Brevet FR2807020A1 — publié le 20011005

L'invention concerne un dispositif de levage hydraulique pour chariots de manutention au sol, alimentés par batterie, ce dispositif étant du type comportant au moins un vérin de levage hydraulique, une pompe hydraulique travaillant soit comme pompe en fonctionnement de levage de charge en envoyant du fluide sous pression au vérin de levage, soit comme moteur en fonctionnement d'abaissement de la charge en étant entraînée par le fluide sous pression déplacé par le vérin de levage, une machine électrique couplée à l'appareillage hydraulique, travaillant comme moteur électrique en fonctionnement en levage de charge et comme générateur en fonctionnement d'abaissement de la charge, un circuit de freinage par récupération alimenté par la machine électrique en fonctionnement d'abaissement de la charge, un dispositif de commande, commandant l'ensemble de soupapes et qui peut être alimenté par la pompe hydraulique, en pouvant commuter, au moyen de l'ensemble des soupapes, un dispositif de régulation de la vitesse de rotation agissant sur la vitesse de rotation de la machine électrique, vers une branche de circuit correspondant à l'abaissement située entre l'ensemble des soupapes et une liaison reliant un clapet anti-retour et l'entrée de la pompe hydraulique, et, le cas échéant, au moins un autre utilisateur hydraulique, la vitesse de rotation du moteur électrique étant régulée par le dispositif de régulation de la vitesse de rotation en fonction de l'actionnement d'un émetteur de valeur de consigne (par exemple un manche à balai ou un levier), un limiteur du débit hydraulique étant disposé dans la branche de circuit d'abaissement. Par nature, dans le cas de chariots de manutention au sol alimentés par batterie, le rendement des véhicules a une signification primordiale pour les utilisations du client, car les batteries représentent une part importante des coûts d'achat et de fonctionnement. Il est donc connu depuis longtemps de récupérer l'énergie libérée lors de l'abaissement de la charge soulevée, et de ne pas la transformer en chaleur en faisant passer I'huile par des étranglements. On connaît, par DE 43 17 782 C2, un procédé dans lequel la fonction de levage est conçue séparée des fonctions annexes. Dans le cas de la plupart des chariots de manutention au sol, en particulier dans le cas des chariots pour grande hauteur, il est prévu, à côté de la fonction de levage proprement dite, encore d'autres consommateurs d'énergie hydraulique, comme, par exemple, les vérins de positionnement pour l'inclinaison, le déport ou également pour la direction hydraulique assistée. En alimentant des fonctions annexes indépendamment des fonctions de levage, on garantit un fonctionnement plus sûr, également pour les fonctions annexes. Le débit volumique créé lors de l'opération d'abaissement est renvoyé dans la pompe hydraulique, qui travaille comme moteur et entraîne le moteur électrique, qui, de son côté, travaille en générateur et charge la batterie. La vitesse d'abaissement, ainsi que la vitesse de levage, sont réglées par la vitesse de rotation du moteur électrique. L'entraînement présente donc, respectivement pour la fonction de levage et pour la fonction d'abaissement, des sens de rotation différents. Le dispositif connu réclame une augmentation des dépenses d'appareillage. On connaît, par DE 44 02 653 C2, un dispositif pour lequel, de même, est réalisée une récupération d'énergie, et cela seulement avec un entraînement hydraulique. L'opération de levage est commandée, comme dans le cas d'un entraînement conventionnel, par la vitesse de rotation du moteur électrique. La récupération d'énergie, lors de l'opération d'abaissement se fait en renvoyant le débit d'huile au côté aspiration de la pompe, dont le raccordement au réservoir est interrompu par un simple clapet anti-retour. La pompe est entraînée comme moteur, mais dans le même sens de rotation que lors du levage. Avec cette disposition, il est avantageux qu'également les fonctions annexes puissent être alimentées en huile hydraulique lors de l'opération de descente. Mais un inconvénient provient de ce que le débit d'huile envoyés aux fonctions annexes ne peut plus être commandé par la vitesse de rotation du moteur, car cette dernière détermine déjà la vitesse de descente. Cela signifie, d'une part, qu'en raison du besoin, la plupart du temps plus faible, des fonctions annexes, la plus grande partie de l'huile venant de la pompe doit passer au réservoir à travers un étranglement, de sorte que la récupération d'énergie est moins favorable avec un service double. D'autre part, lors d'un fonctionnement en descente sans charge, pour lequel l'huile est à peine sous pression, la totalité de l'huile provenant du fonctionnement en descente doit être portée au niveau de pression nécessaire pour une fonction annexe, pour utiliser, dans la fonction annexe, seulement une partie du débit. Ce processus conduit à une valeur de rendement correspondante défavorable pour desservir la fonction annexe, lors du fonctionnement en descente. Le but de l'invention est de créer un dispositif de levage hydraulique pour chariots de manutention au sol alimentés par batterie, qui, même dans le cas d'un service double, c'est-à-dire par récupération d'énergie lors du fonctionnement en descente et en cas d'utilisateurs annexes, puisse procurer un bon rendement. Ce problème est résolu par un dispositif de levage hydraulique du type indiqué en introduction, qui est caractérisé en ce que, dans la branche de circuit d'abaissement, est disposé un répartiteur de débit volumique, qui répartit entre le réservoir et l'entrée de la pompe le débit volumique provenant du vérin de levage, la quantité envoyée à la pompe étant déterminée par le dispositif de réglage de la vitesse de rotation du moteur électrique, et en ce qu'une soupape de dérivation, pouvant être commandée électriquement ou hydrauliquement, est disposée entre la sortie de la pompe et le réservoir et est commandée par le dispositif de commande, de telle façon qu'en fonctionnement d'abaissement et, le cas échéant, dans le cas d'un utilisateur annexe mis hors circuit, on dispose d'un orifice d'écoulement, et de telle façon qu'en fonctionnement de levage, et le cas échéant, dans le cas d'un utilisateur annexe mis en service, cet orifice d'écoulement soit fermé. Selon une caractéristique préférentielle de l'invention, le répartiteur de débit est constitué par un régulateur de débit à trois voies. Dans le cas de l'invention, dans la branche de circuit correspondant à l'abaissement, est branché un répartiteur de débit, qui régule le débit d'abaissement venant du vérin de levage. Il intervient sur la partie du fluide sous pression dirigée sur le réservoir. La partie débitée vers la pompe peut être réglée par le dispositif de régulation de la vitesse de rotation de la pompe hydraulique. De cette manière, le débit provenant de la fonction d'abaissement peut être partagé librement. La valeur réglée pour la vitesse de rotation de la pompe est alors d'autant plus grande que le débit est plus faible vers le réservoir et plus fort vers la pompe. Autrement dit, on obtient ainsi que le débit résultant du fonctionnement en abaissement soit dirigé presque complètement au travers de la pompe de sorte un maximum d'énergie peut être récupéré. Si on utilise des fonctions annexes, seul, par contre, est recyclé le débit nécessaire pour alimenter la fonction annexe. Bien entendu, il est prévu, entre la sortie de la pompe et le réservoir, une soupape de dérivation, commandable, qui est commandée par le dispositif de commande de telle façon qu'en fonctionnement d'abaissement et si des utilisateurs annexes ont été mis hors circuit, un orifice d'écoulement soit ouvert, et qu'en fonctionnement de levage, et si un utilisateur annexe a été mis en circuit, il y ait blocage. Dans le cas du dispositif selon l'invention, le régulateur de débit est le composant avec lequel peut être déterminée la vitesse d'abaissement. Si alors, parallèlement au réglage de la vitesse d'abaissement, la régulation de la vitesse de rotation du moteur est réglée sur une valeur correspondante, cela a pour effet qu'au moyen du régulateur de débit, et en fonctionnement en abaissement, il se produit seulement un petit débit de retour d'huile vers le réservoir, ou même il ne se produit aucun débit de retour, et, à la place, le débit est renvoyé à la pompe pour l'entraîner. Si, par contre, un utilisateur annexe est enclenché pendant le fonctionnement en abaissement, alors la vitesse de rotation de la pompe hydraulique peut être réduite, et avec elle, le débit de fluide hydraulique recyclé, sans que cela influe sur la vitesse d'abaissement, car le régulateur de débit placé dans la branche de circuit correspondant à l'abaissement réagit et, en conséquence, laisse passer plus d'huile vers le réservoir. La fonction annexe peut être alimentée seulement par la soupape de dérivation fermée. La quantité totale s'écoulant reste néanmoins constante. De ce fait, il s'écoule donc plus d'huile directement vers le réservoir. Autrement dit, le régulateur de débit a pour effet que le débit réglé s'écoule constamment, indépendamment de la façon dont est réalisé le partage des débits. L'invention est avantageuse également dans le cas de chariots de manutention au sol sans utilisateurs annexes. Cet avantage réside alors dans la conception du moteur électrique. Souvent, on obtiendra, avec la charge, une vitesse de levage plus faible qu'en fonctionnant en abaissement. La puissance à transformer dans le cas du fonctionnement en abaissement est alors nettement plus grande qu'en fonctionnement en levage. Pour ne pas devoir concevoir une motorisation correspondante plus grande, il peut être intéressant de laisser échapper, en fonctionnement d'abaissement, une partie de l'huile produite vers le réservoir pour ne pas surcharger le moteur électrique. Il existe plusieurs possibilités pour réaliser l'invention. D'après une forme d'exécution, l'une peut consister en ce que, dans la branche de circuit correspondant à l'abaissement, est installée une balance de pression, qui est placée en amont d'une soupape d'étranglement réglable, dont l'entrée est raccordée à une première entrée de commande et dont la sortie est raccordée à une deuxième entrée de commande de la balance de pression, et un point de raccordement de la conduite, situé entre la soupape d'étranglement et la balance de pression, est raccordé à l'entrée de la pompe. Pour régler une vitesse d'abaissement, cela peut se faire par une ouverture de diaphragme de la soupape d'étranglement, à commande proportionnelle. La balance de pression ouvrira la branche de circuit conduisant au réservoir, suffisamment pour que se règle le débit souhaité. Si alors, du fait de la possibilité de modifier la vitesse de rotation du moteur, une vitesse de rotation correspondant au débit d'abaissement est réglée ou régulée, cela conduit à ce que la balance de pression continue à se fermer lorsque la vitesse de rotation du moteur augmente, et, finalement, le débit total est dirigé sur la pompe. Comme l'huile, à l'entrée de la pompe, est sous la pression de la charge, la pompe peut travailler comme moteur et le moteur électrique peut travailler en générateur, le débit sortant de la pompe étant dirigé sur le réservoir, par l'intermédiaire de la soupape de dérivation ouverte. Si, pendant l'opération d'abaissement, on doit desservir une fonction annexe, la vitesse de rotation de la pompe hydraulique est abaissée par la régulation à la valeur convenant à cette fonction, la balance de pression s'ouvrant toujours plus largement, jusqu'à ce que la modification de la vitesse de rotation de la pompe hydraulique n'ait plus d'influence sur la vitesse d'abaissement qui en résulte. La pompe hydraulique fournit alors le débit nécessaire pour alimenter les fonctions annexes, et la soupape de dérivation peut être fermée. La pression nécessaire pour l'utilisation des fonctions annexes détermine alors si le moteur électrique travaille en générateur ou en moteur. Dans le premier cas, la pression nécessaire de la fonction annexe se trouve, du côté aspiration de la pompe, en-dessous de la pression de charge, et, dans le deuxième cas, elle se trouve, du côté aspiration, en-dessus de la pression de charge. De cette manière, pour une pression de charge suffisante dans la branche de circuit correspondant à l'abaissement, les fonctions annexes peuvent être alimentées avec un très bon rendement, car une transformation en énergie électrique n'est pas nécessaire. Dans une autre forme d'exécution de l'invention, sont installés, dans la branche de circuit correspondant à l'abaissement, un distributeur de commande et, en aval de ce dernier, un distributeur proportionnel, et un point de la conduite entre le distributeur de commande et le distributeur proportionnel est raccordé à l'entrée de la pompe. L'entrée de commande du distributeur proportionnel est reliée à un régulateur, dont le signal de réglage dépend de la comparaison entre une valeur réelle et une valeur de consigne de la vitesse d'abaissement. Pour cela, il est nécessaire que la vitesse d'abaissement soit relevée, par exemple au moyen d'un dispositif capteur associé au vérin de levage et soit communiquée à une unité de commande électronique. A l'aide de l'unité de commande, la vitesse de fonctionnement en abaissement peut être prédéterminée, l'ouverture du distributeur proportionnel étant réglée en conséquence. Cela se fait de nouveau indépendamment de la vitesse de rotation du moteur. Un avantage particulier de cette forme d'exécution est constitué par l'utilisation de l'analyse sensorielle également pour d'autres fonctions, comme, par exemple, pour un affichage de la hauteur de levage. De plus, une régulation de la vitesse d'abaissement, complètement indépendante de la charge, peut avoir lieu et des oscillations dans la colonne de fluide peuvent être éliminées par la régulation. On décrira ci-après plus en détail l'invention, en référence au dessin annexé sur lequel: - la figure 1 représente une première forme d'exécution d'un dispositif selon l'invention, - la figure 2 représente une deuxième forme d'exécution d'un dispositif selon l'invention. Sur la figure 1, un moteur électrique 10 entraîne une pompe hydraulique 12. Le moteur électrique peut être une machine à courant continu à excitation indépendante, une machine à courant alternatif triphasé ou une machine similaire. La pompe 12 travaille, au choix, comme moteur, point sur lequel on reviendra plus loin. La pompe 12 aspire du fluide hydraulique dans un réservoir 14 et l'envoie, par un distributeur de commande 18, à un vérin de levage 20. Le distributeur 18 (soupape électromagnétique) est ici représenté actionné par un signal électrique. Entre le distributeur 18 et le vérin de levage 20, est disposé un clapet anti-retour 22. Entre le réservoir 14 et la pompe 12, dans la conduite d'alimentation 20, est disposé un autre clapet antiretour 22. L'entrée et la sortie de la pompe 12 sont reliées, par une conduite, à une soupape de surpression 24. Entre la sortie de la pompe 12 et une branche de circuit 26 correspondant à l'abaissement, est branchée une conduite comportant une soupape de dérivation 28. En aval de l'entrée de la soupape de dérivation 28, est disposé un clapet anti-retour 30, en aval duquel sont branchés un ou plusieurs utilisateurs annexes, comme cela est représenté par la conduite 32. Le débit de retour des utilisateurs annexes vers le réservoir se fait par la conduite 34. Dans la branche de circuit 26 correspondant à l'abaissement, est disposé un régulateur de débit à trois voies 36, dont les particularités sont représentées plus en détail à gauche sur la figure 1. Il comporte une soupape d'étranglement 40, commandable, et une balance de pression 42. Comme on peut le voir, l'une des entrées de commande de la balance de pression 42 est reliée à l'entrée de la soupape d'étranglement 40, comme cela est connu en technique hydraulique, pour raccorder les balances de pression. Un point de la conduite située entre la soupape d'étranglement 40 et la balance de pression 42 est relié, par une conduite 44, à la conduite 20, et cela du côté refoulement du clapet anti-retour 22. Le mode de fonctionnement du dispositif représenté est le suivant: Le conducteur du chariot de manutention au sol non représenté règle, au moyen d'une commande manuelle correspondante, la vitesse d'abaissement et commande en conséquence la soupape d'étranglement 40. La balance de pression 42 ouvre ensuite la branche de circuit 26 correspondant à l'abaissement, assez largement pour que s'établisse le débit volumique souhaité. Si alors, par un dispositif de régulation, non représenté, de la vitesse de rotation du moteur 10, règle, comme cela est décrit, par exemple, dans DE 44 02 653 C2, une vitesse de rotation qui correspond au débit de descente, ce qui peut se faire automatiquement par l'actionnement de la commande manuelle, cela conduit à ce que la balance de pression 42 se ferme progressivement avec la vitesse de rotation croissante du moteur électrique 10, et finalement, le débit est envoyé en totalité, par la conduite 44, à la pompe 12. Comme le fluide hydraulique, à l'entrée de la pompe, est sous la pression de la charge, la pompe peut travailler comme moteur et le moteur électrique comme générateur. Dans cet état de fonctionnement, la soupape de dérivation 28 est ouverte, de sorte que le débit est envoyé au réservoir 14. Si, pendant l'opération d'abaissement décrite, on doit desservir une fonction annexe, le moteur électrique 10 est, pour cela, à l'aide du dispositif de régulation de vitesse de rotation non représenté, régulé vers le bas sur une valeur convenable, ce qui ouvre toujours plus la balance de pression 42 jusqu'à ce que la modification de vitesse de la pompe hydraulique n'ait plus d'influence sur la vitesse d'abaissement résultante. La pompe 12 fournit alors le débit nécessaire pour alimenter la fonction annexe, et la soupape de dérivation 38 est fermée. La pression nécessaire pour l'utilisation de la fonction annexe détermine alors si le moteur électrique 10 travaille en générateur ou en moteur. Cela dépend du rapport entre la pression à l'entrée de la pompe 12 et la pression à la sortie. Si la pression de la charge est suffisante dans la branche correspondant à l'abaissement, les fonctions annexes peuvent ainsi être alimentées avec un bon rendement. La forme d'exécution de la figure 2 comporte, en partie, les mêmes pièces constitutives que la figure 1, qui sont donc munies des mêmes chiffres de référence. Dans la branche de circuit 26, correspondant à l'abaissement, du dispositif de la figure 2, sont disposés un distributeur de commande 50 ainsi qu'un distributeur proportionnel 52. L'entrée de commande du distributeur proportionnel est reliée à un régulateur 54, dont l'entrée est raccordée à un dispositif 56 de comparaison de valeur de consigne et de valeur réelle. Sur le dispositif 56 de comparaison de valeur de consigne et de valeur réelle, arrive la sortie de l'émetteur de valeur de consigne 58 ainsi que la sortie d'un capteur , qui est associé au vérin de levage 20 et qui fournit le signal proportionnel à la vitesse du vérin de levage 20. Par l'émetteur 58, une vitesse d'abaissement est prédéfinie pour le vérin de levage 20. Une comparaison a lieu avec la vitesse d'abaissement réelle et le régulateur 54 fournit au distributeur proportionnel 52 un signal de réglage correspondant. La fonction d'abaissement peut être régulée de cette manière, et cela indépendamment de la vitesse de rotation du moteur électrique 10. Si ce dernier a une vitesse de rotation correspondant à la vitesse d'abaissement, cela a pour effet que le débit dans la branche 26 correspondant à l'abaissement est renvoyé essentiellement sur l'entrée de la pompe 12, comme cela a déjà été décrit en liaison avec la figure 1. Dans ce cas, la soupape de dérivation 38 est ouverte. Mais elle se ferme si une fonction annexe est commandée, qui est alors desservie par un réglage correspondant du dispositif de régulation de la vitesse de rotation. Comme, la plupart du temps, le besoin en débit est nettement plus faible, cela conduit à un réglage du distributeur proportionnel, de sorte qu'il se produit un partage de débit. La vitesse de rotation du moteur électrique 10 peut ainsi être de nouveau réglée en fonction de la vitesse d'abaissement. Comme on peut le voir, la forme d'exécution de la figure 2 se distingue seulement de celle de la figure 1 par le fait que, dans le dernier cas, le fonctionnement d'abaissement est régulé hydrauliquement, et, dans le premier cas, ce fonctionnement d'abaissement est régulé électroniquement. REVENDICATIONS 1. Dispositif de levage hydraulique pour chariots de manutention au sol alimentés par batterie, comportant au moins un vérin de levage hydraulique, une pompe hydraulique travaillant soit comme pompe en fonctionnement de levage de charge en envoyant du fluide sous pression au vérin de levage, soit comme moteur en fonctionnement d'abaissement de la charge, en étant entraînée par le fluide sous pression déplacé par le vérin de levage, et, une machine électrique couplée à l'appareillage hydraulique et travaillant comme moteur électrique en fonctionnement en levage de charge et comme générateur en fonctionnement d'abaissement de la charge, un circuit de freinage par récupération alimenté par la machine électrique en fonctionnement d'abaissement de la charge, un dispositif de commande, commandant l'ensemble des soupapes et qui peut être alimenté par la pompe hydraulique, en pouvant commuter, au moyen de l'ensemble des soupapes, un dispositif de régulation de la vitesse de rotation agissant sur la vitesse de rotation de la machine électrique, vers une branche de circuit correspondant à l'abaissement de la charge et disposée entre l'ensemble des soupapes et une liaison reliant un clapet anti-retour et l'entrée de la pompe hydraulique, et, le cas échéant, au moins un autre utilisateur hydraulique, la vitesse de rotation du moteur électrique étant régulée par le dispositif de régulation de la vitesse de rotation en fonction de l'actionnement d'un émetteur de valeur de consigne (par exemple une manche à balai ou un levier), et un limiteur du débit hydraulique étant disposé dans la branche de circuit d'abaissement, caractérisé en ce que, dans la branche de circuit d'abaissement (26), est disposé un répartiteur de débit volumique, qui répartit sur le réservoir (14) et sur l'entrée de la pompe (12) le débit volumique provenant du vérin de levage (20), la quantité envoyée à la pompe étant déterminée par le dispositif de régulation de la vitesse de rotation du moteur électrique, et en ce qu'une soupape de dérivation (38), pouvant être commandée électriquement ou hydrauliquement, est disposée entre la sortie de la pompe (12) et le réservoir (14) et est commandée par le dispositif de commande de telle façon qu'en fonctionnement d'abaissement, et le cas échéant, dans le cas d'un utilisateur annexe (32) mis hors circuit, on dispose d'un orifice d'écoulement, et de telle façon qu'en fonctionnement de levage, et le cas échéant, dans le cas d'un utilisateur annexe (32) mis en circuit, cet orifice d'écoulement soit fermé. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le répartiteur de débit est constitué par un régulateur de débit à trois voies. 3. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, dans la branche de circuit (26) correspondant à I'abaissement, est installée une balance de pression (42), en amont de laquelle est installée une soupape d'étranglement (40) réglable, dont l'entrée est raccordée à une première entrée de commande et dont la sortie est raccordée à une deuxième entrée de commande de la balance de pression (42), et en ce qu'un point de raccordement de la conduite entre la soupape d'étranglement (40) et la balance de pression (42) est raccordé à l'entrée de la pompe (12). 4. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la branche de circuit (26) correspondant à l'abaissement, sont installés un distributeur de commande (50) et, en aval du distributeur de commande (50) , un distributeur proportionnel (52), et en ce qu'un point de la conduite reliant le distributeur de commande (50) au distributeur proportionnel (52) est raccordé à l'entrée de la pompe (12), en ce que l'entrée de commande du distributeur proportionnel (52) est raccordée à un régulateur (54), dont le signal de réglage dépend de la comparaison entre une valeur réelle et une valeur de consigne de la vitesse d'abaissement. 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'au vérin de levage (20), est associé un capteur (60) qui mesure la vitesse de positionnement du vérin de levage (20).