Brevet FR3135927A1 — publié le 20231201

L’invention concerne un système d’entraînement (100) pour une machine de travail mobile, le système d’entraînement (100) comportant un module hydrostatique de déplacement comprenant au moins une pompe hydrostatique (101) reliée à au moins un moteur hydrostatique (102), le moteur hydrostatique (102) étant couplé à au moins une roue motrice (5a) de la machine de travail mobile pour entraîner une rotation de la au moins une roue motrice (5a), et au moins deux moteurs électriques (105, 106) pour entraîner la pompe hydrostatique (101), les deux moteurs électriques (105, 106) et la pompe hydrostatique (101) étant montés en série sur un arbre principal commun (104) pour être animés d’une rotation synchrone. Figure pour l’abrégé : Fig. 2 Système d’entraînement pour une machine de travail mobile L’invention se rapporte au domaine des systèmes d’entraînement pour des machines de travail mobiles à motorisation électrique. Arrière-plan technologique Des machines de travail mobiles sont tendanciellement équipées d’un système de déplacement comportant un moteur électrique pour limiter les émissions de gaz polluant. Le système de déplacement peut comporter un accouplement mécanique entre le moteur et les roues motrices. Dans ce cas, il est nécessaire d’arrêter et d’inverser le sens de rotation du moteur électrique pour inverser le sens de déplacement de la machine de travail. Cependant, un système de déplacement hydrostatique, comportant au moins une pompe hydrostatique et un moteur hydrostatique de roue, permet de générer un meilleur effort de traction dans le cas où une vitesse de déplacement de la machine de travail est faible. US10578211 divulgue un véhicule utilitaire de levage de personnes comportant un système de déplacement hydrostatique entraînant les essieux, le véhicule comportant quatre roues et pouvant se déplacer en marche avant et en marche arrière. Le système d’entraînement décrit inclut un moteur électrique entraînant deux pompes, l’une pour le déplacement du véhicule et l’autre pour l’actionnement d’un dispositif de levage, le moteur électrique et les deux pompes étant montés en série sur un arbre de transmission commun. Cependant, un tel dispositif comporte des limites. En effet, le moteur électrique fournit une quantité de puissance limitée et doit entraîner les deux pompes. Ainsi, un effort produit par le système d’entraînement est nécessairement limité. Résumé Une idée à la base de l’invention est de fournir une machine de travail mobile à motorisation électrique qui permette d’augmenter une quantité de puissance disponible pour le déplacement et éventuellement l’actionnement d’un dispositif de levage. Selon un mode de réalisation, l’invention fournit un système d’entraînement pour une machine de travail mobile, le système d’entraînement comportant : - un module hydrostatique de déplacement comprenant au moins une pompe hydrostatique reliée à au moins un moteur hydrostatique, le moteur hydrostatique étant couplé à au moins une roue motrice de la machine de travail pour entraîner une rotation de la au moins une roue motrice ; - et au moins deux moteurs électriques pour entraîner la pompe hydrostatique, les deux moteurs électriques et la pompe hydrostatique étant montés en série sur un arbre principal commun pour être animés d’une rotation synchrone. Grâce à ces caractéristiques, le système d’entraînement fournit un effort de traction hydrostatique important. En outre, une association d’au moins deux moteurs électriques permet d’additionner des couples et des puissances des moteurs électriques. Ainsi, sans augmenter une intensité du courant électrique, un couple total disponible et une puissance totale disponible est plus élevée. Ce maintien d’une valeur d’intensité modérée permet d’éviter un échauffement néfaste des composants du système d’entraînement et donc de prolonger une durée de vie des composants. Selon des modes de réalisation, un tel système d’entraînement peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. Selon un mode de réalisation, les deux moteurs électriques sont situés de part et d’autre de la pompe hydrostatique. Ainsi, des efforts sur l’arbre principal commun sont mieux répartis de manière à limiter l’effort appliqué sur chaque portion de l’arbre et de ne pas dépasser des contraintes mécaniques acceptables, évitant ainsi une usure et un risque de dysfonctionnement du système d’entraînement. Selon un mode de réalisation, le système d’entraînement comporte en outre une pompe hydraulique d’actionnement reliée à au moins un actionneur hydraulique, ledit au moins un actionneur hydraulique étant agencé pour actionner un bras de levage de la machine de travail ; la pompe hydraulique d’actionnement étant montée en série sur ledit arbre principal commun pour être animée d’une rotation synchrone avec la pompe hydrostatique. Ainsi, ledit moteur électrique peut entraîner à la fois la pompe hydraulique d’actionnement et la pompe hydrostatique tout en optimisant une répartition des couples résistants générés par les deux pompes, ce qui limite les couples à transmettre par chaque portion de l’arbre principal commun. Ainsi, comme la puissance motrice pour un mouvement du bras de levage et la puissance motrice pour un déplacement de la machine de travail mobile sont toutes les deux engendrées par la rotation de l’arbre principal commun, les occasions d’arrêter la rotation de l’arbre principal commun au cours de l’exploitation de la machine sont diminuées. Cette disposition contribue donc à lisser le fonctionnement du ou des moteurs électriques. Ainsi, il est possible de diminuer le nombre d’arrêts et de redémarrages du ou des moteurs électriques et les inconvénients qui en résultent : courant de démarrage important, échauffement, utilisation intensive diminuant la durée de vie des composants électriques. Selon un mode de réalisation, la pompe hydraulique d’actionnement est montée directement en série avec la pompe hydrostatique. Selon un mode de réalisation, deux dits moteurs électriques sont situés de part et d’autre d’un ensemble constitué de la pompe hydrostatique et de la pompe hydraulique d’actionnement montée directement en série avec la pompe hydrostatique. Selon un mode de réalisation, un dit moteur électrique est monté entre la pompe hydraulique d’actionnement et la pompe hydrostatique. Selon un mode de réalisation, la pompe hydraulique d’actionnement est une pompe à volumétrie variable. Ainsi, un débit produit par la pompe hydraulique d’actionnement peut varier en fonction d’un besoin de vitesse de mouvement du bras de levage. Selon un mode de réalisation, la pompe hydraulique d’actionnement comporte un plateau à inclinaison variable. Selon un autre mode de réalisation, la pompe hydraulique d'actionnement est une pompe à cylindrée fixe, le système d'entraînement comportant en outre des moyens pour dériver un débit généré par la pompe hydraulique d'actionnement vers un réservoir de réception en réponse à une non-consommation du débit généré, par exemple lorsque le débit généré par la pompe hydraulique d'actionnement est supérieur au besoin de débit en raison d’un régime du moteur électrique supérieur au besoin de la pompe hydraulique d'actionnement. Le régime du moteur électrique peut être causé par une demande provenant d’autres éléments pour d'autres besoins, comme la pompe hydrostatique de déplacement liée au même arbre de transmission principal. Le débit excédentaire, non utilisé par des mouvements hydrauliques, peut être orienté vers le réservoir par un distributeur hydraulique. Ainsi, lorsque le débit de la pompe hydraulique d'actionnement n’est pas utilisé, il peut être dérivé vers le réservoir de réception. Selon un mode de réalisation, le système d’entraînement comporte en outre une unité de commande, l’unité de commande comportant une interface opérateur, l’unité de commande étant configurée pour démarrer une rotation de l’arbre principal commun en réponse à la réception d’une demande de levage du bras ou d’une demande de déplacement de la machine de travail par l’interface opérateur. Ainsi, un opérateur pourra commander le système d’entraînement en transmettant un signal de levage du bras, un signal d’abaissement du bras ou un signal de déplacement de la machine de travail mobile. Selon un mode de réalisation, la rotation de l’arbre principal commun s’arrête après une durée de latence pendant laquelle aucune demande de levage du bras de levage ou demande de déplacement de la machine de travail mobile n’est reçue par l’interface opérateur. Ainsi, un nombre de démarrages des moteurs électriques est réduit, permettant de préserver l’inertie du système d’entraînement. En outre, une réduction du nombre de démarrages des moteurs électriques permet d’optimiser une durée de vie des moteurs électriques et des onduleurs, les moteurs électriques et les onduleurs se détériorant lorsqu’ils sont soumis trop fréquemment à des courants de démarrage par ailleurs importants. Selon un mode de réalisation, les moteurs électriques sont aptes à générer une puissance motrice totale et l’unité de commande permet de faire varier une répartition de la puissance motrice totale entre une puissance motrice partielle affectée au déplacement de la machine de travail mobile et une puissance motrice partielle affectée à l’actionnement du bras de levage. L’unité de commande peut être paramétrée d’usine, ou configurée par l’utilisateur. Pour une configuration par l’utilisateur, une interface homme-machine appropriée peut être prévue dans le poste de commande et peut revêtir différentes formes : par exemple un menu dédié d’une interface graphique, un bouton à au moins deux positions, un bouton type potentiomètre, et plus généralement par tout autre type de commande mise à disposition de l’utilisateur pour agir sur la répartition de la puissance. Ainsi, la puissance générée par la pompe hydrostatique et la pompe hydraulique d’actionnement sera ajustée par l’unité de commande en fonction des besoins en pression et débit. Selon un mode de réalisation, l’unité de commande fait varier ladite répartition de la puissance motrice totale en réponse à une demande de répartition reçue par l’interface opérateur. Ainsi, selon un mode de fonctionnement, l’opérateur peut faire varier lui-même l’utilisation de la puissance motrice disponible en influençant la répartition entre la puissance affectée au déplacement de la machine de levage et la puissance affectée à l’actionnement du bras de levage. Selon un mode de réalisation, le système d’entraînement comporte en outre un troisième moteur électrique monté en série sur ledit arbre principal commun. Ainsi, une quantité de puissance disponible peut augmenter et/ou des courants plus faibles peuvent être utilisés pour engendrer une puissance de même intensité. Selon un mode de réalisation, au moins deux dits moteurs électriques sont montés directement en série. Selon un mode de réalisation, l’arbre principal commun est formé par des segments d’arbre couplés en rotation les uns aux autres par des dispositifs de couplage. Ainsi, une longueur de l’arbre principal commun peut s’adapter à des pompes supplémentaires et des moteurs supplémentaires qui peuvent être ajoutés au système d’entraînement. De plus, différents éléments constitutifs du système d’entraînement sont soumis à une rotation synchrone. Selon un mode de réalisation, un dit dispositif de couplage est un dispositif à cannelures. Selon un mode de réalisation, la pompe hydrostatique et/ou un dit moteur électrique comporte un arbre traversant formant un dit segment d’arbre, ledit arbre traversant comportant deux extrémités munies respectivement de dispositifs de couplage. Ainsi, les différents éléments constitutifs du système d’entraînement peuvent être montés en série pour former l’arbre principal commun. Selon un mode de réalisation, la pompe hydrostatique comporte une bride de montage principale et une bride de montage auxiliaire, la bride de montage principale étant disposée sur un premier côté de la pompe hydrostatique traversé par l’arbre principal commun et la bride de montage auxiliaire étant disposée sur un second côté de la pompe hydrostatique, le second côté de la pompe hydrostatique étant opposé au premier côté et étant également traversé par l’arbre principal commun. Ainsi, les moteurs électriques peuvent être facilement montés de chaque côté de la pompe hydrostatique. Selon un mode de réalisation, la pompe hydrostatique est une pompe à circulation réversible comportant un organe de commande actionnable pour inverser un sens de circulation du fluide entre la pompe hydrostatique et le moteur hydrostatique sans changer un sens de rotation de l’arbre principal commun. Ainsi, le sens de circulation du fluide peut être inversé, permettant à un sens de déplacement de la machine de travail mobile d’être inversé également. Ainsi, il n’est pas nécessaire de changer un sens de rotation de l’arbre principal commun et/ou des moteurs électriques. Ainsi, une inertie du système d’entraînement est conservée en changement de sens de déplacement de la machine de travail mobile. Selon un mode de réalisation, la pompe hydrostatique est une pompe à volumétrie variable. Ainsi, une puissance hydraulique en sortie de la pompe hydrostatique peut varier en fonction d’un besoin d’effort et de vitesse de déplacement de la machine de travail mobile. Selon un mode de réalisation, la pompe hydrostatique comporte un plateau à inclinaison variable. Selon un mode de réalisation, l’unité de commande est configurée pour régler une volumétrie de la pompe hydrostatique et/ou une volumétrie de la pompe hydraulique d’actionnement. Selon un mode de réalisation, le système d’entraînement comporte en outre une pompe hydraulique d’actionnement reliée à au moins un actionneur hydraulique, ledit au moins un actionneur hydraulique étant agencé pour actionner un bras de levage de la machine de travail, la pompe hydraulique d’actionnement n’étant pas montée en série sur ledit arbre principal commun, et un moteur électrique secondaire pour entraîner la pompe hydraulique d’actionnement indépendamment de la pompe hydrostatique. Ainsi, la pompe hydraulique d’actionnement et la pompe hydrostatique peuvent être découplées. Selon un mode de réalisation, le système d’entraînement comporte en outre un volant d’inertie couplé à l’arbre principal commun. Ainsi, le volant d’inertie permet d’emmagasiner une énergie produite pendant la durée de latence et de la restituer par la suite. Brève description des figures L’invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. La est une représentation de côté d’un chariot de manutention électrique muni d’un bras de levage. La est une représentation schématique d’un système d’entrainement du chariot de manutention électrique de la selon un premier mode de réalisation. La est une représentation en coupe d’un moteur électrique pouvant être utilisé au sein du système d’entrainement selon un mode de réalisation préféré. La est une représentation en coupe d’une pompe hydrostatique pouvant être utilisée au sein du d’entrainement selon le mode de réalisation préféré. La est une représentation schématique du système d’entrainement selon un deuxième mode de réalisation. La est une vue en perspective du système d’entrainement selon un troisième mode de réalisation. La est une représentation schématique du système d’entrainement selon le troisième mode de réalisation. La est une représentation schématique du système d’entrainement selon un quatrième mode de réalisation. La est une représentation schématique du système d’entrainement selon un cinquième mode de réalisation. La est une représentation schématique du système d’entrainement selon un sixième mode de réalisation. Système d’entraînement (100-600) pour une machine de travail mobile (1), le système d’entraînement comportant : - un module hydrostatique de déplacement comprenant au moins une pompe hydrostatique (101-601) reliée à au moins un moteur hydrostatique (102-602), le moteur hydrostatique étant couplé à au moins une roue motrice (5a) de la machine de travail mobile (1) pour entraîner une rotation de la au moins une roue motrice (5a) ; - et au moins deux moteurs électriques (105-605, 106-606) pour entraîner la pompe hydrostatique (101-601), les deux moteurs électriques (105-605, 106-606) et la pompe hydrostatique (101-601) étant montés en série sur un arbre principal commun (104) pour être animés d’une rotation synchrone. Système d’entraînement (100-600) selon la revendication 1, dans lequel les deux moteurs électriques (105-605, 106-606) sont situés de part et d’autre de la pompe hydrostatique (101-601). Système d’entraînement (100-600) selon la revendication 1 ou 2, comportant en outre une pompe hydraulique d’actionnement (103-603) reliée à au moins un actionneur hydraulique, ledit au moins un actionneur hydraulique étant agencé pour actionner un bras de levage (4) de la machine de travail mobile (1) ; la pompe hydraulique d’actionnement étant montée en série sur ledit arbre principal commun (104) pour être animée d’une rotation synchrone avec la pompe hydrostatique (101-601). Système d’entraînement (100-600) selon la revendication 3, dans lequel la pompe hydraulique d’actionnement (103-603) est montée directement en série avec la pompe hydrostatique (101-601). Système d’entraînement (500) selon la revendication 4, dans lequel deux dits moteurs électriques (506, 507) sont situés de part et d’autre d’un ensemble constitué de la pompe hydrostatique (501) et de la pompe hydraulique d’actionnement (503) montée directement en série avec la pompe hydrostatique (501). Système d’entraînement (300) selon la revendication 3, dans lequel un dit moteur électrique (307) est monté entre la pompe hydraulique d’actionnement (303) et la pompe hydrostatique (301). Système d’entraînement selon l’une des revendications 3 à 6, dans lequel la pompe hydraulique d’actionnement (103-603) est une pompe à volumétrie variable. Système d'entraînement selon l’une des revendications 3 à 6, dans lequel la pompe hydraulique d'actionnement (103-603) est une pompe à cylindrée fixe, le système d'entraînement comportant en outre des moyens pour dériver un débit généré par la pompe hydraulique d'actionnement (103-603) vers un réservoir de réception en réponse à une non-consommation du débit généré. Système d’entraînement (100-600) selon l’une des revendications 3 à 8, comportant en outre une unité de commande, l’unité de commande comportant une interface opérateur, l’unité de commande étant configurée pour démarrer une rotation de l’arbre principal commun (104) en réponse à la réception d’une demande de levage du bras de levage (4) ou d’une demande de déplacement de la machine de travail mobile (1) par l’interface opérateur. Système d’entraînement (100-600) selon la revendication 9, dans lequel la rotation de l’arbre principal commun (104) s’arrête après une durée de latence pendant laquelle aucune demande de levage du bras de levage (4) ou demande de déplacement de la machine de travail mobile (1) n’est reçue par l’interface opérateur. Système d’entraînement (100-600) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’arbre principal commun (104) est formé par des segments d’arbre couplés en rotation les uns aux autres par des dispositifs de couplage. Système d’entraînement (100-600) selon la revendication 11, dans lequel un dit dispositif de couplage est un dispositif à cannelures. Système d’entraînement (100-600) selon la revendication 11 ou 12, dans lequel la pompe hydrostatique (101-601) et/ou un dit moteur électrique (105-605, 106-606) comporte un arbre traversant formant un dit segment d’arbre, ledit arbre traversant comportant deux extrémités munies respectivement de dispositifs de couplage. Système d’entraînement (100-600) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la pompe hydrostatique (101-601) est une pompe à circulation réversible comportant un organe de commande actionnable pour inverser un sens de circulation du fluide entre la pompe hydrostatique (101-601) et le moteur hydrostatique (102-602) sans changer un sens de rotation de l’arbre principal commun (104). Système d’entraînement (100-600) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la pompe hydrostatique (101-601) est une pompe à volumétrie variable. Système d’entraînement (100-600) selon l’une des revendications précédentes, comportant en outre un volant d’inertie couplé à l’arbre principal commun (104).