Brevet FR2613435A1 — publié le 19881007

"Installation d'entraînement équipée d'une source d'éner- gie primaire, d'une transmission et d'une pompe et procédé pour sa mise en oeuvre." L'invention concerne une installation d'entraînement comportant une source d'énergie primaire de préférence un moteur à combustion interne dont l'organe de réglage est relié à la sortie d'un régulateur et qui est relié à l'une des transmissions entraînées par celui-ci et à une autre pompe servant à alimenter en énergie hydrau- lique au moins un utilisateur, une vanne à commande arbi- traire étant branchée entre la pompe et l'utilisateur, la course de commutation de la vanne étant un signal pour la valeur de consigne du courant qui traverse la vanne et l'installation d'entraînement servant de préférence à l'en- traînement d'un véhicule avec des moyens d'entraînement hydrauliques auxiliaires notamment un élévateur. Cette installation est appliquée no- tamment à l'entraînement d'un véhicule muni de moyens d'en- traînement hydrauliques auxiliaires tels que par exemple un élévateur. La présente invention a pour but de créer une installation d'entraînement qui permette d'as- surer l'entraînement souhaité en mettant en oeuvre le minimum d'énergie et le minimum de moyens constructifs. A cet effet, l'invention concerne une installation du type ci-dessus, caractérisée en ce que le régulateur reçoit un signal pour la valeur de consigne de la vitesse de rotation de sortie de la trans- mission et un signal pour la vitesse de rotation réelle de la source d' énergie primaire ainsi qu'un signal pour la course de commutation de la vanne et une seconde sor- tie de régulation est reliée à une installation qui com- mande le courant traversant la vanne. Dans des conditions normales, plu- sieurs utilisateurs sont branchés en parallèle à la con- duite de transfert de la pompe par chaque fois une vanne. De manière avantageuse, la vanne est une vanne qui n'as- sure aucun laminage au moins dans la position de commuta- tion qui libère le courant allant de la pompe à l'utili- sateur c'est-à-dire que la vanne a seulement une fonction de commutation sans fonction de régulation du courant. Pour le sens d'écoulement inverse du courant, un laminage peut être nécessaire par exemple si l'utilisateur alimen- tait un vérin servant à abaisser une charge et si dans cette seconde position, la charge doit s'abaisser sous l'effet de son propre poids et que la vanne doit régler la vitesse de descente par laminage. L'autre pompe entraînée par la source d'énergie primaire peut être réglable et l'organe de ré- glage de la pompe est relié à une autre sortie du régula- teur, de sorte que la pompe est toujours réglée de ma- nière à fournir exactement le courant correspondant à la grandeur de consigne, courant déterminé par l'organe de manoeuvre de la vanne de commutation. On évite ainsi de faire circuler inutilement un courant de fluide hydrau- lique sous pression dans le sens contraire de la pression. Les pompes réglables sont toutefois coûteuses. Pour trouver une autre solution en tenant compte d'une faible perte d'énergie et en évitant d'uti- liser une pompe réglable, il a été proposé une solution selon laquelle l'installation qui commande le courant traversant la vanne est un répartiteur de courant qui à l'état non commandé, laisse passer le courant fourni par la pompe à un réservoir et qui à l'état commandé retient la pression en amont de cette vanne, pression qui est né- cessaire pour créer un courant souhaité sur la vanne de commutation commandée. Si la vanne de commutation comman- dée est une vanne proportionnelle, on arrive à une pro- portionnalité entre la pression et la course de commande partant de ce que la course suivant laquelle est déplacé l'organe de manoeuvre de la vanne de commutation donne le signal de consigne de la vitesse de déplacement de l'utilisateur commandé par cette vanne. Dans les vannes de blocage usuelles, lorsque le levier de manoeuvre est en position neutre et que le tiroir assure une circula- tion sans pression, ce n'est que par une commande arbi- traire du tiroir quittant sa position neutre, que des rainures de commande fines établissent une pression d'am- plitude souhaitée. Il est particulièrement avantageux que la transmission qui est de préférence la transmis- sion de déplacement d'un véhicule, soit une transmission hydrostatique et que celle-ci soit commandée de manière hydraulique avec une dérivation reliée à la conduite de transfert de la pompe, dérivation qui aboutit à une ins- tallation de réglage de la transmissron hydrostatique et qui comporte une vanne de réduction de pression assurant une régulation de pression constante, la vanne étant en amont pour régler de manière arbitraire la pression de commande agissant sur le cylindre de prise de pression de commande de la pompe Suivant une autre réalisation avan- tageuse, l'organe de réglage de la pompe réglable est également relié à cette conduite entre la vanne de ré- duction de pression et l'organe de réglage de la trans- mission hydrostatique par l'intermédiaire d'une vanne de réduction de pression commandée par ce régulateur, de 26 1 3435 sorte que cette conduite assure l'alimentation en énergie de l'organe de réglage de la pompe réglable et que le régulateur puisse influencer ce réglage. Il est connu sur un véhicule à trans- mission hydrostatique de pouvoir freiner en réglant la transmission hydrostatique sur une vitesse de rotation de sortie plus faible. L'énergie de freinage est alors ap- pliquée à la source d'énergie primaire par la transmis- sion hydrostatique avec pour conséquence qu'au moins lors- que la source d'énergie primaire est un moteur à combus- tion interne, la vitesse de rotation de cette source d'énergie primaire augmente et absorbe cette"puissance de pousssée". Il est également connu dans ce cas de laminer le courant de fluide excédentaire fourni par la pompe dans une vanne pour y transformer l'énergie de freinage en chaleur de façon que cette fraction d'énergie ainsi transformée dans la vanne ne soit pas appliquée à la source d'énergie primaire (DE-OS 32 47 335). Un tel fonctionnement peut être réalisé de manière excellente à l'aide de l'installation d'entraînement selon l'invention si en mode de freinage le régulateur électrique ferme le répartiteur de courant dans le cas d'une installation d'entraînement à répartiteur hydraulique de courant et l'utilise comme vanne d'étranglement ou encore commande une pompe complémentaire réglable dans une telle instal- lation d'entralnement de façon que son courant soit en- voyé contre la vanne de limitation de pression. La présente invention sera décrite de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexes, dans lesquels: - la figure 1 montre une installation d'entraînement à pompe complémentaire réglable. - la figure 2 montre une installation d'entraînement équipée d'un répartiteur de courant. Le moteur à combustion 1 entraîne par un arbre 2 la pompe 3 de la transmission hydrostati- que de déplacement; la pompe 3 est branchée par deux conduites 4 et 5 dans le circuit fermé relié aux moteurs hydrauliques 6 et 7. L'arbre 2 entraîne en outre une pompe réglable 8 ainsi qu'une autre pompe 9 non réglable qui ne sert qu'à solliciter la direction 10 du véhicule. Des vannes 12, 13, 14, 15 sont bran- chées en parallèle sur la conduite de sortie 11 de la pompe 8; parmi ces vannes, la vanne 12 est reliée en sortie à une conduite 16 qui aboutit à un vérin de levage. Deux conduites 17 alimentant une paire de vérins d'incli- naison sont reliés à la vanne 13. Une paire de conduites 18 allant à un autre utilisateur d'énergie hydrostatique sont reliées à la vanne 14. De même, la vanne 15 est re- liée à deux conduites 19 aboutissant à un autre utilisa- teur d'énergie hydrostatique. Les vérins de levage, vé- rins d'inclinaison et autres utilisateurs ne sont pas représentés aux dessins. La vanne 12 est munie d'un organe de commande 20 qui peut être actionné de manière arbitrai- re; la vanne 13 est reliée à un organe de commande 21 dont l'actionnement est libre et la vanne 14 est reliée à un organe de commande 22 qui peut être actionné de ma- nière arbitraire; la vanne 15 est munie d'un organe de manoeuvre 23 qui s'actionne de manière arbitraire. Les vannes 12, 13, 14, 15 sont en outre reliées à une conduite de sortie 24 aboutissant au réservoir 25. Une soupape de limitation de pression 26 est branchée entre les conduites 11 et 24 pour proté- ger la conduite 24 contre les pressions excessives; cet- te soupape est par exemple réglée à une pression de 200 bars. Une conduite de dérivation 27 est en outre reliée à la conduite 11; cette conduite de déri- vation aboutit à une vanne de réduction de pression 28 qui dans l'exemple de réalisation est réglée par exemple à 18 bars et dont la sortie est reliée à une conduite 29; la conduite 29 aboutit à une vanne proportionnelle 30 à commande électrique. Cette vanne agit par l'intermédiaire d'une seconde soupape de sécurité 31 sur chaque fois l'une des chambres de pression du vérin de réglage 32 dans lequel coulisse le piston de réglage 33. Le piston est relié mécaniquement à l'organe de réglage de la pompe 3. Une conduite d'alimentation 34 est en outre reliée à la conduite 29. Cette conduite d'alimen- tation a pour fonction d'injecter du liquide sous pres- sion par les soupapes d'injection 35 chaque fois dans celle des deux conduites 4 et 5 qui est à la pression la plus faible pour compenser les pertes par fuite du circuit fermé 3, 4, 5, 6, 7. Une conduite 36 est en outre reliée à la conduite 29. Cette conduite aboutit au vérin de ré- glage 38 par l'intermédiaire d'une vanne proportionnelle 37 à commande électrique. Un piston de réglage 40 coulis- se dans le cylindre de réglage 38 contre l'action d'un ressort 39. Le piston est relié à l'organe de réglage de la pompe 8. La source d'énergie primaire 1 est reliée à un capteur de grandeurs de la liste de vitesses de rotation 42 relié au régulateur 44 par une ligne élec- trique 43. Une ligne 45 est reliée à une sortie de ce régulateur 44. Cette ligne aboutit à l'organe de réglage 46 à commande électrique de la source d'énergie primaire 1. L'organe de manoeuvre 20 est relié à un capteur de signal de course 47; l'organe de manoeu- vre 21 est relié à un capteur de signal de course 48; l'organe de manoeuvre 22 est relié à un capteur de signal de course 49 et l'organe de manoeuvre 23 est relié à un capteur de signal de course 50. Chacun de ces capteurs 47, 48, 49, 50 est relié à l'organe de régulation 44 par l'in- termédiaire d'une ligne ou conduite 51, 52, 53, 54. Le capteur de signal de grandeurs de consigne 55 peut être actionné de manière arbitraire et il fournit par l'intermédiaire de la conduite 56 un si- gnal de grandeurs de consigne comme grandeur de guidage destiné à l'organe de régulation 44. Une autre sortie de l'organe de ré- gulation 44 est reliée à une ligne électrique de trans- mission de signal 59 aboutissant à la vanne proportion- nelle 37. Une autre paire de sorties de l'or- gane de régulation 44 est reliée à deux conduites 60 aboutissant aux deux bobines de la vanne 30. Le fonctionnement est le suivant: en fonctionnement normal, on introduit la grandeur de consigne de la vitesse de déplacement dans l'organe de régulation 44 par l'intermédiaire du générateur de gran- deurs de consigne 55; l'organe de régulation commande alors d'une part l'organe de réglage 44 de la source d'énergie primaire 1 et la vanne 30 qui définit la posi- tion de réglage de la pompe 3. La pompe 8 est réglée pratiquement en position de course nulle et elle ne four- nit qu'une veine très petite. Lorsqu'on actionne l'un des organes de manoeuvre 20, 21, 22 ou 23, le générateur de grandeurs de consigne de course 47 ou 48 ou 49 ou 50 correspondant fournit un signal destiné à l'organe de régulation 44; celui-ci applique par la ligne 59 un si- gnal à la vanne 37 à travers laquelle le vérin de réglage 38 est alors sollicité de façon que l'organe de réglage de la pompe 8 soit basculé pour que la pompe fournisse le courant demandé aux vannes commandées 12, 13, 14 ou 15. Pour les états de fonctionnement dans lesquels les vannes 12, 13, 14, 15 sont en position neu- tre, c'est-à-dire lorsqu'aucun utilisateur n'est branché, la pompe complémentaire 8 est positionnée par le disposi- tif de régulation 44 dans une position de pivotement telle que la conduite 11 soit à la pression réglée par la vanne de réduction de pression 8. La pression réglée par la van- ne de limitation de pression 26 est supérieure à la pres- sion réglée par la vanne de réduction de pression 28, de sorte qu'il règne toujours dans la conduite 29 la pres- sion nécessaire aux chambres de pression de réglage du vérin de réglage 32 et de la chambre de pression de régla- ge du vérin de réglage 38. Lorsqu'on freine par la transmission hydrostatique 3, 4, 5, 6, 7, et que la vitesse de rotation du moteur à combustion interne 1 est accélérée, le généra- teur de signal de vitesse de rotation 42 fournit un signal à l'organe de régulation 44 qui applique alors de manière correspondante par la ligne 59 un signal à la vanne 37 qui ouvre complètement cette vanne 39 et fait pivoter la pompe 8 pour le débit maximum; la pompe 8 fournit alors le débit maximum contre la pression réglée par la vanne de limitation de pression 26; le débit du fluide qui revient dans le réservoir 25 à travers cette vanne de limitation de pression 26 a pour conséquence que l'éner- gie transformée par la pompe 8 pour refouler tout le débit contre la pression de la vanne de limitation de pression 26 est transformée de manière complémentaire en énergie de freinage. Du fait que la vanne de limitation de pression 26 soit montée en parallèle aux vannes de commutation 12, 13, 14 et 15, il en résulte qu'aucun des utilisateurs qui est relié aux conduites 16, 17, 18 ou 19 peut recevoir une pression supérieure à la pression à la- quelle est réglée la vanne de limitation de pression 26. Dans le mode de réalisation de la figure 2, le moteur à combustion interne 1 entraline trois pompes complémentaires 60, 61, 62 par l'arbre 2; ces trois pompes sont des pompes à débit constant. La pompe 61 sert uniquement à commander par la conduite 63,elle- même reliée à une vanne de limitation de pression 69 par la conduite 34, l'installation de réglage 30, 31, 32, 33 de la pompe de transmission 3. La pompe 62 sert uniquement à commander l'installation hydrostatique de direction assistée 65 par l'intermédiaire de la con- duite 64. La pompe 60 est reliée aux vannes 12, 13, 14, 15 par la conduite 66. En parallè à ces vannes 12, 13, 14, 15, il est prévu une vanne d'étranglement et de division de flux 67 à commande électrique par les condui- tes 66 et 64; cette vanne 67 relie la conduite 68 à une sortie de l'organe de régulation 44. Lorsqu'aucun utilisateur n'est bran- ché, c'est-à-dire lorsqu'aucune des vannes 12, 13, 14, 15 n'est commandée, la vanne d'étranglement et de répartition de flux 67 est commandée en-position d'ouverture par l'in- termédiaire de la conduite 68, de sorte que le flux de la pompe 60 passe sans pression à travers la vanne 67 et re- vient par la conduite 24 dans le réservoir 25. Par contre lorsque l'un des organes de manoeuvre 20, 21, 22, 23 est mis en oeuvre, la vanne 67 passe en position d'étrangle- ment ou de laminage assurant un laminage d'autant plus intense que l'organe de manoeuvre 20 ou 21 ou 22 ou 23 est sorti de sa position neutre. Si en mode de freinage, le généra- teur de signal de vitesse de rotation 42 indique que le moteur à combustion interne a été entraîné à une vitesse de rotation qui dépasse une vitesse limite prédéterminée, la vanne d'étranglement 67 passe dans une position d'étran- glement. Entre les conduites 66 et 24, on a une vanne de limitation de pression 70 qui protège la conduite 66 con- tre toute pression excessive. Des utilisateurs à double effet sont reliés à la pompe pour chaque sens de déplacement par la vanne 12, 13, 14, 15 correspondante. Cela ne s'applique pas à des utilisateurs qui ne sont que freinés dans une direction de fonctionnement, par exemple dans le cas d'un élévateur dont le circuit hydraulique de levage n'est que freiné lorsqu'il s'abaisse. Pour un tel utilisateur, il est prévu que la vanne 12, 13, 14, 15 correspondante ne fonctionne sans laminage que dans la position de com- mutation qui réalise la liaison entre la pompe et l'uti- lisateur et que dans la position de commutation opposée la vanne fonctionne comme organe de laminage. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 ) Dispositif d'entraînement com- portant une source d'énergie primaire de préférence un moteur à combustion interne dont l'organe de réglage est relié à la sortie d'un régulateur et qui est relié à l'une des transmissions entraînées par celui-ci et à une autre pompe servant à alimenter en énergie hydraulique au moins un utilisateur, une vanne à commande arbitraire étant branchée entre la pompe et l'utilisateur, la course de com- mutation de la vanne étant un signal pour la valeur de consigne du courant qui traverse la vanne et l'installa- tion d'entraînement servant de préférence à l'entraîne- ment d'un véhicule avec des moyens d'entrainement hydrau- liques auxiliaires notamment un élévateur, installation caractérisée en ce que le régulateur (44) reçoit un signal pour la valeur de consigne de la vitesse de rotation de sortie de la transmission et un signal pour la vitesse de rotation réelle de la source d'énergie primaire ainsi qu'un signal pour la course de commutation de la vanne et une seconde sortie de régulation est reliée à une ins- tallation qui commande le courant traversant la vanne (12, 13, 14, 15). ) Installation selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que la vanne (12, 13, 14, 15) est une vanne travaillant sans laminage et qui en position de commutation libère le courant allant de la pompe à l'utilisateur. ) Installation d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans laquelle la pompe est réglable, installation caractérisée en ce que l'organe de réglage (39, 38, 39a, 40) de la pompe (8) est relié à une autre sortie du régulateur (44). 4 ) Installation d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'installation qui commande le courant traversant la vanne (12, 13, 14, 15) est un répartiteur de courant avec une vanne d'étranglement et de répartition de cou- rant (67) ouverte à l'état non commandé avec une sortie reliée à une conduite d'évacuation (24) vers le réservoir, vanne qui à l'état commandé assure un laminage. ) Installation d'entraînement selon la revendication 3, caractérisée en ce que la transmission est une transmission à commande hydraulique de préférence une transmission hydrostatique, installation caractérisée en ce que la conduite (11) entre la pompe (8) et la vanne de commutation (12, 13, 14, 15) est reliée à une dériva- tion (27) aboutissant à l'installation de réglage (30, 31, 32, 33) de la transmission hydrostatique (3, 4, 5, 6, 7) et comportant une vanne de réduction de pression (28) réglée à une pression constante. 6 ) Installation d'entraînement selon la revendication 5, caractérisée en ce que la conduite (29) entre la vanne de réduction de pression (28) et un organe de réglage (30, 31, 32, 33) de la transmission hydrostati- que (3, 4, 5, 6, 7) est reliée à une vanne de réduction de pression (39) commandée par le régulateur (44) pour le vérin de réglage (38) de la pompe (8). 7 ) Installation d'entralnement selon la revendication 5, caractérisée en qu'en parallèle aux vannes de commutation (12, 13, 14, 15), il est prévu une vanne de limitation de pression (26) qui est réglée à une pression supérieure à la vanne de réduction de pression (28) entre les conduites (27 et 29). 8 ) Procédé de mise en oeuvre d'une installation selon la revendication 3 en mode de freinage caractérisé en ce que lors du dépassement d'une valeur limite de la vitesse de rotation de la source d'énergie primaire (1), un signal est fourni au régulateur (44) et ce signal commande la pompe (8) en position de réglage correspondant au débit maximum par rotation. 9 ) Procédé de mise en oeuvre d'une installation selon la revendication 4 en mode de freinage, caractérisé en ce qu'en cas de dépassement d'une valeur limite de la vitesse de rotation de la source d'énergie primaire (1), un signal est fourni au régulateur (44) et ce signal commande la vanne d'étranglement et la réparti- tion de courant (67) dans une position assurant un fort laminage. ) Installation d'entraînement selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'au moins l'une des vannes (12, 13, 14, 15) est une vanne qui assure le laminage du courant allant de l'utilisateur à la conduite de sortie (24) suivant un étranglement dépendant du régla- ge.