Brevet FR3038868A1 — publié le 20170120

La présente invention concerne le domaine des transmissions hydrostatiques pour des engins motorisés par des moteurs équipant les roues. De tels moteurs sont généralement dénommés « moteurs- roues ». En particulier, de tels moteurs peuvent incorporer la fonction de palier, incluant les roulements et un arbre de roue. De tels moteurs peuvent également incorporer des freins statiques ou dynamiques. Ces moteurs sont particulièrement avantageux pour être placés sur les machines enjambeuses sans essieu, pour avoir une traction hydrostatique sur des roues directrices, ou pour les machines à hauteur variable. Plus précisément la présente invention concerne les systèmes de transmission hydrostatique comprenant un moteur thermique, au moins une pompe actionnée par le moteur thermique et au moins un moteur roue alimenté par la pompe, pour la motorisation d'un engin. La combinaison d'une pompe actionnée par un moteur thermique et d'un moteur roue constitue une transmission hydrostatique. D'une manière connue, on peut faire varier le rapport de démultiplication de la transmission en faisant varier la cylindrée de la pompe, et éventuellement des moteurs. Le circuit peut également être piloté en pression par le contrôle de cylindrée de la pompe. D'une manière habituelle, les machines à transmission hydrostatique sont pilotées en débit ou en pression via un contrôle de cylindrée de la pompe. Pour les engins équipés d'une pompe a cylindrée variable, l'arrêt de la machine peut s'obtenir par la mise à zéro de la cylindrée de la pompe. D'une manière connue en soi, l'entrainement de la ou des pompes par le moteur thermique est réalisé directement ou indirectement, c'est-à-dire que l'arbre de la pompe peut être lié à l'arbre du moteur thermique, ou par l'intermédiaire d'autres organes intercalés. Dans une transmission hydrostatique d'engin mobile, la répartition du couple transmis à chaque roue du véhicule est 3038868 2 proportionnelle à l'écart de pression aux bornes du moteur, et à sa cylindrée active. Lors de l'utilisation d'engins mobiles, les conditions de fonctionnement peuvent varier fortement. Cela peut être lié à la 5 variation de charge à chaque roue, au terrain lui-même, plat ou en pente (montée, descente, devers...), avec comme conséquences un risque de patinage d'une ou de plusieurs roues de l'engin. Afin de prévenir ou de supprimer le patinage d'une roue, une première solution connue est d'utiliser des systèmes de diviseur de 10 débit, ou de faire un contrôle de vitesse de roues avec des restrictions pilotées, ou encore de faire des liaisons hydrauliques entre roues. Mais ces systèmes consomment de la puissance de manière inutile, et nécessitent des ajouts de valves dans le circuit. Une autre manière connue pour tenter de supprimer le patinage 15 d'une roue, qui procure un meilleur rendement, est de modifier la cylindrée de cette roue, afin de limiter son couple pour un niveau de pression donnée. Cela est utilisé de longue date par exemple sur des engins tels que les pulvérisateurs automoteurs, pour lesquels les conditions de 20 charge évoluent selon le niveau de produit présent dans la cuve, et dont la répartition de charge entre l'essieu avant et l'essieu arrière évolue fortement selon la pente, de par la hauteur de son centre de gravité. Certains constructeurs proposent au conducteur d'adapter la répartition du couple aux différentes roues motrice de l'engin, en 25 agissant sur un sélecteur situé au poste de conduite. Dans ce type d'ergonomie, l'intervention du conducteur est nécessaire pour anticiper une situation de patinage et éviter le risque. Dans ce contexte la présente invention a pour but de perfectionner l'état de la technique en proposant de nouveaux moyens 30 qui permettent un contrôle automatique de cylindrée sur engin, sans nécessiter l'intervention du conducteur. Ce but est atteint dans le cadre de l'invention grâce à un système de transmission hydrostatique comprenant un moteur 3038868 3 thermique, au moins une pompe actionnée par le moteur thermique et au moins un moteur roue alimenté par la pompe, pour la motorisation d'un engin, caractérisé par le fait que le moteur roue est un moteur à plusieurs cylindrées, que le système comprend au moins un capteur 5 adapté pour détecter soit un patinage de roue, soit les conditions propices à un patinage et un module de contrôle qui opère automatiquement une variation de la cylindrée d'un moteur entrainant une roue considérée, en diminuant la cylindrée d'un moteur là où un risque de patinage ou un patinage déjà initié augmente, ou en 10 augmentant la cylindrée d'un moteur là où un risque de patinage ou un patinage disparait. L'invention propose également un procédé de pilotage de cylindrée de moteur roue mettant en oeuvre le système précité et qui comprend les étapes consistant à détecter soit un patinage de roue, soit 15 les conditions propices à un patinage et à opérer automatiquement une variation de la cylindrée d'un moteur entrainant une roue considérée, en diminuant la cylindrée d'un moteur là où un risque de patinage ou un patinage déjà initié augmente, ou en augmentant la cylindrée d'un moteur là où un risque de patinage ou un patinage disparait. 20 L'invention concerne également les véhicules ou engins comportant un système de transmission hydrostatique du type précité et/ou mettant en oeuvre le procédé de pilotage de cylindrée de moteur précité. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente 25 invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels la figure unique annexée représente un schéma simplifié de moyens conformes à la présente invention formant un automatisme de contrôle de cylindrée de moteurs, sur un engin ayant 30 quatre roues motrices, alimentés par deux pompes. Comme indiqué précédemment, la présente invention concerne un système de transmission hydrostatique 10 comprenant un moteur thermique 20, au moins une pompe 30 (en l'espèce deux pompes 32, 34 3038868 4 selon le mode de réalisation particulier illustré sur la figure annexée) actionnée par le moteur thermique 20 et au moins un moteur roue 40 à plusieurs cylindrées alimenté par la pompe 30 (en l'espèce quatre moteurs roues 42, 44, 46, 48 constituant respectivement des moteurs 5 avant gauche, avant droit, arrière gauche et arrière droit), pour la motorisation d'un engin. Plus précisément selon l'invention le système comprend au moins un capteur 50 adapté pour détecter soit un patinage de roue, soit les conditions propices à un patinage et un module de contrôle 60 qui 10 opère automatiquement une variation de la cylindrée d'un moteur 40 entrainant une roue considérée, en diminuant la cylindrée d'un moteur là où un risque de patinage ou un patinage déjà initié augmente, ou en augmentant la cylindrée d'un moteur là où un risque de patinage ou un patinage disparait. 15 L'utilisation d'un automatisme 60 qui détecte soit un patinage de roue, soit des conditions propices à un patinage de roue, permet de supprimer l'intervention du conducteur. En effet le module de contrôle 60 conforme à l'invention décide automatiquement de varier la cylindrée du moteur entrainant la roue considérée, en diminuant la cylindrée sur 20 le risque ou le patinage déjà initié augmente, ou en augmentant la cylindrée, sur le risque ou le patinage disparait. Le couple exercé sur chaque roue, pour une pression donnée, est fonction de la cylindrée de chaque moteur roue. Diminuer la cylindrée sur une roue diminue le couple exercé, à pression égale. 25 D'une manière générale, l'automatisme 60 consiste à retirer de la cylindrée sur les roues propices à patiner, ce qui revient à déplacer de la cylindrée sur les roues les moins propices à patiner, qui sont en général les roues qui ont le plus de charge. Déplacer de la cylindrée signifie répartir différemment la cylindrée en en mettant 30 proportionnellement plus sur une roue et moins sur d'autres, ce qui revient, à pression d'alimentation égale, à répartir le couple de traction différemment entre les roues. 3038868 5 L'automatisme 60 utilise en particulier des informations relatives à la configuration de l'engin, transmise par des capteurs, directement, ou via un réseau, par exemple des capteurs de vitesse de roue (détection de patinage), ou par essieu, ou des capteurs de configuration 5 (rampe de pulvérisation déployée, outil en fonctionnement,.. ) ou de charge (cuve de pulvérisateur pleine ou non, ou son niveau), ou d'enfoncement des suspensions sous la charge, ou un capteur de hauteur de suspension pour les machines à hauteur variable (enjambeurs réglables, ou machines ayant une hauteur de route et une 10 hauteur de champ). L'automatisme 60 conforme à l'invention peut également utiliser des données pré-établies relatives au terrain lui-même : plat ou en pente, montée, descente, dévers, via un GPS et une cartographie, une centrale inertielle, ou un inclinomètre. 15 Tous ces moyens de capture et de fourniture d'information sont connus en eux-mêmes et ne seront donc pas décrits plus en détail par la suite. La variation de cylindrée pilotée par le module de contrôle conforme à la présente invention peut être continue ou discrète, par 20 pas, selon la technologie des moteurs considérée. Dans le cas de moteur à pistons radiaux, à came multilobes, il existe aujourd'hui des moteurs à 2, 3, 4 ou plus de cylindrées ou étages commutables dans un même produit. Cela permet d'obtenir des effets vis-à-vis des phénomènes de patinage, aussi performants que dans le 25 cas de technologies à variation continue de cylindrée, avec les qualités intrinsèques de cette technologie que sont la régularité de fonctionnement à basse vitesse, le rendement élevés et le faible niveau de bruit. De tels moteurs comprenant au moins deux cylindrées ou étages, assimilables à des sous moteurs, seront dénommés « moteurs 30 multi-cylindrées » par la suite. Le contrôle de cylindrée d'un moteur à came, sur 2, 3 ou 4 étages est donc un moyen efficace de contrôle de patinage pour les engins mobiles tels que pulvérisateurs, récolteuses,..., qui peut être 3038868 6 automatisé de façon simple, selon les conditions de charges de l'engin considéré, et ses conditions de fonctionnement, pente, devers, virage... Les moteurs roues 40 tournent généralement à la vitesse de la roue associée. Dans le cas de moteurs 40 à plusieurs cylindrées 5 commutables il est donc souhaitable chaque fois que le module de contrôle 60 retire ou ajoute un étage ou une cylindrée moteur, de piloter et d'adapter la cylindrée de la pompe 30, pour garder une vitesse de l'engin inchangée. Le contrôle de la cylindrée peut être opéré par essieu ou par 10 moteur. On a représenté sur la figure annexée le schéma d'un module de contrôle 60 conforme à la présente invention appliqué à un engin ayant 4 roues motrices 42, 44, 46 et 48, alimentés par 2 pompes 32, 34. On aperçoit sur la figure annexée un ensemble 52 de capteurs 15 destiné à piloter des critères de changement préventif de cylindrée, par exemple du type capteurs de pression, inclinomètre, de vitesse, d'angle, etc ... adaptés pour fournir des informations sur le véhicule et ses composants, notamment par exemple la géométrie, la masse, l'inertie, la cartographie, le rendement, etc ... ainsi que la demande du 20 conducteur, notamment par exemple l'accélération, le freinage, la sélection de mode (déplacement sur route ou en champs), etc ... On aperçoit également sur la figure annexée un ensemble 54 de capteurs destiné à piloter des critères de changement correctif de cylindrée, par exemple des capteurs de vitesse et accélération des 25 roues, angle de braquage, accélération du véhicule (3 axes), etc ... Le module de contrôle 60 comprend un premier sous module 62 qui détermine à partir des signaux issus des capteurs 52, des critères de changement préventif de cylindrée, notamment sur la base de la répartition de charge par roue, de la pente, du dévers, du niveau de 30 pression des pneumatiques, de la vitesse du véhicule, de l'angle de braquage, du rendement, etc ... Le module de contrôle 60 comprend également un deuxième sous module 64 qui détermine à partir des signaux issus des capteurs 3038868 7 54, des critères de changement correctif de cylindrée, notamment sur la base de d'un taux de patinage optimum, de l'état antérieur, de la stabilité du véhicule et de ses organes, etc ... Le module de contrôle 60 comprend de plus un troisième sous 5 module 66 qui assure la logique de sélection de la cylindrée moteur, par exemple en augmentant la cylindrée lorsque la charge d'une roue augmente et en diminuant la cylindrée des moteurs sur le haut de pente si la pente est supérieure à un seuil par exemple de 20%. Le module 66 opère le calcul et la sélection des cylindrées moteur optimales et le 10 calcul des cylindrées de pompe adaptées pour assurer une continuité de service. Les consignes sont appliquées aux moteurs 42, 44, 46 et 48 par un sous module 68 pour assurer la sélection de la cylindrée de chacun des moteurs avant gauche 42, avant droit 44, arrière gauche 46 et 15 arrière droit 48. Les consignes sont appliquées aux pompes 32, 34, pour l'ajustement de leur cylindrée respective, par un module adapté 69. Le module 69 peut piloter l'asservissement de contrôle de cylindrée des pompes, ou bien être directement intégré dans l'actionneur de cylindrée 20 situé sur la pompe. D'une manière préférée pour les moteurs à pistons radiaux et cames multilobes, en particulier pour les moteurs à plusieurs cylindrées, les moteurs tournent à la vitesse de la roue. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée au mode de 25 réalisation particulier qui vient d'être décrit, mais s'étend à toute variante conforme à son esprit. 30 REVENDICATIONS1. Système de transmission hydrostatique comprenant un moteur thermique (20), au moins une pompe (30, 32, 34) actionnée par le moteur thermique (20) et au moins un moteur roue (40 ; 42, 44, 46, 48) alimenté par la pompe (30, 32, 34), pour la motorisation d'un engin, caractérisé par le fait que le moteur roue (40 ; 42, 44, 46, 48) est un moteur à plusieurs cylindrées, que le système comprend au moins un capteur (50 ; 52, 54) adapté pour détecter soit un patinage de roue, soit les conditions propices à un patinage et un module de contrôle (60) qui opère automatiquement une variation de la cylindrée d'un moteur (40 ; 42, 44, 46, 48) entrainant une roue considérée, en diminuant la cylindrée d'un moteur là où un risque de patinage ou un patinage déjà initié augmente, ou en augmentant la cylindrée d'un moteur là où un risque de patinage ou un patinage disparait. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le module de contrôle (60) utilise des informations relatives à la configuration de l'engin, transmise par des capteurs, directement, ou via un réseau. 3. Système selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le au moins un capteur (50) comprend au moins un capteur de vitesse par roue ou par essieu, au moins un capteur de configuration, par exemple rampe de pulvérisation déployée, outil en fonctionnement ou non, ou de charge, par exemple cuve de pulvérisateur pleine ou non, ou son niveau, ou enfoncement des suspensions sous la charge, ou au moins un capteur de hauteur de suspension et/ou le module de contrôle (60) utilise des données préétablies relatives au terrain: plat ou en pente, montée, descente, dévers, via un GPS et une cartographie, une centrale inertielle, ou un inclinomètre. 4. Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la variation de cylindrée pilotée par le module de contrôle (60) est continue. 3038868 9 5. Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la variation de cylindrée pilotée par le module de contrôle (60) est discrète par pas. 6. Système selon l'une des revendications 1 à 3 et 5, caractérisé 5 par le fait que le moteur roue (40 ; 42, 44, 46, 48) est un moteur à pistons radiaux, à came multilobes et multi-cylindrées 7. Système selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le module de contrôle (60) est adapté pour piloter et adapter la cylindrée de la pompe (30) chaque fois que le module de contrôle 10 retire ou ajoute un étage ou une cylindrée moteur. 8. Système selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'il comprend 4 roues motrices (40 ; 42, 44, 46, 48), alimentés par 2 pompes (30, 32, 34). 9. Système selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par 15 le fait qu'il comprend un premier ensemble (52) de capteurs destiné à piloter des critères de changement préventif de cylindrée, par exemple du type capteurs de pression, inclinomètre, de vitesse et d'angle, adaptés pour fournir des informations sur le véhicule et ses composants, notamment par exemple la géométrie, la masse, l'inertie, la 20 cartographie, le rendement, ainsi que la demande du conducteur, notamment par exemple l'accélération, le freinage, la sélection de mode, un deuxième ensemble (54) de capteurs destiné à piloter des critères de changement correctif de cylindrée, par exemple des capteurs de vitesse et accélération des roues, angle de braquage, accélération du véhicule, 25 un premier sous module (62) qui détermine à partir des signaux issus du premier ensemble de capteurs (52), des critères de changement préventif de cylindrée, notamment sur la base de la répartition de charge par roue, de la pente, du dévers, du niveau de pression des pneumatiques, de la vitesse du véhicule, de l'angle de braquage, du 30 rendement, un deuxième sous module (64)qui détermine à partir des signaux issus du deuxième ensemble de capteurs (54), des critères de changement correctif de cylindrée, notamment sur la base de d'un taux de patinage optimum, de l'état antérieur, de la stabilité du véhicule et 3038868 10 de ses organes, un troisième sous module (66) qui assure la logique de sélection de la cylindrée moteur, par exemple en augmentant la cylindrée lorsque la charge d'une roue augmente et en diminuant la cylindrée des moteurs sur le haut de pente si la pente est supérieure à 5 un seuil par exemple de 20%. 10. Procédé de pilotage de cylindrée de moteur roue mettant en oeuvre le système conforme à l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à détecter soit un patinage de roue, soit les conditions propices à un patinage et à opérer 10 automatiquement une variation de la cylindrée d'un moteur (40 ; 42, 44, 46, 48) entrainant une roue considérée, en diminuant la cylindrée d'un moteur là où un risque de patinage ou un patinage déjà initié augmente, ou en augmentant la cylindrée d'un moteur là où un risque de patinage ou un patinage disparait. 15 11. Véhicule ou engin comportant un système de transmission hydrostatique conforme à l'une des revendications 1 à 9. 12. Véhicule ou engin mettant en oeuvre un procédé de pilotage de cylindrée de moteur selon la revendication 10. 20