Brevet FR3021998A1 — publié le 20151211

L'invention concerne un camion à benne ou camion, comprenant un système d'entraînement diesel-électrique et un système de refroidissement. Des camions à benne ou des gros camions à benne 5 sont utilisés essentiellement dans le cadre de l'extraction de charbon ou de l'extraction de minerais pour le transport de charbon, de matières minérales et de minerais. Ces camions pour matières en vrac sont fabriqués dans des dimensions de plus de 90 t (90.000 kg) 10 jusqu'à des multiples de 100 t en poids et en charge, ce qui fait qu'ils ont des dimensions hors tout très grandes. Une motorisation diesel-électrique est utilisée comme moyens d'entrainement, 1' énergie mécanique 15 engendrée par un moteur diesel étant convertie à l'aide d'un générateur en énergie électrique pour alimenter les moyens d'entrainement électriques. La raison pour cette façon de procéder tient au fait que les moteurs diesel, comme tous les moteurs à combustion interne, ne peuvent 20 fonctionner avec une efficacité idéale que dans une plage de vitesses très limitée et ne peuvent pas être démarrés sous charge. Les moteurs à courant alternatif pour les axes d'entraînement peuvent produire le couple recherché aussi dans la partie inférieure de la plage de vitesses 25 pour démarrer. Le moteur à combustion interne peut fonctionner de manière continue dans la plage de vitesses idéale. Précédemment, tous les consommateurs auxiliaires du véhicule ont été entraînés électriquement ; ainsi par 30 exemple, tous les composants pour le fonctionnement d'un système de refroidissement par air de la machine de travail. L'alimentation en énergie des composants motorisés du système de refroidissement a été assurée par le générateur du système d' entraînement diesel- 35 électrique. Le désavantage de cette façon de procéder est que des circuits de différentes tensions doivent être produits pour différents consommateurs auxiliaires. A cette fin, au moins un autre module d'électronique de puissance est nécessaire en plus de l'électronique de puissance pour la commande de l'entraînement électrique, l'électronique de puissance supplémentaire fournissant un circuit de tension continue approprié pour l'alimentation de tout consommateur auxiliaire tel que moteur de ventilateur etc. Le but de l'invention est de présenter un concept innovant pour l'alimentation en énergie des consommateurs 10 auxiliaires d'un camion à benne de ce type. Ce but est atteint avec un camion à benne ou camion, ayant un système d'entraînement diesel-électrique et un système de refroidissement, le système de refroidissement en tant que soufflerie pour radiateur 15 comprenant deux ventilateurs radiaux dont chacun est entraîné par un moteur hydraulique. Selon des modes de réalisation avantageux de l'invention, le camion à benne peut également avoir l'une au moins des caractéristiques supplémentaires suivantes, 20 considérées isolément ou en combinaison : - l'électricité engendrée par le système d'entraînement diesel-électrique sert exclusivement à l'alimentation du (ou des) moteur(s) d'entraînement ; - l'énergie hydraulique nécessaire peut être 25 fournie par au moins une pompe hydraulique pouvant être entraînée par le biais d'au moins un boîtier de transmission associé au moteur à combustion interne et/ou à un générateur du système diesel-électrique ; - les moteurs hydrauliques sont adaptés pour 30 entraîner les ventilateurs de radiateurs et/ou des ventilateurs de refroidissement, destinés à refroidir d'autres composants que les radiateurs, à une vitesse constante ou à une vitesse variable ; - la vitesse des moteurs hydrauliques des 35 ventilateurs de radiateurs et/ou des ventilateurs de refroidissement peut être réglée indépendamment de la vitesse du moteur à combustion interne ; les ventilateurs de radiateurs et/ou les ventilateurs de refroidissement envoient de l' air, par des passages de guidage d' air, aux moteurs électriques des axes de véhicule entraînés, notamment à l' axe arrière, et/ou à une ou plusieurs transmissions planétaires de l' axe de véhicule entraîné et/ou à un ou plusieurs composants de l' électronique de puissance, notamment aux inverseurs de fréquence et/ou au générateur du système d' entraînement diesel-électrique ; - les ventilateurs radiaux sont disposés, vu dans la direction de déplacement, derrière un plateau supérieur du camion à benne et/ou sur le générateur du système d' entraînement diesel-électrique. L' invention propose une machine de travail mobile, notamment sous la forme d' un camion à benne ou d' un camion, ayant un système d' entraînement diesel-électrique et un système de refroidissement pour le refroidissement des composants de tout système . Les composants nécessaires pour former le système de refroidissement sont appelés ci-après les consommateurs auxiliaires. Conformément à l' invention, au moins les consommateurs auxiliaires du système de refroidissement, c' est-à-dire au moins deux ventilateurs de radiateurs et/ou des ventilateurs de refroidissement du système de refroidissement, qui se présentent sous la forme de ventilateurs radiaux, sont entraînés hydrauliquement . Les ventilateurs de radiateurs ou respectivement les ventilateurs de refroidissement comprennent chacun au moins un moteur hydraulique associé, ces moteurs hydrauliques étant alimentés par un circuit hydraulique ayant la pression nécessaire. De ce fait, et conformément à l'invention, les ventilateurs de radiateurs et/ou les ventilateurs de refroidissement ne sont plus alimentés électriquement par le générateur mais sont entraînés hydrauliquement. Les ventilateurs de radiateurs servent à aspirer l'air de refroidissement alors que les ventilateurs de refroidissement servent à gérer le flux de l'air de refroidissement dans les passages de flux d'air. L'invention résulte en une simplification de l'électronique de puissance, puisque l'on peut se passer de composants de l'électronique de puissance qui étaient antérieurement nécessaires pour fournir un circuit de tension continue séparé pour alimenter les moteurs électriques des ventilateurs. La fabrication et la maintenance de l'électronique de puissance sont simplifiées et moins chères. L'entraînement hydraulique des moteurs de ventilateurs et/ou des moteurs de souffleurs est au contraire de l'entraînement électrique caractérisé par une plus grande stabilité et fiabilité, ce qui s'avère être un grand avantage, notamment pour des machines de travail sous la forme de camions à benne, en raison des conditions environnementales sur le site d'exploitation. De plus, le fonctionnement des moteurs de ventilateurs et/ou des moteurs de souffleurs peut être assuré pratiquement indépendamment des conditions de fonctionnement du moteur à combustion interne. Selon un mode de réalisation particulièrement préféré de l'invention, l'électricité engendrée par le système d' entraînement diesel-électrique sert exclusivement à l'alimentation du ou des moteurs d'entraînement. L'alimentation de tous les autres consommateurs auxiliaires, notamment pour le système de refroidissement, est assurée par intégration d'un ou de plusieurs circuits hydrauliques. L'énergie hydraulique nécessaire pour alimenter les moteurs hydrauliques pour les ventilateurs de radiateurs ou pour les souffleurs de refroidissement est fournie par une ou plusieurs pompe(s) hydraulique(s). L'entraînement des pompes hydrauliques est effectué par le biais d'au moins un boîtier de transmission qui peut être monté directement sur le moteur à combustion interne, par exemple par une liaison à courroie ou, selon une alternative, sur l'arbre mené sortant du moteur à combustion, ou sur le côté entrée ou sur le côté sortie d'un générateur du système diesel-électrique. Il est important dans ce mode de réalisation que le moteur à combustion interne entraîne le générateur directement, notamment par un arbre traversant le boîtier de transmission de façon que des pertes de transmission de la chaîne de transmission entre le moteur à combustion interne et le générateur soient évitées le plus possible. Une partie prédéterminée du couple du boîtier de transmission est déviée par le boîtier de transmission pour entraîner les pompes hydrauliques. Selon une alternative, une ou plusieurs pompes hydrauliques peuvent également être accouplées directement au moteur à combustion interne par une liaison à courroie. Dans un mode de réalisation particulièrement préféré de l'invention, l'entraînement hydraulique respectivement des ventilateurs de radiateurs ou des ventilateurs de refroidissement peut fonctionner à vitesse constante ou à vitesse variable. Le réglage de la vitesse nécessaire peut notamment être effectué indépendamment du point de fonctionnement du moteur à combustion interne ou du générateur. Les ventilateurs de radiateurs sont des ventilateurs radiaux entraînés par au moins un moteur 25 hydraulique. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, un ou plusieurs passages de guidage d'air s'étendent dans la direction du ou des entraînements électriques, c'est-à-dire dans la direction des moteurs 30 électriques des axes de véhicule entraînés, notamment de l'axe arrière, et/ou dans la direction d'un ou de plusieurs composants de l'électronique de puissance du système d'entraînement diesel-électrique, notamment des inverseurs de fréquence, et/ou vers le générateur du 35 système d' entraînement diesel-électrique lui-même. Suffisamment d'air de refroidissement peut être envoyé dans la direction des composants à refroidir à l'aide d'un ou de plusieurs ventilateurs de refroidissement à l'intérieur des passages de guidage d'air de façon qu'un refroidissement suffisant soit obtenu. Les ventilateurs de radiateurs ou les ventilateurs radiaux sont disposés, vu dans la direction de déplacement, derrière un plateau supérieur de la machine de travail et/ou au-dessus ou sur le générateur du système d'entraînement diesel-électrique. D'autres caractéristiques, détails et avantages de 10 l'invention sont décrits à l'aide du mode de réalisation représenté dans les dessins où : - les figures 1 à 4 sont une pluralité de représentations d'un camion à benne selon l'invention, - la figure 5 est une vue en perspective détaillée 15 du châssis du camion selon l'invention, et - la figure 6 est une représentation schématique d'un circuit hydraulique pour la fourniture d'énergie pour au moins un ventilateur du circuit de refroidissement. 20 Un camion à benne 10 est représenté sur les figures 1 à 4. Il s'agit ici d'un grand camion à benne tel qu'il est utilisé par exemple dans des mines de minerai. Des roues avant 14 et des roues arrière 16, entraînées par des moteurs électriques non représentés en davantage de 25 détails, sont supportées par un châssis rigide 12. Les roues arrière 16 sont représentées avec des pneus doubles. Une benne basculante 18 est montée pivotante sur le châssis 12 et est adaptée pour pouvoir être pivotée à 30 l'aide de vérins hydrauliques 20 disposés des deux côtés sur le véhicule. Le véhicule est bordé par un pare-chocs 22 dans la partie avant du véhicule 10, vu dans la direction de déplacement. Un module de radiateur 24 est agencé au-dessus du pare-chocs 22. Un plateau supérieur 35 26, sur lequel une cabine d'opérateur 28 est agencée, s'étend sur toute la largeur du camion à benne 10 au-dessus du module de radiateur 24. Dans le mode de réalisation représenté ici, la cabine d'opérateur 28 est disposée sur le côté du plateau supérieur 26 du côté gauche, vu dans la direction de déplacement. Ainsi, la cabine d'opérateur est située au-dessus de la roue avant gauche 14. Le camion à benne 10 comprend un système d'entraînement diesel-électrique qui est facilement reconnaissable sur la vue détaillée en perspective du châssis 12 sur la figure 5. Le système d'entraînement comprend un moteur diesel 40 monté dans la zone avant du châssis 12, vu dans la direction de déplacement. Le moteur à combustion interne 40 est en particulier situé dans la zone de l'axe avant 14 en dessous du plateau supérieur 26 et la cabine d'opérateur 28. Le module de radiateur 24 est situé directement en face du moteur à combustion interne 40 à la face avant du véhicule. Le moteur à combustion interne 40 entraîne le générateur 60 mécaniquement pour engendrer l'énergie électrique nécessaire pour les entraînements électriques. Deux moteurs à courant alternatif 80, qui sont intégrés à gauche et à droite dans l'axe arrière 16, servent à l'entraînement du véhicule. Une électronique de puissance 100 comportant les composants nécessaires tels que, par exemple, des convertisseurs de fréquence, etc. est prévue pour la commande et la régulation des moteurs électriques 80 et du générateur 60. Un circuit de refroidissement d'air sert notamment au refroidissement du générateur 60, de l'électronique de puissance 100 et des moteurs électriques 80. L'air de refroidissement est aspiré par deux ventilateurs radiaux 130 qui sont montés, vu dans la direction de déplacement, derrière le plateau supérieur 26 au-dessus du générateur 60 et en position centrale dans la direction transversale. L'air aspiré est acheminé par des passages de guidage d'air vers le générateur 60, vers l'électronique de puissance 100 et vers les moteurs électriques 80 et les engrenages ou transmissions planétaires de l'axe arrière entraîné 16. Les ventilateurs radiaux 130 ne sont pas alimentés en électricité mais comprennent chacun plutôt au moins un moteur hydraulique qui est entraîné par l'effet d'une pression hydraulique nécessaire via un circuit hydraulique. A cette fin, une ou plusieurs pompes hydrauliques sont entraînées, comme consommateurs auxiliaires, via le boîtier de transmission 50. Dans le mode de réalisation représenté, une pompe hydraulique 65 est entraînée par l'arbre traversant le générateur 60. Une représentation schématique du circuit hydraulique est visible sur la figure 6. La pompe hydraulique 65 est entraînée mécaniquement, par exemple, via le boîtier de transmission 50. Elle pompe de l'huile hydraulique d'un réservoir hydraulique 32 vers le moteur hydraulique 120 qui engendre le couple de rotation du ventilateur de radiateur 130. Le fluide hydraulique envoyé au moteur 120 est ensuite retourné au réservoir 32. Le moteur hydraulique 120 est sécurisé par le clapet anti-retour 110. La pompe hydraulique 65 est conçue comme un élément variable de façon à commander la vitesse du ventilateur, si bien que la vitesse du moteur de ventilateur 120 peut être réglée de manière variée. Une pompe supplémentaire ainsi qu'une valve de commande peuvent être raccordées en amont ou en aval de la pompe hydraulique 65. En raison de l'utilisation, selon l'invention, de moteurs hydrauliques comme moteurs de ventilateurs de radiateurs, des composants supplémentaires de l'électronique de puissance 100 pour concevoir un circuit électrique pour l'alimentation de moteurs de ventilateurs électriques peuvent être omis. L' électronique de puissance 100 utilisée ici présente une conception considérablement plus simple. De plus, la vitesse des moteurs de ventilateurs 120 peut être réglée indépendamment du point de fonctionnement du moteur à combustion interne 40 ou du générateur 60. En plus du refroidissement par air, un circuit de liquide de refroidissement, notamment un circuit commun 5 de refroidissement pour refroidir le générateur 60 et/ou l'électronique de puissance 100 et/ou les moteurs électriques 80 et/ou l'huile de transmission de l'engrenage planétaire peut également être prévu. Des pompes hydrauliques nécessaires à cet effet sont alors 10 également entraînées via le boîtier de transmission 50. REVENDICATIONS1. Camion à benne (10) ou camion ayant un système d'entraînement diesel-électrique et un système de refroidissement, caractérisé en ce que le système de refroidissement en tant que soufflerie pour radiateur (24) comprend deux ventilateurs radiaux (130) dont chacun est entraîné par un moteur hydraulique (120). 2. Camion à benne ou camion selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électricité engendrée par le système d' entraînement diesel-électrique sert exclusivement à l'alimentation du ou des moteurs d'entraînement (80). 3. Camion à benne ou camion selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'énergie hydraulique nécessaire peut être fournie par au moins une pompe hydraulique (65) pouvant être entraînée par le biais d'au moins un boîtier de transmission (50) associé au moteur à combustion interne (40) et/ou à un générateur (60) du système diesel-électrique. 4. Camion à benne ou camion selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moteurs hydrauliques (120) sont adaptés pour entraîner les ventilateurs de radiateurs et/ou des ventilateurs de refroidissement à une vitesse constante ou à une vitesse variable. 5. Camion à benne ou camion selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la vitesse des moteurs hydrauliques (120) des ventilateurs de radiateurs et/ou des ventilateurs de refroidissement peut être réglée indépendamment de la vitesse du moteur à combustion interne (40). 6. Camion à benne ou camion selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les ventilateurs de radiateurs et/ou les ventilateurs de refroidissement envoient de l'air, par des passages de guidage d'air, aux moteurs électriques (80) des axes de véhicule entraînés, notamment à l'axe arrière, et/ou à une ou plusieurs transmissions planétaires de l'axe de véhicule entraîné et/ou à un ou plusieurs composants de l'électronique de puissance (100), notamment aux inverseurs de fréquence et/ou au générateur du système d'entraînement diesel-électrique. 7. Camion à benne ou camion selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les ventilateurs radiaux (130) sont disposés, vu dans la direction de déplacement, derrière un plateau supérieur du camion à benne et/ou sur le générateur du système d'entraînement diesel-électrique.20