Brevet FR2889677A1 — publié le 20070216

Domaine de l'invention La présente invention concerne un entraînement pour une machine de travail, notamment un chariot élévateur, comportant un convertisseur électrique comprenant un générateur coopérant avec un moteur à combustion et un moteur de déplacement regroupés en un ensemble géométrique. Etat de la technique Un entraînement de roulage du type défini ci-dessus est décrit dans le document DE 100 25 089 Al. Dans de tels entraînements de déplacement ou de roulage, les moteurs électriques utilisés habituellement sont refroidis à l'air. Pour des puissances consommées importantes, on atteint rapidement des limites de température que seul un refroidissement par liquide permet de traiter. Les installations de refroidissement par liquide sont toutefois plus compliquées et se traduisent fréquemment par d'importantes pertes créées par l'agitation du liquide dans leurs composants dans lesquels tournent les pièces. Cela détériore en général le rendement. C'est pourquoi on cherche à obtenir un meilleur rendement en augmentant la vitesse de rotation des moteurs électriques. Pour les moteurs électriques en soi cela ne présente en général aucune difficultés car le rendement ne change pratiquement pas. Toutefois, cela se traduit par des pertes de puissance plus importantes dans les composants en aval (transmission, freins). But de l'invention La présente invention a pour but de développer un entraînement de déplacement ou de roulage du type défini ci-dessus, permettant d'augmenter la puissance fournie avec un bon rendement et se réalisant par une construction simple. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un entraînement du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que le convertisseur électrique (générateur, moteurs de déplacement) travaille à une tension de fonctionne-ment supérieure à 100 volts, notamment supérieure à 200 volts et est raccordé à un circuit de liquide de refroidissement. Grâce à la tension de fonctionnement plus élevée que celle des entraînements électriques de roulage, connus, appliquée à des machines de travail, on augmente de manière significative le couple fourni par le moteur électrique de roulage ou les moteurs électriques de roulage. Cela permet de diminuer la vitesse de rotation. Cela facilite le refroidissement du liquide car les pertes créées par l'agitation du liquide produites aux vitesses de rotation élevées et qui sont notamment engendrées lorsque les rotors des machines électriques tournent dans le liquide de refroidissement, peuvent être réduite de façon considérable. La réduction de la vitesse de rotation grâce à une tension de fonctionnement plus élevée permet également de simplifier les équipements reliés au moteur de déplacement (ou aux moteurs de déplace-ment) tels que les réducteurs, palier de roue, frein, carter. C'est ainsi que suivant la conception on pourra renoncer à une transmission de démultiplication en aval et n'avoir qu'une transmission à un étage. Grâce au refroidissement du liquide, le convertisseur électrique permet de fournir une puissance plus élevée qu'avec des unités d'entraînement refroidies par de l'air. De plus, tous les composants sensibles à la température de l'essieu compact peuvent être refroidis de manière optimale, à savoir en partant de la commande de puissance, des moteurs électriques, des paliers et des joint d'arbres jusqu'aux transmissions, paliers de roue, etc... Grâce au refroidissement par liquide la réduction de la température dans les machines électriques se traduit par une augmentation de leur rendement. En outre, une amélioration du refroidissement permet d'utiliser une plus forte densité de courant et ainsi une plus faible intensité de courant. Cela permet d'utiliser des commandes de puissance pour des machines électriques qui chauffent moins, sont plus petites et ainsi peuvent être réalisées de manière plus économique. Comme les composants du convertisseur électrique, mis à une tension de fonctionnement plus élevée, sont logés dans une unité fermée, on garantit le fonctionnement de l'entraînement de déplacement ou de roulage selon l'invention. Selon un développement avantageux de l'invention, le circuit de liquide de refroidissement est relié au circuit de liquide de re-froidissement de la machine de travail, notamment au circuit hydraulique de la machine. Cela n'entraîne ainsi aucun moyen supplémentaire ou que des moyens supplémentaires réduits pour assurer le refroidissement du liquide du convertisseur électrique. On utilise uniquement les installations de refroidissement équipant déjà la machine de travail. De plus, il est avantageux que le moteur de roulage ou de déplacement soit installé dans la direction axiale d'un segment transversal d'un essieu d'entraînement. Le convertisseur électrique est de ce fait réalisé de manière compacte et de plus grâce à la construction intégrée avec installation protégée de tous les composants principaux, ceux-ci peuvent être robustes et être utilisés sans limite dans les conditions d'environnement les plus défavorables. Selon un développement de l'invention, le générateur est installé coaxialement au moteur à combustion, et avec celui-ci il est installé à angle droit par rapport au segment transversal de l'essieu d'entraînement ce qui se traduit par une disposition optimale du point de vue de l'économie de place pour la machine de travail avec un moteur à combustion installé dans la direction longitudinale. Selon un développement avantageux de l'invention, dans le segment transversal de l'essieu d'entraînement, il y a deux moteurs de déplacement installés l'un derrière l'autre et associés chaque fois à une roue et le générateur se trouve dans une zone dans laquelle les moteurs de déplacement sont installés en position voisine. Cela se traduit par un essieu électrique compact en forme de T, qui a une struc- ture très symétrique. Ainsi, le générateur peut être installé au moins en partie axialement entre les deux moteurs de déplacement, ce qui se traduit par une économie de place dans la direction longitudinale du véhicule. Dans les deux cas il est possible que le générateur corn- porte un axe d'entraînement continu qui relie l'extrémité éloignée de celle du moteur à combustion à une pompe de manière à coopérer. Le moteur à combustion peut entraîner un autre utilisateur en plus de l'entraînement en déplacement. La pompe peut être installée au moins en partie axiale- ment entre les moteurs de déplacement. De façon avantageuse, la pompe est reliée à un circuit hydraulique de travail. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement dans l'unique figure annexée. Description du mode de réalisation de l'invention L'entraînement de déplacement ou de roulage selon l'invention selon le présent exemple de réalisation comporte un convertisseur électrique intégré à un essieu d'entraînement ou essieu moteur. Dans le segment Q de l'essieu moteur il y a deux moteurs électriques 1, 2 de roulage ou de déplacement, installés axialement l'un derrière l'autre et écartés. Les deux moteurs de déplacement 1, 2 qui sont de préférence des moteurs synchrones à courant alternatif ou des moteurs asynchrones à courant alternatif, sont suivis chacun d'un frein à lamelles 3, 4 et d'un réducteur 5, 6 sous la forme d'une transmission planétaire à un étage. Au niveau des extrémités des axes on a chaque fois un palier de roue 7, 8 pour un moyeu de roue 9, 10. Les moteurs de déplacement 1, 2 ainsi que les compo- sants en aval sont installés coaxialement à un axe A. On peut égale-ment envisager une disposition dans laquelle l'axe A est décalé par rapport aux arbres d'entraînement des moteurs de déplacement 1, 2, par exemple si à la place des transmission planétaires comme réducteurs 5 ou 6 on utilise une transmission à pignons droits. Il est clair qu'à la place de deux moteurs électriques de déplacement 1, 2 on peut également n'utiliser qu'un unique moteur associé à l'essieu moteur et suivi d'un différentiel dont les deux sorties sont reliées respectivement à l'un des moyeux de roues 9, 10. L'entraînement de déplacement selon l'invention dispose d'un générateur 11 installé au milieu de l'axe perpendiculairement aux moteurs de déplacement 1, 2, et coopérant avec un moteur à combustion 12 installé coaxialement. Le générateur 11 est relié électriquement aux deux moteurs de roulage 1, 2 et forme avec ceux-ci un convertisseur électrique. L'essieu moteur de l'entraînement de déplacement selon l'invention est ainsi à structure en forme de T et se compose du seg- ment transversal Q constitué principalement par les moteurs de déplacement 1, 2 (ainsi que des composants en aval) et d'un segment longitudinal L, à savoir le générateur 11. Cette construction, qui s'appelle également essieu corn- pact électrique, convient surtout pour des moteurs à combustion 12 installés dans la direction longitudinale. Mais en principe on peut également envisager d'autres types de constructions dans lesquels le générateur 11 du convertisseur électrique est installé par exemple parallèlement aux moteurs de déplacement. On peut également envisager une variante de réalisation avec seulement un moteur de déplace-ment et un générateur coaxial à celui-ci. L'arbre d'entraînement 11 a du générateur 11 est traversant; il est relié à une pompe 13 placée axialement entre les deux moteurs de déplacement 1, 2, suivant l'axe d'entraînement. Il est également possible d'installer le générateur 11 au moins en partie axialement entre les deux moteurs de déplacement 1, 2 et alors la pompe 13 installée en série en aval, dépasse du segment transversal de l'essieu d'entraînement formé par les deux moteurs de déplacement 1, 2. La pompe 13 fait de préférence partie d'un circuit hydraulique de travail d'une machine de travail équipée d'un essieu moteur, par exemple d'un chariot élévateur. Le convertisseur électrique selon l'invention fonctionne à une tension de plus de 100 volts et notamment de plus de 200 volts. On a par exemple une tension de fonctionnement de 400 volts. La tension de fonctionnement augmentée permet de relever le couple fourni par les moteurs électriques de déplacement 1, 2 et de diminuer la vitesse de rotation des moteurs. Pour refroidir l'essieu compact, électrique, on utilise le circuit hydraulique de travail. Pour cela, le circuit de refroidissement est relié au circuit hydraulique de travail qui alimente le générateur 11 et les moteurs de déplacement 1, 2 ainsi que les composants en aval avec du liquide hydraulique refroidi provenant du circuit hydraulique de travail. Il est également possible de refroidir directement les machines électriques dont les rotors sont immergés dans le liquide hydraulique ou de manière indirecte par des canaux de refroidissement prévus dans le carter ou dans d'autres parties de la machine. Le refroidissement par du liquide permet une réduction de la température dans les machines électriques et d'améliorer ainsi leur rendement. La figure ne montre pas les commandes de puissance (modules de puissance) fixées par bride à l'essieu moteur et qui commandent la vitesse de rotation et le couple du convertisseur électrique. Les commandes de puissance sont également raccordées au circuit de liquide de refroidissement par une liaison directe ou indirecte. Pour le refroidissement on utilise un circuit de liquide existant dans la machine de travail (on peut également envisager d'utiliser le circuit de refroidissement du moteur à combustion) ainsi que ses installations de refroidissement (radiateur d'huile, le cas échéant ventilateur). Comme indiqué, le refroidissement peut être renforcé par des nervures ou ailettes prévues sur l'essieu moteur. Les pertes par barbotage produites lors du refroidisse-ment par liquide à des vitesses de rotation élevées sont évitées ou très largement diminuées dans le cas de l'entraînement de roulage selon l'invention grâce à la tension de fonctionnement élevée et au couple élevé qui en résulte, ce qui permet de diminuer considérablement la vitesse de rotation des machines électriques. La réduction de la vitesse de rotation grâce à une tension de fonctionnement plus élevée permet également d'utiliser une trans-mission de réduction ou réducteur (comme dans le présent exemple de réalisation) avec seulement un étage ou encore de le supprimer corn- piétement le cas échéant. Les pertes par barbotage et par frottement dans les freins à lamelles sont ainsi réduites. REVENDICATIONS 11 Entraînement pour une machine de travail, notamment un chariot élévateur, comportant un convertisseur électrique comprenant un générateur coopérant avec un moteur à combustion et un moteur de dépla- cement regroupés en un ensemble géométrique, caractérisé en ce que le convertisseur électrique (générateur 11, moteurs de déplacement 1, 2) travaille à une tension de fonctionnement supérieure à 100 volts, notamment supérieure à 200 volts et est raccordé à un circuit de liquide de refroidissement. 2 ) Entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de liquide de refroidissement est raccordé à un circuit de liquide de la machine de travail, notamment à une hydraulique de travail. 3 ) Entraînement selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le moteur de déplacement (1, 2) est prévu dans la direction axiale d'un segment transversal (Q) d'un essieu moteur. 4 ) Entraînement selon la revendication 3, caractérisé en ce que le générateur (11) est installé coaxialement au moteur à combustion (12) et avec celui-ci, perpendiculairement au segment transversal (Q) de l'essieu moteur. 5 ) Entraînement selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le segment transversal (Q) de l'essieu moteur comporte deux moteurs de déplacement (1, 2) installés l'un derrière l'autre et associés chacun à une roue et le générateur (11) se trouve dans une zone dans laquelle les moteurs de déplacement (1, 2) sont voisins. 6 ) Entraînement selon la revendication 5, caractérisé en ce que le générateur (11) est installé au moins en partie axialement entre les deux moteurs de déplacement (1, 2). 7 ) Entraînement selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le générateur (11) comporte un arbre d'entraînement (11 a), traversant, coopérant avec une pompe (13) à son extrémité éloignée du moteur à 10 combustion (12). 8 ) Entraînement selon la revendication 7, caractérisé en ce que la pompe (13) est installée au moins en partie axialement entre les mo-15 teurs de déplacement (1, 2). 9 ) Entraînement selon les revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que la pompe (13) est raccordée au circuit hydraulique de travail.