Brevet FR2801086A1 — publié le 20010518

L'invention concerne un système d'entraînement pour chariots de manutention. Les chariots de manutention entraînés par des moteurs à combustion interne nécessitent une chaîne cinématique pour mettre à disposition le couple souhaité avec la, vitesse de rotation souhaitée. I1 est connu d'utiliser pour cela une boîte de vitesses avec embrayage. Pour les chariots de manutention, cependant, un tel système n'est acceptable. Il est donc également connu de prévoir dans les systèmes d'entraînement des convertisseurs hydrodynamiques en combinaison avec des boîtes engrenages à une ou plusieurs vitesses. Cette solution se révèle désavantageuse pour les faibles vitesses de roulement, car dans cet état de fonctionnement le rendement n'est pas bon. En outre, pour une commande indépendante de la fonction de levage, une fonction d'embrayage est nécessaire. Les inconvénients de la solution hydrodynamique n'existent pas dans une ligne d'entraînement hydrostatique. Au rendement relativement bon à faible vitesse de roulement, s'oppose cependant le mauvais rendement aux vitesses de roulement élevées. Un autre inconvénient est celui d'une complexité de construction relativement élevée, nécessitée par les hautes pressions hydrauliques pouvant atteindre 400 bars et la susceptibilité aux pannes du système, particulièrement en qui concerne les fuites. Enfin, on connaît également dans le domaine des chariots de manutention la transmission de force à l'aide 'une transmission électrique. Dans une transmission électrique, la totalité de l'énergie produite par le moteur à combustion interne est transformée en énergie électrique à l'aide d'un générateur. L'énergie électrique est ensuite convertie de nouveau en énergie mécanique à l'aide d'un moteur électrique. Les commandes d'entraînement pour les moteurs électriques sont capables de régler à volonté les rapports de transmission entre générateur et moteur électrique. Un tel système a donc l'avantage d'une capacité de réglage particulièrement bonne. Cependant, il a pour inconvénient les faibles rendements, dus aux pertes élevées dans les commandes et machines électriques. Les solutions actuelles d'entraînement pour les chariots de manutention fonctionnant avec un moteur à combustion interne sont généralement liées à des pertes d'énergie considérables dans certaines situations de fonctionnement. En outre, les systèmes présents ne sont capables de récupérer de l'énergie lors du freinage. outre, un fonctionnement non polluant n'est pas possible, ce qui exclut presque l'utilisation de tels chariots de manutention dans les espaces fermés. Un autre inconvénient des systèmes d'entraînement connus jusqu'à présent réside dans le fait que les composants systèmes doivent être calculés pour les charges de pointe Mais la charge moyenne des composants est nettement inférieure à de telles valeurs. Ainsi, on met en oeuvre grande complexité de construction qui en moyenne n' pas nécessaire. D'après le document DE 198 03 160 on connaît un système d'entraînement à deux lignes pour automobile, doit mieux satisfaire aux exigences des véhicules à moteur en fonctionnement d'arrêt-marche (stop and go) dans agglomérations. Le système connu est ce qu'on appelle un entraînement hybride comportant une première machine électrique branchée sur un arbre de sortie l'entraînement hybride et une deuxième machine électrique qui toutes deux peuvent fonctionner respectivement comme générateur et comme moteur électrique et sont accouplées entre elles ainsi qu'avec le moteur à combustion interne par un dispositif de branchement. La deuxième machine électrique est placée sur un arbre auquel est affecté un frein de rotation commandable en fonction de l'état de fonctionnement en roulement du véhicule à moteur, par lequel l'arbre associé peut être déterminé. A l'aide d'un tel système d'entraînement, un comportement de rendement plus favorable et une durée de vie élevée de l'entrainement doivent être garantis pour les véhicules à moteur. D'après le document DE 197 47 459, on connaît pour les tracteurs et les machines agricoles un système d'entrainement à deux lignes comportant un entrainement mécanique et un dispositif de réglage hydrostatique. Ce système d'entraînement doit augmenter le rendement la branche mécanique. En outre, on peut, avec un tel système d'entrainement obtenir une vitesse plus élevée qu'avec de simples systèmes d'entraînement hydrostatiques. Dans le système d'entraînement connu, on n'a pas besoin, en général des mêmes vitesses de roulement en marche avant et en marche arrière, comme c'est le cas pour les chariots de manutention. De plus, le système d'entraînement hybride décrit ' dessus ne permet pas de marche arrière à vitesse maximale. L'invention a pour but de créer un système d'entrainement pour chariots de manutention qui permet d'avoir un vaste domaine de réglage de vitesse de rotation avec un rendement uniformément bon et qui ne limite pas la manoeuvrabilité du véhicule. En outre, dans une forme d'exécution un fonctionnement non polluant doit également être possible au moins passagèrement dans des espaces fermés. L'invention a donc tout d'abord pour objet un système d'entrainement pour chariot de manutention caractérisé par le fait qu'il comporte - un moteur à combustion interne, - un dispositif de branchement dont l'entrée est accouplée à l'arbre du moteur à combustion interne et dont les sorties sont accouplées à un arbre principal et un arbre secondaire qui se trouvent dans un rapport de vitesses de rotation fixe prédéterminé, - un dispositif de réglage dans la ligne de l'arbre secondaire, - une commande centrale dont les entrees sont accouplées à l'arbre principal et à l'arbre secondaire, - un correcteur de rapport, dont l'entrée est accouplée à la sortie de la commande centrale et dont la sortie est accouplée à l'arbre de sortie du système d'entraînement. Dans le système d'entraînement selon l'invention pour chariots de manutention, il est prévu un système à deux lignes dans lequel la ligne principale fournit une liaison mécanique sans embrayage entre le moteur à combustion interne et l'arbre de sortie, alors qu'un dispositif mécanique de réglage est placé sans embrayage dans une ligne secondaire. L'arbre principal et l'arbre secondaires se trouvent dans un rapport de vitesses de rotation fixe l'un par rapport à l'autre, le rapport de transmission du dispositif de branchement étant par exemple égal à 1. Dans une commande centrale, les vitesses rotation de l'arbre principal et de l'arbre secondaire sont sommees. Pour réaliser une vitesse de rotation nulle (arrêt du véhicule) sur l'arbre de sortie, la ligne principale ou la ligne secondaire doit en général avoir un sens de rotation contraire. Il doit donc se produire dans ligne principale ou la ligne secondaire une inversion de sens de rotation. Celle-ci peut être effectuée soit dans le dispositif de branchement, soit dans le dispositif de réglage, soit dans la commande centrale. L'arbre sortie la commande centrale est accouplé à un correcteur de rapport pour inverser au choix le sens de rotation de 'arbre de sortie du système d'entraînement et donc le sens de la marche. Le dispositif de réglage peut être réalisé de différentes manières, il peut par exemple etre un dispositif de réglage électrique, hydrostatique, hydrodynamique, pneumatique ou mécanique. Comme dispositif réglage mécanique on peut penser à différents dispositifs à réglage continu, par exemple un dispositif réglage à courroie trapézoïdale, un dispositif de réglage à courroie plate, un dispositif réglage à bande maillons, un dispositif de réglage à chaîne à poussée ou un dispositif de réglage à roue de frict . Le rapport de transmission du dispositif de réglage peut être réglé de manière continue en fonctionnement. Comme la commande centrale somme les vitesses de rotation arbres, la vitesse de rotation de l'arbre de sortie du système 'entraînement peut également être réglée de zéro à la vitesse de rotation maximale. Du reste, la commande centrale peut également être mise à la place du dispositif branchement et inversement, mais en pouvant dans ce cas ne prévoir aucun dispositif de réglage mécanique. Pour la réalisation de la commande centrale, on peut penser à différentes variantes. Suivant une forme de réalisation, ce peut être un engrenage planétaire ou un engrenage différentiel. Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, un réservoir peut être affecté au dispositif de réglage. Dans un dispositif hydrostatique, il est prévu un réservoir sous pression. Dans un dispositif électrique, ce réservoir est une batterie. Lorsqu'on utilise un réservoir, le véhicule peut fonctionner sans gaz d'échappement, pour rendre possible, par exemple, une marche dans des espaces fermés. En outre, une récupération d'énergie peut avoir lieu lors du freinage. Lorsque le véhicule est à l'arrêt et que le moteur est mis en marche, celui-ci tourne au ralenti. Avec un rapport de transmission égal à 1, l'arbre principal et 'arbre secondaire tournent à la même vitesse, mais en sens inverse. Si le dispositif de réglage est réglé de manière que l'arbre de sortie tourne à la même vitesse que 'arbre principal, il n'y a pas de rotat' sur l'arbre de sortie du système d'entraînement. Le véhicule est à l'arrêt, moteur débrayé. Pour démarrer on modifie le rapport de transmission. Le système d'entraînement selon l'invention possède une série d'avantages. Le domaine de réglage de vitesse de rotation est plus grand que dans les systèmes d'entraînement à une ligne. on obtient un bon rendement, car la puissance est partiellement transmise directement par voie mécanique. I1 n' pas nécessaire de dimensionner le dispositif de réglage relativement coûteux pour la puissance maximale. Un tel système présente plusieurs avantages dispositifs présentant un rapport de transmission réglable ont en général un plus faible rendement que ceux pourvus d'un rapport de transmission constant. La puissance dissipée diminue donc et le rendement global de l'entraînement augmente. En raison des exigences de puissance plus faibles, on peut iser des dispositifs de réglage dont, sinon, la capacité de puissance ne serait pas suffisante, par exemple des dispositifs de réglage à courroie trapézoïdale. En outre, le dispositif réglage peut avoir plus petites dimensions. Le rapport de transmission entre le moteur à combustion interne et l'arbre de sortie du système d'entraînement peut être rendu égal à zéro. Lorsque le moteur à combustion interne tourne, le véhicule peut ainsi être maintenu à l'arrêt, sans que la chaîne de puissance soit interrompue par un accouplement embrayable. En outre, de cette manière, l'amplitude de la plage des rapports devient aussi grande qu'on le souhaite (comme on le sait, on appelle amplitude de la plage des rapports le rapport du plus grand au plus petit des rapports de transmission d'un dispositif de réglage). Cependant, un système d'entraînement ne possède les deux premiers avantages que s'il est prévu un correcteur de rapport pour l'inversion du sens de rotation lors du passage de la marche avant à la marche arrière. I1 est vrai que l'inversion du sens de rotation peut également être réalisée sans correcteur de rapport, seulement par réglage des rapports de transmission du dispositif de réglage. Sans correcteur de rapport, la puissance à transmettre au maximum par le dispositif de réglage serait, en marche arrière à très grande vitesse, supérieure à la puissance de sortie de l'arbre d'entraînement du système d'entraînement. Lorsqu'on prévoit un réservoir, le moteur à combustion interne peut être dimensionné plus petit pour la puissance de sortie permanente. En outre, avec le réservoir, on peut marcher sans émettre de d'échappement. Lors du freinage, une récupération d'énergie peut être effectuée. Ainsi, la consommation d'énergie est réduite et les exigences de capacité de charge thermique des freins de service sont plus faibles. Selon d'autres particularités avantageuses ce premier objet de l'invention: le dispositif de branchement et la commande centrale sont mêlées; un arbre de sortie du dispositif de branchement entraîne une pompe hydraulique pour l'alimentat' de fonctions hydrauliques dans le véhicule; il est prévu d'une part un dispositif de régulation, qui commande le dispositif de réglage et le correcteur de rapport et d'autre part un dispositif capteur qui saisit les vitesses de rotation de l'arbre principal et de l'arbre secondaire, un organe de commande donne une valeur de consigne et éventuellement un signal sens de marche et le dispositif de régulation règle le rapport de transmission du dispositif de réglage en fonction de l'écart de régulation; le correcteur de rapport commutable sous charge commuté par le dispositif de régulation, lorsque son arbre d'entrée et son arbre de sortie sont à peu près à 'arrêt; le correcteur de rapport est placé entre le moteur à combustion interne et le dispositif de branchement. L'invention a également pour objet un système d'entraînement pour chariot de manutention caractérise en ce qu'il comprend - un moteur à combustion interne dont l'arbre est accouplé par un engrenage différentiel aux roues motrices du chariot de manutention, - un premier moteur électrique, qui est accouple à l'arbre, - d'autres moteurs électriques qui sont accouplés aux roues motrices. Ce deuxième objet de l'invention peut également présenter les particularités suivantes: le premier moteur électrique est accouplé des engrenages à l'arbre de moteur; les autres moteurs électriques sont accouples par des engrenages aux arbres d'entraînement des roues; l'arbre de moteur est accouplé à une pompe hydraulique. L'invention va être expliquée plus en détail ci-apres à l'aide d'exemples de réalisation représentés sur les dessins annexés. La figure 1 représente à un schéma de montage d'une première forme de réalisation d'un système d'entraînement selon l'invention. La figure 2 représente un schéma de montage d'une deuxieme forme de réalisation d'un système d'entraînement selon l'invention. la figure 1, à l'arbre d'un moteur à combustion interne est accouplé un dispositif de branchement 14, comporte deux engrenages 14a, 14b en prise l'un avec l'autre qui ont par exemple un rapport de transmission égal à . Au premier engrenage 14a, est accouplé un arbre principal 15 et, au deuxième engrenage 14b, est accouple un arbre secondaire 16a, qui constitue l'arbre d'entrée d'un dispositif de réglage hydrostatique 2. Son arbre sortie 6b est l'arbre d'entrée d'une commande centrale 5, l'arbre principal 15 étant simultanément un autre arbre d'entrée de la commande centrale 5. La commande centrale 5 est, par exemple, un engrenage planétaire. A l'arbre de sortie de la commande centrale 5, est accouplé un correcteur de rapport 13, dont la sortie est accouplée un engrenage différentiel 17, qui entraîne les roues 20, 22 d'un chariot de manutention non représenté plus en détail. Le correcteur de rapport 13, par exemple un dispositif à engrenages usuel, doit pouvoir être commuté sous charge à l'arrêt. Une synchronisation des vitesses de rotation de l'arbre d'entrée et de l'arbre de sortie n'est pas necessaire. I1 est connu qu'on peut utiliser de tels correcteurs de rapport, par exemple, dans des chariots élévateurs à fourche entraînés par un moteur à combustion interne avec des convertisseurs hydrodynamiques. dispositif de réglage 2, est affecté un réservoir sous pression 24, qui est capable de stocker une partie de l'énergie produite par la pompe du dispositif 2, pour la délivrer plus tard, par exemple pour l'entraînement des roues 20, 22, indépendamment du moteur à combustion interne 1. Un troisième engrenage 14c est accouplé à une pompe hydraulique 38 par un arbre 10. Elle alimente, par exemple, l'hydraulique pour l'unité de levage ou d'autres fonctions à commande hydraulique. le moteur à combustion interne tourne au ralenti, les arbres 15, 16a, par exemple, tournent à la même vitesse, mais en sens inverse. Si le dispositif 2 est réglé de manière que l'arbre 15 et l'arbre 16b tournent la même vitesse mais dans un sens différent, l'arbre de sortie 11 du système d'entraînement ne tourne pas. Le véhicule est donc arrêté, moteur au ralenti. Pour la marche, le rapport est modifié sur le dispositif de réglage pour obtenir la vitesse de rotation souhaitée. Pour cela, le conducteur commande un émetteur de valeur de consigne non représenté, qui convertit le signal de valeur de consigne en un signal de rapport. On peut également prévoir un dispositif de régulation (non représenté) pour prévoir une régulation de vitesse de rotation en fonction du signal de valeur de consigne. Un régulateur commande le dispositif de réglage hydrostatique 2 et le correcteur de rapport 13. Un dispositif capteur non représenté saisit les vitesses de rotation des arbres 15, 16b, ainsi que de l'arbre de sortie pour effectuer une régulation de l'entraînement selon les indications d'un émetteur de valeur de consigne non représenté actionné par le conducteur du véhicule. Le sens de marche est déterminé dans le système d'entraînement par la pos' ion de commutation du correcteur de rapport 13. En actionnant un dispositif de commande approprié (par exemple, inverseur de sens de marche ou double pédale), le conducteur du véhicule indique au dispositif de réglage dans quelle direct' il souhaite aller. Si le véhicule est l'arrêt à cet instant, le correcteur 13 est immédiatement commuté après actionnement du dispositif de commande dans la position correspondant au sens de marche souhaité. Cependant, si le véhicule marche dans le sens opposé, il est tout d'abord freiné jusqu'à ce que la vitesse s'annule. Dans de ce bref passage par zéro de la vitesse de marche, le correcteur de rapport 13 est commuté. Immédiatement après, le véhicule est de nouveau accéléré dans nouveau sens de marche. La commutation du correcteur de rapport 13 n'est donc pas exécutée directement par le conducteur, mais toujours causée par le dispositif de régulation en fonction de l'état de marche actuel et de la position du dispositif de commande précité. Ainsi, on est assuré que le correcteur de rapport 13 n'est commuté que lorsque l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie sont à l'arrêt ou du moins presque à l'arrêt. (Les dénominations arbre d'entrée et arbre de sortie se rapportent ici au correcteur de rapport et non à l'ensemble du système d'entraînement). On peut ainsi renoncer à un mécanisme de synchronisation des vitesses de rotation, en outre il ne se produit pas de chocs ni d'usure par l'opération de commutation. Le correcteur de rapport 13 doit, cependant, pouvoir être commandé sous charge, c'est-à-dire sous l'action d'un couple. Car il est en général prévu que, par exemple, un chariot élévateur à fourche soit maintenu à l'arrêt par le systeme d'entraînement sur un plan incliné, par exemple une rampe d'accès. Même dans cet état spécial, le correcteur doit pouvoir être commuté selon le sens de marche souhaité. Si on utilise un correcteur de rapport dans lequel les sens de rotation de l'arbre de sortie peuvent être mis en service simultanément, le correcteur peut etre bloqué. De cette manière, la fonction de frein d'arrêt peut aussi être réalisée par le correcteur de rapport 13. On peut alors renoncer à un frein d'arrêt séparé. La forme de réalisation selon la figure 2 se distingue de celle de la figure 1 par le fait que le dispositif de réglage selon la figure 1 est réparti entre plusieurs moteurs électriques. Un premier moteur électrique 40 est accouplé par des engrenages 42 à l'arbre 15 du moteur électrique ou du moteur à combustion interne 1 (la forme de réalisation représentée sur la figure 2 utilise les mêmes références que la figure 1, dans la mesure où les mêmes pièces sont concernées). Chaque arbre d'entraînement 44 ou 46 pour la roue 20 ou la roue du chariot de manutention non représenté est accouplé à des engrenages 48 ou 50, dont l'entrée est en liaison active avec un moteur électrique 52 ou 54. Ainsi également le domaine de réglage de la vitesse de rotation élevé souhaité est réalisé avec un bon rendement. Dans la forme de réalisation selon la figure 2, une pompe hydraulique 38 pour l'alimentation des appareils utilisateurs d'hydraulique est branchée directement sur l'arbre du moteur à combustion interne 1. Pour le reste, cependant, l'entraînement de la pompe hydraulique est sans problème. Le fonctionnement du système d'entraînement selon la forme de réalisation de la figure 2 est, par ailleurs, comparable à celui de la forme de réalisation selon la figure 1, de sorte qu'il ne semble pas nécessaire de l'expliquer encore une fois en détail. REVENDICATIONS 1. Système d'entraînement pour chariot de manutention caractérisé en ce qu'il comporte: - un moteur à combustion interne (1), - un dispositif de branchement (14), dont 'entrée est accouplée à l'arbre du moteur à combustion interne (1) et dont les sorties sont accouplées à un arbre principal (15) et un arbre secondaire (16a), qui se trouvent dans un rapport de vitesses de rotation fixe prédéterminé, un dispositif de réglage (2) dans la igne de l'arbre secondaire, une commande centrale (5), dont les entrees sont accouplées à l'arbre principal et à l'arbre secondaire, un correcteur de rapport (13), dont l'entrée est accouplée à la sortie de la commande centrale et dont la sortie est accouplée à l'arbre de sortie du système d'entraînement. Système d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu un dispositif de réglage électrique, hydrostatique, hydrodynamique, pneumatique ou mécanique (2). Système d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un réservoir (24) est affecté au dispositif de réglage (2). Système d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en que le dispositif de branchement et la commande centrale sont mêlées. Système d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu' arbre de sortie (10) du dispositif de branchement (14) entralne une pompe hydraulique (38) pour l'alimentation de fonctions hydrauliques dans le véhicule. 6. Système d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce est prévu un dispositif de régulation, qui commande le dispositif de réglage (2) et/ou le correcteur rapport (13) et qu'il est prévu un dispositif capteur qui saisit les vitesses de rotation de l'arbre principal et de l'arbre secondaire (15, 16b), un organe de commande donne une valeur de consigne et éventuellement un signal de sens de marche le dispositif de régulation règle le rapport de transmission du dispositif de réglage en fonction de l'écart de régulation. 7. Système d'entraînement selon la revendication 6, caractérise en ce que le correcteur de rapport (13) commutable sous charge est commuté par le dispositif de régulation, lorsque son arbre d'entrée et son arbre de sortie sont à peu près à l'arrêt. 8. Système entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que correcteur de rapport est placé entre le moteur à combustion interne et le dispositif de branchement. 9. Système d'entraînement pour chariot de manutention caractérisé en ce qu'il comprend: - un moteur à combustion interne (1), dont l'arbre est accouplé par un engrenage différentiel ( ) aux roues motrices (20, 22) du chariot de manutention, - un premier moteur électrique (4 qui est accouplé à l'arbre (15), - d'autres moteurs électriques (52, ), qui sont accouplés aux roues motrices (20, 22). 10. Système d'entraînement selon la revendication 9, caractérisé en ce que le premier moteur électrique (40) est accouplé par des engrenages (42) à l'arbre de moteur (15). 11. Système selon l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que les autres moteurs électriques (52, 54) sont accouplés par des engrenages (48, 50) aux arbres (44,46) d'entraînement des roues. 12. Système d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que l'arbre de moteur (15) est accouplé à une pompe hydraulique (18).