Brevet FR3015452A1 — publié le 20150626

Chariot de manutention L'invention est relative à un chariot de manutention comportant un moyen de manutention avec au moins un actionneur, un châssis automoteur et un moteur à combustion interne. L'invention est particulièrement utile dans son application aux chariots de manutention à bras télescopique, aux chariots de manutention à mât et aux nacelles d'élévation de personnel. Les chariots de manutention connus sont généralement équipés d'un moteur à combustion interne qui représente la seule source de puissance du chariot de manutention. Ce moteur à combustion interne anime la chaîne de transmission du châssis automoteur et une pompe hydraulique destinée à alimenter le ou les actionneurs permettant le fonctionnement du moyen de manutention. La tendance actuelle est à la réduction des émissions polluantes et de la consommation d'énergie, ainsi qu'au suivi d'une réglementation plus exigeante en matière d'ergonomie et de sécurité au travail. Pour respecter les normes antipollution et économiser le carburant consommé, tout en conservant les performances et les capacités des machines existantes, de nouveaux modes de génération de puissance s'avèrent souhaitables. En particulier, il est souhaitable d'éliminer totalement les pollutions en milieu fermé, pour éviter les risques d'échauffement en milieu chimique et les risques d'asphyxie du personnel. Les nouvelles solutions devront toutefois respecter les performances des machines actuelles ainsi que des durées de fonctionnement sans interruption de l'ordre d'au moins huit heures correspondant à une journée de travail. En outre, l'architecture des machines actuelles devra être sensiblement conservée, de manière à permettre l'utilisation de composants éprouvés et de bénéficier de la fiabilité des conceptions actuelles. À cet effet, une première solution est d'utiliser une technologie de puissance entièrement électrique. Une technologie entièrement électrique permet d'offrir des réserves d'énergie importantes pour une utilisation ponctuelle. En outre, la technologie entièrement électrique permet d'éliminer totalement les émissions polluantes et les consommations de carburant. Cependant, l'autonomie de fonctionnement requise n'est pas permise par une technologie entièrement électrique. En effet, un chariot de manutention muni d'un moteur à combustion interne avec un réservoir de carburant de 140 litres comporte dans son réservoir l'équivalent d'une énergie effective de 500 KWh. Pour obtenir une énergie effective embarquée de 500 KWh avec une technologie entièrement électrique, il est nécessaire de prévoir un volume supérieur à 2 m3 de batterie. Ce volume supérieur à 2 m3 de batterie présente une masse supérieure à 3 tonnes. La comparaison de ces valeurs avec le volume et la masse du chariot de manutention voisine de 11 tonnes conduit à rejeter l'utilisation d'une technologie entièrement électrique pour la génération de puissance d'un chariot de manutention. Un but de l'invention est par conséquent de modifier les chariots de manutention actuels pour réduire les émissions polluantes et diminuer la 15 consommation de carburant, tout en conservant les caractéristiques et les performances des chariots de manutention de l'art antérieur. Un autre but de l'invention est d'éviter une augmentation indésirable du volume extérieur et de la masse totale des chariots de manutention. L'invention a pour objet un chariot de manutention, comportant un châssis 20 automoteur, au moins un moyen de manutention avec au moins un actionneur et un moteur à combustion interne, caractérisé par le fait que le chariot de manutention comporte un moteur électrique réversible, apte à fonctionner en générateur électrique pour recharger au moins partiellement une batterie électrique du chariot de manutention constituant une source d'énergie pour le fonctionnement du moteur 25 électrique. Selon d'autres caractéristiques alternatives de l'invention : - Le moteur à combustion interne et le moteur électrique sont reliés par un accouplement permanent, de manière à autoriser l'entraînement du chariot automoteur et l'actionnement du au moins un moyen de manutention, uniquement 30 avec le moteur électrique. - L'accouplement permanent reliant le moteur à combustion interne et le moteur électrique comporte un moyen apte à libérer le fonctionnement du moteur électrique, lorsque le moteur à combustion interne est arrêté. - L'accouplement permanent reliant le moteur à combustion interne et le 5 moteur électrique comporte avantageusement un moyen survireur apte à passer en roue libre, lorsque la vitesse du moteur électrique dépasse la vitesse du moteur à combustion interne. - Le moteur à combustion interne, le moteur électrique et l'accouplement permanent les reliant peuvent être montés en alignement pour former un groupe 10 motopropulseur hybride. - Le châssis automoteur du chariot peut être mû par une transmission hydrostatique, ou alternativement, le châssis automoteur du chariot peut être mû par une transmission mécanique. - Le chariot de manutention comporte avantageusement des moyens de 15 recharge électrique de la batterie électrique constituant une source d'énergie pour le fonctionnement du moteur électrique, ces moyens étant aptes à être reliés au réseau électrique. - La batterie électrique constituant une source d'énergie pour le fonctionnement du moteur électrique peut avantageusement constituer la batterie 20 électrique de démarrage du moteur à combustion interne. - Le chariot de manutention peut avantageusement comporter un système auxiliaire d'assistance au démarrage du moteur à combustion interne. - Le chariot de manutention peut avantageusement comporter un système d'assistance de puissance instantanée au moteur à combustion interne, pour permettre 25 l'utilisation de moteurs à combustion interne de puissance modérée. L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 représente schématiquement un premier mode de réalisation de chariot de manutention selon l'invention. La figure 2 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation de chariot de manutention selon l'invention. En référence à la figure 1, un chariot de manutention selon l'invention comporte un châssis 1 muni de quatre roues 2 directrices et automotrices reliées par un arbre d'entraînement 3. Dans ce mode de réalisation, le chariot de manutention est un chariot à transmission hydrostatique, mais l'invention s'étend également à tout autre mode de transmission, notamment une transmission mécanique. L'arbre d'entraînement est entraîné par un moteur hydrostatique 4 alimenté par une pompe hydrostatique 5. La pompe hydrostatique 5 est montée sur la même ligne d'entraînement qu'une pompe 6 auxiliaire servant aux équipements du chariot de manutention, et fournissant le fluide hydraulique sous pression à un distributeur 6a de commande d'un moyen de manutention 6b comportant un actionneur. Le chariot de manutention selon l'invention comporte un moteur à combustion interne 7 dont le régime est variable par commande d'un accélérateur à main ou d'une pédale d'accélérateur. Dans cet exemple, le moteur 7 à combustion interne est alimenté en carburant par un réservoir 7a et peut être également muni d'un moyen auxiliaire de 20 démarrage 7b, par exemple un démarreur hydraulique. L'invention s'étend également au cas où le moteur 7 à combustion interne n'est pas associé à un démarreur hydraulique. L'invention s'étend également au cas où le moteur 7 à combustion interne est associé à un moyen d'assistance de puissance instantanée, par exemple un moyen 25 hydraulique. Le moteur à combustion interne 7 est relié par un accouplement permanent 9 à un moteur électrique 8. Le moteur électrique 8 est avantageusement un moteur électrique réversible, apte à fonctionner en générateur électrique pour recharger une batterie électrique 8a 30 constituant une réserve d'énergie pour le fonctionnement du moteur électrique. La batterie électrique 8a peut être associée à des moyens 8b de recharge électrique. Les moyens de recharge électrique 8b sont avantageusement aptes à être reliés au secteur électrique du réseau électrique. L'accouplement permanent 9 comporte avantageusement un moyen apte à libérer le moteur électrique 8 lorsque le moteur à combustion interne 7 est arrêté : cette disposition permet de ne pas transmettre de couple résistant du moteur à combustion interne 7 arrêté, au moteur électrique 8 et d'éviter une décharge indésirable de la batterie électrique 8a. Le montage du moteur thermique 7 et du moteur électrique 8 en alignement 10 avec l'accouplement permanent 9 permet de configurer un groupe motopropulseur hybride 10 schématisé par le contour en traits pointillés. Du fait des dimensions réduites de l'accouplement permanent 9 et du moteur électrique 8, les dimensions et la géométrie des chariots de manutention actuels sont pratiquement conservées, de sorte qu'une refonte entière des chariots de manutention 15 n'est pas nécessaire. De préférence, le moyen apte à libérer le moteur électrique 8 est un moyen survireur apte à libérer le moteur électrique, lorsque la vitesse du moteur électrique dépasse la vitesse du moteur à combustion interne. Ce moyen survireur apte à libérer le moteur électrique 8 est constitué dans 20 cet exemple par une roue libre de type survireur, l'invention couvrant également tout autre moyen survireur apte à libérer le moteur électrique. Une roue libre de type survireur permet de transmettre le couple du moteur à combustion interne vers le moteur électrique uniquement lorsque le régime de fonctionnement du moteur à combustion interne est supérieur au régime de 25 fonctionnement du moteur électrique. Il n'est par conséquent pas nécessaire d'éteindre complètement le moteur 7 à combustion interne lors d'une utilisation du moteur électrique, lorsque cela n'est pas indispensable. Grâce à l'invention, au démarrage du moteur à combustion interne, le moteur 30 à combustion interne entraîne toute la chaîne d'entraînement, du fait que la roue libre à survireur transmet le couple menant du moteur 7 à combustion interne vers le moteur électrique et vers la pompe hydrostatique 5 et la pompe auxiliaire 6. Lorsque la puissance du moteur à combustion interne 7 n'est pas entièrement utilisée, le moteur électrique 8 peut fonctionner en génératrice, pour recharger la batterie 8a. Lorsque la puissance du moteur 7 à combustion interne est entièrement utilisée et pourrait s'avérer insuffisante, le moteur électrique 8 procure son assistance pour fournir un couple additionnel au couple fourni par le moteur à combustion interne 8 et apporte la charge nécessaire pour maintenir les performances du chariot de manutention. Lorsque la batterie électrique 8a ne nécessite pas de rechargement, le moteur électrique 8 peut fonctionner en roue libre et n'entraîne qu'une faible résistance au fonctionnement de la chaîne d'entraînement. Lorsque le chariot de manutention est utilisé en milieu clos, susceptible d'être sensible aux échauffements ou de présenter des risques d'asphyxie, il est possible d'arrêter complètement le moteur 7 à combustion interne, pour éviter toute émission de fumée polluante ou asphyxiante et pour éviter toute consommation de carburant. Dans ce cas, le moteur électrique 8 est seul à fonctionner et le moteur à combustion interne est isolé par la roue libre à survireur 9, de sorte que le moteur à combustion interne ne fournit aucun couple résistant sur l'arbre du moteur électrique 8. Dans ce cas, le chariot de manutention fonctionne entièrement de manière électrique, et la puissance fournie à la pompe hydrostatique 5 et à la pompe auxiliaire 6 est entièrement fournie par le moteur électrique 8 alimenté par sa réserve d'énergie électrique 8a constituée par la batterie 8a. Dans le cas où le chariot de manutention risque un arrêt ou un fonctionnement non satisfaisant du fait d'une baisse de performance du moteur électrique 8, le moyen de démarrage auxiliaire 7b peut redémarrer automatiquement le moteur à combustion interne 7 pour assurer une puissance additionnelle, sans intervention particulière de l'opérateur conduisant le chariot de manutention. Ainsi, grâce à l'invention, le chariot de manutention selon l'invention peut fonctionner en mode d'absence d'émissions polluantes, de manière temporaire pour ne pas épuiser totalement la réserve d'énergie électrique constituée par la batterie 8a. Dans le cas où une assistance ponctuelle du moteur à combustion interne est requise, le moteur électrique 8 peut fournir l'assistance de puissance au moteur à combustion interne 7, de sorte qu'il est possible d'utiliser des moteurs à combustion interne 7 de puissance modérée, tout en conservant les performances et les caractéristiques des chariots de manutention de l'art antérieur comportant des moteurs à combustion interne de puissance supérieure à celle des chariots de manutention selon l'invention. La récupération d'énergie au freinage du chariot de manutention est disponible lorsque le moteur électrique 8 fonctionne en génératrice pour recharger la batterie électrique 8a, de sorte que la consommation d'énergie est optimisée, sans perte d'énergie au freinage. La conception du chariot de manutention selon l'invention est pratiquement voisine, au niveau mécanique, de la conception des chariots de manutention actuels, de sorte qu'une intégration du groupe motopropulseur 10 dans les chariots de manutention actuels peut être envisagée pour optimiser le fonctionnement des chariots de manutention actuels. Ainsi, l'invention couvre également des kits de remplacement de groupes motopropulseurs destinés à remplacer les groupes motopropulseurs à combustion interne de l'art antérieur. L'invention permet d'optimiser le pilotage et la commande du fonctionnement du chariot de manutention selon l'invention, du fait qu'il est nécessaire d'asservir un seul moteur électrique 8 fonctionnant en génératrice électrique, et du fait que l'utilisation d'une roue libre à survireur permet de se dispenser de tout embrayage ou de tout moyen de désaccouplement entre le moteur à combustion interne 7 et le moteur électrique 8. En référence à la figure 2, un autre mode de réalisation de chariot de manutention selon l'invention est un chariot de manutention à transmission mécanique. Le chariot de manutention selon l'invention comporte un châssis 11 muni de roues 12 directrices et motrices reliées entre elles par un arbre d'entraînement 13. L'arbre d'entraînement 13 est entraîné par un boîtier de transfert 14 relié à une boîte de vitesses 15. La boîte de vitesses 15 est montée en alignement avec un convertisseur de couple 15a et une pompe auxiliaire 16 de fourniture d'énergie hydraulique à un distributeur 16a et un moyen de manutention 16b comportant au moins un actionneur. Un moteur à combustion interne 17 alimenté par un réservoir de carburant 17a est associé à un moyen auxiliaire de puissance instantanée 17b, par exemple un moyen hydraulique. L'invention s'étend également au cas où le moteur à combustion interne 17 ne comporte aucun moyen d'assistance. L'invention s'étend également au cas où le moteur à combustion interne est associé à un autre moyen d'assistance, tel qu'un moyen auxiliaire de démarrage comparable au démarreur hydraulique 7b décrit en référence à la figure 1. Le moteur électrique 18 peut également fonctionner en génératrice électrique pour recharger une batterie électrique 18a constituant une source d'énergie pour le fonctionnement du moteur électrique 18. La batterie électrique 18a constituant une source d'énergie pour le fonctionnement du moteur électrique 18 est avantageusement reliée à des moyens de recharge 18b. Les moyens de recharge 18b sont avantageusement aptes à être reliés au secteur du réseau électrique. Le moteur à combustion interne 17 est relié à un moteur électrique 18 par l'intermédiaire d'un accouplement permanent 19. Le moteur électrique 18 est lié au convertisseur de couple 15a. L'accouplement permanent 19 comporte avantageusement un moyen apte à libérer le moteur électrique 18 lorsque le moteur à combustion interne 17 est arrêté : cette disposition permet de ne pas transmettre de couple résistant du moteur à combustion interne 17 arrêté, au moteur électrique 18 et d'éviter une décharge indésirable de la batterie électrique 18a. Le montage du moteur thermique 17 et du moteur électrique 18 en alignement avec l'accouplement permanent 19 permet de configurer un groupe motopropulseur hybride 20 schématisé par le contour en traits pointillés. Du fait des dimensions réduites de l'accouplement permanent 19 et du moteur électrique 18, les dimensions et la géométrie des chariots de manutention actuels sont pratiquement conservées, de sorte qu'une refonte entière des chariots de manutention n'est pas nécessaire. De préférence, le moyen apte à libérer le moteur électrique 18 est un moyen survireur apte à libérer le moteur électrique, lorsque la vitesse du moteur électrique dépasse la vitesse du moteur à combustion interne. Ce moyen survireur apte à libérer le moteur électrique 18 est constitué dans cet exemple par une roue libre de type survireur, l'invention couvrant également tout autre moyen survireur apte à libérer le moteur électrique. Une roue libre de type survireur permet de transmettre le couple du moteur à combustion interne vers le moteur électrique uniquement lorsque le régime de fonctionnement du moteur à combustion interne est supérieur au régime de fonctionnement du moteur électrique. Il n'est par conséquent pas nécessaire d'éteindre complètement le moteur 17 à combustion interne lors d'une utilisation du moteur électrique, lorsque cela n'est pas indispensable. Grâce à l'invention, au démarrage du moteur à combustion interne, le moteur à combustion interne entraîne toute la chaîne d'entraînement, du fait que la roue libre à survireur transmet le couple menant du moteur 17 à combustion interne vers le moteur électrique et vers boîte de vitesses 15 et la pompe auxiliaire 16. Lorsque la puissance du moteur à combustion interne 17 n'est pas entièrement utilisée, le moteur électrique 18 peut fonctionner en génératrice, pour recharger la batterie 18a. Lorsque la puissance du moteur 17 à combustion interne est entièrement utilisée et pourrait s'avérer insuffisante, le moteur électrique 18 procure son assistance pour fournir un couple additionnel au couple fourni par le moteur à combustion interne 18 et apporte la charge nécessaire pour maintenir les performances du chariot de manutention. Lorsque la batterie électrique 18a ne nécessite pas de rechargement, le moteur électrique 18 peut fonctionner en roue libre et n'entraîne qu'une faible résistance au fonctionnement de la chaîne d'entraînement. Lorsque le chariot de manutention est utilisé en milieu clos, susceptible d'être sensible aux échauffements ou de présenter des risques d'asphyxie, il est possible d'arrêter complètement le moteur 17 à combustion interne, pour éviter toute émission de fumée polluante ou asphyxiante et pour éviter toute consommation de carburant. Dans ce cas, le moteur électrique 18 est seul à fonctionner et le moteur à combustion interne est isolé par la roue libre à survireur 19, de sorte que le moteur à combustion interne ne fournit aucun couple résistant sur l'arbre du moteur électrique 18. Dans ce cas, le chariot de manutention fonctionne entièrement de manière électrique, et la puissance fournie à boîte de vitesses 15 et à la pompe auxiliaire 16 est entièrement fournie par le moteur électrique 18 alimenté par sa réserve d'énergie électrique 8a constituée par la batterie 18a. Dans le cas où le chariot de manutention risque un arrêt ou un fonctionnement non satisfaisant du fait d'une baisse de performance du moteur électrique 18, le moyen de démarrage auxiliaire 17b peut redémarrer automatiquement le moteur à combustion interne 17 pour assurer une puissance additionnelle, sans intervention particulière de l'opérateur conduisant le chariot de manutention. Ainsi, grâce à l'invention, le chariot de manutention selon l'invention peut fonctionner en mode d'absence d'émissions polluantes, de manière temporaire pour ne pas épuiser totalement la réserve d'énergie électrique constituée par la batterie 18a. Dans le cas où une assistance ponctuelle du moteur à combustion interne est requise, le moteur électrique 18 peut fournir l'assistance de puissance au moteur à combustion interne 17, de sorte qu'il est possible d'utiliser des moteurs à combustion interne 17 de puissance modérée, tout en conservant les performances et les caractéristiques des chariots de manutention de l'art antérieur comportant des moteurs à combustion interne de puissance supérieure à celle des chariots de manutention selon l'invention. La récupération d'énergie au freinage du chariot de manutention est disponible lorsque le moteur électrique 18 fonctionne en génératrice pour recharger la batterie électrique 18a, de sorte que la consommation d'énergie est optimisée, sans perte d'énergie au freinage. La conception du chariot de manutention selon l'invention est pratiquement voisine, au niveau mécanique, de la conception des chariots de manutention actuels, de sorte qu'une intégration du groupe motopropulseur 20 dans les chariots de manutention actuels peut être envisagée pour optimiser le fonctionnement des chariots de manutention actuels. Ainsi, l'invention couvre également des kits de remplacement de groupes motopropulseurs destinés à remplacer les groupes motopropulseurs à combustion interne de l'art antérieur. L'invention permet d'optimiser le pilotage et la commande du fonctionnement du chariot de manutention selon l'invention, du fait qu'il est nécessaire d'asservir un seul moteur électrique 18 fonctionnant en génératrice électrique, et du fait que l'utilisation d'une roue libre à survireur permet de se dispenser de tout embrayage ou de tout moyen de désaccouplement entre le moteur à combustion interne 17 et le moteur électrique 18. L'invention décrite en référence à deux modes de réalisation particuliers ne leur est nullement limitée, mais couvre au contraire toute modification de forme et toute variante de réalisation dans le cadre des revendications annexées. REVENDICATIONS1. Chariot de manutention comportant un châssis automoteur (1, 11), un moyen (6b, 16b) de manutention avec un actionneur et un moteur (7, 17) à combustion interne, caractérisé par le fait que le chariot de manutention comporte un moteur électrique (8, 18) réversible apte à fonctionner en générateur électrique pour recharger au moins partiellement une batterie électrique (8a, 18a) du chariot de manutention, cette batterie électrique (8a, 18a) constituant une source d'énergie pour le fonctionnement du moteur électrique (8, 18). 2. Chariot selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moteur à combustion interne (7, 17) et le moteur électrique (8, 18) sont reliés par un accouplement permanent (9, 19), de manière à autoriser l'entraînement du chariot automoteur et l'actionnement du au moins un moyen de manutention (6b, 16b) uniquement avec le moteur électrique (8, 18). 3. Chariot selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'accouplement permanent (9, 19) reliant le moteur à combustion interne (7, 17) et le moteur électrique (8, 18) comporte un moyen apte à libérer le fonctionnement du moteur électrique, lorsque le moteur à combustion interne est arrêté. 4. Chariot selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'accouplement permanent (9, 19) reliant le moteur à combustion interne (7, 17) et le moteur électrique (8, 18) comporte un moyen survireur apte à passer en roue libre, lorsque la vitesse du moteur électrique (8, 18) dépasse la vitesse du moteur à combustion interne (7, 17). 5. Chariot selon la revendication 2, la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé par le fait que le moteur à combustion interne (7, 17), le moteur électrique (8, 18) et l'accouplement permanent (9, 19) les reliant sont montés en alignement pour former un groupe motopropulseur hybride (10, 20). 6. Chariot selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le 30 fait que le châssis automoteur du chariot (1) est mû par une transmission hydrostatique. 7. Chariot selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le châssis automoteur (11) du chariot est mû par une transmission mécanique. 8. Chariot selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le chariot de manutention comporte des moyens de recharge (8b, 18b) électriques de la batterie électrique (8a, 18a) constituant une source d'énergie pour le fonctionnement du moteur électrique (8, 18) et par le fait que ces moyens (8b, 18b) sont aptes à être reliés au secteur du réseau électrique. 9. Chariot selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la batterie électrique (8a, 18a) constituant une source d'énergie pour le fonctionnement du moteur électrique (8, 18) constitue la batterie électrique de démarrage du moteur à combustion interne (7, 17). 10. Chariot selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le chariot comporte un moyen d'assistance au démarrage (7b) associé au moteur à combustion interne (7). 11. Chariot selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le chariot comporte un moyen d'assistance de puissance instantanée (17b) associé au moteur à combustion interne (17).