réglage plus sensible de la pompe 10 est ainsi obtenu Le distribu- teur de pilotage 63 est commandé par la différence de pression dans les canalisations 54, 55 La pression de réglage du vérin est fournie par la pompe d'alimentation 61. L'exemple de réalisation selon figure 5 diffère essentiellement de celui selon figure 2 par un limiteur de pression 67, 68, relié à chaque canalisation 11, 12 Chacun de ces limiteurs est relié par une canalisation 69 ou 70 à une face frontale du distributeur propor- tionnel 40 La pompe 10 est ainsi ramenée au régime initial quand une pression limite supérieure est atteinte dans la canalisation principale 11, 12 haute pression Lorsque cette pression est par exemple atteinte dans la canalisation principale 11, le limiteur de pression 67 s'ouvre et du fluide de pression s'écoule par la canalisation 69 vers la face frontale du distributeur 40, qui est alors surchargé par cette pression et réglé de façon que le vérin 19 réduise le débit de la pompe 10 Ce principe est applicable en particulier quand le distributeur proportionnel 40 est actionné par des électroaimants de commutation ou à action proportionnelle On obtient ainsi une limitation de pression à faibles pertes. Dans l'exemple de réalisation selon figure 6, un distributeur proportionnel 40 à commande directe est de nouveau relié à la cana- lisation de commande 16, et un distributeur de régulation à commande hydraulique 75 est en outre prévu et relié par une canalisation 76 à la canalisation de commande 16 Deux canalisations-77, 78 relient le distributeur de régulation 75 au vérin de positionnement 19. Des canalisations 79, 80, reliées à la canalisation de commande 16 ou à la canalisation 18, aboutissent aux deux faces frontales du distributeur de régulation 75 Ces deux canalisations sont reliées par une canalisation 84 Une canalisation 81, provenant du distri- buteur 40, débouche en outre dans la canalisation 79 Le distribu- teur de régulation 75 est chargé par la pression différentielle dans les canalisations 79, 80, 16, 18 Selon le sens de débit souhaité de la pompe 10, un coté du distributeur de régulation est relié à l'alimentation du moteur de mesure et l'autre c 8 té au retour La pression de retour est déterminée par la valve de précom- pression 31. La différence entre la valeur de consigne ajustée par le dis- tributeur proportionnel 40 et le débit d'entrée du moteur de mesure 17 donne, en liaison avec l'étrangleur 82 inséré dans la canalisa- tion 84 du coté commande du distributeur de régulation 75, une pression supérieure ou inférieure à la contre-pression de la valve de précompression 32 Le distributeur de régulation 75 passe dans la position I ou II selon le signe de la différence de pression et produit une accélération ou une décélération de la pompe 10. Contrairement à la commande directe, la vitesse de réglage de la pompe 10 est indépendante du débit-volume du moteur de mesure 17 et le rappel n'est pas effectué par un ressort, mais par une pression de liquide Une balance de pression est inutile sur le distributeur proportionnel 40 La perte de charge sur ce dernier est maintenue constante par les ressorts 83, 84 du distributeur de régulation 75. Comme le montre l'exemple de réalisation selon figure 7, il est également possible de réaliser le moteur hydraulique 90 avec un débit variable Son organe de réglage 91 est ajusté par un vérin de positionnement 92 à simple effet, contre la force exercée par un ressort 93 Sa chambre de pression 94 est reliée par une canalisa- tion 95 à un distributeur de pilotage 96 Une canalisation 97, pro- venant d'un clapet de retenue à double effet 98, aboutit à un côté du distributeur de pilotage Une canalisation 99, débouchant dans la canalisation de commande 16, aboutit à l'autre c 8 té du distri- buteur de pilotage 96 Le distributeur proportionnel 31, à balance de pression 32, est relié à la ligne de commande 16, comme dans l'exemple de réalisation selon figure 1 Le clapet de retenue à double effet est alimenté d'un côté par une canalisation 99, reliée au limiteur de pression 68: cf exemple de réalisation selon figure 5 Le second c 8 té du clapet de retenue à double effet 98 est relié par une canalisation 100 au limiteur de pression 67; cf également l'exemple de réalisatioiprécité En voit ainsi que des éléments des exemples de réalisation selon les figures 1, 5 et 6 sont réunis dans l'exemple de réalisation selon figure 7, avec en plus le réglage du moteur hydraulique 90 La force d'un ressort 101 agit sur le distributeur de pilotage 96, dans le même sens que la pression de la canalisation 97 Au distributeur de régulation 75 aboutit en outre une canalisation 104, raccordée à une canalisation 102 qui relie la canalisation de commande 16 au distributeur de pilotage 96. Le réglage simultanée de la pompe et du moteur hydraulique produit des points de fonctionnement multiples quand les plages de réglage ne sont pas séparées de façon univoque Ce résultat peut être obtenu à l'aide du distributeur de régulation 75 piloté Le distributeur de pilotage 96 en position de repos relie la chambre de pression 94 au réservoir La canalisation 99 est normalement sans pression Le ressort 93 du vérin de positionnement-92 règle ainsi le moteur hydraulique 90 au plein débit d'entrée Dans le cas d'un écart consigne-mesure entre les vitesses de rotation de la pompe et du moteur de mesure, et d'une différence de pression résultante dans les canalisations 16 d'une part et 18, 79 d'autre part, le distributeur de régulation 75 de la pompe 10 est d'abord dévié Seule une erreur de régulation plus importante fait passer aussi le distributeur de pilotage 96 de sa position I dans sa posi- tion II pour le réglage du moteur hydraulique Du fluide de pression, refoulé par la pompe d'alimentation 14 dans les canalisations 16 et 102, peut ainsi atteindre la chambre de pression 94 du vérin de positionnement 92 et régler le moteur hydraulique 10 à un débit d'entrée plus faible, ce qui correspond à une vitesse de rotation plus élevée Le clapet de retenue à double effet 98 relie le coté se trouvant sous la haute pression à la canalisation 97. Le couple du moteur hydraulique diminuant avec le débit d'en- trée sous une pression maximale donnée, un comportement instable est probable au couple limite par suite du couple résistant crois- sant avec la vitesse de rotation Lorsque le moteur hydraulique n'atteint pas la vitesse de rotation de consigne ajustée par suite d'une charge trop élevée, il réagit en effet par une nouvelle décélération et par suite une diminution du couple La limitation de pression à faibles pertes, à l'aide des limiteurs de pression 67, 68, est prévue pour interdire ce phénomène; après sa réponse, le moteur hydraulique continue à accélérer quand la pression maxi- male est atteinte Ces limiteurs réagissent à un dépassement d'une pression maximale; la pression dynamique dans les canalisations d'évacuation 99 et 103 se transmet, par le clapet de retenue à double effet 98 et la canalisation 97, au c 8 té gauche du distri- buteur de pilotage 96 La pression, alors supérieure à celle dans la canalisation 99, amène le distributeur de pilotage 96 dans une position intermédiaire, sur laquelle le vérin de positionnement 92 a adapté l'organe de réglage 91 du moteur hydraulique à la pression maximale Un dépassement de la haute pression fait passer le dis- tributeur de pilotage 96 dans sa position I, le moteur hydraulique accélérant à fond, et la pression secondaire régnant encore dans les canalisations 79, 104 positionne le distributeur de régulation de façon que le vérin 19 ralentisse aussi la pompe 10 Grâce à cette combinaison, les deux machines fonctionnent avec le rendement optimal et l'angle de pivotement maximal possible (pression mini- male) pour atteindre une vitesse de rotation donnée. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1 Dispositif de commande d'une transmission hydrostatique compre- nant une pompe, réglable par un vérin alimenté par une pression et reliée par des canalisations à un moteur hydraulique auquel est affecté un moteur de mesure, entraîné à une vitesse de rotation proportionnelle et délivrant un débit de commande, ajustable par un émetteur de consigne, pour la régulation de la vitesse de rota- tion du moteur hydraulique, ledit dispositif étant caractérisé en ce que le moteur hydraulique ( 13) atteint sa vitesse de rotation de consigne quand le moteur de mesure ( 17) absorbe sensiblement le débit-volume que lui dose l'émetteur de consigne ( 21; 40, 41; 56, 57); et dans le cas d'un écart par rapport à la vitesse de rotation de consigne, le vérin de positionnement ( 19) règle le moteur de mesure, par la différence des débits de l'émetteur de consigne et du moteur de mesure, jusqu'à ce que le débit d'entrée du moteur de mesure soit égal au débit de sortie-de l'émetteur de consigne. 2 Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que l'émet- teur de valeur de consigne est un étrangleur ( 21) variable ou un régulateur de débit inséré dans le circuit de commande, un distri- buteur ( 40) à commande électrique ou manuelle avec une balance de pression ( 41) correspondante, ou une pompe ( 56) entraînée par un moteur électrique ( 57). 3 Dispositif selon revendication 2, caractérisé par le montage en aval du distributeur proportionnel ( 40) d'une valve ( 32) de pré- compression, déchargeant vers le retour. 4 Dispositif selon revendication 2, caractérisé par la disposi- tion-en amont de la balance de pression ( 41) d'un clapet de retenue à double effet ( 42), qui transmet la plus élevée des deux pres- sions dans le circuit de commande à la balance de pression, égale- ment chargée par la pompe de commande ( 14). Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par un montage de limitation de pression à faibles pertes par décélération de la pompe à débit variable ( 10), un limi- teur de pression ( 67, 68) étant relié à la canalisation haute pression ( 11, 12), et la pression ainsi dérivée agissant sur le distributeur proportionnel ( 40) de façon que ce dernier ralentisse la pompe par l'intermédiaire du vérin de positionnement ( 19). 6 Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le vérin de posit onnement ( 19) est commandé par un distributeur de régulation ( 75) monté en aval du distribu- teur proportionnel ( 40) et alimenté par une pression différen- tielle produite dans le circuit de commande 7 Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le moteur hydraulique ( 90) est également à débit variable, en particulier par un vérin de positionnement à simple effet ( 92), dont la chambre de pression ( 94) est commandée par un distributeur de pilotage ( 96) soumis d'une part à la pres- sion-du circuit de commande et d'autre part à un ressort et à la pression d'une des canalisations principales ( 11, 12), quand cette dernière est le siège d'une surpression.