Brevet FR2664252A1 — publié le 19920110

La présente invention concerne un treuil à roues d'adhérence, du type comprenant N (n > 2) paires de roues, les deux roues de chaque paire agissant, en service, sur des surfaces longitudinales opposées d'un câble auquel une force de traction doit être appliquée, une pompe à cylindrée variable, un circuit diviseur de débit avant une entrée reliée au côté refoulement de la pompe et N sorties pour diviser l'écoulement du fluide hydraulique fourni par la pompe en N écoulements égaux, N paires de moteurs hydrauliques respectivement accouplés mécaniquement aux roues pour les entraîner en rotation, les deux moteurs hydrauliques de chaque paire étant reliés hydrauliquement en un circuit série, dont une première extrémité est reliée à une sortie respective parmi les N sorties du circuit diviseur de débit et dont la seconde extrémité est reliée à un réservoir de fluide hyraulique auquel est également relié le côté aspiration de la pompe. Dans les treuils connus de ce genre, il est essentiel que les deux roues de chaque paire de roues soient synchronisées en vitesse tangentielle, de même que toutes les paires de roues les unes par rapport aux autres En effet, si une roue avait une vitesse tangentielle différente de celle des autres roues, elle aurait tendance à patiner sur le câble, provoquant alors une usure du câble et/ou de la roue elle- même C'est pour cela que les deux moteurs hydrauliques entraînant chaque paire de roues sont reliés hydrauliquement en série, et que les diverses paires de moteurs hydrauliques sont alimentées en parallèle en fluide hydraulique par l'intermédiaire du circuit diviseur de débit, qui délivre à ses sorties des débits égaux pour toutes les paires de moteurs hydrauliques. Bien que, en théorie, avec un tel circuit diviseur de débit les moteurs hydrauliques et les roues correspondantes devraient tous tourner à la même vitesse et que, par conséquent, les roues, qui sont en principe identiques, devraient toutes avoir la même vitesse périphérique, l'expérience a néanmoins montré qu'il arrive parfois qu'une ou plusieurs roues ont tendance à patiner sur le câble Cela peut être dû à diverses raisons, par exemple à des débits de fuite différents dans les divers moteurs hydrauliques d'entraînement des roues, ou encore à des défauts localisés de surface du câble En outre, même si les roues tournent exactement à la même vitesse, elles n'ont pas nécessairement la même vitesse tangentielle si les roues ont des diamètres différents Or, bien que les roues soient en principe identiques, il peut arriver qu'en service elles présentent des diamètres différents, par exemple à cause d'une plus grande usure d'une roue par rapport aux autres et/ou, dans le cas de roues équipées de bandages pneumatiques, parce que le pneumatique d'une roue est plus gonflé ou moins gonflé que ceux des autres roues.25 En plus du fait que le patinage d'une roue sur le câble peut entraîner une usure du câble et/ou de la roue ou de son bandage comme cela a déjà été indiqué plus haut, il peut aussi en résulter que la roue qui patine n'applique pas l'effort désiré de traction au câble.30 La présente invention a donc pour but de fournir un treuil à roues d'adhérence du type sus- indiqué, dans lequel le circuit d'alimentation en fluide hyraulique des moteurs hydrauliques d'entraînement des roues permet d'obtenir une meilleure synchronisation des vitesses35 tangentielles desdites roues. A cet effet, le treuil de la présente invention est caractérisé en ce qu'il comprend en outre une pompe auxiliaire, dont le côté refoulement est relié hydrauliquement en parallèle aux premières extrémités des N circuits série formés par les N paires de moteurs hydrauliques, à travers N clapets d'admission respectifs, et en ce que les points milieux desdits circuits série, entre les deux moteurs hydrauliques de chaque paire, sont reliés à un point du circuit qui, en service est à une pression égale ou sensiblement égale à la pression de travail aqu côté refoulement de la pompe à cylindrée variable, à travers un réducteur de pression qui, en service, détermine en tous lesdits points milieux une pression réduite qui est dans un rapport prédéterminé avec la pression de travail au côté refoulement de la pompe à cylindrée variable, ledit rapport étant tel que la différence des pressions entre la première extrémité et le point milieu de l'un quelconque desdits circuits série soit égale à la différence des pressions entre ledit point milieu et la seconde extrémité du même circuit série. Suivant une forme d'exécution de l'invention, le circuit diviseur de débit peut comprendre, de façon connue, N moteurs hydrauliques dont les rotors sont accouplés à un arbre commun et dont les orifices d'admission sont reliés en commun pour former l'entrée du circuit diviseur de débit, les orifices de décharge desdits moteurs formant respectivement les sorties du circuit diviseur de débit Dans ce cas, la pompe auxiliaire peut être accouplée mécaniquement audit arbre commun pour être entraînée par lui Le réducteur de pression peut être relié à chacun desdits points milieux à travers un étranglement en parallèle avec un clapet anti-retour, dont le sens passant est dirigé vers le point milieu correspondant Le côté refoulement de la pompe auxiliaire peut être en outre relié au réservoir à travers un limiteur de pression asservi à la pression de travail de la pompe à cylindrée variable. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront au cours de la description qui va suivre d'une forme d'exécution de l'invention, donnée à titre d'exemple en référence à la figure unique du dessin annexée, qui représente le schéma hydraulique de principe d'un treuil à roues d'adhérence conforme à la présente invention. Le treuil représenté sur le dessin comprend deux paires de roues la, 2 a et lb, 2 b qui peuvent être entraînées en rotation respectivement par des moteurs hydrauliques 3 a, 4 a et 3 b, 4 b. Les roues la et 2 a sont respectivement supportées par des bras 5 a et 6 a, qui peuvent pivoter autour d'axes 7 a et 8 a Les deux bras 5 a et 6 a peuvent être sélectivement attirés l'un vers l'autre ou écartés l'un de l'autre au moyen d'un vérin hydraulique ou pneumatique ga, afin d'appliquer les deux roues la et 2 a contre les surfaces20 opposées d'un câble 10 auquel une force de traction doit être appliquée, ou afin de les en écarter Les mouvements de pivotement des deux bras 5 a et 6 a l'un vers l'autre ou l'un à l'écart de l'autre sont synchronisés par deux secteurs dentés lla et 12 a qui25 sont solidaires en rotation des deux bras. Les deux roues lb et 2 b sont supportées par un montage similaire à celui qui vient d'être décrit à propos des deux roues la et 2 a C'est pourquoi on a seulement représenté une partie des deux bras de30 support 5 b et 6 b des roues lb et 2 b. Les moteurs hydrauliques 3 a, 4 a, 3 b, 4 b peuvent être alimentés en fluide hydraulique par un circuit hydraulique d'alimentation comprenant un réservoir 13, une pompe 14 à cylindrée variable, entraînée par un35 moteur 15, tel qu'un moteur électrique, et un circuit diviseur ou répartiteur de débit 16 L'orifice d'aspiration de la pompe 14 est relié au réservoir 13 à travers un filtre 17, tandis que son orifice de refoulement est relié par une conduite 18 à l'entrée 19 du diviseur de débit 16, lequel possède deux sorties 21 a _q et 21 b (une sortie par paire de moteurs hydrauliques 3,4). Comme montré dans la figure, le diviseur de débit 16 peut être essentiellement constitué par deux moteurs hydrauliques 16 a et 16 b, qui sont identiques et accouplés mécaniquement à un arbre commun 22, de telle façon que, en service, ils divisent le débit du fluide hydraulique fourni par la pompe 14 en deux débits sensiblement égaux. Les deux moteurs hydrauliques 3 a et 4 a sont reliés hydrauliquement en série et ce circuit série est relié d'une part à la sortie 21 a du diviseur de débit 16 et d'autre part à la conduite de retour 23 qui ramène le fluide utilisé au réservoir 13 De même, les moteurs hydrauliques 3 b et 4 b sont reliés hydrauliquement en série et ce circuit série est relié d' une part à la sortie 21 b du diviseur de débit 16 et d'autre part à la conduite de retour 23 On notera que les moteurs hydrauliques 3 a et 4 a, de même que les moteurs hydrauliques 3 b et 4 b sont raccordés hydrauliquement de telle manière que les moteurs de chaque paire tournent dans des sens de rotation opposés pour que les roues 1 et 2 auxquelles ils sont respectivement accouplés aient des vitesses tangentielles dirigées dans le même sens dans la région o les roues sont en contact avec le câble 10. Dans le cas o chaque roue doit pouvoir être entraînée sélectivement dans l'un ou l'autre sens de rotation selon le sens dans lequel le câble 10 doit être déplacé, les moteurs 3 a, 4 a, 3 b et 4 b sont des moteurs hydrauliques réversibles et des distributeurs d'inversion de sens de marche 24 a et 24 b sont insérés respectivement dans le circuit série d' alimentation des moteurs Sa et 4 a et dans le circuit série d'alimentation des moteurs 3 b et 4 b. Pour compléter le circuit d'alimentation des moteurs hydrauliques 3 a, 4 a, 3 b, 4 b, le circuit peut comporter un distributeur de marche/arrêt 25, à deux voies, qui est inséré dans les conduites 18 et 23; un équilibreur 26 (balance de pression>, qui est inséré dans la conduite de retour 23 et qui est piloté par une électrovalve pilote 27; un limiteur de pression 28, qui est relié à l'orifice de refoulement de la pompe 14 et qui joue le rôle de soupape de sécurité; un autre limiteur de pression 29, un filtre 31 et un échangeur de chaleur 32, qui sont insérés en série, dans cet ordre, dans la conduite de retour 23 entre le distributeur de marche/arrêt 25 et le réservoir 13 Le limiteur de pression 29 est prévu pour établir une contre-pression de gavage pour les moteurs 3 a, 4 a, 3 b et 4 b Les sorties 21 a et 21 b des deux moteurs hydrauliques 16 a et 16 b formant le diviseur de débit 16 sont reliées respectivement par des clapets d'isolement 33 a et 33 b à un limiteur de pression 34 De cette manière, on obtient des pressions identiques aux sorties 21 a et 21 b. Conformément à la présente invention, le circuit hydraulique comprend en outre une pompe auxiliaire 35, dont l'orifice d'aspiration est relié au réservoir 13 et dont l'orifice de refoulement est relié en parallèle au circuit série d'alimentation des moteurs Sa et 4 a à travers un clapet d'admission 36 a et au circuit série30 d'alimentation des moteurs 3 b et 4 b à travers un clapet d'admission 36 b L'orifice de refoulement de la pompe auxiliaire 35 est également relié aux points 37 a et 37 b, qui se trouvent respectivement entre les moteurs 3 a et 4 a et entre les moteurs 3 b et 4 b, à travers un réducteur de pression 38, qui, en service, est asservi à la pression de travail de la pompe 14 et qui a pour fonction d'établir une pression réduite aux deux points 37 a et 37 b Plus précisément, le réducteur de pression 38 est réglé pour que la pression soit réduite dans un rapport prédéterminé avec la pression de travail de la pompe 14 Ce rapport est tel que la même différence de pression règne entre l'entrée et la sortie de tous les moteurs 3 a, 4 a, 3 b et 4 b Autrement dit, si PN désigne la pression de travail de la pompe 14 (pression régnant aux sorties 21 a et 21 b du diviseur de débit 16), Pa la contre-pression de gavage définie par le limiteur 29 et PR ladite pression réduite (pression régnant aux points 37 a et 37 b), on doit avoir: N PF = PR Pe ce qui peut encore s'écrire: PR = 1/2 (PN + Pc) ou encore: Pr/PN = 1/2 + Pa/2 PN D'après la formule ci-dessus, on voit immédiatement que si Pe est petit par rapport à PN, comme cela est usuellement le cas, le rapport du réducteur de pression 38 est environ égal à 1/2. A titre d'exemple, la pompe 14 à cylindrée variable peut être une pompe capable de fournir un débit réglable de O à 200 1/min sous une pression de travail PN de 260 bars, et la pompe auxiliaire 35 peut être une pompe à cylindrée fixe capable de fournir un débit de 10 1/min25 sous la même pression de travail PN En supposant que le limiteur de pression 29 est réglé à une pression Pe de bars, la pression réduite PF désirée aux points 37 a et 37 b est donc égale à 140 bars Le réducteur de pression 38 est alors réglé de manière à avoir un30 rapport de réduction égal à 0,538 La pompe 35 peut être commodément entraînée en rotation par l'arbre 22. De préférence, le réducteur de pression 38 est relié au point 37 a à travers un étranglement 39 a en parallèle avec un clapet anti-retour 41 a, et au point 37 b à35 travers un étranglement 39 b en parallèle avec un clapet anti-retour 41 b Les clapets 41 a et 41 b ont un sens passant dirigé respectivement vers le point 37 a et le point 37 b. Enfin l'orifice de refoulement de la pompe auxiliaire est en outre relié au réservoir 13 à travers un limiteur de pression 42 asservi à la pression de travail de la pompe 14. On décrira maintenant le fonctionnement du treuil de la présente invention Quand les paires de roues la, 2 a; lb, 2 b; sont appliquées sur le câble 10 par les vérins respectifs ga,, tant que toutes les roues ont des rayons égaux (rayon en charge mesuré dans la région o les roues sont en contact avec le câble), le débit de fluide hydraulique nécessaire pour faire tourner les moteurs hyrauliques 3 a, 4 a, 3 b, 4 b, à la vitesse de rotation correspondant à la vitesse tangentielle désirée pour toutes les roues, est fourni seulement par la pompe 14, tandis que le fluide hydraulique fourni par la pompe auxiliaire 35 est renvoyé au réservoir 13 à travers le limiteur de pression 42 Par contre, si, pour une raison quelconque, le rayon de l'une quelconque des roues, par exemple celui de la roue la, vient à diminuer, il faut alors augmenter la vitesse de rotation de la roue la concernée, donc du moteur Sa correspondant, afin de maintenir la vitesse tangentielle de ladite roue à la valeur désirée (on rappellera que la vitesse tangentielle d'une roue est égale au produit du rayon de la roue par sa vitesse de rotation) Dans l'hypothèse o le rayon de la roue la a diminué, le couple fourni par cette roue a diminué, donc également la pression de travail du moteur 3 a, de sorte que la pression à la sortie 21 a du diviseur de débit 16 devient plus faible que la pression à la sortie de la pompe auxiliaire 35. Il en résulte que le clapet d'admission 36 a s'ouvre et laisse passer une partie du débit de la pompe auxiliaire 35 vers le moteur Sa, provoquant ainsi une augmentation de la vitesse de rotation de ce moteur, qui rétablit la vitesse tangentielle désirée pour la roue la Si la roue 2 a a une vitesse tangentielle égale ou plus grande que la vitesse désirée, le débit de compensation qui a été fourni par la pompe auxiliaire 35 et qui a traversé le moteur 3 a, ou le surplus de débit est évacué vers le réservoir 13 à travers l'étranglement 39 a et le réducteur de pression 38 Par contre, si la vitesse tangentielle de la roue 2 a a elle aussi une valeur inférieure à la valeur désirée, par exemple à cause d'une diminution du diamètre de cette roue, au moins une partie du débit de compensation qui a été fourni par la pompe auxiliaire 35 et qui a traversé le moteur 3 a traverse également le moteur 4 a Si cela est insuffisant pour rétablir la vitesse tangentielle désirée pour la roue 2 a, une partie supplémentaire du débit de la pompe auxiliaire 35 est envoyée au moteur 4 a à travers le réducteur de pression 38 et le clapet 41 a Le surplus de débit de la pompe auxiliaire 35 est renvoyé au réservoir 13 à travers le limiteur de pression 42. Toujours dans l'hypothèse o la roue la a un rayon qui a diminué, si la roue lb a un rayon plus grand que celui de la roue la, donc aussi une vitesse tangentielle plus grande que celle de la roue la à vitesses égales de rotation, le couple fourni par la roue lb est alors plus25 grand que le couple fourni par la roue la Il en résulte que la pression de travail du moteur 3 b est plus grande que celle du moteur 3 a, provoquant ainsi l'ouverture du clapet 33 b et la fermeture du clapet 33 a Une partie du débit à la sortie 21 b du diviseur de débit 16 est alors30 dérivée vers le réservoir 13 à travers le clapet 33 b et le limiteur de pression 34 Ceci réduit le débit qui traverse le moteur 3 b, donc aussi sa vitesse de rotation et, par suite, la vitesse tangentielle de la roue lb est réduite Il en est de même pour la roue 2 b.35 On voit donc que si une roue comme la roue la a une vitesse tangentielle plus petite que celle des autres roues, l'égalisation des vitesses tangentielles est obtenue à la fois par une augmentation de la vitesse de rotation de la roue la réduction du débit envoyé aux moteurs correspondants). On notera que si cela avait été la roue 2 a ou 2 b qui avait une vitesse tangentielle plus petite que celle des autres roues, l'augmentation de la vitesse de rotation de la roue 2 a ou 2 b aurait été obtenue par l'envoi d'un débit supplémentaire au moteur 4 a ou 4 b par la pompe auxiliaire 35 à travers le réducteur de pression 38 et le clapet 41 a ou 41 b. Il va de soi que la forme d'exécution de l'invention qui a été décrite ci-dessus a été donnée à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent être facilement apportées par l'homme de l'art sans pour autant sortir du cadre de la présente invention C'est ainsi notamment que, bien que l'invention ait été décrite ci-dessus à propos d'un treuil comportant deux paires de roues, l'invention peut être facilement généralisée à un treuil comportant un plus grand nombre de paires de roues Il suffit pour cela de prévoir un diviseur de débit 16 ayant un plus grand nombre de sorties, chaque sortie alimentant deux moteurs hydrauliques en série pour l'entraînement d'une paire de roues correspondantes, l'orifice de refoulement de la pompe auxiliaire 35 étant30 relié par un clapet d'admission respectif 36 à une sortie respective 21 vers chaque circuit série formé par une paire de moteurs hydrauliques 3, 4, et également aux points milieux desdits circuits série, entre les deux moteurs hydrauliques de chaque paire, à travers le35 réducteur de pression 38 Le diviseur de débit 16 pourra alors comprendre autant de moteurs hydrauliques que de il paires de roues, tous les moteurs hydrauliques du diviseur 16 étant accouplés à l'arbre commun 22 On notera également que la pompe auxiliaire 35, au lieu d'être entraînée par l'arbre 22, pourrait être entraînée ' par le moteur 15 Suivant une variante, le réducteur de pression 38 peut être relié hydrauliquement non pas à la pompe auxiliaire 35, mais à la pompe 14 Dans ce dernier cas, la liaison 43 est supprimée et le réducteur de pression peut être relié par exemple au point 19 par la liaison 44 montrée en trait mixte dans la figure. REVENDICATIONS 1. Treuil à roues d'adhérence comprenant N (n 2) paires de roues (la,2 a; lb,2 b;), les deux roues ( 1,2) de chaque paire agissant, en service, sur des surfaces longitudinales opposées d'un cable ( 10) auquel une force de traction doit être appliquée, une pompe ( 14) à cylindrée variable, un circuit diviseur de débit ( 16) ayant une entrée ( 19) reliée au côté refoulement de la pompe ( 14) et N sorties ( 21 a, 21 b,) pour diviser l'écoulement du fluide hydraulique fourni par la pompe en N écoulements égaux, N paires de moteurs hydrauliques ( 3 a,4 a; 3 b, 4 b;) respectivement accouplés mécaniquement aux roues pour les entraîner en rotation, les deux moteurs hydrauliques ( 3, 4) de chaque paire etant reliés hydrauliquement en un circuit série, dont une première extrémité est reliée à une sortie respective parmi les N sorties ( 21 a, 21 b,) du circuit diviseur de débit ( 16) et dont la seconde extrémité est reliée à un réservoir de fluide hydraulique ( 13) auquel est également relié le côté aspiration de la pompe ( 14), caractérisé en ce qu'il comprend en outre une pompe auxiliaire ( 35), dont le côté refoulement est relié hydrauliquement en parallèle aux premières extrémités des N circuits série formés par les N paires de moteurs hydrauliques ( 3 a, 4 a; 3 b, 4 b;), à travers N clapets d'admission respectifs ( 36 a, 36 b,), et en ce que les points milieux ( 37 a, 37 b,) desdits circuits série, entre les deux moteurs hydrauliques de chaque paire, sont reliés à un point du circuit ( 43 ou 44) qui, en service, est à une pression égale ou sensiblement égale à la pression de travail au côté refoulement de la pompe ( 14) à cylindrée variable, à travers un réducteur de pression ( 38) qui, en service, détermine en tous lesdits points milieux une pression réduite qui est dans un rapport prédéterminé avec ladite pression de travail, ledit rapport étant tel que la différence des pressions entre la première extrémité et le point milieu de l'un quelconque desdits circuits série soit égale à la différence des pressions entre ledit point milieu et la10 seconde extrémité du même circuit série. 2. Treuil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réducteur de pression est relié (par 43) au côté refoulement de la pompe auxiliaire ( 35). 3. Treuil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réducteur de pression est relié (par 44) au côté refoulement de la pompe ( 14) à cylindrée variable. 4. Treuil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit diviseur de débit comprend, de façon connue, N moteurs hydrauliques ( 16 a,16 b), dont les rotors sont accouplés à un arbre commun ( 22) et dont les orifices d'admission sont reliés en commun pour former l'entrée ( 19) du circuit diviseur de débit, les orifices de décharge desdits moteurs formant respectivement les sorties ( 21 a, 21 b,,) du circuit diviseur de débit, et en ce que la pompe auxiliaire ( 35 > est accouplée mécaniquement audit arbre commun ( 22) pour être entraînée par lui. 5. Treuil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le côté refoulement de la pompe auxiliaire ( 35) est en outre relié au réservoir ( 13) à travers un limiteur de pression ( 42) asservi à la pression de travail de la pompe ( 14) à cylindrée variable.35 6 Treuil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le réducteur de pression ( 38) est relié à chacun desdits points milieux ( 37 a,37 b,) à travers un étranglement ( 39 a,39 b,) en parallèle avec un clapet anti-retour ( 41 a, 41 lb,) dont le sens passant est dirigé vers le point milieu correspondant. 7. Treuil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les sorties ( 21 a, 21 b,) du circuit diviseur de débit ( 16) sont reliées par des clapets anti-retour respectifs ( 33 a,33 b,) à un limiteur de pression ( 34).