FR2609120A1 - Dispositif de commande pour au moins deux organes consommateurs hydrauliques alimentes par au moins une pompe - Google Patents
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Abstract
INVENTION CONCERNANT UNE MACHINE HYDRAULIQUE. EN CAS DE PUISSANCE INSUFFISANTE DE LA POMPE 14, LE DEBIT SUR LES DISTRIBUTEURS 10 EST REDUIT POUR LES ORGANES CONSOMMATEURS, DES SIGNAUX ELECTRIQUES PROPORTIONNELS AUX DEBITS ETANT ADDITIONNES, PUIS COMPARES A UNE VALEUR LIMITE; SI CELLE-CI EST FRANCHIE, UN SIGNAL DE COMMANDE REDUIT LA COURSE DE TOUS LES DISTRIBUTEURS. CE SIGNAL PROVIENT DE CAPTEURS DE DEPLACEMENT 18 LIES AUX DISTRIBUTEURS OU BIEN DE CAPTEURS DE PRESSION MESURANT LA PRESSION DE PRE-COMMANDE. APPLICATION AUX EXCAVATEURS.
Description
L'invention est relative à un dispositif de commande pour au moins deux organes consommateurs hydrauliques alimentés par au moins une pompe, dans lequel chaque organe consommateur est associé à un distributeur commandant son sens et sa vitesse de marche, qui est actionné au moyen d'un organe de commande, et il est prévu entre chaque distributeur et la pompe une balance de pression, qui est sollicitée par une différence de pression régnant entre l'entrée et la sortie du distributeur correspondant, pour régler un débit indépendamment de la charge, et dans lequel il est prévu un dispositif pour diminuer le débit total passant par les distributeurs commandés en cas où le débit de refoulement de la pompe est insuffisant, ce dispositif produisant un signal de commande sous l'effet duquel la course d'au moins l'un des distributeurs commandés est réduite, et les signaux correspondants aux débits relatifs passant par les distributeurs sont amenés à un étage d'addition, la tension totalisée étant comparée dans un étage comparateur à la valeur limite correspondant au débit de refoulement maximal de la pompe et le signal de commande est produit en cas de dépassement de la valeur limite.
Dans le dispositif de commande selon le brevet nO 86 18328, on résout le problème de réduire les débits réglés dans les distributeurs dans une même proportion avec grande exactitude, par voie électrique, dans le cas d'une baisse de puissance de la pompe. A cet effet, des signaux électriques correspondant à chacun des débits sont produits, ceux-ci sont d'abord totalisés dans un étage additionneur, puis comparés, dans un étage de comparaison, à une valeur limite correspondant au débit de la pompe. Si la tension totalisée est plus élevée que la valeur limite, il est produit un signal de commande par l'effet duquel le débit passant par les distributeurs est réduit dans un même rapport.
Dans la forme de réalisation prévue dans ce brevet, les distributeurs sont actionnés électriquement, de sorte que, pour réduire dans un même rapport la course de tous les distributeurs du dispositif de commande, on réduit simplement la tension d'alimentation qui est appliquée aux potentiomètres des transmetteurs de commande pilotant les distributeurs.
La présente invention vise des modalités plus avantageuses et d'autres formes de réalisation de ce dispositif. Ces formes de réalisation ont ceci en commun que les débits allant aux organes consommateurs sont captés électriquement, la somme de ces signaux est formée et le total est comparé à un signal électrique représentant le débit de la pompe, le dispositif de commande étant réalisé d'après le brevet principal.
Les signaux proportionnels aux débits s'obtiennent cependant de façon différente. Si les distributeurs ne sont pas actionnés électriquement, mais hydrauliquement avec des pressions de pré-commande réglées sur des appareils transmetteurs, le débit peut être déterminé de façon simple à l'aide d'un capteur de déplacement lié au distributeur, qui fournit la course et délivre ainsi le signal correspondant au débit.
A la place du capteur de déplacement on peut également prévoir un capteur sensible à la pression de pré-commande, dont le signal de sortie fournit, avec une approximation suffisante, un signal correspondant à la course du distributeur.
Dans les deux cas, le signal de commande qui est produit si la tension totalisée est plus grande que la valeur limite, est appliqué à un dispositif de commande de la pression, soit de préférence à une soupape régulatrice de la pression, qui diminue en conséquence la pression de pré-commande, de sorte qu'à partir des transmetteurs de commande, c'est-à-dire à partir des soupapes de pré-commande, une pression de précommande réduite de façon correspondante est appliquée en commun à tous les distributeurs et les débits sont réduits en conséquence. A cet effet il est nécessaire que le transmetteur de commande soit constitué comme un diviseur de pression comportant deux soupapes d'étranglement déplaçables en sens contraire. De cette manière on peut obtenir l'abaissement souhaité de la pression de pré-commande pour la réduction de la course.Comme soupapes de pré-commande on ne peut pas ainsi utiliser des soupapes réductrices de pression habituelles, car avec celles-ci la pression de commande appliquée aux distributeurs reste constante, même avec une pression d'entrée variant fortement.
Au lieu de la soupape régulatrice de pression servant à régler la pression de pré-commande, on peut choisir d'avance également la pression de pré-commande pour chaque distributeur isolément et la régler avec un distributeur à action rapide piloté numériquement. Dans ce cas la conduite de pression de pré-commande est reliée par pulsations à une pompe et la pression de pré-commande est mesurée dans un capteur de pression et appliquée comme valeur instantanée à l'appareil de commande dans lequel elle est comparée avec une valeur prescrite pré-choisie. On connaît une telle disposition.
Elle convient particulièrement bien pour régler la pression de pré-commande avec le dispositif de commande selon l'invention. I1 est avantageux en particulier que les capteurs de pression nécessaires pour le pilotage numérique des soupapes de distribution destinées à fournir les pressions de pré-commande, soient également utilisés pour fournir les signaux d'entrée pour le régulateur de débit dont le signal de sortie alimente, lors du dépassement de la valeur limite, tous les appareils de commande numériques, afin de diminuer les pressions de pré-commande pour les différents distributeurs et de réduire les débits en conséquence.
On exposera ci-après des exemples de réalisation de l'invention avec référence aux dessins, parmi lesquels:
- la figure 1 est un schéma hydraulique comportant plusieurs distributeurs pré-commandés hydrauliquement avec des capteurs de trajet pour la liaison avec le circuit de réduction de course et une soupape de réglage de pression pour produire la pression de pré-commande;
- la figure 2 est un schéma électrique du circuit de réduction de course;
- la figure 3 est un schéma hydraulique comportant plusieurs distributeurs avec des capteurs de pression pour liaison avec le circuit de réduction de course et une soupape régulatrice de pression pour régler la pression de pré-commande; et
- la figure 4 est un schéma hydraulique comportant plusieurs distributeurs et capteurs de pression pour la liaison avec le circuit de réduction de course et les soupapes de distribution pour obtenir la pression de pré-commande.
- la figure 1 est un schéma hydraulique comportant plusieurs distributeurs pré-commandés hydrauliquement avec des capteurs de trajet pour la liaison avec le circuit de réduction de course et une soupape de réglage de pression pour produire la pression de pré-commande;
- la figure 2 est un schéma électrique du circuit de réduction de course;
- la figure 3 est un schéma hydraulique comportant plusieurs distributeurs avec des capteurs de pression pour liaison avec le circuit de réduction de course et une soupape régulatrice de pression pour régler la pression de pré-commande; et
- la figure 4 est un schéma hydraulique comportant plusieurs distributeurs et capteurs de pression pour la liaison avec le circuit de réduction de course et les soupapes de distribution pour obtenir la pression de pré-commande.
Sur la figure I on a représenté un bloc de distribution pour des organes consommateurs hydraliques, par exemple un excavateur, dans lequel sont disposés des distributeurs 10 actionnables hydrauliquement par l'intermédiaire de raccordements al, a2, a3 et bl, b2, b3. I1 s'agit des distributeurs habituels à chacun desquels est affectée une balance de pression 11 et ils sont tous reliés par le raccord P à une conduite de refoulement 12 d'une pompe 14 à cylindrée variable.
De manière également connue, la pression de charge chaque fois la plus élevée régnant dans l'un des organes consommateurs est appliquée, par l'intermédiaire de soupapes à deux voies, à un raccordement LS. Le débit de refoulement de la pompe est réglé d'une manière connue au moyen d'un régulateur de pompe LS, à partir de la différence entre la pression de la pompe dans la conduite 12 et la pression de charge la plus élevée détectée sur le raccordement LS.
Sur chaque distributeur 10 il est prévu un capteur de déplacement 18 dans lequel la course du piston de chaque distributeur est transformée en un signal électrique proportionnel, de tension U1, U2 et U3. Ces signaux, qui sont ainsi dans un même rapport que les débits passant par les distributeurs 10, sont appliqués à un appareil de commande 20 dont les particularités se voient sur la figure 2. Cet appareil de commande 20 inclut le circuit servant à la réduction de la course du distributeur ainsi qu'un régulateur de charge limite qui est fonction de la température de lthuile, de la position de la pédale des gaz et de la vitesse de rotation d'un moteur à combustion interne, non représenté, lequel entraine la pompe 14. L'appareil de commande 20 est constitué par un calculateur d'adaptation 25 pour chaque axe de distributeur, un étage additionneur 26, un étage comparateur 27, un amplificateur d'adaptation 28, une source de tension réglable 29 et un régulateur de charge limite 60. Ces éléments composants sont des blocs fonctionnels exposés dans la figure 2 du brevet 86 18 328 précité, avec la même constitution.
Dans les calculateurs d'adaptation 25 chaque tension fournie par le capteur de déplacement d'un distributeur est convertie en une tension proportionnelle à la caractéristique du distributeur correspondant et de cette façon il est formé une tension proportionnelle au débit chaque fois réglé par le distributeur correspondant. Ces tensions sont totalisées dans l'étage additionneur et comparées dans l'étage comparateur 27 à une valeur limite qui correspond au débit maximal admissible de la pompe 14. La valeur limite citée peut être déduite de la vitesse de rotation de la pompe pour des débits de refoulement maximaux connus et est appliquée d l'étage comparateur 27 par l'intermédiaire d'une ligne 56.
Si la tension totalisée dépasse la valeur limite préfixée dans l'étage de comparaison 27, la source de tension 29 est excitée par l'intermédiaire de l'amplificateur d'adaptation 28, et sa tension d'alimentation de la ligne de sortie 24 est réduite proportionnellement.
Au circuit servant à la réduction de la course du distributeur est adjoint un régulateur de charge limite 60 auquel sont appliquées des tensions correspondant à la température de l'huile, à la position de la pédale de gaz et à la vitesse de rotation du moteur d'entrainement. En fonction de leurs valeurs, le régulateur de charge limite 60 sollicite également, par l'intermédiaire de l'amplificateur d'adaptation 28, la source de tension 29 pour diminuer la tension d'alimentation dans la ligne de sortie 24 de façon correspondante. De cette manière on évite une surcharge ou une pression trop forte, ou que le moteur d'entraînement cale.
Ainsi qu'il est représenté sur la figure 1, une soupape régulatrice de pression 30 est pilotée à partir de la tension de sortie de l'appareil de commande 20, par l'intermédiaire de la ligne 24, cette soupape réglant la pression de pré-commande dans la conduite 31. Du côté entrée, la soupape régulatrice de pression 30 est reliée à une pompe 32 et sa pression est limitée grâce à un clapet 33.
Ainsi qu'il a été évoqué, les distributeurs 10 sont commandés hydrauliquement et à cet effet une pression de pré-commande est appliquée à chacun par l'intermédiaire des raccordements al ou bl, selon le sens de déplacement. Les pressions sont réglées par un transmetteur de pré-commande 34 affecté à chaque distributeur. Chaque transmetteur de pré-commande est construit comme. un diviseur de pression comportant deux soupapes d'étranglement déplaçables en sens contraire 35, 36 ou 37, 38. Les soupapes d'étranglement 35 et 36 sont placées en série entre la conduite de pression de commande 31 et un réservoir T. Le raccordement al du distributeur 10 est relié à la jonction entre les soupapes d'étranglement 35 et 36.Le raccordement bl est relié de façon correspondante à la jonction des soupapes d'étranglement 37 et 38, afin de régler la pression de pré-commande sur le raccordement bl. Tous les transmetteurs de pré-commande sont constitués de manière correspondante.
L'actionnement du transmetteur de pré-commande s'effectue grâce à une poignée 39. En la déplaçant pour régler une pression de pré-commande sur le raccordement al on ouvre la buse supérieure 35 et on déplace la buse inférieure dans le sens de la fermeture, ce qui fait que la pression croit à l'endroit du raccordement al.
Dans ;'état non actionné, la buse supérieure 35 est fermée et la buse inférieure est ouverte vers le réservoir. Ainsi produit-on, par division de pression, la pression de pré-commande recherchée pour déplacer le distributeur correspondant 10.
Si l'étage comparateur 27 de l'appareil de commande 20 indique que la tension de total dépasse la valeur limite, le courant électrique appliqué par la ligne 24 à la soupape régulatrice de pression 30 est diminué et par suite la pression de commande dans la conduite 31 est réduite, de sorte qu'on obtient, par l'intermédiaire du transmetteur de pré-commande 34, un déplacement de tous les distributeurs pour réduire les débits dans la même proportion. Selon une particularité correspondante du système, certains organes consommateurs prioritaires peuvent être exceptés de cette réduction de débit. Pour cela il est nécessaire alors d'avoir un deuxième circuit d'huile de commande avec ses soupapes régulatrices de pression et transmetteurs de pré-commande.Comme transmetteur de pré-commande 34, on peut employer également des appareils de réduction de pression généralement connus, par exemple selon le brevet US 3 766 944.
Sur la figure 3 on a représenté un schéma correspondant à tout point de vue à la disposition selon 1, à l'exception toutefois qu'au lieu du capteur de déplacement sur les distributeurs 10 il est prévu maintenant des capteurs de pression 42 auxquels est chaque fois appliquée la pression de pré-commande régnant dans le raccordement a ou b par l'intermédiaire d'une soupape deux voies 43. La pression de précommande réglée constitue également une mesure du débit réglé par le distributeur et allant à l'organe consommateur. Les tensions de sortie U1 à U3 des capteurs de pression 42 alimentent elles aussi, l'appareil de commarde 20 représenté sur la figure 2.
Sur la figure 4, la pression de pré-commande pour chaque distributeur individuel actionné hydrauli quement est produite par un dispositif de soupape 45 à action rapide piloté numériquement. Chaque dispositif de soupape 45 est constitué par un distributeur 2/2 46, qui est prévu dans la conduite 47 de pression de commande allant d'une pompe 32 au distributeur 10, et un étranglement 48 qui va de la conduite 47 à un réservoir. La soupape à action rapide 46 est pilotée numériquement. A cet effet on utilise un régulateur 50 auquel sont appliquées une tension proportionnelle à la pression de commande provenant du capteur de pression 42 affecté au distributeur, comme valeur instantanée, et une tension de valeur prescrite réglée sur un transmetteur de commande 51.L'écart d'erreur formé dans le régulateur 50 pilote la soupape 46 de façon qu'une pression de commande correspondant à la valeur prescrite soit produite dans la conduite 47 et envoyée au distributeur pour son déplacement hydraulique. Le débit est commandé en faisant varier la durée de mise en service de chaque soupape ("rapport de manipulation") et de cette façon la pression sur le diaphragme 48 est relevée.
Les signaux produits pour chaque distributeur par les capteurs de pression 42 sont également appliqués à l'appareil de commande 20 dont la construction est exposée avec référence à la figure 2. Le signal de commande fourni par l'appareil de commande 20 lors du franchissement de la valeur limite est appliqué par la ligne 24 aux régulateurs 50 des dispositifs soupapes 45 dont le débit doit être réduit, de sorte que tous les dispositifs soupapes 45 correspondants sont pilotés pour obtenir une diminution correspondante de la pression de commande.
Dans une forme de réalisation non représentée, l'étranglement d'écoulement 48 peut être également remplacé par une soupape de distribution à deux voies identique au distributeur 46, de sorte qu'alors les deux distributeurs sont pilotés par le régulateur.
Dans une autre forme de réalisation les deux distributeurs peuvent être remplacés par un distributeur 3/2 commun.
Dans tous les cas, la course de tous les distributeurs 10 pilotées sera tellement réduite qu'aucun des organes consommateurs ne restera au repos, la trajectoire prévue de l'engin ou de l'outil est conservée mais sa vitesse de déplacement est diminuée de façon correspondante, si le débit maximal fourni par la pompe ne suffit plus. Grâce à cette disposition, on évite l'écroulement du gradient de pression sur les distributeurs et une interaction entre les organes consommateurs, ainsi que la perte de la possibilité d'une commande fine.
Claims (22)
1. Dispositif de commande pour au moins deux organes consommateurs hydrauliques alimentés par au moins une pompe (14), dans lequel à chaque organe consommateur est affecté un distributeur (10) commandant son sens et sa vitesse de marche, actionné au moyen d'un transmetteur de commande et il est prévu entre chaque distributeur et la pompe une balance de pression, qui est sollicitée par une différence de pression régnant entre l'entrée et la sortie du distributeur correspondant pour régler un débit indépendamment de la charge, et dans lequel il est prévu un dispositif pour diminuer le débit total passant par les distributeurs commandés au-cas où le débit de refoulement de la pompe est insuffisant, ce dispositif produisant un signal de commande sous l'effet duquel la course d'au moins l'un des distributeurs commandés est réduite, et les signaux correspondants aux débits relatifs passant par les distributeurs sont amenés à un étage additionneur (26), la tension totalisée étant comparée, dans un étage comparateur (27), à la valeur limite correspondant au débit de refoulement maximal de la pompe et, en cas de dépassement de la valeur limite, le signal de commande est produit, caractérisé en ce que les signaux électriques correspondant aux débits relatifs passant par chaque distributeur (10) sont chaque fois obtenus à partir de la course de ce distributeur.
2. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque distributeur (10) est pourvu d'un capteur électrique de déplacement (18) et que les capteurs de déplacement sont reliés à l'étage additionneur (26).
3. Dispositif de commande selon la revendication 1 ou 2, comportant des soupapes de pré-commande comme transmetteurs de commande, caractérisé en ce qu'un dispositif de commande de pression (30) auquel sont reliées les soupapes de pré-commande (34), est commandé par le signal de commande de l'appareil de commande (20).
4. Dispositif de commande selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que la pré-commande de chaque distributeur (10) est pourvue d'un capteur de pression électrique (42) et que les capteurs de pression sont reliés à l'étage additionneur (26).
5. Dispositif de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce que les capteurs de pression (42) sont reSieWn|aux raccordements de pré-commande des deux côtés du distributeur correspondant (10) par l'intermédiaire d'une soupape à deux voies (43).
6. Dispositif de commande selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les soupapes de pré-commande (34) sont constituées comme des diviseurs de pression comportant chacun deux soupapes d'étranglement (35, 36, 37, 38) déplaçables par paires ensemble et en sens contraire, la conduite de pression de commande étant chaque fois reliée à un réservoir par l'intermédiaire de deux soupapes d'étranglement branchées en série et en ce que la soupape de pression de pré-commande menant au distributeur correspondant (10) est reliée chaque fois à la jonction entre deux soupapes d'étranglement.
7. Dispositif de commande selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'un dispositif de soupape (45) à action rapide est commandé par le signal de commande de l'appareil de commande (20) lorsque chaque distributeur est relié à un dispositif de soupape (45) correspondant.
8. Dispositif de commande selon la revendication 7, caractérisé en ce que le signal de commande pour la diminution de la pression de commande et le signal d'un capteur de pression (42) sont chacun amenés comme valeur instantanée à un régulateur (50) affecté à un dispositif à soupape (45).
9. Dispositif de commande selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu'un dispositif de soupape (45) est prévu pour chaque distributeur (10).
10. Dispositif de commande selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le dispositif de soupape (45) est un distributeur 2/2 (46) qui est commandé par pulsations.
11. Dispositif de commande selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'un étranglement (48) est prévu dans une conduite allant de la conduite de commande (47) au réservoir.
12. Dispositif de commande selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'un autre distributeur 2/2 (48) est prévu dans la conduite allant de la conduite de pression de commande (47) au réservoir et en ce que les deux soupapes d'actionnement peuvent être commandées par le régulateur (50).
13. Dispositif de commande selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif à soupape (45) est constitué par un distributeur 3/2.
14. Dispositif de commande selon l'une des revendications 7 à 13, caractérisé en ce qu'un signal électrique peut être appliqué comme valeur prescrite pour la pression de commande au régulateur (50).
15. Dispositif de commande selon la revendication 1, comportant des potentiomètres comme transmetteurs de commande pour le réglage des distributeurs, caractérisé en ce qu'une source de tension variable est commandée par le signal de commande de l'appareil de commande (20), source à laquelle sont reliés les potentiomètres du transmetteur de commande.
16. Dispositif de commande selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il est prévu des calculateurs d'adaptation (25), grâce auxquels pour chacun la tension de signal appliquée à l'étage additionneur (26) est transformée en une tension de sortie correspondant au débit réglé passant par le distributeur.
17. Dispositif de commande selon la revendication 16, caractérisé en ce que les calculateurs d'adaptation (25) sont placés avant l'étage additionneur (26)
18. Dispositif de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étage de comparaison (27) est surajouté à un régulateur de charge limite (60) qui produit, en fonction des grandeurs de fonctionnement du moteur entraînant la pompe, un signal de commande par l'effet duquel la course des distributeurs commandés est réduite.
19. Dispositif de commande selon la revendication 18, caractérisé en ce que le signal de commande est produit en fonction de la vitesse de rotation du moteur.
20. Dispositif de commande selon la revendication 18 ou 19, pour une machine à combustion servant de moteur, caractérisé en ce que le signal de commande est produit en fonction de la puissance.
21. Dispositif de commande selon la revendication 20, caractérisé en ce que le signal de commande est produit en fonction de la température de l'huile.
22. Dispositif de commande selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'au moins l'un des distributeurs (10) est commandé par un appareil de précommande (34) qui est alimenté sous une pression d'alimentation constante provenant du circuit d'huile de commande (32, 33).
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| JPH0830482B2 (ja) | 1996-03-27 |
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