Brevet FR2832103A1 — publié le 20030516

DISPOSITIF DE CLIMATISATION ET VEHICULE A MOTEUR AINSI EQUIPE La présente invention concerne un dispositif de climatisation. La présente invention concerne un véhicule à moteur équipé d'un dispositif de climatisation. La présente invention concerne également un engin de travaux publics équipé d'un dispositif de climatisation. Il est bien connu que la climatisation améliore considérablement les ambiances et les conditions de travail. La climatisation entraîne de ce fait une diminution de la fatigue et de l'absentéisme, ainsi qu'une augmentation de l'activité et de la productivité. Par voie de conséquence, les pilotes de différents types de véhicules à moteur à combustion interne exigent de plus en plus la présence d'un groupe destiné à assurer la climatisation de la cabine. On peut considérer que si l'air est calme et que si la température des parois est proche de celle de l'air, la zone de confort correspond à une température d'air sensiblement comprise entre 23 C et 26 C. Dans de nombreux véhicules à moteurs, par exemple des engins de travaux publics, le moteur à combustion internes permet d'entraîner plusieurs postes à fonctions principales d'utilisation, par exemple translation, outils par l'intermédiaire d'un circuit hydraulique principal sous pression. On estime que pendant 20 % du temps de travail, l'engin de travaux publics a besoin de toute la puissance disponible du moteur à combustion interne. En outre, le moteur à combustion interne entraîne également et de manière directe le compresseur du dispositif de climatisation. Le compresseur se trouve généralement éloigné des autres éléments principaux de la climatisation que sont le condenseur et l'évaporateur. Cet éloignement augmente la longueur des tuyauteries de connexions et donc les pertes de charges. Les pertes de charges augmentent la puissance consommée. Etat de la technique On connaît d'après le US-4. 144.719 un dispositif de climatisation à circuit de fluide réfrigérant présentant notamment un compresseur. Le compresseur est mécaniquement entraîné par un moteur hydraulique. Le moteur hydraulique est mis en rotation grâce à un circuit hydraulique sous-pression. On connaît d'après le DE-38. 02.356 et le JP-61. 060.314 un dispositif de climatisation dont le compresseur est mécaniquement entraîné par un moteur hydraulique. L'alimentation du moteur hydraulique en fluide hydraulique est régulée par thermostat ou par le pilote lui-même. L'inconvénient principal des dispositifs de climatisation de l'art antérieur est que l'entraînement de cette climatisation exige une quantité importante de puissance. Ceci est pénalisant pour les engins de petites tailles. Ceci donne une climatisation à fonctionnement devenant prioritaire au détriment des autres fonctions principales d'utilisation de l'engin. On connaît également d'après le WO-00/23. 292 un dispositif de climatisation dont l'entraînement du compresseur comprend un moyen de régulation par contrôle électrique et embrayage électromagnétique réagissant en fonction de la vitesse du moteur principal. Ce moyen de régulation permet de garder constant le couple absorbé par l'entraînement du compresseur et d'économiser la puissance des batteries ou d'économiser du carburant. Cependant, ce principe ne permet pas de gérer la puissance consommée par la climatisation afin de libérer la puissance établie pour les fonctions principales du véhicule, mais permet seulement d'éliminer les variations de couple sur l'entraînement du compresseur. Résumé de l'invention Un premier but de l'invention est de concevoir une climatisation sur un véhicule à moteur qui ne nécessite pas une augmentation de la puissance du moteur principal. Un deuxième but de l'invention est de mettre au point un dispositif de climatisation entraîné par moteur hydraulique et présentant une puissance maîtrisée. Un troisième but de l'invention est de prévoir une déconnexion de la climatisation quand la puissance disponible n'est pas suffisante pour les fonctions principales d'utilisation, dans les phases d'utilisation de la puissance maximale du moteur à combustion interne. Un quatrième but de l'invention est de monter un dispositif de climatisation de faibles dimensions et permettant de réduire au maximum les tuyauteries et conduits de connexion des éléments de la climatisation, sur un véhicule à moteur et plus particulièrement sur un engin de travaux public. Un dispositif de climatisation comprend un circuit de fluide réfrigérant présentant notamment un compresseur, le compresseur étant mécaniquement entraîné par un moteur hydraulique, le moteur hydraulique étant mis en rotation grâce à un circuit hydraulique principal sous-pression. Conformément à l'invention, le dispositif de climatisation est caractérisé en ce que la vitesse de rotation du moteur hydraulique est régulée en fonction de la pression régnant au sein du circuit hydraulique principal sous pression. De cette manière, on coupe la consommation d'énergie liée à la climatisation. De préférence, la vitesse de rotation du moteur hydraulique est régulée automatiquement par une valve hydraulique électro-proportionnelle de fermeture sensible à la pression. La valve hydraulique électro-proportionnelle de fermeture peut être positionnée entre le moteur hydraulique et une valve marche-arrêt du moteur hydraulique. Par la fermeture de cette valve aux pressions élevées, il y a restitution du débit pour des fonctions principales d'utilisation. De manière particulièrement favorable, la pression est mesurée à la sortie d'une pompe principale ou des pompes principales de mise sous pression du circuit hydraulique principal sous pression. La pression peut être mesurée en un point situé entre la ou les pompes principales et le distributeur hydraulique servant à répartir un fluide hydraulique pour différentes fonctions principales d'utilisation. La pression est préférentiellement mesurée par un capteur hydraulique sur bloc relié par une prise sur le circuit hydraulique principal sous pression. Conformément à un deuxième aspect de l'invention, un véhicule à moteur est équipé d'un dispositif de climatisation tel que décrit ci-dessus. Conformément à un troisième aspect de l'invention, un engin de travaux publics est équipé d'un dispositif de climatisation tel que décrit ci-dessus, qui est monté soit sur le toit de la cabine, soit sous le capot du moteur à combustion interne, soit dans l'habitacle. Description des dessins L'invention sera bien comprise et ses divers avantages et différentes caractéristiques ressortiront mieux lors de la description suivante, de l'exemple non limitatif de réalisation, en référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : - la Figure 1 représente un schéma simplifié du dispositif de climatisation ; - la Figure 2 représente un schéma simplifié des moyens d'entraînement et de régulation du dispositif de climatisation ; - la Figure 3 représente un diagramme montrant l'absence de régulation du circuit hydraulique principal selon l'état de la technique ; et - la Figure 4 représente un diagramme montrant la régulation du circuit hydraulique principal. Description détaillée Dans un engin de travaux publics, un dispositif de climatisation 1 comprend un circuit de climatisation à fluide réfrigérant 2 rempli d'un gaz frigorigène. Une climatisation de ce type présente une puissance comprise entre 3,5 kW et 5 kW, c'est-àdire de 20 % à 30 % de la puissance du moteur principal à combustion interne de l'engin de travaux publics. Le circuit de climatisation 2 comprend un compresseur 3, un condenseur 4, un détendeur 6 également appelé capillaire et un évaporateur 7. Ces éléments sont reliés entre eux par des tuyauteries frigorifiques de différents diamètres, variant en fonction des puissances et de la partie de circuit concernée. Lorsque le compresseur 3 tourne à une vitesse de l'ordre de 2500 t/min, le gaz frigorigène est aspiré, comprimé et envoyé sous pression par une tubulure 8 vers le condenseur 4. Dans le condenseur 4 servant de puits de chaleur, le gaz frigorigène se condense sous l'effet d'un refroidissement brutal et devient liquide. Il dégage de la chaleur rejetée vers l'extérieur par l'intermédiaire d'ailettes de refroidissement et de deux ventilateurs 9 et 11 actionnés chacun respectivement par un moteur électrique 12 et 13. Une tubulure 14 amène le gaz frigorigène liquide jusqu'au détendeur 6. A la sortie du détendeur 6, ce gaz frigorigène liquide est détendu. Dans la tubulure 16, le gaz frigorigène liquide est sous basse pression et se transforme en brouillard. Un filtre sécheur 17 permet de déshydrater le gaz frigorigène. Une vanne d'étranglement 18 sert à maîtriser la quantité de gaz frigorigène qui doit entrer dans le serpentin de l'évaporateur 7. Le brouillard de gaz frigorigène arrive ensuite par une tubulure 19 dans l'évaporateur 7 servant de source de froid. A ce niveau, le brouillard de gaz frigorigène prend l'énergie disponible en surface de l'échangeur-évaporateur 7, c'est-à-dire la chaleur prise dans l'habitacle de l'engin de travaux public. Avec cela, le brouillard de gaz frigorigène se vaporise et redevient un gaz. Une soufflerie 21 actionnée par un moteur électrique 22 propulse l'air chaud de l'habitacle sur l'échangeur de l'évaporateur 7. De l'autre côté de l'évaporateur 7, l'air ressort ainsi avec beaucoup moins d'énergie. C'est de l'air frais pour le pilote. Par une tubulure 23, gaz frigorigène retourne au compresseur 3 qui l'aspire en continu. Le cycle décrit ci-dessus peut ainsi recommencer. Lorsque le pilote a besoin d'air frais, il met en marche le dispositif de climatisation en appuyant sur un interrupteur marche-arrêt 24. Grâce à une commande de vitesse de soufflerie, par exemple de type bouton rotatif à trois positions 26, le pilote règle la vitesse du moteur d'entraînement 22 de la soufflerie 21 amenant de l'air frais à l'habitacle. Un relais 27 connecté électriquement à l'interrupteur marche-arrêt 24 permet de mettre en route les deux moteurs 12 et 13 faisant tourner les deux ventilateurs 9 et 11 d'expulsion d'air chaud. Un thermostat 28 permet de garder une température constante à l'intérieur de l'habitacle. Le thermostat 28 est relié en série à un relais 29 qui va permettre la mise en route et l'arrêt du compresseur 3 par l'intermédiaire des moyens d'entraînement et de régulation de vitesse 31 du compresseur 3. Les moyens d'entraînement et de régulation de vitesse 31 du compresseur 3 comprennent un moteur hydraulique 32 qui entraîne mécaniquement le compresseur 3. Le moteur hydraulique 32 est alimentée en fluide à haute pression par un circuit hydraulique principal sous-pression 33. Le circuit hydraulique principal sous-pression 33 est mis sous pression grâce à une pompe hydraulique principale 34. Il est à noter que certains engins de travaux publics présentent de deux à cinq pompes mises en série, qui sont chargées de générer la pression du circuit hydraulique principal 33. La pompe principale 34 est entraînée mécaniquement par un moteur à combustion interne 36, de type Diesel, d'une puissance comprise entre 13 ch et 34 ch. Le circuit hydraulique principal sous-pression 33 comprend un conduit souspression 37, un distributeur 38 et un réservoir 39. Le distributeur 38 permet de connecter au conduit sous-pression 37 plusieurs lignes sous-pression permettant de répartir et d'utiliser la pression pour différentes fonctions principales d'utilisation. Dans le cas d'un engin de travaux public de type mini-pelle mécanique, les fonctions principales d'utilisation sont : actionnement de la lame avant 41, première translation de la mini pelle 42, seconde translation de la mini pelle 43, actionnement du godet 44, actionnement du bras 46 et climatisation 47. Une valve ON/OFF (marche-arrêt) 48 est intercalée sur la ligne réservée à la climatisation 47 entre le distributeur 38 et le moteur hydraulique 32 d'entraînement mécanique du compresseur 3. La valve ON/OFF 48 est une valve à commande électrique connectée électriquement au relais 29, qui permet la mise en route et l'arrêt du compresseur 3. Conformément à l'invention, une deuxième valve de régulation 49 est intercalée sur la ligne réservée à la climatisation 47, entre la valve ON/OFF 48 et le moteur hydraulique 32 d'entraînement mécanique du compresseur 3. Par la valve de régulation 49, le débit d'alimentation Q du moteur hydraulique 32 va pouvoir varier, ce qui va accroître ou diminuer sa vitesse de rotation et accroître ou diminuer la vitesse de rotation du compresseur 3, donnant une puissance de climatisation variable. La deuxième valve de régulation 49 est sensible à la pression P régnant dans le circuit hydraulique principal sous pression 33. Cette deuxième valve de régulation 49 est une valve hydraulique électro-proportionnelle de fermeture ou équivalent. Par la fermeture progressive de cette deuxième valve 49, du débit est restitué pour les fonctions principales de la mini-pelle mécanique, c'est-à-dire aux différentes fonctions principales d'utilisation 41,42, 43,44 et 46. Ainsi, lorsque le pilote a besoin de toute la puissance de son engin de travaux publics pour des fonctions principales d'utilisation, pendant le travail, le dispositif de climatisation est ralenti, puis s'arrête, et redémarre dès que la puissance est à nouveau disponible. D'autres valves 49 peuvent être également envisagées, par exemple de type distributeur by-pass. Pour prendre l'information de pression P régnant dans le circuit hydraulique principal sous pression 33 et l'amener à la valve hydraulique électro-proportionnelle de fermeture 49, un capteur de pression 51 est monté entre la pompe hydraulique principale 34 et le distributeur 38. Une ligne 52 connecte électriquement le capteur de pression 51 à la valve hydraulique électro-proportionnelle de fermeture 49. Le capteur de pression 51 se présente sous la forme d'un capteur hydraulique sur bloc relié par une prise type Minimès au circuit hydraulique principal sous pression 33. On notera que dans le cas où il y a plusieurs pompes hydrauliques dites principales 34, l'information de pression est également prise sur la somme des pressions représentative des puissances utilisées. Les Figures 3 et 4 montrent une courbe du débit Q en fonction de la pression P, donnant ainsi le principe de régulation d'un circuit hydraulique principal d'une minipelle et la courbe de puissance disponible du moteur à combustion interne. Sur la Figure 3 apparaît la courbe (en trait plein) de puissance du moteur à combustion interne 53, la courbe (en traits pointillés grossiers) de puissance hydraulique 54 et la courbe (en traits pointillés fins) de puissance hydraulique avec climatisation non régulée 56. La chute brutale 57 de débit à 0 correspond à la zone de perte d'efficacité au travail. La différence entre la courbe de puissance du moteur à combustion interne 53 et la courbe de puissance hydraulique 54 correspond au rendement des composants hydrauliques. La différence de débit de Q2 (401/min) à QI (30 l/min) entre la courbe de puissance hydraulique 54 et la courbe de puissance hydraulique avec climatisation non régulée 56 (zone hachurée) correspond à l'alimentation du moteur hydraulique 32 d'entraînement du compresseur 3. Sur la Figure 4 apparaît la courbe (en trait plein) de puissance du moteur à combustion interne 53, la courbe (en traits pointillés grossiers) de puissance hydraulique 54 et la courbe (en traits pointillés fins) de puissance hydraulique avec climatisation régulée 58. On constate que la deuxième partie 58a de la courbe entre Pô (130 bars) et Pl (160 bars) est l'effet du principe de régulation qui permet de restituer le débit et de recouvrir la courbe de puissance hydraulique 54 sans climatisation. La partie de la courbe de puissance hydraulique 54 ou de la courbe de puissance du moteur à combustion interne 53 comprise entre Pl (160 bars) et P2 (210 bars) représente la phase de travail la plus difficile pour la mini-pelle. L'installation du dispositif de climatisation 1 se fait sur le toit de la cabine du pilote, dans un ensemble à forme aérodynamique. Seuls deux flexibles hydrauliques sont nécessaires pour relier la source de puissance hydraulique 34 au dispositif 1. Le dispositif de climatisation 1 pourra également être monté sous ou sur le capot du véhicule. Ceci permet de réutiliser le circuit de ventilation et de chauffage pour une meilleure efficacité aux effets de serre. Le dispositif de climatisation 1 pourra également être monté dans l'habitacle. Le dispositif de climatisation 1 est adaptable sur tous types de véhicules à moteur. Sont plus particulièrement concernés par le dispositif de climatisation, les engins de travaux publics, tels les mini-pelles, les pelles hydrauliques, les chargeuses, les chargeuses pelleteuses, les mini-chargeuses... D'autres véhicules industriels peuvent être équipés du dispositif de climatisation 1, tels les poids lourds, les véhicules utilitaires, les camions bennes à ordures, les balayeuses de ville, les engins de manutention de type chariots élévateurs... Enfin, les engins employés en agriculture et en viticulture peuvent être équipés du dispositif de climatisation 1, tels les tracteurs, les moissonneuses batteuses, les tracteurs enjambeurs, les tracteurs pulvérisateurs, les machines à vendanger... La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés. De nombreuses modifications peuvent être réalisées, sans pour autant sortir du cadre défini par la portée du jeu de revendications. Déposant : Laurence VEROT Mandataire : Cabinet LAURENT ET CHARRAS REVENDICATIONS 1. Dispositif de climatisation comprenant un circuit de fluide réfrigérant (2) présentant notamment un compresseur (3), le compresseur (3) étant mécaniquement entraîné par un moteur hydraulique (32), le moteur hydraulique (32) étant mis en rotation grâce à un circuit hydraulique principal sous-pression (33), caractérisé en ce que la vitesse de rotation du moteur hydraulique (32) est régulée en fonction de la pression (P) régnant au sein du circuit hydraulique principal sous pression (33). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse de rotation du moteur hydraulique (32) est régulée automatiquement par une valve hydraulique électro-proportionnelle de fermeture (49) sensible à la pression (P). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la valve hydraulique électro-proportionnelle de fermeture (49) est positionnée entre le moteur hydraulique (32) et une valve marche-arrêt (48) du moteur hydraulique (32). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pression (P) est mesurée à la sortie d'une pompe principale (34) ou des pompes principales de mise sous pression du circuit hydraulique principal sous pression (33). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pression (P) est mesurée en un point situé entre la ou les pompes principales (34) et un distributeur hydraulique (38) servant à répartir un fluide hydraulique pour différentes fonctions principales d'utilisation (41,42, 43,44, 46,47). 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la pression (P) est mesurée par un capteur hydraulique (51) sur bloc relié par une prise sur le circuit hydraulique principal sous pression (33). 7. Véhicule à moteur, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif de climatisation (1) selon l'une des revendications précédentes. 8. Engin de travaux publics caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif de climatisation (1) selon l'une des revendications 1 à 6, monté sur le toit de la cabine ou sous le capot ou dans l'habitacle. Déposant : Laurence VEROT Mandataire : Cabinet LAURENT ET CHARRAS