Brevet FR2701085A1 — publié le 19940805

"Procédé pour équilibrer les courbes caractéristiques de boîtes de vitesses, réglables de façon continue, d'un véhicule avec entraînement des deux côtés" L'invention concerne un procédé pour équili- brer les courbes caractéristiques de boîtes de vites- ses réglables de façon continue, en particulier hy- drostatiques, d'un véhicule à entraînement des deux côtés, les vitesses de rotation des arbres de sortie étant détectées et comparées entre elles au moyen de la grandeur de commande qui détermine la démultiplica- tion des boîtes, et un réglage de la démultiplication des boîtes étant effectué en fonction d'un écart pour ajuster les courbes caractéristiques. Dans le cas des véhicules à entraînement des deux côtés au moyen de boîtes de vitesses réglables de façon continue, par exemple des chargeuses sur chenil- les et des bulldozers, dont les deux chenilles sont entraînées chacune par une boîte de vitesses hydrosta- tique, on a besoin, en ce qui concerne la fabrication20 des boîtes de vitesses, d'une précision plus élevée que dans le cas de véhicules dont l'entraînement ne présente qu'une seule boîte de ce type La raison de cela tient au fait que l'on souhaite obtenir pour les boîtes de vitesses des courbes caractéristiques aussi25 concordantes que possible La courbe caractéristique d'une boîte de vitesses est définie sous la forme d'u- ne vitesse de rotation de l'arbre de sortie au moyen d'une grandeur de commande C'est seulement dans le cas o les courbes caractéristiques des boîtes de vi- tesses concordent que l'on obtient une marche synchro- ne des parties constitutives qui leur sont raccordées (par exemple des chenilles) On obtient alors, dans le cas de grandeurs de commande égales, la même vitesse de rotation sur les arbres de sortie de deux boîtes de vitesses Autrement le véhicule décrirait involontai- rement une courbe bien que l'on ait les mêmes gran- deurs de commande pour les deux boîtes de vitesses, ce qui obligerait en permanence le conducteur à interve- nir pour assurer une régulation Comme dans la prati- que, malgré une qualité de fabrication élevée, les boîtes de vitesses présentent des courbes caractéris- tiques différentes, il faut ajuster les deux boîtes de vitesses avant la mise en service du véhicule, pour obtenir une marche aussi synchrone que possible Le réglage doit être très précis pour que ce qu'on appel- le les défauts de synchronisme de marche demeurent faibles Ceci est aussi une condition préalable pour qu'un régulateur de synchronisme superposé fonctionne bien. Dans le cas d'une procédure de réglage con- nue pour des commandes à chenilles avec commande élec- tronique du rapport de démultiplication, on détecte électroniquement les vitesses de rotation des deux ar- bres de sortie et on les compare l'une à l'autre par l'intermédiaire du paramètre de la grandeur de comman- de La grandeur de commande est respectivement formée par l'intensité électrique du courant par lequel on sollicite une vanne électromagnétique de commande qui détermine le volume du refoulement d'une pompe de ré- glage hydrostatique et/ou le volume absorbé par un mo- teur de réglage hydrostatique Si les vitesses de ro- tation des arbres de sortie des deux boîtes de vites- ses hydrostatiques s'écartent l'une de l'autre pour la même grandeur de commande, on procède à différents ré- glages, au moins sur l'une des boîtes de vitesses, pour obtenir le synchronisme C'est ainsi que l'on peut modifier par exemple la précontrainte d'un res- sort agissant à l'encontre de la force électromagnéti- que sur la vanne de commande, ce qui permet de régler le début de la variation du volume de refoulement ou d'absorption de la machine hydrostatique En outre, on peut respectivement ajuster la butée de réglage pour limiter le volume maximal de refoulement ou d'absorp- tion On obtient de cette façon, dans le cas d'une grandeur de commande prédéfinie (courant de commande), un ajustement de la vitesse de rotation de l'arbre de sortie. Le procédé décrit n'exige pas une dépense considérable de temps et de matériel Il est nécessai- re d'avoir un dispositif spécial de diagnostic à l'ai- de duquel peuvent être exécutées les opérations de ré- glage qui prennent du temps et posent des problèmes. Il faut rendre accessibles les éléments constitutifs d'ajustage qui servent aux opérations de réglage, ce qui présuppose en règle générale qu'on enlève d'au- tres éléments constitutifs En outre, on ne met pas en oeuvre la procédure de réglage décrite ci-dessus seulement pour un seul point de la courbe caractéris- tique d'une boîte de vitesses, mais pour plusieurs points de manière à pouvoir équilibrer les courbes ca- ractéristiques des deux boîtes de vitesses avec une précision suffisante Un équilibrage isolé des courbes caractéristiques en un point seulement peut avoir en effet pour conséquence une aggravation du défaut de la symétrie des courbes caractéristiques en d'autres points D'ailleurs malgré un équilibrage en plusieurs points (trois en règle générale) les courbes caracté- ristiques des deux boîtes de vitesses ne coïncident pas complètement. La présente invention a pour objet de propo- ser un procédé du type mentionné au début, qui soit amélioré en ce qui concerne une mise en oeuvre plus simple et une plus grande précision. Ce problème est résolu selon l'invention grâce au fait que les courbes caractéristiques sont complètement suivies au moyen de la grandeur de com- mande, sont détectées par mesure des vitesses de rota- tion des arbres de sortie en une série étroite de joints, puis sont mises en mémoire, et en ce qu'en fonctionnement les écarts des courbes caractéristiques sont compensés par une unité électronique influençant les grandeurs de commande prédéfinies de telle façon que lors de la commande des boîtes de vitesses par la même grandeur de commande prédéfinie, les vitesses de rotation des arbres de sortie soient les mêmes malgré des courbes caractéristiques différentes. Les courbes caractéristiques des boîtes de vitesses sont détectées avant la première mise en ser- vice du véhicule, ceci étant réalisé en démarrant sans charge (la méthode la plus simple étant de mettre le véhicule sur cales) ou en charge (en avançant sur le sol ou sur un banc d'essai sous une charge définie). On trace dans ce cas les courbes caractéristiques quasiment sans manques et on les met en bloc en mémoi- re Si on définit plus tard une grandeur de commande, on connaît alors les vitesses de rotation des arbres de sortie en fonction des courbes caractéristiques, et on peut intervenir en les corrigeant de telle sorte que l'on ait les mêmes vitesses de rotation aux arbres de sortie pour les deux boîtes de vitesses (dans le cas o il est prévu deux boîtes de vitesses; il peut y avoir aussi dans certains cas plus de deux entraîne- ments indépendants l'un de l'autre sur le véhicule). Un manque de courbe caractéristique qui se produirait à l'instant de l'équilibrage, serait ainsi compensé. Il n'est plus en conséquence nécessaire d'obtenir en usine des courbes caractéristiques qui coïncident très exactement, par une fabrication plus précise des dif- férentes pièces constitutives des boîtes de vitesses 1 O par rapport à des entraînements à un seul brin (en- traînements avec seulement une boîte de vitesses hy- drostatique comme organe d'entraînement) On n'a pas non plus l'équilibrage manuel coûteux, associé servant à réduire les défauts de synchronisme qui subsistent encore, ce qui abrège la phase de mise en route chez les clients et la simplifie notablement. Dans un développement de l'invention, on propose que dans l'unité électronique les courbes ca- ractéristiques des boîtes de vitesses soient comparées à une courbe caractéristique de référence, la grandeur de commande étant augmentée ou diminuée par rapport à la grandeur de commande prédéfinie jusqu'à ce que la vitesse de rotation de l'arbre de sortie de la courbe caractéristique coïncide avec la vitesse de rotation de la courbe de référence appartenant à la grandeur de commande prédéfinie. Il est en particulier avantageux dans ce cas que les courbes caractéristiques des boîtes de vi- tesses soient comparées à une courbe caractéristique de référence établie comme courbe caractéristique idéale. Selon une autre configuration appropriée de l'invention, il est toutefois également possible de comparer les courbes caractéristiques des boîtes de vitesses entre elles, l'une des courbes caractéristi- ques de boîte de vitesses constituant la courbe carac- téristique de référence Par exemple, la courbe carac- téristique de la boîte de vitesses de l'entraînement de gauche constitue la courbe caractéristique de réfé- rence sur laquelle est alignée la courbe caractéristi- que de la boîte de vitesses de l'entraînement de droite. Il est avantageux d'appliquer le procédé se- lon l'invention aux boîtes de vitesses hydrostatiques à démultiplications pouvant être réglées électrique- ment Dans ce cas, la commande a lieu en règle généra- le au moyen d'un microprocesseur auquel sont envoyées les vitesses de rotation des arbres de sortie des boîtes de vitesses et la valeur de consigne de la vi- tesse pour le véhicule, ce processeur produisant en conséquence les grandeurs de commande pour le réglage de la démultiplication des boîtes de vitesses en pre- nant en considération des lacunes dans les courbes ca- ractéristiques A l'aide de ce microprocesseur dispo- nible sans problème, on détecte en une fois les cour- bes caractéristiques des boîtes de vitesses de telle sorte que l'on ait au cours du fonctionnement ulté- rieur un équilibrage permanent automatique des cour- bes caractéristiques de la manière décrite ci-dessus. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention vont être explicités plus en détail à par- tir de l'exemple de réalisation représenté schémati- quement aux figures: la figure 1 est un schéma correspondant à un entraînement du véhicule des deux côtés; et la figure 2 est un diagramme présentant les courbes caractéristiques des entraînements. L'entraînement des deux côtés consiste en une source d'entraînement 1, telle que par exemple un moteur à combustion interne, qui entraîne une pompe de réglage 2 a d'une boîte de vitesses hydrostatique A, à gauche sur la figure, et une pompe de réglage 2 a d'une boîte de vitesses B à droite sur la figure La pompe de réglage 2 b est reliée en circuit fermé à un servo- moteur 3 a De façon analogue, la pompe de réglage 2 b est reliée en circuit fermé à un servomoteur 3 b Cha- que servomoteur 3 a ou 3 b entraîne un arbre 4 à outils. Il est aussi possible que seulement la pompe ou seulement le moteur soient respectivement consti- tués de manière réglable. Le volume de refoulement des pompes de ré- glage 2 a et 2 b et le volume absorbé par les servomo- teurs 3 a et 3 b peuvent être réglés au moyen d'un mi- croprocesseur 5 relié par l'intermédiaire de lignes électriques de signaux 6 a, 6 b, 7 a, 7 b à des convertis- seurs de signaux 8 a, 8 b, 9 a, 9 b Les vitesses de rota- tion des arbres 4 a et 4 b sont détectées au moyen de détecteurs de vitesse de rotation l Oa et l Ob et sont envoyées au microprocesseur 5 par l'intermédiaire de lignes de mesure lia et llb La délivrance de valeurs de consigne de vitesses de rotation a lieu à l'aide d'un capteur de marche 12 qui sert à ce que le micro- processeur 5 fasse en sorte que le convertisseur de signaux soit sollicité par des grandeurs de commande déterminées (intensité ou tension) via les lignes de signaux De cette façon, on détermine les réglages des pompes et des moteurs et ainsi la vitesse d'avancement d'un véhicule équipé de l'entraînement des deux côtés représenté à la figure 1 Le capteur de marche sert dans ce cas aussi bien à donner une vitesse déterminée au véhicule, qu'à donner le sens de mouvement du véhi- cule dans le cas d'un braquage par différence de vi- tesses En marche en ligne droite le microprocesseur 5 produit les mêmes grandeurs de commande pour les deux boîtes de vitesses hydrostatiques. A la figure 2, on a porté les courbes carac- téristiques des deux boîtes de vitesses hydrostati- ques, une courbe caractéristique en tirets a étant as- sociée à la boîte de vitesses hydrostatique A et une courbe caractéristique en points et traits b étant as- sociée à la boîte de vitesses hydrostatique B En dé- livrant une grandeur de commande déterminée, la même pour les deux boîtes de vitesses hydrostatiques A, B (cas de la marche en ligne droite) par le microproces- 1 O seur, on obtiendrait dans le cas d'entraînements selon l'état de la technique, des vitesses de rotation dif- férentes sur les arbres de sortie des boîtes de vites- ses. Selon l'invention, on prévoit alors que les courbes caractéristiques des boîtes de vitesses hy- drostatiques A, B sont détectées avant la première mise en service du véhicule, ceci ayant lieu en met- tant en marche sans charge ou sous une charge définie. Les courbes caractéristiques sont dans ce cas détec- tées en recueillant un aussi grand nombre que possible de paires de valeurs constituées par des grandeurs de commande/vitesse de rotation d'arbre de sortie, et en mettant le tout en mémoire. Si alors ensuite, lors du fonctionnement quotidien, on fait en sorte, en actionnant le capteur de vitesse 12 dans le sens de la marche en ligne droi- te, que le microprocesseur serve à donner une grandeur de commande déterminée, la même pour les deux boîtes de vitesses hydrostatiques, le microprocesseur "sait" alors quelles sont les vitesses de rotation des arbres de sortie des deux boîtes de vitesses hydrostatiques qui sont atteintes dans le cas de ces grandeurs de commande prédéfinies, et intervient pour corriger des écarts par rapport à une ligne caractéristique de ré- férence en modifiant les grandeurs de commande à en- voyer au convertisseur de signaux, par rapport à la grandeur de commande prédéfinie, de telle sorte que des grandeurs de commande effectivement corrigées par- tent du microprocesseur. Sur l'exemple de réalisation selon la figure 2, ceci est obtenu grâce au fait que l'on procède à un équilibrage par rapport à une courbe caractéristique idéale Dans le cas d'application d'une grandeur de commande "à prédéfinir" JK, on produit avec le micro- processeur des grandeurs de commande corrigées pour les deux boîtes de vitesses hydrostatiques A, B, de telle sorte que l'on obtienne selon une courbe carac- téristique idéale K (représentée en trait plein) la vitesse de rotation n K appartenant à la grandeur de commande "prédéfinie" pour les deux boîtes de vitesses A, B. Toutefois, il est aussi possible de prendre comme courbe caractéristique de référence non pas une courbe caractéristique idéale K mais l'une des deux courbes caractéristiques a, b des boîtes de vitesses hydrostatiques A, B. R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Procédé pour équilibrer les courbes ca- ractéristiques de boîtes de vitesses réglables de fa- çon continue, en particulier hydrostatiques, d'un vé- hicule à entraînement des deux côtés, les vitesses de rotation des arbres de sortie des boîtes de vitesses étant détectées et comparées entre elles au moyen de la grandeur de commande qui détermine la démultiplica- tion des boîtes de vitesses, et un réglage de la dé- multiplication des boîtes de vitesses étant effectué en fonction d'un écart pour ajuster les courbes carac- téristiques, procédé caractérisé en ce que les cour- bes caractéristiques (a, b) sont complètement suivies au moyen de la grandeur de commande (J), sont détec- tées en mesurant les vitesses de rotation des arbres de sortie en une série étroite de points, puis sont mises en mémoire, et en ce qu'en marche les écarts des courbes caractéristiques (a, b) sont compensés par une unité électronique influençant les grandeurs de com- mande prédéfinies, de telle façon que lors de la com- mande des boîtes de vitesses (A, B) par la même gran- deur de commande prédéfinie, les vitesses de rotation des arbres de sortie soient les mêmes malgré des cour- bes caractéristiques différentes. 20) Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que dans l'unité électronique les courbes caractéristiques (a, b) des boîtes de vitesses (A, B) sont comparées à une courbe caractéristique de réfé- rence, la grandeur de commande (JK) étant augmentée ou réduite par rapport à la grandeur de commande prédéfi- nie jusqu'à ce que la vitesse de rotation de la courbe caractéristique (a, b) coïncide avec la vitesse de ro- tation de la courbe de référence appartenant à la grandeur de commande prédéfinie (JK)- 30) Procédé selon la revendication 2, carac- térisé en ce que les courbes caractéristiques (a, b) des boîtes de vitesses (A, B) sont comparées à une courbe caractéristique de référence établie comme courbe caractéristique idéale (K). 40) Procédé selon la revendication 3, carac- térisé en ce que les courbes caractéristiques (a, b) des boîtes de vitesses (A, B) sont comparées entre el- les, l'une des courbes caractéristiques (a, b) consti- tuant la courbe caractéristique de référence. 50) Application du procédé selon l'une quel- conque des revendications précédentes à des boîtes de vitesses hydrostatiques avec démultiplication des boî- tes de vitesses pouvant être réglée électriquement.