Brevet FR2778037A1 — publié le 19991029

La présente invention concerne un appareil de commande d'un moteur de pompe d'un chariot élévateur à fourche, et plus précisément un appareil de commande d'un moteur de pompe d'un chariot élévateur à fourche tel que, au cours du fonctionnement d'un accessoire du chariot, le couple d'un moteur de pompe peut être réglé convenablement d'après la variation d'une charge qu'encaisse l'accessoire. On a utilisé des chariots élévateurs à fourche soit pour soulever des objets de poids relativement élevé à un emplacement élevé, soit pour déplacer des objets d'un endroit à un autre dans un lieu de travail de faible étendue. Suivant les alimentations utilisées, les chariots élévateurs à fourche sont classés en chariots entraînés par un moteur à combustion interne qui travaillent habituel- lement à l'extérieur et en chariots élévateurs à moteur électrique qui conviennent à un fonctionnement à l'inté- rieur, grâce aux émissions faibles ou réduites de gaz d'échappement et de bruit. On sait déjà dans la technique que les chariots éléva- teurs à moteur électrique assurent une opération de direc- tion et une opération de pivotement et de levage à l'aide d'un fluide de travail sous pression provenant d'une pompe hydraulique qui est elle- même entraînée en rotation par un moteur électrique de pompe. Le fluide de travail est transmis à une soupape prioritaire dont le rôle est de transmettre le fluide de travail préférentiellement à une unité de direction afin d'assurer en permanence un fonction- nement stable de direction. Le fluide en excès est dirigé vers un accessoire de travail tel qu'un vérin de levage et un vérin de pivotement par une unité à soupape de commande. Le volume évacué par la pompe hydraulique dépend essen- tiellement du couple du moteur à électrique de la pompe, le couple et la vitesse étant réglé par un organe de réglage de moteur de la pompe. Un exemple d'organe de réglage de moteur de pompe de la technique antérieure est représenté sur la figure 1 sur laquelle une batterie d'accumulateurs 10 est utilisée pour transmettre de l'électricité à un dispositif respectif du chariot élévateur à fourche. L'organe de commande du moteur de la pompe possède aussi un commutateur 11 a clé destiné a créer un signal de saisie par la clé de démarrage du chariot élévateur a fourche et un commutateur 12 de manipulation de mât destiné à provoquer le pivotement et le soulèvement de l'accessoire de travail. Une unité 13 de commande de soupape assure la commande de soupapes hydrauliques destinées à transmettre sélectivement à l'accessoire le fluide sous pression d'après les signaux de commutation du commutateur 12 de manipulation du mât. En fonction des signaux de commande de soupape de l'unité 13, un organe 14 de commande est destiné à produire des signaux modulés par impulsions de largeur variable ayant un coefficient d'utilisation prédéterminé qui peut être utilisé pour la commande d'un moteur 15 de pompe. Un transistor 16 de pilotage répond aux signaux modulés pour permettre à la batterie 10 de transmettre de l'électricité au moteur 15 de la pompe, alors qu'une diode à semi- conducteur 17 assure la circulation continue d'un courant électrique dans le moteur 15. La cathode de la diode 17 est connectée entre l'émetteur du transistor 16 de pilotage et le moteur 15, son anode étant à la masse. L'organe de commande du moteur de la pompe ayant la construction indiquée fonctionne de la manière suivante. Lorsque le conducteur tourne le commutateur 11 à clé pour faire démarrer le chariot, le courant est transmis par la batterie 10 au moteur de déplacement (non représenté) et au moteur 15 de la pompe, si bien que ces moteurs sont alimen- tés au même moment. L'application d'une pression au commu- tateur 12 de manipulation de mât pour l'exécution de l'opération de pivotement et de levage provoque un déplace- ment convenable, par l'unité 13 de commande, des soupapes de commande (non représentées), si bien que des signaux de commutation représentatifs de la commande des soupapes sont appliqués à l'organe de commande 14. Des signaux de direction qui représentent l'état de direction lors du déplacement du chariot sont transmis simultanément à l'organe 14 de commande. En fonction des signaux de commutation et de direction, l'organe 14 de commande transmet au transistor 16 de pilo- tage des signaux modulés par impulsions de largeur variable ayant un coefficient prédéterminé d'utilisation par tout ou rien, provoquant la commutation du transistor 16 si bien qu'un courant électrique correspondant aux signaux modulés peut circuler du collecteur a l'émetteur du transistor 16 et alimenter ainsi le moteur 15 de la pompe. À ce moment, la diode 17 régularise les forces électromotrices négatives créées aux extrémités opposées du moteur 15 en cas d'arrêt du transistor 16, si bien que la consommation d'électricité de la batterie est réduite et la surtension due à la résistance réductible du moteur 15 est réduite. Dans l'organe précité de commande de moteur de pompe de la technique antérieure, le coefficient d'utilisation par tout ou rien des signaux modulés est prédéterminé, si bien que le couple et la vitesse du moteur de la pompe sont réglés uniquement d'après le coefficient d'utilisation des signaux modulés par impulsions de largeur variable, mais indépendamment de la variation de la charge appliquée au moteur de la pompe. Il est ainsi impossible de régler avec précision le couple du moteur de la pompe afin qu'il corres- ponde étroitement à la variation de la charge. En outre, le réglage du moteur de la pompe de cette manière à tendance à créer un bruit irrégulier dans le moteur et les conduites de fluide, surtout sans charge, si bien que la commodité du fonctionnement du chariot élévateur est réduite. Compte tenu des inconvénients de l'organe de commande de moteur de pompe de la technique antérieure, l'invention a pour objet un appareil de commande d'un moteur de pompe de chariot élévateur a fourche qui permet un réglage du couple du moteur de la pompe en temps réel exactement suivant la variation de la charge appliquée au moteur, avec réduction du niveau de bruit à l'état sans charge. Selon l'invention, cet objet est atteint grâce à un appareil de commande d'un moteur de pompe d'un chariot élévateur à fourche mettant en oeuvre un transistor de pilotage connecté entre une batterie d'accumulateurs et le moteur de la pompe. L'appareil comporte un dispositif de détection de courant circulant dans le moteur de la pompe pour la création d'un signal de détection de courant qui représente le courant, et un dispositif de commande destiné àa déterminer une condition de charge d'après le signal de détection de courant pour créer ainsi un signal variable de commande destiné a être utilisé pour la commande du tran- sistor de pilotage. Suivant l'état de charge, le signal de commande varie pour réduire le couple et la vitesse du moteur de la pompe a l'état sans charge, mais avec augmentation du couple et de la vitesse sous charge. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un schéma d'un organe de commande de moteur de pompe classique pour chariot élévateur a fourche; la figure 2 est un schéma d'un circuit d'appareil de commande de moteur de pompe d'un chariot élévateur à fourche selon l'invention; la figure 3 est un schéma détaillé d'un circuit de détection de tension dans un mode de réalisation préféré de l'invention; et la figure 4 est un ordinogramme illustrant le fonction- nement de l'appareil de commande de moteur de pompe du chariot élévateur a fourche selon l'invention. On se réfère maintenant à la figure 2 qui représente un appareil de commande de moteur de pompe selon la inven- tion. Un moteur 15' de pompe est utilisé pour entraîner en rotation une pompe hydraulique (non représenté) et est raccordée par un commutateur 11' a clé et un transistor de pilotage 16' à une batterie d'accumulateurs 10'. La pompe hydraulique est utilisée pour évacuer un fluide de travail sous pression utilisé pour l'opération de direction ou de conduite et l'opération de levage du chariot élévateur. Le volume évacué par la pompe hydraulique dépend essentiel- lement du couple du moteur 15' de la pompe qui est réglé par l'intensité du courant électrique transmis. L'appareil de commande de moteur de pompe comporte un transistor de pilotage 16' connecté entre la batterie d'accumulateurs 10' et le moteur 15' de la pompe et un organe de commande 24 destiné à créer un signal modulé par impulsions de largeur variable comme signal de commande de transistor utilisé pour la commande du transistor de pilotage 16'. Lorsque que le commutateur à clé 11' est fermé par l'utilisateur, l'intensité du courant électrique transmis au moteur 15' est réglée par le transistor de pilotage d'après le signal modulé. Selon l'invention, l'appareil de commande du moteur de la pompe est destiné à créer un signal de commande de transistor d'après un signal de commande de soupape et un signal de détection de courant. Pour la création des signaux de commande de soupape et de détection de courant, l'appa- reil de commande comporte deux portion, une portion 18 de commande de soupape et une portion 19 de contrôle du courant du moteur. La portion 18 de commande de soupape possède un commutateur 12' de manipulation de mât et une unité 13' de commande de soupape. Le commutateur 12' est réalisé afin que, lorsque qu'il est activé, il crée un signal de commu- tation indiquant un travail choisi, par exemple un une opération de direction ou de pivotement et de levage, alors que l'unité 13' de commande de soupape répond au signal de commutation par transmission du signal de commande de soupape à l'organe de commande 24. Il faut noter que la portion 19 de contrôle du courant du moteur comporte un détecteur 21 de courant ou shunt, un détecteur 22 de tension et un convertisseur analogique- numérique 23. Le détecteur de courant 21 est réalisé à l'aide d'un shunt qui est connecté entre la batterie d'accumulateurs 10' et le moteur 15' de la pompe et a pour rôle de détecter le courant électrique passant dans le moteur 15' pour créer un premier signal de tension qui représente le courant détecté par l'intermédiaire de bornes a et b. Le courant varie avec les conditions de charge, y compris une condition sans charge et une condition sous charge. Le premier signal de tension est alors couplé au détecteur 22 de tension qui l'amplifie jusqu'à un niveau prédéterminé de tension pour créer un second signal de tension. Grâce au convertisseur 23, le second signal de tension est transformé en un signal numérique de tension qui est transmis à son tour à l'organe 24 de commande sous forme du signal de détection de courant. En conséquence, l'organe 24 de commande a pour râle de créer un signal modulé par impulsions de largeur variable, comme signal de commande du transistor, en fonction du signal de commande de soupape et du signal de détection de courant. En d'autres termes, le coefficient d'utilisation du signal modulé est d'abord déterminé par le signal de commande de soupape, puis le coefficient d'utilisation déterminé est ajusté d'après le signal de détection de courant. Le signal modulé ayant le coefficient utilisation ajusté est alors utilisé pour la commande du transistor de pilotage 16' si bien que le courant de pilotage circulant dans le moteur 15' de la pompe peut être déterminé par le fonctionnement du transistor de pilotage 16'. Le couple et la vitesse du moteur 15' sont réglés en fonction du courant de pilotage du transistor pour permettre ainsi à la pompe hydraulique de produire une quantité correspondante de fluide sous pression utilisée pour l'opération de direction et/ou l'opération de levage du chariot élévateur. Cela signifie que l'organe de commande 24 détermine la condition sans charge et la condition sous charge par utilisation du signal de détection de courant et commande le transistor de pilotage à l'aide du signal modulé ajusté pour maintenir le couple et la vitesse du moteur 15' à des valeurs aussi faibles que possible à l'état sans charge, afin de ne pas provoquer une cavitation hydraulique mais d'augmenter le couple et la vitesse à l'état sous charge. On se réfère à la figure 3 qui représente un détecteur 22 de tension dans un mode de réalisation préféré de l'invention. Le détecteur 22 de tension comporte un circuit amplificateur opérationnel 30, un transistor de réglage de courant 31, une résistance de limitation de courant R9 et une résistance de sortie R8. Le circuit amplificateur opérationnel 30 comporte un amplificateur opérationnel 32, un circuit 33 de décision à gain et un circuit de polarisation 34. Le circuit de décision à gain 33 est utilisé pour déterminer le gain de l'amplificateur 32 et possède des résistances RI à R4, ces résistances RI et R2 étant connectées aux bornes d'entrée d'inversion et sans inversion de l'amplificateur 32. La résistance R3 est connectée entre la borne d'entrée d'inversion et la bande de sortie de l'amplificateur 32, alors que la résistance R4 est couplée entre le circuit de polarisation 34 et la borne d'entrée sans inversion de l'amplificateur 32. La valeur de la résistance R1 est égale à celle de la résistance R2 et la valeur de la résistance R3 est égale à celle de la résistance R4. Il faut noter que le circuit de polarisation 34 est utilisé pour transmettre un signal de courant de polari- sation à l'amplificateur 32 et comporte des résistances R5, R6 et R7 et une diode de Zener 35. Les résistances R5, R6 et R7 sont connectées entre la batterie 10' et la masse (B+ et B- représentées sur la figure 3) en série et la diode 35 est couplée aux résistances R5 et R6 en parallèle, si bien que la diode 35 assure le maintien constant d'une chute de ten- sion à la connexion en série des résistances R5 et R6 pour permettre ainsi au circuit 34 de polarisation de transmettre une tension constante de polarisation à l'amplificateur 32. La tension de polarisation créée entre ces résistances R5 et R6 est couplée par la résistance R4 à la borne d'entrée sans inversion de l'amplificateur 32. Le premier signal de tension provenant du shunt, c'est- à-dire le détecteur de courant 21, est couplé par les résis- tance R1 et R2 aux bornes d'entrée d'inversion et sans inversion de l'amplificateur 32, le premier signal de tension représentant de la différence entre une chute de tension Vi au point "a" et une chute de tension V2 au point "b". La chute de tension VI est supérieure à la chute de tension V2. Dans l'amplificateur 32, le premier signal de tension est amplifié jusqu'au niveau prédéterminé par son gain puis est transmis au transistor 31 de réglage de courant. Le transistor 31 de réglage de courant, par exemple un transistor de type PNP, est connecté par la résistance R9 de limitation de courant à la batterie 10' (B+ indiquée sur la figure 3) et connecté aussi par la résistance de sortie R8 à la masse (B- indiquée sur la figure 3). En d'autres termes, la base du transistor 31 est couplée à la borne de sortie de l'amplificateur 32, son émetteur est couplé par la résistance de limitation de courant R9 à la batterie 10', et son collecteur est connectée par la résistance de sortie R8 à la masse. En conséquence, le transistor 31 de réglage de courant revoit le premier signal amplifié de tension de l'amplificateur 32 et règle le courant circulant dans la résistance de sortie R8 pour permettre au détecteur 22 de tension de donner le second signal de tension proportionnel au premier signal de tension par l'intermédiaire de la résistance de sortie R8 au convertisseur 23. Lorsque que le commutateur à clé 11' est fermé alors que le moteur 15' de la pompe travaille, le courant qui circule dans le shunt 21 change avec la variation de la charge. Ainsi, si l'on suppose que le signal modulé par impulsions de largeur variable ayant un coefficient d'uti- lisation constant est transmis par l'organe 24 de commande au transistor de pilotage 16' et, en conséquence, la tension constante est appliquée par la batterie 10' au moteur 15' de la pompe, l'intensité du courant circulant dans le shunt 21 varie avec la condition de charge. À l'état sans charge ou sans déplacement, l'intensité du courant est inférieure à celle des autres conditions. Etant donné que la résistance du shunt 21 reste fixe, la chute de tension dans le shunt 21 est proportionnelle au courant qui circule suivant la loi d'ohm. Dans ce cas, comme la résistance du shunt 21 est inférieure ou égale à 0,003 Q environ, la chute de tension à ses bornes est relativement petite. Le premier signal de tension représentant la chute de tension est alors couplé au détecteur 22 de tension repré- senté sur la figure 3. Ainsi, le premier signal de tension est couplé par les résistances R1 et R2 à l'amplificateur opérationnel 32 qui amplifie le premier signal de tension avec le gain déterminé par les résistances R1 à R4. Le premier signal amplifié de tension Va est défini de la manière suivante: R3 (ou R4) V = (V2 - Vl) R3 (ouV2 (1) a R1 (ou R2) avec R1 = R2 et R3 = R4. Le premier signal amplifié de tension est relayé vers le transistor 31 de réglage de courant qui conduit sous la commande du premier signal amplifié de tension si bien que le courant provenant de la batterie 10' est transmis par la resistance de limitation de courant R9 et le transistor 31 à la résistance de sortie R8. Le courant Iv provenant du transistor 31 peut être défini de la manière suivante: Iv = B. - IR9 - Va (2) Il désignant le courant transmis au transistor 31. Comme l'indique l'équation 2, le courant Iv varie avec le premier signal amplifié de tension transmis par l'ampli- ficateur 32 et varie alors avec l'intensité du courant circulant dans le shunt 21. En conséquence, le courant Iv dépend exactement des conditions de charge. Une chute de tension dans la résistance R8 est déterminée par le courant Iv et est couplé comme second signal de tension au convertisseur 23. Le second signal de tension Vb est défini de la manière suivante: Vb = Il x R8 (3) Dans le convertisseur 23, le second signal de tension est transformé en un signal numérique de tension qui est transmis à l'organe 24 de commande comme signal de détection de courant. En réponse au signal numérique de tension, l'organe 24 de commande régule le signal modulé par impul- sions de largeur variable pour donner le signal modulé régulé à la base du transistor de pilotage 16'. En consé- quence, le transistor de pilotage 16' est commuté de façon répétée entre les états conducteur et non conducteur suivant le signal modulé régulé provenant de l'organe de commande afin que le courant qui circule dans le moteur 15' de la pompe soir régle. Ainsi, dans l'organe 24 de commande, le signal de détection de courant est comparé à la valeur prédéterminée, cette valeur étant déterminée à l'aide d'une caractéristique de couple sous charge du moteur, obtenue expérimentalement. Lorsque le signal de détection de courant est supérieur a la valeur prédéterminée, par exemple à l'état de forte charge, le coefficient d'utilisation du signal modulé est accru. Cependant, lorsque le signal de détection de courant est inférieur à la valeur prédéterminée, par exemple sans charge ou à l'arrêt, le coefficient d'utilisation est réduit. En conséquence, l'organe de commande 24 peut commander le transistor de pilotage à l'aide du signal modulé ajuste pour maintenir le couple et la vitesse du moteur 15' à de faibles valeurs à l'état sans charge afin de ne pas provoquer une cavitation hydraulique mais d'augmenter le couple et la vitesse à l'état sous charge. On se réfère a la figure 4 qui représente un ordinogramme du procédé de commande du moteur de pompe selon l'invention. D'abord, au pas S101, le fait que le moteur 15' de la pompe travaille ou non est déterminé d'après la manoeuvre du commutateur à clé 11'. Si le moteur 15' travaille, au pas S102, la chute de tension dans le shunt 21 est vérifiée, la chute de tension représentant l'intensité du courant qui circule dans le moteur 15' Ensuite, au pas S103, le premier signal de tension représentant la chute de tension est amplifié jusqu'à un niveau prédéterminé pour donner ainsi le premier signal amplifié de tension à la base du transistor 31 de réglage de courant. Ensuite, au pas S104, le transistor 31 est mis à l'état conducteur par le premier signal amplifié de tension et le courant qui circule est détecté à l'aide de la résistance de sortie R8 pour créer un second signal de tension qui représente le courant détecté. Le second signal de tension est alors couplé au convertisseur 23 qui le transforme en un signal de tension numérique comme signal de détection de courant. Au pas S105, le signal de détection de courant est alors comparé à la valeur prédéterminée dans l'organe 24 de commande. Suivant les résultats de la comparaison, le transistor de pilotage 16' est commandé pour l'ajustement du courant destiné à être utilisé pour la détermination du couple et de la vitesse du moteur 15'. Si le signal de détection de courant est supérieur à la valeur prédéterminée, au pas S106, le coefficient d'utilisation du signal modulé par impulsions de largeur variable est accru afin que le couple et la vitesse du moteur 15' augmentent. Dans le cas contraire, au pas S107, le coefficient d'utilisation est réduit afin que le couple et la vitesse du moteur 15' soient réduits. Cette opération continue à être réalisée jusqu'à l'arrêt du fonctionnement du moteur 15' Comme l'indique la description qui précède, comme l'organe de commande peut contrôler efficacement le courant qui circule dans le moteur de la pompe et détermine la condition de charge, il est possible de commander le moteur de la pompe par adaptation en fonction de l'état de charge en temps réel. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux appareils qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil de commande d'un moteur de pompe d'un chariot élévateur a fourche par utilisation d'un transistor (16') de pilotage connecté entre une batterie (10') d'accu- mulateurs et le moteur (15') de la pompe, caractérisé en ce qu'il comprend: a) un Dispositif de détection de courant électrique circulant dans le moteur (15') de la pompe, ce dispositif de détection de courant comprenant (i) un shunt (21) destiné a détecter le courant circulant dans le moteur (15') de la pompe pour créer un premier signal de tension, le shunt (21) ayant une première borne connectée au moteur (15') de la pompe et une seconde borne couplée a la batterie (10'), (ii) un dispositif d'amplification du premier signal de tension à un niveau prédéterminé pour la produc- tion d'un second signal de tension, et (iii) un dispositif destiné a transformer le second signal de tension en un signal de détection de courant, et b) un dispositif de commande (24) qui est commandé par le signal de détection de courant et est destiné à déter- miner l'état de charge du moteur (15') de la pompe pour appliquer un signal variable de commande au transistor (16') de pilotage, afin qu'une intensité variable du courant élec- trique soit transmise au moteur (15') de la pompe en proportion de la charge appliquée à ce moteur (15'). 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'amplification comporte un amplifi- cateur opérationnel (32) destiné à amplifier le premier signal de tension pour produire un premier signal amplifié de tension, un transistor (31) de réglage de courant commandé par l'amplificateur opérationnel (32) pour per- mettre aux courant électrique correspondant au premier signal amplifié de tension de circuler, et un dispositif de sortie destiné à produire le second signal de tension lorsque le transistor (31) de réglage de courant est commandé. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'amplification comporte un amplificateur opérationnel (32) ayant des bornes d'entrée d'inversion et sans inversion, connectées chacune à la première et à la seconde bornes du shunt (21), et une borne de sortie, un dispositif de décision sur le gain ayant une première résistance connectée entre la borne d'entrée d'inversion de l'amplificateur (32) et la première borne du shunt (21), une seconde résistance connectée entre la borne d'entrée d'inversion et la borne de sortie de l'amplificateur (32), une troisième résistance connectée entre la borne d'entrée sans inversion de l'amplificateur (32), et la seconde borne. du shunt (21), et une quatrième résistance connectée à la borne d'entrée sans inversion, et un dispositif de polarisation destiné à transmettre un signal de tension de polarisation par la quatrième résistance à l'amplificateur opérationnel (32). 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que de dispositif de polarisation comporte une cinquième, une sixième et une septième résistance et une diode de Zener (35), les cinquième, sixième et septième résistances étant connectées en série avec la batterie (10') d'accumulateurs, la diode de Zener (35) étant connectée à la batterie (10') d'accumulateurs en parallèle avec la cinquième et la sixième résistance. 5. Appareil selon le à revendication 1, caractérisé en ce que le signal variable de commande est un signal de modulation par impulsions de largeur variable dont le coefficient d'utilisation varie avec la charge appliquée au moteur (15') de la pompe.