Brevet FR2672090A1 — publié le 19920731

"Système d'entraînement hydraulique, notamment destiné à une excavatrice". La présente invention concerne un système d'entraînement hydraulique comportant un utilisateur d'énergie hydraulique relié à une source de fluide sous pression, cet utilisateur étant mis en oeuvre par un distributeur de commande qui assure l'étranglement du flux pour les positions intermédiaires, et Sont le degré d'ouverture dépend d'une différence de forces reproduite sur le distributeur de commande et dérivée du signal de commande prédéterminé de la pression de charge de l'utilisateur. On connaît déjà un tel système d'entraîne- ment hydraulique selon le document DE-OS 31 46 561; dans ce système d'entraînement, le signal de commande est formé à partir d'une pression de zomman- de Contrairement aux systèmes d'entraînement usuels pour lesquels le degré d'ouverture du tiroir de com- mande est déterminé uniquement par l'amplitude de la pression de commande et prédétermine ainsi un zertain débit volumique de fluide sous pression et une zertai- ne vitesse de déplacement de l'utilisateur, dans le système d'entraînement selon l'invention, le fluide sous pression arrive à l'utilisateur avec une pression25 parfaitement déterminée ou avec une différence de pression déterminée du côté de l'utilisateur, de sorte que l'utilisateur est commandé par une force prédéter- minée ou avec un couple prédéterminé Un tel système d'entraînement peut s'utiliser à la fois pour un mou- vement de translation ou un mouvement de rotation de l'utilisateur Le système d'entraînement est conçu pour que la force ou le couple restent pratiquement constants: lorsque la charge appliquée à l'utilisa- teur diminue et que la pression de charge chute tout d'abord, comme la pression de commande reste c Dnstan- te, le degré d'ouverture du distributeur de c Dmmande augmente jusqu'à ce que par suite du débit volumique ainsi augmenté, la pression de charge revient au ni- veau initial et que l'on arrive ainsi de nouveai à la différence de pression réglée initialement Cela aug- mente néanmoins la vitesse de déplacement de l'utili- sateur. Or, une augmentation de la vitesse de dépla- cement peut se produire par exemple si l'utilisateur décrit est raccordé à une pompe à débit réglable qui alimente un ou plusieurs autres utilisateurs Si main- tenant le premier utilisateur fonctionne s Dus une pression de charge déterminée avec un distributeur de commande complètement ouvert, c'est-àdire avec une vitesse de déplacement maximale prédéterminée, la pression de la pompe étant supérieure d'une certaine valeur à la pression de charge et si par suite d'une charge correspondante, un second utilisateur fait aug- menter la pression de la pompe, alors la vitesse de déplacement du premier utilisateur dépasse la valeur maximale prédéterminée Un inconvénient du système d'entraînement ainsi décrit, est que la vitesse de dé- placement de l'utilisateur, abstraction faite des per- tes de vitesse liées au frottement, n'est pas limitée. Cela peut par exemple aboutir dans le cas d'un utili- sateur en forme de moteur hydraulique, à une survites- se et ainsi à une destruction du moteur hydraulique. La présente invention a pour but dans un système d'entraînement hydraulique du type défiai ci- dessus, de permettre de limiter la vitesse de d 5 place- ment de l'utilisateur. Ce problème est résolu selon l'invention en ce que le signal de commande est influencé en f Dnction de la vitesse de déplacement ou mouvement de l'utili- sateur La caractéristique essentielle de l'invention est qu'en fonction de la vitesse de déplacement de l'utilisateur, la différence des forces appliquée au distributeur de commande agissant dans une direction, conserve au moins le degré d'ouverture du distributeur de commande Cela signifie que pour un distributeur de commande dont la différence des forces correspond à la pression de commande et de la pression de charge, le distributeur de commande ne continue pas de s'ouvrir pas plus malgré la chute de la pression de zharge, lorsque la pression de commande diminue de:manière correspondante et que la différence de pression reste maintenue Cela limite la vitesse de déplacement de l'utilisateur à une valeur déterminée, mais toutefois, la force souhaitée initialement ou le couple s Duhaité initialement ne peuvent plus être obtenus. Le signal de commande peut être également un signal électromagnétique, par exemple si le distribu- teur de commande est actionné électriquement. Dans le cas d'un système d'entraînement hy- draulique dont une surface de réglage du distributeur de commande, agissant dans le sens de l'ouverture, est mise en communication avec une conduite de pression de commande et une surface de réglage agissant dans le sens opposé est reliée à une conduite transmettant une pression de charge, il est proposé selon un développe- ment avantageux de l'invention, de faire dériver une conduite d'évacuation de la conduite de pression de commande, conduite d'évacuation dans laquelle est pla- cé un distributeur à tiroir assurant l'étranglement dans les positions intermédiaires et qui est chargé par la force d'un ressort dans le sens de la fermetu- re, ce distributeur coopérant avec un dispositif de mesure détectant la vitesse de déplacement de l'utili- sateur Dès que l'utilisateur dépasse une certaine vi- tesse de déplacement, le distributeur à tiroir s'ouvre ce qui entraîne une diminution de la pression de com- mande et évite toute poursuite de l'augmentatioi de la vitesse de déplacement de l'utilisateur. Selon un développement avantageux de l'in- vention, il est prévu une soupape de limitation de pression en aval du distributeur à tiroir pour abais- ser la pression de commande jusqu'à un niveau prédé- terminé On évite ainsi que la pression de commande ne chute totalement. L'utilisation d'une soupape de limitation de pression est notamment intéressante lorsque le système d'entraînement est conçu dynamiquement lorsqu'il y a un risque de mise en oscillation. Pour prédéterminer des vitesses maximales différentes de l'utilisateur, il est avantageux que la soupape de limitation de pression soit réglable. Pour déterminer la vitesse de déplacement de l'utilisateur, on peut procéder de différentes maniè- res On peut par exemple utiliser une solution élec- trique et dans ce cas, le distributeur à tiroir est un distributeur à commande électromagnétique Il est par- ticulièrement simple et avantageux que le dispositif de mesure soit composé d'un diaphragme placé dans la conduite d'alimentation entre la source de fluide sous pression et l'utilisateur; en amont du diaphragme on fait dériver une conduite allant vers la surface de réglage agissant dans le sens de l'ouverture lu dis- tributeur à tiroir, et en aval du diaphragme, Dn fait dériver une conduite qui aboutit à la surface de ré- glage d'action opposée du distributeur à tiroir La chute de pression qui s'établit sur le diaphragme, correspond à un rapport donné du débit volumique et ainsi de la vitesse de déplacement de l'utilisateur. Lorsque la chute de pression sur le diaphragme dépasse une valeur déterminée, le distributeur à tiroir s'ou- vre et la pression de commande diminue à une valeur prédéterminée le cas échéant par la soupape de limita- tion de pression; cela limite à une valeur maximale la vitesse de déplacement de l'utilisateur On peut également rendre réglable le diaphragme pour m Ddifier la vitesse maximale de l'utilisateur. Dans un système d'entraînement hydraulique dont l'utilisateur est alimenté dans des conduites se- lon deux directions partant du distributeur de zomman- de, distributeur réalisé sous la forme d'un distribu- teur à trois et quatre branchements vers lequel abou- tissent deux conduites de pression de commande agis- sant sur deux surfaces de réglage d'action opposée, il est proposé selon un développement avantageux de l'in- vention que les conduites de pression de commande com- muniquent avec les entrées d'un clapet alternatif dont la sortie est reliée à la conduite d'évacuation Cela peut également se traduire par une variante avaatageu- se, en ce que les conduites de pression de commande sont reliées aux deux branchements d'entrée d'in dis- tributeur à tiroir à deux positions et trois branche- ments, actionné par la pression, et qui peuvent ainsi être mises en communication à la conduite d'éva:uation branchée sur la sortie, le distributeur à deux posi- tions et trois branchements ayant deux surfaces de ré- glage opposées, dont chacune communique avec l'une des conduites entre le distributeur de commande et l'uti- lisateur On détermine ainsi, non pas la pression de commande la plus élevée, mais indirectement la pres- sion de commande à laquelle correspond la pression de charge la plus élevée. Il est avantageux que le diaphragme de dé- tection de la vitesse de déplacement de l'utilisateur soit monté entre la source de fluide sous pression et le distributeur de commande et que dans ce cas, le distributeur à tiroir soit un distributeur à dsux po- sitions et deux branchements avec une position d'ou- verture et une position de fermeture Il est également possible selon une autre réalisation avantageuse de l'invention, que le diaphragme soit monté dans l'une des conduites entre le distributeur de commande et l'utilisateur et que le distributeur à tiroir s Dit un distributeur à trois positions et deux branchements avec deux positions d'ouverture et entre celles-ci une position de fermeture Le fait que le signal de mesure de la vitesse, c'est-à-dire la chute de pression sur le diaphragme, soit affecté d'un signe algébrique, est pris en compte pour la réalisation du distributeur à tiroir. Il est particulièrement avantageux que le système d'entraînement hydraulique soit appliqué à l'entraînement du mécanisme de rotation d'une excava- trice Dans ce cas, l'utilisateur d'énergie hydrauli- que est en général un moteur hydraulique dont la cou- ple est prédéterminé par le système d'entraînement hy- draulique du type défini ci-dessus Le système d'en- traînement selon l'invention évite la destruction du moteur hydraulique par une survitesse. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 montre un système d'entraînement hydraulique selon l'invention. La figure 2 montre une variante du système d'entraînement hydraulique. La figure 3 montre une autre variante du système d'entraînement hydraulique. L'exemple de réalisation correspond à un en- traînement en rotation d'une excavatrice Un moteur hydraulique 1 fonctionnant dans les deux directions, est relié par des conduites 2 et 3 à un distributeur de commande 4 centré par ressort, et qui assure l'é- tranglement du flux pour les positions iatermé- diaires; ce distributeur commande l'alimentation en fluide comprimé dans la conduite 5 et qui est fournie par une source de fluide comprimé non représentée à la figure Une conduite 6 est reliée à un réservoir ou à une conduite de retour d'une transmission hydr Dstati- que Le distributeur de commande 4 est en f rme de distributeur à trois positions et quatre branchements. Dans les deux directions de déplacement du distribu- teur à tiroir 4, en fonction des surfaces de réglage, il y a chaque fois une conduite de pression de zomman- de 7 ou 8 soumise à une pression de commande ainsi qu'une conduite 9, 10 recevant la pression de zharge. Les conduites de pression de commande 7, 8 sont rac- cordées à un capteur de pression de commande 11 qui permet de régler arbitrairement les pressions de com- mande dans les conduites de pression de commande 7, 8. La conduite 9 de la pression de charge dérive de la conduite 3, et la conduite 10 de la pression de charge dérive de la conduite 2. La structure du système d'entraînement hy- draulique correspond pour les parties ci-dessus à l'é- tat de la technique Si par exemple, il s'établit une pression de commande dans la conduite de pression de commande 7 par le générateur de pression de commande 11, le distributeur de commande 4 ou son tiroir sont déplacés vers la droite de la figure contre la force des ressorts et réalisent une communication entre les conduites 2 et 5 et les conduites 3 et 6 Un fluide sous pression passe ainsi de la conduite 5 dans la conduite 2 et la quantité de fluide sous pression qui s'écoule dépend de la position d'étranglement, c'est- à-dire du degré d'ouverture du distributeur de zomman- de 4 Une pression de charge s'établit dans la condui- te 2, et sollicite le distributeur de commande dans la direction de la fermeture par la conduite 10 Ainsi, non pas l'amplitude de la pression de commande 3 ans la conduite 7, mais la différence de pression entre la pression de commande de la conduite 7 et la pression de charge de la conduite 10 définit ainsi le degré d'ouverture du distributeur de commande 4 pour Dbtenir un couple dépendant de la rotation sur le moteur hy- draulique 1, mais non une vitesse de rotation dépen- dant du débit volumique Ainsi, dans ce système d'en- traînement hydraulique, il n'est pas possible d: limi- ter la vitesse de rotation du moteur hydraulique 1. Selon l'invention, le système d'entraînement hydraulique est conçu pour que la pression de commande diminue en fonction de la vitesse de rotation du mo- teur hydraulique 1, pour que la différence de pression sur le distributeur de commande 4 soit respect-e même pendant l'abaissement de la pression de charge. Pour détecter la vitesse de rotation, il est prévu un diaphragme 12 le cas échéant réglable dans la conduite 5 pour créer une chute de pression sur le flux La pression en amont et aval du diaphragme 12 est transmise par les conduites 13 et 14 aux surfaces de réglage d'un distributeur à tiroir en forme de dis- tributeur à tiroir à deux branchements et deu K posi- tions 15 qui assure un étranglement pour les positions intermédiaires Ce distributeur à tiroir comporte une position d'ouverture et une position de fermeture chargée par des ressorts La conduite 13 débouche sur une surface de réglage fonctionnant dans la direction de l'ouverture et la conduite 14 sur une surface de réglage agissant dans le sens de fermeture du distri- buteur à tiroir Le distributeur est branché sir une conduite d'évacuation 16 qui est reliée à un clapet alternatif 17 qui transmet la pression de commande la plus élevée des conduites 18,t 19 dans les conduites de pression de commande 7, 8 En aval du distributeur à tiroir, il est prévu une soupape de limitation de pression 20 qui est reliée à un réservoir 21 n Dn sou- mis à une pression. Le distributeur à tiroir 4 commandé au ni- veau du diaphragme 12 par la chute de pression créée dans le fluide sous pression qui s'écoule, est dans un rapport connu du débit volumique et ainsi en première approximation, il dépend de la vitesse de rotation du moteur hydraulique 1 Lorsque la chute de pression de part et d'autre du diaphragme 12 dépasse une valeur prédéterminée, c'est-à-dire si la vitesse de rotation du moteur hydraulique 1 dépasse une certaine valeur, le distributeur s'ouvre Le clapet d'arrêt ou clapet alternatif 17 sélectionne ainsi la pression de Domman- de la plus élevée fournie par le capteur de pression de commande 11 et celle-ci chute à travers le distri- buteur à tiroir, ouvert pour arriver le cas échéant jusqu'à la pression prédéterminée par le clapet de li- mitation de pression 20 La conséquence en est qu'une pression de commande plus faible est appliquée dans la conduite 7 et sur le distributeur à tiroir 4 L'aug- mentation de la chute de pression sur le diaphragme 12 qui déclenche l'opération décrite ci-dessus se produit lorsque par exemple, par suite d'une plus faible char- ge appliquée au moteur hydraulique 1 et ainsi un abaissement de la pression de charge dans les zondui- tes 2 et 10, le distributeur de commande 4 s'ouvre sensiblement plus, de sorte que le débit volumique augmente entre la source de fluide sous pression et le moteur hydraulique 1 La diminution de la pression de commande selon l'invention, évite toute poursuite de l'ouverture du distributeur à tiroir 4 et cela limite le débit volumique du fluide sous pression et la vi- tesse de l'utilisateur La pression de charge e Kistant initialement n'est toutefois plus atteinte, c'est-à- dire que dans ce cas limite, elle n'est plus asservie au couple prédéterminé initialement sur le moteur hy- draulique 1. La figure 2 montre une variante de l'exemple de réalisation dans laquelle à la place du clapet al- ternatif 17 se trouve un distributeur à deux positions et trois branchements 22, commandé par la pression Ce distributeur est relié par ces entrées aux conduites 18 et 19 et celles-ci sont mises en alternance en com- munication avec la conduite d'évacuation 16 P Dur ce- la, sur chaque surface de réglage du distributeur 22, on a une conduite 23, 24 qui communique avec l'ine des conduites 2, 3 Ce montage transmet ainsi toujours la pression de commande vers la conduite d'évacuation qui correspond à la pression de charge la plus élevée. La figure 3 montre une variante de l'exemple de réalisation Dans cette variante, le diaphragme 12 se trouve sur la conduite 2 et y mesure le débit volu- mique Comme pour une inversion du sens de rotation du moteur hydraulique 1, le signal algébrique de la chute il de pression sur le diaphragme 12 change, cela signifie que le fluide sous pression passe du distributeur de commande 4 par la conduite 3 vers le moteur hydrauli- que 1 et de là, il revient par la conduite 2, si bien que le distributeur à tiroir est réalisé pour la con- duite d'évacuation 16 comme distributeur à tiroir à trois voies et deux branchements 25 assurant l'étran- glement pour les positions intermédiaires, et présente deux positions d'ouverture entre lesquelles se trouve une position de fermeture Le distributeur à tiroir s'ouvre ainsi indépendamment de celles des deux con- duites 13, 14 exposées à la pression de charge la plus élevée. R E V E N D I C A T I O N S 1) Système d'entraînement hydraulique com- portant un utilisateur d'énergie hydraulique relié à une source de fluide sous pression, cet utilisateur étant mis en oeuvre par un distributeur de c Dmmande qui assure l'étranglement du flux pour les positions intermédiaires, et dont le degré d'ouverture dépend d'une différence de forces reproduite sur le distribu- teur de commande et dérivée du signal de commande pré- déterminé de la pression de charge de l'utilisateur, système d'entraînement, caractérisé en ce que le si- gnal de commande peut être influencé en fonction de la vitesse de déplacement de l'utilisateur. 2) Système d'entraînement hydraulique selon la revendication 1, dont une surface de réglage du distributeur de commande agissant dans le sans de l'ouverture est reliée à une conduite de pression de commande et dont la surface de réglage agissant dans la direction opposée, reçoit une conduite soimise à une pression de charge, système caractérisé en ce qu'une conduite d'évacuation ( 16) dérive de la zondui- te de pression de commande ( 7, 8), conduite de lériva- tion dans laquelle se trouve un distributeur à tiroir à étranglement en position intermédiaire, et qii est chargé par des ressorts dans le sens de la fermeture, distributeur qui coopère avec un dispositif de mesure détectant la vitesse de déplacement de l'utilisateur. 3) Système d'entraînement hydraulique selon la revendication 2, caractérisé par une soupape de li- mitation de pression ( 20) en aval du distributeur à tiroir. 4) Système d'entraînement hydraulique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la soupape de limitation de pression ( 20) est réglable. 5) Système d'entraînement hydraulique selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le dispositif de mesure est formé d'un dia- phragme ( 12) branché sur la conduite ( 5, 6) entre la source de fluide sous pression et l'utilisateur, et une conduite ( 13) dérive en amont du diaphragme, cette conduite étant reliée à la surface de réglage du dis- tributeur à tiroir agissant dans le sens de l'oivertu- re et en aval du diaphragme, il dérive une conduite ( 14) qui est reliée à une surface de réglage active dans le sens opposé de la précédente et appartenant au distributeur à tiroir. 6) Système d'entraînement hydraulique selon la revendication 5, caractérisé en ce que le diaphrag- me ( 12) est réglable. 7) Système d'entraînement hydraulique selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, dans lequel l'utilisateur est sollicité dans les deux directions par deux conduites partant du distributeur de commande et pour lequel le distributeur de commande en f rme de distributeur à trois positions et quatre branchements, reçoit deux conduites de pression de commande aboutis- sant sur deux surfaces de réglage agissant en sens op- posé, système caractérisé en ce que les conduites de pression de commande ( 7, 8) communiquent avec les en- trées d'un clapet alternatif ( 17) dont la sortie est reliée à la conduite d'évacuation ( 16). 8) Système d'entraînement hydraulique selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, dans lequel l'utilisateur est sollicité dans les deux directions par deux conduites partant du distributeur de commande et pour lequel le distributeur de commande en f rme de distributeur à trois positions et quatre branchements, est relié à deux conduites de commande débouchant sur des surfaces de réglage agissant en sens opposé, sys- tème caractérisé en ce que les conduites de pression de commande ( 7, 8) sont reliées aux deux branchements d'entrée d'un distributeur à deux positions et trois branchements ( 22) commandés en pression, et peuvent être mis en communication, en alternance avec la con- duite d'évacuation ( 16) raccordée en sortie, et le distributeur à deux positions et trois branchements ( 22) comporte deux surfaces de réglage, opposées, dont chacune communique avec l'une des conduites ( 2, 3) en- tre le distributeur de commande et l'utilisateur. 9) Système d'entraînement hydraulique selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le dia- phragme ( 12) est monté entre la source de fluide sous pression et le distributeur de commande ( 4) et le dis- tributeur à tiroir est un distributeur à deux posi- tions et trois branchements ( 15) avec une p Dsition d'ouverture et une position de fermeture. ) Système d'entraînement hydraulique selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractéri- sé en ce que le diaphragme ( 12) est monté dans l'une des conduites ( 2, 3) entre le distributeur de commande ( 4) et l'utilisateur, et le distributeur à tiroir est un distributeur à trois positions et deux branchements ( 25) avec deux positions d'ouverture et entre Celles- ci une position de fermeture. 11) Application d'un système d'entraînement hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, à un entraînement en rotation d'une excavatri- ce.