DISPOSITIF DE REGULATION AUTOMATIQUE DE L'ENTRAINEMENT
HYDRAULIOUE D'UN ESSIEU MOTEUR
<EMI ID=1.1>
L'invention consiste en un système de régulation automatique de l'entraînement hydraulioue d'un essieu moteur.
L'invention s'applique dans le domaine des machines ou remorques tractées employées en agriculture, horticulture ou exploitations forestières.
L'invention s'applique dans les cas où le ou les essieu(x) de ces machines ou remorques est ou sont rendu(s) moteur(s) et ou l'entraînement est réalisé par système hydraulique.
ETAT DE LA TECHNIOUE
On connaît déjà plusieurs applications d'entraînement des essieux moteurs par système hydraulique.
Il s'agit ici principalement de remorques de véhicules routiers ou de chantier.
1) Marius MOREAU 69300 CALUIRE (France)
demande de brevet n[deg.] 47.062 déposé le 16 mars 1966 en France Dispostif consistant essentiellement à équiper les essieux porteurs libres d'un véhicule articulé ou semi-remorques de moteurs hydrauliques auxiliaires et autonomes, susceptibles de rendre moteur
les dits essieux à tout moment choisi par le conducteur.
2) Marius MOREAU 69300 CALUIRE (France)
demande de brevet n[deg.] 74.41.694 déposé le 12.12.74 en France
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liques lors de la circulation sur route.
3) TITAN 69651 Villefranche sur Saone (France)
demande de brevet européen
n[deg.] dépôt 81402011.1
date du dépôt 16.12.82
Dispositif destiné aux semi-remorques routières et visant à résoudre les problèmes de synchronisation entre tracteur et remorque pour 1 ou 2 vitesses de marche avant et une marche arrière.
Il est à noter que les applications précitées s'appliquent aux remorques routières et de chantier.
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le cas des machines-remorques agricoles.
D'où viennent ces problèmes :
1) Contrairement au cas des remorques routières ou de chantier où c'est
presque tout le temps le même tracteur qui tire la même remorque, il y a en agriculture changement fréquent de tracteur.
Avec en plus, un choix énorme de marques-modèles ou types.
2) sur camions routiers ou de chantier, très peu de choix de vitesses
de chantier. Sur tracteurs agricoles, très grande gamme de vitesses.
Aussi bien en marche avant qu'en marche arrière.
3) Prise de mouvement qui sert à entraîner la pompe à une vitesse qui
est proportionnelle à la vitesse du moteur et non à la vitesse d'avancement.
4) L'arrêt d'un tracteur agricole n'arrête pas nécessairement la prise
de mouvement (un deuxième débrayage est prévu à cet effet).
5) La puissance disponible pour entraîner le système dépendra du tracteur et des conditions de travail.
6) Le couple transmis aux roues ne devra pas être le même dans tous
les travaux à exécuter.
Pour qu'un système soit valable en agriculture, il devra répondre aux exigeances suivantes :
1) résoudre le problème de la synchronisation entre le tracteur et
la machine ou remorque à essieu moteur quels aue soient le tracteur employé et la vitesse engagée;
2) résoudre le problème de la marche avant et arrière;
3) résoudre le problème du débrayage du système quand le tracteur
s'arrête;
4) permettre un réglage du couple transmis aux roues de l'essieu moteur;
5) permettre d'adapter le système d'assistance à la puissance disponible;
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route.
EXPOSE DE L'INVENTION
La présente convention a pour but d'apporter une solution aux problèmes précités et de concevoir un système qui réponde aux exigences e noncées ci-avant.
L'invention consiste à :
1) équiper le système hydrostatique d'une pompe spéciale qui a les particularités suivantes :
- pompe à débit variable qui ajuste automatiquement son débit à la demande de sorte à maintenir une pression constante dans le circuit
- elle devra posséder un système permettant de régler la valeur de cette pression, soit directement sur la pompe au dispositif de réglage à distance;
2) équiper le circuit d'un distributeur à centre fermé et permettant
d'inverser le flux d'huile envoyé au moteur;
3) équiper le système soit:
a) d'un moteur à cylindrée fixe qui entraîne les roues par l'intermédiaire d'un système mécanique de réduction à un ou plusieurs rapports de réduction; b) d'un moteur à cylindrée variable qui entraîne les roues par l'intermédiaire d'un système mécanique de réduction à un ou plusieurs rapports de réduction.
Dans ces cas,système mécanique de réduction peut être composé de ponts - boites de vitesses - boîtes-de transfert - réducteurs;.etc.
4) monter entre moteur hydraulique et système de réduction un dispositif
de décrabotage du moteur
5) équiper le circuit d'un dispositif permettant une alimentation de
secours du moteur.
DESCRIPTION DU SYSTEME ET FONCTIONNEMENT
L'exemple ci-après montre un exemple de réalisation qui nous permet de comprendre le fonctionnement. Le dessin ci-joint nous montre que le moteur thermique du tracteur (1) entraîne un multiplicateur (3) par l'intermédiaire d'un cardan (2). La pompe hydraulique (4) est accouplée.au multiplicateur (3) et entraînée par celui-ci.
La pompe aspire l'huile du réservoir (5).
Le circuit comprend un distributeur (6) qui en sa position neutre ferme le circuit venant de la pompe.
Dans les autres positions, il permet la circulation de l'huile venant de la pompe vers le moteur (8) et le retour du moteur vers le réservoir, dans une des positions il permet la circulation dans un sens et dans l'autre position dans l'autre sens.
Un limiteur de pression (7) protège le circuit contre les pointes de pression.
L'huile retournant au réservoir passe par le filtre (9)
Les 2 clapets (10) permettent une alimentation du moteur dans le cas où il travaille comme pompe et ceci dans les deux sens de rotation.
Un manomètre (14) complète le circuit hydraulique.
Le moteur à cylindrée fixe (8) est accouplé ici à une boite de réduction (12) ayant deux rapports de réduction c.a.d; 1-1 et 2-1.
De cette boite le mouvement est transmis au pont (13) (ayant une réduction de 7-1) qui lui entraîne les roues (15) (circonférence des roues 4,3 m).
Entre le pont (13) et la boite de réduction (12) se trouve un système de décrabotage (11).
CHOIX DES COMPOSANTS
Dans notre exemple les essais dans la pratique ont démontré qu'un couple maximum de 1.500 m.gk est nécessaire et suffisant et ceci à une vitesse de 5 km/h.
1) choix du moteur (8)
D'après les composants de notre exemple a) à quelle vitesse va tourner notre moteur
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b) quel couple devra développer le moteur couple à la route : 7 (réduction pont) = 214 : 2 (réduction boite) =
107 m.kg
D'après ces 2 exigences notre choix se portera sur un moteur hydraulique de 400 cm3 de cylindrée qui travaillent à 175 bars de pression nous donne un couple de 100 m.kg
2) choix de la pompe
- Le débit/min. de notre pompe sera 0,4 x 271 : 108 litres
- Pression de travail continu de notre pompe = 175 bars
Dans l'exemple ci-dessus notre choix se porte sur une pompe de 40 cm3 de cylindrée et qui est entraînée à 2.500 tours par l'intermédiaire du multiplicateur
3) le choix des autres composants se fera en fonction de ces débits et
pressions exigées.
FONCTIONNEMENT DU SYSTEME
- Passons en revue les différentes situations possibles :
a) la pompe tourne - distributeur au neutre - centre fermé la pression à la sortie de la pompe monte directement jusqu'à la pression de coupure préréglée (pression de coupure = pression maximum constante). Le débit de la pompe diminue fortement et est réduit à celui nécessaire pour compenser les fuites du circuit.
- Dans cette situation, la puissance absorbée est très faible car débit fourni très faible; b) la pompe tourne - distributeur est en position marche avant
(ou arrière) tracteur arrêté - freins mis
la pression monte dans le circuit et dans le moteur, le couple esttransmis aux roues de la remorque. Ce couple n'est pas suffisant pour pousser tracteur et remorque freins mis. La pression monte jusqu'à la pression de coupure le débit est coupé et est réduit à celui nécessaire pour compenser les fuites du circuit.
- Dans cette situation, la puissance absorbée est très faible car débit fourni très faible.
- Nous voyons ici qu'un débrayage presque complet du débit de la pompe s'opère dès que le véhicule est arrêté ou s'arrête. c) la pompe tourne - distributeur est en position marche avant tracteur roule à 2,5 km/h
(d'après nos calculs de l'exemple, nous savons qu'il faut un débit de 100 1/min. pour un avancement de 5 km/heure donc ici pour 2,5 km/h il nous faudra 50 litres/min.).
- Pompe alimente moteur, celui-ci se met à tourner, le débit fourni par la pompe augmente jusqu'au moment où la remorque voudra avancer plus vite que le tracteur. A ce moment, vu que le couple aux roues de la remorque n'est pas suffisant pour pousser l'ensemble, la pression monte dans le circuit jusqu'à la pression de coupure.
Celle-ci coupe le débit partiellement pour l'ajuster à la demande et maintenir dans le circuit une pression équivalente à la pression de coupure.
- Dans ce cas-ci la pompe fournissant à peu près 50 % de son débit, la puissance absorbée sera environ de 50 % de la puissance absorbée totale. d) la même chose se passera dans les autres vitesses que ce soient marcher avant ou arrière.
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cement.
DANS LES DIFFERENTES SITUATIONS ENONCEES
si nous avons une même pression de coupure
- le couple transmis aux roues est constant
- la puissance absorbée est plus ou moins proportionnelle à la vitesse d'avancement.
Puisque nous avons la possibilité de changer la valeur de la pression de coupure, nous pouvons de ce fait intervenir sur la valeur du couple transmis aux roues.
De même en intervenant sur la pression de coupure nous pouvons régler la puissance absorbée et l'adapter à la puissance disponible e) dans l'exemple et d'après nos calculs la pompe fournira assez de débit pour entraîner la remorque jusqu'à 5 km/h.
Que se passe-t-il si on roule plus vite? Le moteur à ce moment-là sera entraîné par les roues de la remorque et se transformera en pompe. Une dépression se créera dans la conduite d'alimentation.
Un des clapets (10) se soulèvera et permettra l'alimentation en huile du moteur.
La même chose se produira quand moteur restera enclenché et que soit pompe sera arrêtée
soit distributeur sera au neutre f) nous avons vu dans l'exposé de l'exemple que le moteur est accouplé à une boite de réduction à 2 vitesses.
Lors des calculs pour le choix des composants, nous nous sommes basés sur le rapport de réduction 2-1.
Que se passe-t-il si on passe à la réduction 1-1
- la réduction totale sera réduite de moitié 1) notre couple transmis aux roues sera réduit aussi par 2
2) vitesse entrée réducteur sera réduite par 2 ce sera 271 : 2 = 135
Inversement cela veut dire qu'avec une vitesse maximale possible de 271 tours au niveau de notre moteur, nous allons pouvoir entraîner notre essieu moteur jusqu'à une vitesse de 10 km/heure.
Mais en fournissant un couple de 750 mkg aux roues.
Cette réduction de valeur du couple n'est pas grave car en pratique :
quand il y aura faible résistance à l'avancement on demandera moins d'assistance et on roulera plus vite
quand il y aura grande résistance à l'avancement, on sera obligé de rouler plus lentement et on pourra enclencher le rapport 2:1 comme résultat couple plus grand.
g) dernière situation qui peut se présenter :
la pompe est arrêtée et nous roulons à grande vitesse sur route.
Le système de décrabotage permet de couper le moteur hydraulique de la boite de réduction.
La pompe n'est dès lors plus entraînée par les routes de la remorque.
Ceci n'est qu'un exemple de réalisation; d'autres variantes sont possibles.
AVANTAGES APPORTES PAR L'INVENTION
Les avantages de l'invention sont qu'ils permettent de résoudre les problèmes d'application des essieux moteurs à entraînement hydraulique en agriculture.
Problèmes résolus
1) la synchronisation entre véhicule tracteur et remorque
2) le débrayage du système quand tracteur arrêté
3) marche avant et marche arrière
4) réglage possible du couple transmis aux roues.
réglage possible de la puissance absorbée.
Vu ces problèmes résolus :
la synchronisation se fera automatiquement;
le débrayage du système se fera automatiquement
l'assistance fonctionnera aussi bien en marche avant qu'en marche arrière
Vu le réglage possible du couple et de la puissance absorbée, on pourra adapter l'assistance :
- aux travaux à effectuer
- aux résultats que l'on veut obtenir
- à la puissance disponible
REVENDICATIONS
1) Dispositif de régulation automatique de l'entraînement
hydraulique d'un essieu moteur monté sur machine ou remorque agricole,horticole ou forestière et destiné a être tracté par tracteur agricole, caractérisé par un circuit hydrostatique ouvert comportant une pompe hydraulique à débit variable à pression constante.
Pompe qui ajuste automatiquement son débit à la demande de sorte à maintenir une pression constante dans le circuit.