Brevet FR2764348A1 — publié le 19981211

La présente invention concerne un ensemble d'entraînement hydraulique destiné à assister des fonctions auxiliaires associées à des véhicules motorisés. Plus particulièrement, l'invention concerne un système d'entraînement hydraulique qui assure une efficacité améliorée en utilisant une pompe à déplacement variable dans laquelle le débit de sortie peut être varié pour s'adapter aux exigences du système d'entraînement. L'invention convient particulièrement bien pour faire fonctionner de façon régulière et efficace un ventilateur ou un compresseur de refroidissement d'un véhicule de route. De plus, l'invention concerne un procédé pour ajuster en continu le refoulement à la sortie d'une pompe pour entraîner un dispositif auxiliaire. Pour l'entraînement de véhicules, on dispose d'une grande variété de moteurs traditionnels, y compris des moteurs à combustion interne. Lors de l'entraînement du véhicule, ces moteurs développent une quantité de chaleur considérable. Par conséquent, une fonction accessoire commune que l'on doit exécuter dans de tels véhicules, c'est le refroidissement du moteur, classiquement avec un système à ventilateur. De façon typique, de tels systèmes à ventilateur incluent un ventilateur qui aspire de l'air, en continu ou de façon intermittente à la demande, à travers un radiateur. D'autres fonctions auxiliaires peuvent être aussi accomplies en prélevant de la puissance depuis le moteur. Par exemple, un compresseur peut être entraîné pour le conditionnement d'air, pour la réfrigération, ou pour un système de freinage. De manière classique, il existe deux types de systèmes d'entraînement pour des fonctions auxiliaires. Dans un type, on utilise des entraînements directs à courroie. Des embrayages ou accouplements électromagnétiques ou à air commutent les cycles d'entraînement en marche et arrêt, de la façon requise. Avec les entraînements à courroie, l'entraînement auxiliaire est limité à un fonctionnement qui passe de manière abrupte de la marche totale à l'arrêt total. Cet actionnement discret et rapide est généralement bruyant et il a pour résultat une usure importante et une maintenance élevée des composants. De plus, les entraînements à courroie ne peuvent pas être ajustés de façon dynamique afin de s'adapter aux exigences réelles du système auxiliaire. Par conséquent, des systèmes qui exigent une puissance de sortie maximum pour une faible vitesse du moteur possèdent des composants de grande taille qui produisent une puissance de sortie excessive, d'une manière inefficace, lorsque la vitesse du moteur augmente. Le second type de système d'entraînement auxiliaire incorpore une pompe hydraulique à déplacement fixe avec une valve de bypass (dérivation) ou de "décharge" pour la modulation ou le fonctionnement cyclique ARRET/MARCHE. La pompe à déplacement fixe engendre un écoulement indépendamment des exigences réelles du système auxiliaire, ce qui signifie que lorsque la pompe est choisie d'une taille telle qu'elle fournit la puissance maximum requise pour la plus faible vitesse du moteur, elle va engendrer un débit excessif à des vitesses moteur supérieures. Tout ce débit excessif est dérivé en retour vers un réservoir, de façon inefficace. En outre, des valves de commande additionnelles sont nécessaires lorsqu'une modulation est requise. De façon analogue au système d'entraînement à courroie, les entraînements hydrauliques à pompe à déplacement fixe ne conviennent pas aux exigences posées par un système auxiliaire pour s'adapter de façon efficace à un écoulement de sortie. Par conséquent, un objectif principal de la présente invention est de proposer un système d'entraînement hydraulique dont la puissance de sortie soit adaptée aux exigences d'un système auxiliaire. Un autre objectif de la présente invention est de proposer un système d'entraînement hydraulique qui utilise des signaux de commande électroniques provenant d'un ordinateur ou d'un système à microprocesseur afin d'accorder le débit de sortie aux exigences du système auxiliaire. Un autre objectif de la présente invention est de proposer un système d'entraînement hydraulique qui permette l'utilisation d'un ordinateur ou d'un système à microprocesseur embarqué sur un moteur ou dans un véhicule pour fournir des signaux de commande électroniques. Un autre objectif de la présente invention est de proposer un système d'entraînement hydraulique amélioré pour un ventilateur de refroidissement dans un moteur. Un autre objectif de la présente invention est de proposer un système d'entraînement hydraulique qui permette de monter à distance des ventilateurs ou d'autres dispositifs auxiliaires. Un autre objectif de la présente invention est de proposer un système d'entraînement hydraulique qui comprend un circuit hydraulique en boucle fermée qui inclut une pompe à déplacement variable et un moteur hydraulique pour entraîner un ventilateur ou un autre appareil auxiliaire. Un autre objectif de la présente invention est de proposer un système d'entraînement hydraulique dans lequel l'huile est recyclée depuis un circuit hydraulique auxiliaire et injectée dans la boucle fermée pour assurer un complément d'huile. Un autre objectif de la présente invention est de proposer un système d'entraînement hydraulique à réservoir hydraulique de plus petit volume. Ces objectifs ainsi que d'autres apparaîtront aux personnes du métier. La présente invention a donc pour objet un ensemble d'entraînement hydraulique destiné à assister des dispositifs auxiliaires, qui comprennent des ventilateurs de refroidissement, des compresseurs, des alternateurs, etc., sans être limités à ceux-ci. Un aspect de cette invention est de proposer une pompe à déplacement variable à commande électronique dans un circuit fermé avec un moteur hydraulique pour entraîner le dispositif auxiliaire, en se basant sur un signal provenant de l'ordinateur ou du microprocesseur du moteur. À titre d'exemple, un ventilateur de refroidissement pour le radiateur du moteur peut être entraîné lorsqu'un capteur de température indique une demande de refroidissement au microprocesseur. Le dispositif auxiliaire est passé de façon continue de la marche à l'arrêt. Un autre aspect de cette invention est d'utiliser le fluide qui s'échappe d'un circuit auxiliaire, comme le circuit de direction assistée, afin de compenser les pertes dans la boucle en circuit fermé. L'utilisation d'un circuit fermé plutôt qu'un circuit ouvert traditionnel pour un entraînement auxiliaire et pour compenser les pertes permet l'utilisation d'un réservoir plus petit. Ceci a pour résultat des économies significatives de coût, d'espace et de poids. Brève description des dessins La figure 1 est un diagramme schématique du système ou ensemble d'entraînement hydraulique de la présente invention; et la figure 2 est un diagramme schématique d'une variante de réalisation du système ou ensemble d'entraînement hydraulique de la présente invention. Le système d'entraînement hydraulique de la présente invention est désigné de façon générale dans les dessins par le numéro de référence 10. Dans la figure 1, l'ensemble d'entraînement hydraulique 10 inclut une pompe à déplacement variable 12, commandée par voie électronique, connectée, pour ce qui concerne le fluide, dans un circuit en boucle fermée 13 avec un moteur hydraulique 14 qui entraîne un dispositif auxiliaire 16, comme par exemple un ventilateur. De préférence, le moteur 14 est un moteur à déplacement fixe avec un clapet anti- retour 18 anti-cavitation. Le circuit en boucle fermée 13 inclut également un échangeur de chaleur 20 et un filtre 22. Un moteur 23 est connecté mécaniquement entre un arbre d'entrée 24 de la pompe 12. Le moteur est équipé d'un ordinateur ou microprocesseur 25 embarqué qui reçoit des signaux représentant des paramètres du système dans le véhicule, depuis une pluralité de capteurs (non représenté). Par intermédiaire d'une connexion motrice 24A, le moteur 23 entraîne également une pompe auxiliaire 26, éloignée de la pompe 12. La pompe auxiliaire 26 est une pompe à déplacement fixe qui aspire du fluide depuis un réservoir 28 et le refoule à travers un diviseur de débit à priorité 30 vers le circuit d'assistance à la direction 32, en tant que première priorité, puis vers un circuit auxiliaire A2, en tant que seconde priorité. Ainsi, on désigne également la pompe auxiliaire 26 dans ce qui suit comme étant la pompe d'assistance à la direction. Le diviseur de débit à priorité 30 comporte une soupape de décharge 31 qui lui est associée, afin d'établir la pression maximum pour la fonction de priorité. Le circuit d'assistance à la direction 32 fournit du fluide sous pression pour le mécanisme du véhicule qui assure la fonction de direction. Le circuit auxiliaire A2 peut fournir du fluide sous pression pour diverses fonctions, qui comprennent des mécanismes de levage ou des outils actionnés par fluide, sans être limités à ceux-ci. Sur la figure 1, le circuit d'assistance à la direction 32 inclut un circuit de recyclage 34 qui connecte la sortie d'échappement de l'activateur d'assistance à la direction 33 vers le circuit à boucle fermée 13 en aval du moteur 14, de préférence en amont de l'échangeur de chaleur 20. Le circuit de recyclage 34 de la présente invention inclut une soupape de décharge 36 pour la protection du filtre et une soupape de décharge 38 destinée à la charge. La soupape de décharge 36, destinée à la protection du filtre, qui est établie de façon typique à une pression supérieure de 75 psi au réglage de la charge de la soupape de décharge, empêche une mise en surpression du filtre 22 pendant le démarrage à basse température. Le circuit auxiliaire A2 qui présente la seconde priorité inclut une soupape de décharge 39 qui limite la pression maximum dans le circuit A2. Le circuit auxiliaire additionnel A3 est connecté au circuit de sortie de la pompe à déplacement variable 12. Un tel circuit auxiliaire est utilisé pour fournir du fluide sous pression sous un débit variable à des fonctions auxiliaires. Ces fonctions auxiliaires incluent un alternateur électrique ou des générateurs, des compresseurs pour le fluide réfrigérant du système d'air conditionné, et des compresseurs pour le freinage assisté, sans être limitées à ces appareils. Une valve à commande électronique 42 est fonctionnellement connectée à la pompe à déplacement variable 12. La valve à commande électronique 42 reçoit des signaux électroniques 44 de l'ordinateur ou du système capteurs/microprocesseur embarqué 25 du véhicule. La valve de commande 42 est connectée à la sortie de la pompe 12 et un orifice 46 est prévu dans la conduite de connexion. Deux valves de commande hydrauliques 48 et 50 sont connectées à la valve de commande 42 en aval de l'orifice 46. Les valves 48 et 50 constituent un système de détection de charge et de compensation à pression variable 51. De manière fondamentale, les valves 48 et 50 sont des valves à tiroir à trois voies et deux positions qui sont sollicitées de façon réglable en direction d'une position. Les valves 48 et 50 sont de préférence montées directement sur la pompe 12. La valve 48 assure une détection de la charge et la valve 50 assure une compensation de pression. La valve 50 est connectée par fluide aux organes qui font varier le déplacement de la pompe 12. Les organes qui font varier le déplacement de la pompe incluent un plateau oscillant traditionnel (qui n'est pas montré en détail mais indiqué de façon symbolique par une longue flèche à travers la pompe 12) et des moyens d'asservissement 52 qui sont fonctionnellement reliés au plateau oscillant, d'une manière traditionnelle. Les valves 48 et 50 sont connectées par un passage 54. Un conduit ou passage 56 connecte la valve de commande 48 à la valve de commande électronique 42. Les valves 48 et 50 et l'orifice 46 sont agencés de manière à assurer un réglage progressif du refoulement de fluide depuis la pompe 12 vers le moteur 14 du ventilateur. Ainsi, la commande électronique 40 assure une alimentation progressive en puissance du moteur de ventilateur 14 en réponse à divers paramètres du système qui sont surveillés par l'ordinateur ou le microprocesseur embarqué 25. Cette réponse diffère du fonctionnement à variation brusque marche/arrêt du moteur de ventilateur dans l'état de la technique antérieure. En fonctionnement, l'ensemble d'entraînement hydraulique 10 est chargé avec un fluide recyclé provenant de l'activateur 33 de la direction assistée, au moyen de la pompe de direction assistée 26. Une pression de mise en charge est établie par la soupape de décharge de charge 38. Une partie du débit provenant de la pompe de direction assistée 26 traverse le diviseur de débit à priorité 30 afin d'alimenter l'activateur 33 de la direction assistée. Le flux qui s'échappe depuis l'activateur de direction 33 retourne vers le circuit en boucle fermée 13 via le conduit 34 afin d'aider à compléter toutes les pertes de fluide. Une fois que la demande pour un écoulement prioritaire vers le circuit de direction 32 a été satisfaite, le débit en excès provenant de la pompe de direction assistée 26 est disponible pour d'autres utilisations, comme par exemple le second circuit auxiliaire A2. D'autre part, le premier circuit auxiliaire A3 reçoit de l'huile de la pompe 12, mais uniquement lorsque la pompe 12 a un déplacement positif. La pompe à déplacement variable 12 fournit également un refoulement ou un débit de fluide variable vers le moteur de ventilateur 14. La valve de commande électronique 42 ajuste le déplacement de la pompe 12 selon les signaux électroniques 44 provenant de l'ordinateur ou du microprocesseur 25 du véhicule. Les valves 42, 48 et 50 assurent un changement relativement progressif dans le déplacement de la pompe 12. Pour le système d'entraînement de ventilateur tel qu'illustré, les signaux peuvent être dérivés d'un capteur de température (non représenté) disposé dans le fluide réfrigérant du moteur. Le circuit logique électronique de commande est tel que la pompe 12 refoule du fluide et que le moteur de ventilateur 14 est entraîné aussi longtemps que le capteur de température et l'ordinateur 25 déterminent qu'il existe un besoin pour un refroidissement additionnel. La valve de commande électronique 42 est repoussée par un ressort jusque dans la position montrée, lorsque le signal de commande 44 a un courant nul. Lorsque la valve de commande 42 est dans cette position, le moteur de ventilateur 14 va fonctionner en continu jusqu'à ce qu'un signal différent de zéro soit envoyé par l'ordinateur ou le microprocesseur 25, indiquant que le besoin de refroidissement a été réduit. Ensuite, la valve de commande 42 se déplace de manière proportionnelle à l'encontre du ressort et en direction de la position la plus haute. En réponse, le moteur du ventilateur 14 varie progressivement vers la marche et vers l'arrêt, en évitant un quelconque fonctionnement bruyant indésirable. Le circuit en boucle fermée de ce système d'entraînement hydraulique permet au système de fonctionner avec un volume de fluide hydraulique moindre (et un plus petit réservoir) grâce au fait qu'une partie du fluide, qu'il aurait autrement été nécessaire de faire passer à travers le réservoir, est renvoyée afin de compléter les pertes de fluide dans la boucle fermée. La pompe à déplacement variable 12, commandée par voie électronique, peut fournir du fluide sous pression vers des systèmes auxiliaires autres qu'un ventilateur de refroidissement, comme un compresseur pour le fluide réfrigérant du système de conditionnement d'air. Dans ce cas, la pression dans le circuit du réfrigérant sera détectée, et couplée au circuit électronique logique de commande qui va donner à la pompe 12 le signal de refouler du fluide à la demande vers un moteur de compresseur. Une variante de réalisation de l'invention est montrée dans la figure 2, qui diffère de la figure 1 à deux égards. En premier lieu, l'ordinateur ou le microprocesseur 25 est éloigné du moteur, au lieu d'être monté sur celui-ci. Entre autres choses, ceci fournit une plus grande souplesse dans la conception d'ensemble du véhicule, déplace le microprocesseur loin de la chaleur du moteur, et permet d'équiper un microprocesseur ou un ordinateur a posteriori dans des véhicules qui n'étaient pas équipés à l'origine d'un ordinateur ou d'un microprocesseur embarqué. En second lieu, la pompe auxiliaire 26 est montée sur la pompe 12 et elle est entraînée par l'arbre d'entrée de la pompe 12. Une telle unité intégrée peut économiser de l'espace, en simplifiant fortement les connexions mécaniques depuis le moteur, et en réduisant le nombre des connexions externes requises. Bien entendu, d'autres modes de réalisation sont aussi possibles lorsqu'on modifie le mode de réalisation de la figure 1 en incorporant une seule des deux caractéristiques ci-dessus. Un autre aspect de l'invention est également de proposer un procédé pour ajuster en continu le refoulement à la sortie d'une pompe pour entraîner un dispositif auxiliaire 16, comprenant les opérations consistant à: prévoir une pompe à déplacement variable 12 et un moteur hydraulique 14 fonctionnellement connectés dans un circuit en boucle fermée 13, le moteur hydraulique étant mécaniquement connecté au dispositif auxiliaire 16; engendrer un signal de commande électronique indiquant un paramètre du système moteur et concernant un entraînement du dispositif auxiliaire 16; commander le déplacement de la pompe 12 en se basant sur le signal de commande électronique; et dans le lequel le déplacement de la pompe est proportionnel au signal de commande, et le dispositif auxiliaire est par conséquent entraîné à une vitesse qui est proportionnelle au signal de commande. Par conséquent, il apparaît que la présente invention a au moins satisfait les objectifs qu'elle s'était fixés. Revendications 1. Ensemble d'entraînement hydraulique (10), caractérisé en ce qu'il comprend: une pompe à déplacement variable (12) commandée par voie électronique; un moteur hydraulique (14) connecté, pour ce qui concerne le fluide, dans un circuit en boucle fermée (13) avec la pompe (12) pour recevoir de celle-ci un débit sortant et entraîner ainsi un dispositif auxiliaire (16); un réservoir de fluide (28) une pompe auxiliaire (26) fonctionnellement connectée au réservoir (28), afin d'aspirer du fluide depuis le réservoir et fournir le fluide vers le circuit en boucle fermée (13) afin de compléter les pertes de fluide dans celui-ci. 2. Ensemble d'entraînement hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit hydraulique auxiliaire (A2) connecté à la pompe auxiliaire (26) et possédant un conduit de recyclage (34) connecté au circuit en boucle fermée (13) en aval du moteur (14). 3. Ensemble d'entraînement hydraulique selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le circuit hydraulique auxiliaire (A2) alimente un dispositif de direction assistée (32). 4. Ensemble d'entraînement hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif auxiliaire (16) est un ventilateur. 5. Ensemble d'entraînement hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif auxiliaire (16) est un compresseur. 6. Ensemble d'entraînement hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif auxiliaire (16) est un dispositif générateur d'électricité. 7. Ensemble d'entraînement hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un moteur (23) connecté mécaniquement pour entraîner la pompe (12), un ordinateur (25), et un système de commande électro-hydraulique fonctionnellement connecté à la pompe (12) pour faire varier le déplacement de la pompe connectée à l'ordinateur (25), et faire ainsi varier le débit sortant reçu par le moteur (23) en réponse à des signaux de commande électroniques provenant de l'ordinateur (25). 8. Ensemble d'entraînement hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ordinateur (25) est monté sur le moteur (23). 9. Ensemble d'entraînement hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un second circuit hydraulique auxiliaire (A3) connecté, pour ce qui concerne le fluide, à la pompe auxiliaire (26) et possédant un conduit de recyclage qui retourne au réservoir (28). 10. Ensemble d'entraînement hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un moteur (23) connecté de façon mécanique à la pompe (12). 1 1. Ensemble d'entraînement hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système électro- hydraulique de commande inclut une valve de commande électronique (42) en fonction de la pression, qui est élastiquement sollicitée vers une position ouverte. 12. Ensemble d'entraînement hydraulique, caractérisé en ce qu'il comprend: une pompe à déplacement variable (12); un moteur hydraulique (14) connecté par fluide, en circuit en boucle fermée (13), à la pompe (12) pour recevoir de celle-ci un débit sortant et entraîner ainsi un dispositif auxiliaire (16); un réservoir de fluide (28); une pompe auxiliaire (26) fonctionnellement connectée à la pompe (12), au réservoir, et au moteur pour aspirer du fluide depuis le réservoir (28) et alimenter le circuit en boucle fermée (13) en fluide afin de compléter les pertes de fluide dans celui-ci; et un circuit hydraulique auxiliaire (26) connecté par fluide, à la pompe auxiliaire et possédant un passage de recyclage (34) connecté par fluide au circuit en boucle fermée (13) en aval du moteur (14). 13. Procédé pour ajuster en continu le refoulement à la sortie d'une pompe pour entraîner un dispositif auxiliaire (16), caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant à: prévoir une pompe à déplacement variable (12) et un moteur hydraulique (14) fonctionnellement connectés en circuit en boucle fermée (13), le moteur hydraulique étant mécaniquement connecté au dispositif auxiliaire (16); engendrer un signal de commande électronique indiquant un paramètre du système moteur et concernant un entraînement du dispositif auxiliaire (16); commander le déplacement de la pompe (12) en se basant sur le signal de commande électronique; et dans le lequel le déplacement de la pompe est proportionnel au signal de commande, et le dispositif auxiliaire est par conséquent entraîné à une vitesse qui est proportionnelle au signal de commande.