FR2650635A1 - Procede de commande d'au moins une pompe a debit variable dans une installation electrohydraulique, et installation electrohydraulique mettant en oeuvre ce procede - Google Patents

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Original Assignee
Rexroth Sigma SA
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Abstract

L'invention concerne une installation électrohydraulique pour la commande de récepteurs hydrauliques, comprenant en combinaison au moins une pompe hydraulique à débit variable 1; un moteur thermique M pour l'entraînement de celle-ci; au moins un distributeur électrohydraulique 3 commandé par un actionneur électromécanique 4, 7 pour fournir du fluide hydraulique sous pression, en provenance de la pompe, au récepteur 11; des moyens 8 pour établir une correspondance entre chaque valeur du signal électrique de sortie de l'actionneur et une valeur de puissance hydraulique fournie au récepteur; des moyens de prise en compte d'une limite de puissance que la pompe ne doit pas dépasser; et des moyens de traitement électriques d'informations 10 connectés aux moyens de prise en compte d'une limite de puissance et à la sortie électrique de l'actionneur pour recevoir de celui-ci un signal électrique représentatif d'une commande destinée au récepteur, et raccordés en sortie à la pompe pour fournir à celle-ci un signal de commande, lesdits moyens 10 étant agencés pour provoquer un débit hydraulique correspondant à la consigne du manipulateur si ce débit correspond à une puissance hydraulique inférieure à la limite et pour provoquer l'apparition d'un débit hydraulique moindre que celui associé à la consigne du manipulateur si ce débit oblige la pompe à fournir une puissance hydraulique égale ou supérieure à la susdite limite.

Description

Procédé de commande d'au moins une Domine à débit va
riable dans une installation électrohydrauligue. et
installation électrohvdraulisue mettant en oeuvre ce
Drocédé.
La présente invention concerne des perfection
nements apportés aux installations électrohydrauliques
comprenant
- au moins une pompe hydraulique à débit variable
- un moteur thermique pour l'entraînement de cette
pompe;
- au moins .un distributeur hydraulique à commande
électrique pour fournir du fluide hydraulique sous
pression, en provenance de la pompe, au récepteur
correspondant à commander
- et au moins un actionneur électromécanique du type
manipulateur ou analogue pour commander le distri
buteur hydraulique.
Par actionneur du type manipulateur ou analogue,
on entend tout organe mécanique actionnable à la main
(msnipulvteur), au -pied -ou de d toute-autre manière et
fournissant une grandeur de sortie (hydraulique ou
électrique) qui est fonctionvde l'amplitude du déplace
ment (par exemple inclinaison) de l'organe précité.
Le fonctionnement correct de l'installation hy
draulique nécessite qu'à chaque instant le couple ré
sistant de la pompe hydraulique (ou la puissance
hydraulique fournie par la pompe) soit inférieur au
couple (ou à la puissance) du moteur thermique d'entrai
nement, et en tout état de cause reste toujours inférieur au couple maximum (ou à la puissance.maximale)
du moteur, à défaut de quoi- la vitesse de rotation du moteur diminue et le moteur cale.
Lorsque la pompe n'alimente qu'un seul récepteur
hydraulique, le contrôle. de la puissance de la pompe
peut être effectué de façon simple et le débit du fluide hydraulique peut être adapté en permanence aux besoins réels du récepteur.
Par contre, lorsque la pompe alimente plusieurs récepteurs hydrauliques fonctionnant sous des pressions différentes, il est nécessaire de commander la pompe de manière qu'elle fournisse un d-ébit approprié pour le fonctionnement correct de tous les récepteurs hydrauliques.
A cet effet, il est connu d'incorporer, dans les circuits hydrauliques des récepteurs, des balances hydrauliques pilotées par les pressions respectives de ces circuits, de manière à imposer les débits hydrauliques convenables dans les circuits respectifs, et une ligne de commande par détection de charge ("load sensin.g") permet de contrôler le débit fourni par la pompe.
Toutefois, cet agencement accroit considérablement la complexité de l'installation hydraulique et est.très coûteux. En outre, la régulation du fonctionnement de la pompe L s'effectue de façon normale et satisfaisante tant que la puissance hydraulique demandée n'excède pas la capacité maximale de la pompe ; par contre, en cas de surcharge hydraulique, la pompe reste bloquée à son débit maximum et fonctionne alors comme une pompe à cylindrée fixe, l'installation hydraulique n'étant plus régulée.
Une autre solution pourrait consister à détecter les pressions de commande générées par les manipulateurs hydrauliques à destination des distributeurs, et à réguler le fonctionnement de la pompe à partir de la somme pondérée des pressions individuelles générées par les manipulateurs et représentative de la somme des débits individuels. Toutefois, il n'est pas possible de réaliser par des moyens simples la sommation pondérée des pressions, et la régulation du fonctionnement de la pompe s'effectue en pratique à partir de la seule valeur de la pression la plus élevée détectée, ce qui rend bien sûr cette régulation très imparfaite, en particulier lorsque toutes les pressions de consigne sont du même ordre de grandeur.
En outre, en particulier dans le cas d'un actionnement brusque d'un manipulateur, la puissance à fournir par la pompe risque d'atteindre et de dépasser la puissance du motéur en un temps très bref 1 inférieur au temps nécessaire au système de contrôle pour déchar- gér la - pompe en imposant une diminution des débits par une commande appropriée des distributeurs ; d'où un risque de calage du moteur. Dans ces conditions, on souhaiterait pouvoir disposer d'une autre information que la variation de pression de commande elle-même, autre information qui anticiperait cette dernière de manière à accroître le temps disponible pour décharger la pompe.
Par ailleurs, il est techniquement impossible d'obtenir pour la pompe une caractéristique de puissance curviligne approximativement parallèle à la caractéristique de puissance du moteur thermique ; on est donc contraint de. se contenter, pour -la pompe, d'une caractéristique de puissance formée d'une suite de segments linéaires, qui ne peut donc suivrè.le profil curviligne de la caractéristique de puissance du moteur qu'avec une approximation d'autant moins bonne que le nombre des segments est plus faible ; ce qui peut conduire localement à des écarts de l'ordre de 10 % entre les deux caractéristiques.
A ceci s'ajoute le fait que, pour tenter d'atténuer les imperfections des installations hydrauliques, et en particulier le temps de réponse trop long des circuits de contrôle en cas d'apparition d'une surcharge brusque, on est conduit à prévoir une marge de sécurité entre la puissance du moteur et la puissance maximale exigible de la pompe.
Bien entendu, les deux dernières considérations mentionnées conduisent à des écarts importants entre la puissance maximale que l'on peut espérer obtenir de la pompe et la puissance du moteur, ce qui affecte défavoablement les performances de l'installation.
On connaît par ailleurs des systèmes de régulation partielle qui détectent les paramètres de fonctionnement du moteur thermique (notamment la position de l'organe -manette ou pédale- de commande du moteur et la vitesse de rotationdu moteur) pour en déduire le couple -ou la puissance- instantané du moteur et qui engendrent un signal de commande-agissant sur le réglage de débit de la pompe. Si ces systèmes connus permettent certes d'améliorer les conditions de fonctionnement de l'installation hydraulique, cette régulation ne prend cependant en compte que les paramètres de fonctionnement du moteur, et pas ceux des circuits hydrauliques ; le problème précité du temps de réponse -en particulier dans le cas d'un actionnement brusque du manipulateurn'est donc pas résolu pour autant.
On connaît également par ailleurs des manipulateurs dits "manipulateurs électriques" ou "manipulateurs électromécaniques" qui convertissent- un déplacement (notamment angulaire) d'un organe d'actionnement tel qu'une manette ou un levier en un signal électrique.
Toutefois, ce signal électrique est appliqué directement aux bobines des distributeurs hydrauliques correspondants, alors que la régulation du fonctionnement de la pompe reste toujours purement hydraulique et le problème précité des insuffisances présentées par une détection purement hydraulique des conditions règnant dans les circuits n'est pas résolu pour autant.
L'invention a donc essentiellement pour but de remédier, dans toute la mesure du possible, aux inconvénients précités des installations hydrauliques connues et de proposer un procédé et un agencement perfectionné d'installation électrohydraulique qui permettent d'as- surer une régulation satisfaisante, notamment quant à sa rapidité de réponse, de la puissance de la pompe hydraulique eu égard à la puissance disponible sur l'arbre du moteur thermique, et qui permettent également de procurer de nombreux autres avantages, en particulier un asservissement partiel ou total du fonctionnement du moteur thermique aux exigences en puissance de la ou des pompes hydrauliques qu'il entraîne.
A ces fins, selon un premier aspect de l'invention, il est propose un procédé de commande d' au- moins une pompe hydraulique à débit variable dans une installation électro-hydraulique pour la commande de récepteurs hydrauliques, laquelle installation comprend - au moins une pompe hydraulique à débit variable - un moteur thermique pour l'entraînement de cette
pompe;; - au moins un distributeur hydraulique à commande
électrique pour fournir du fluide hydraulique sous
pression, en provenance de la pompe, au récepteur
correspondant à commander - et au moins .un actionneur électromécanique du type
manipulateur ou analogue pour commander le
distributeur hydraulique lequel procédé s caractérise en ce que - on établit au préalable une correspondance entre
chaque valeur de consigne du signal électrique fourni
par l'actionneur et une puissance hydraulique dans le
recepteur hydraulique, - on détermine une limite de puissance hydraulique que
la pompe ne doit pas dépasser, - on recueille en permanence les valeurs du signal de
consigne fournies par l'actionneur au cours du
fonctionnement, - on détermine en permanence la puissance hydraulique
correspondant à ce signal de consigne et on compare
cette puissance hydraulique à la limite précitée, - si la puissance hydraulique déterminée est inférieure
à ladite limite1 on commande la pompe pour qu'elle
fournisse un débit hydraulique en correspondance avec
le signal de consigne fourni par l'actionneur,
- et Si la puissance hydraulique déterminée est égale ou
supérieure à ladite limite, on fait en sorte que la
pompe ait à fournir un débit hydraulique moindre que
celui correspondant au signal de consigne fourni par
l'actionneur et tel que la puissance hydraulique
correspondant à ce débit amoindri n' excède pas la
limite précitée.
Grâce à l'invention, on est en mesure de réali
ser une régulation sur la base d'un signal (signal élec
trique de sortie de l-'actionneur) qui est généré à la
source même de la. commande (constituée par le dépla
cement de l'organe d'actionnement de l'actionneur), et donc qui apparaît beaucoup plus rapidement que la variation de pression de commande dans les installations antérieures à actionneur hydraulique.
En outre, grâce à la présence des.moyens de traitement d'informations qui peuvent assurer une ges
tion totale de l'installation (en ayant par exemple recours à des systèmes .de mémoires associés à des microprocesseurs ou microordinateurs), on est en mesure,
en cas de dépassement de la limite de puissance imposée, d'agir très rapidement, là encore par le biais de
signaux électriques, sur le .distributeur pour con
traindre celui-ci, à llencontre de la consigne initiale,
à modifier le débit du fluide hydraulique dans le sens
d'une décroissance, ce qui a pour effet de décharger la
pompe et de ramener le système dans une zone de
fonctionnement normal1 en évitant le calage du moteur.
Bien - entendu1 cette régulation se trouve encore
simplifiée si l'actionneur lui-même est pourvu pour son
propre compte de moyens de traitement d'informations, par exemple en association avec les moyens établissant
la correspondance entre - chaque valeur de consigne du signal élec.trique. fourni par l'actionneur et une puissance hydraulique dans le récepteur hydraulique : on peut alors en effet établir -un échange d'informations (dialogue) entre les moyens de traitement d'information détectant la surcharge et ceux de l'actionneur de manière que l'actionneur soit contraint de modifier sa commande initiale à ' destination du distributeur, éventuellement avec un jeu de priorités, afin que le distributeur provoque une diminution du débit hydraulique.
- Dans le cas où l'installation comprend - plusieurs distributeurs hydrauliques agissant sur
plusieurs récepteurs respectifs - et plusieurs actionneurs électromécaniques du type
manipulateur ou analogues pour commander respective
ment les distributeurs hydrauliques, on ' prévoit de façon tout-à-fait intéressante de déterminer la somme des signaux électriques de consigne fournis par tous les actionneurs, d'en déduire le débit hydraulique total -qui est -exigé de la pompe, et d'en déduire la puissance hydraulique qui doit être fournie par la pompe c'est alors cette puissance qui est comparée à la limite de puissance imposée précitée.
Ainsi, grâce à l'invention, on parvient à réaliser ce que les moyens purement hydrauliques n'avaient jusqu'à présent jamais permis d'obtenir, savoir un signal de commande de régulation qui soit représentatif de la somme pondérée des débits individuels dans les récepteurs respectifs. Il est - alors possible de faire en sorte que la pompe fournisse en permanence,une.puissance hydraulique adaptée à l'ensemble des besoins.
De la même manière, lorsque l'installation comprend plusieurs pompes dont l'une au moins est à débit variable, de façon avantageuse on détermine-la somme des valeurs des signaux électriques de consigne fournis par tous les actionneurs, et on en déduit la puissance hydraulique totale fournie par l'ensemble des pompes : c'est alors cette puissance hydraulique totale qui est comparée. à la limite de puissance imposée précitée -
On parvient ainsi à assurer en-permanence un fonctionnement convenable de toutes les pompes, y compris celles à débit variable qui ne risquent,pas d'être saturées.
Bien entendu, les, dispositions qui précèdent trouvent tout leur intérêt lorsque la limite de puissance imposée correspond à la puissance maximale du moteur thermique ou bien lorsque la limite de puissance imposée au moteur thermique correspond à une limite de puissance imposée,au moteur, car, dans un cas comme dans l'autre1 on évite de surcharger le moteur etde le faire caler.En particulier dans .le second cas, la limite de puissance -imposée au moteur thermique peut être réglée de façon discontinue par sélection -d'un mode de fonctionnement (par exemple choix d'un fonctionnement a pleine puissance ou à plusieurs degrés de puissance partielle), ou bien cette limite de puissance imposée au moteur thermique peut être réglée de façon continue par un organe externe, notamment par une manette ou une pédale d'accélération de commande du moteur thermique, ce qui prévient un calage du moteur en cas de mauvaise synchronisation entre la commande du moteur et la conduite de la partie hydraulique de l'installation ou en cas d'apparition d'une surcharge trop rapide pour permettre d'accroître utilement la puissance du moteur.
Il est également possible de prévoir qu'on mémorise une vitesse minimale de rotation du moteur thermique, qu'on détecte en permanence la vitesse de rotation instantanée du moteur thermique et que la limite de puissance imposée au moteur thermique est celle pour laquelle la vitesse de rotation du moteur a décru jusqu'à la susdite vitesse minimale.
Enfin, dans une variante particulièrement intéressante, on détecte en permanence la puissance instantanée du moteur thermique, et on agit sur l'injection de carburant dans le moteur pour adapter la puissance instantanée du moteur à la puissance hydraulique nécessaire dans l'installation. On réalise ainsi une régulation complète et bidirectionnelle entre le moteur et la pompe ou les pompes, de sorte que d'une part les pompes ne peuvent pas fournir plus de puissance hydraulique que ne le permet la puissance maximale du moteur, que d'autre part, si le moteur dispose encore d'une réserve de puissance, un accroissement des besoins en puissance hydraulique entraîne une augmentation de la puissance du moteur, et que d'autre part enfin et inversement, une diminution des besoins en puissance hydraulique entraîne une réduction de la puissance du moteur.
Selon un second aspect, l'invention propose une installation électrohydraulique pour la commande de récepteurs hydrauliques, caractérisée en ce qu'elle comprend en combinaison - au moins une pompe hydraulique à débit variable,.
- un moteur thermique pour l'entrainement de cette
pompe; - au moins un distributeur hydraulique à commande élec
trique pour fournir du fluide hydraulique sous pres
sion, en provenance de la pompe, au récepteur
correspondant à commander, - au moins un actionneur électromécanique du type mani
pulateur ou analogue pour commander ledit distribu
teur, - des moyèns pour établir une correspondance entre
chaque valeur du signal électrique de sortie de
l'actionneur et une valeur de puissance hydraulique
fournie aù récepteur, - des moyens de prise en compte d'une limite de puis
sance que la pompe ne doit pas dépasser, - et des moyens de traitement électriques d'informations
ayant une entrée connectée auxdits moyens de prise en
compte d'une limite de puissance et une autre entrée
connectée à la sortie électrique dudit manipulateur
pour recevoir de celui-ciun signal électrique repré
sentatif d'une commande destine au récepteur, et une
sortie raccordée à la pompe pour fournir à celle-ci un
signal de commande; lesdits moyens de traitement d'in
formations étant agencés pour provoquer un débit hy
draulique correspondant à la consigne du manipulateur
si ce débit hydraulique associé à la consigne du mani
pulateur correspond à une puissance hydraulique de la
pompe inférieure à la susdite limite de puissance et
pour provoquer l'apparition d'un débit hydraulique
moindre que celui associé à la consigne du manipula
teur si ce débit hydraulique associé à la consigne du
manipulateur oblige la pompe à fournir une puissance
hydraulique égale ou supérieure à la susdite limite de
puissance.
De façon intéressante dans la pratique, cette installation peut comporter - plusieurs distributeurs hydrauliques pour commander
respectivement plusieurs récepteurs hydrauliques, - et plusieurs actionneurs électromécaniques du type
manipulateurs ou analogues associés respectivement aux
distributeurs hydrauliques, des moyens sommateurs sont alors prévus pour déterminer la somme des débits hydrauliques correspondant respectivement aux signaux de- consigne des maniptlateurs, et les moyens de traitement d'informations sont agencés pour comparer la puissance hydraulique correspondant à ladite somme des débits à la susdite limite de puissance.
Toujours de façon intéressante dans la pratique, cette installation- peut. comporter plusieurs pompes hydrauliques dont une au moins est à débit variable des moyens sommateurs sont alors prévus pour déterminer la somme des débits hydrauliques correspondant respectivement aux signaux de consigne des actionneurs, et les moyens de traitement d'informations sont agencés pour comparer.la puissance hydraulique correspondant à ladite somme des débits à la susdite limite de puissance.
De préférence, la limite de puissance correspond à la puissance maximale du moteur thermique.
Egalement de préférence, la limite de puissance correspond à une limite de puissance imposée au moteur thermique. Dans ce cas, de façon souhaitable, les moyens de prise en compte d'une limite de puissance comprennent des moyens de sélection de mode de fonctionnement agencés pour sélectionner de façon discontinue une'parmi plusieurs limites de puissance et/ou ils comprennent- un organe externe, notamment une manette ou une pédale d'accélération, de commande continue du moteur thermique.
Il est également possible de prévoir que les moyens de prise en compte d'une limite'de puissance comportent des moyens de prise en compte préalable d'une vitesse minimale de rotation du moteur thermique, des moyens de détection de la vitesse instantanée du moteur thermique, et des moyens de compavaison-de la vitesse instantanée à la vitesse minimale, la limite de puissance étant celle pour laquelle la vitesse du moteur a décru à sa valeur minimale.
De façon tout-à-fait intéressante! l'installa- tion comporte aussi des moyens de détermination de la puissance instantanée du moteur thermique, des moyens pour comparer la puissance instantanée du moteur thermique à la puissance hydraulique nécessaire au fonction nement de l'installation, et des moyens pour engendrer un signal de réglage appliqué aux moyens d'injection du carburant dans le moteur -thermique pour adapter la puissance du moteur thermique aux besoins en puissance hydraulique.
Il est également intéressant que les moyens de traitement d'informations comprennent une unité centrale et des unités périphériques associées respectivement aux actionneurs, et des liaisons électriques bidirectionnelles joignant l'unité centrale et les unités périphériques des actionneurs : on obtient ainsi une installation dans laquelle la fonction de gestion est décentralisée au moins en partie, de sorte que chaque actionneur peut assurer les fonctions qui lui sont propres de façon indépendante des autres actionneurs, tout au moins dans une certaine limite ; on diminue ainsi les incidences d'une panne et l'on évite la panne totale de l'installation qui résulterait d'une anomalie ou d'une avarie subie par une unité de gestion totalement centralisée.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit de certains modes de réalisation préférés, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs ; dans cette description, on se réfère aux dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 est une représentation très schématique d'un agencement d'une partie d'installation électrohydraulique conforme à l'invention ; et
- la figure 2 est une représentation schématique de l'ensemble d'une installation électrohydraulique établie conformément à la fig. 1.
En se référant tout d'abord à la fig. 1, l'installation életrohydraulique comprend une pompe à débit - variable 1 alimentant une. pluralité-de circuits hydrauliques 2 (dont un seul est représenté de façon détaillée) pouvant fonctionner sous des pressions différentes.
Chaque circuit hydraulique 2 comprend un distributeur hydraulique 3, alimenté par la pompe, commandant un récepteur hydraulique tel qu'un vérin (non représenté). Le distributeur est du type électrohydraulique et, à ce titre, il est commandé à partir d'un actionneur 4 du type manipulateur ou analogue (ici représenté comme étant à deux voies de sortie) dont le déplacement angulaire (flèche 5) de l'organe de manoeuvre 6 est couvertie, en 7, en un signas électrique par tous moyens connus de l'homme de l'art. Ce signal électrique-présente une grandeur (amplitude, phase, fréquence du courant ou de la tension) qui est régulée en 8 de manière que soit établie une loi de correspondance prédéterminée entre le déplacement angulaire en 5 et le débit du fluide hydraulique dans le circuit hydraulique de puissance contrôlé par le distributeur 3.Le signal électrique régulé est alors appliqué à l'une des bobines de commande du tiroir du distributeur 3.
Conformément à l'invention, tous les signaux électriques d'excitation des bobines des distributeurs sont additionnés. dans un sommateur 9 dont le signal de sortie est alors représentatif de façon exacte (compte tenu des lois de correspondance précitées) de la somme des pressions dans les différents circuits hydrauliques de puissance.
Ce signal peut ainsi être utilisé pour commander la pompe 1 de manière telle que celle-ci soit à tout instant en mesure de fournir un débit général correspondant à la somme des débits individuels dans les circuits 2.
Cette commande de la pompe 1 peut être avantageusement réalisée à travers une unité de traitement électrique d'informations ou unité de gestion 10 (du type microprocesseur ou: microordinateur) qui possède (soit en mémoire, soit fournis en temps réel par des moyens de prise en compte) tous les paramètres de fonctionnement de l'installation électrohydraulique, et en particulier les limites de couple maximum et/ou de puissance'maximale et/ou de vitesse minimale de. rotation du moteur (notamment du moteur thermique, tel qu'un moteur diésel) d'entrainement - de la pompe (non représenté)..
L'unité de gestion 10 (dont la réalisation et les capacités seront aisément déterminées par l'homme de l'art en fonction des applications et des performances requises) est ainsi en mesure de déterminer en temps réel le couple etSou la puissance de la pompe 1, de les comparer aux conditions limites imposées (par exemple couple et/ou puissance du moteur d'entraînement), et, dans le cas où les conditions de fonctionnement de la pompe atteindraient les conditions limites, d'envoyer des signaux de contrôle à destination de tout ou partie des circuits de régulation 8 (en tenant compte en parti-.
culier de priorités éventuellesl de manière à forcer ces circuits de régulation à commander les distributeurs hydrauliques dans lé sens d'une diminution des débits hydrauliques.
Les moyens mis en oeuvre conformément à l'invention sont particulièrement intéressants par les avantages qu'ils procurent.
Tout d'abord les signaux utilisés pour le pilotage de la pompe dont des signaux électriques directement générés par les déplacements physiques des organes d'actionnement des manipulateurs ou analogues.
De ce fait, le pilotage de la pompe s'effectue dans un laps de temps extrêmement bref après l'apparition du phénomène de commande (déplacement du manipulateur), et qui en tout état de cause précède notablement l'apparition de la variation concommitante de la pression dans le circuit hydraulique (de puissance ou de commande) auquel on avait recours jusqu'à présent. Le temps de réponse de l'installation. se trouve donc réduit et, même dans l'hypothèse où l'on réserve une plage de sécurité vis-à-vis de la limite de couple et/ou de puissance que la pompe ne doit pas dépasser, cette limite peut être de quelques pourcents (par exemple 3 ou 5 %), et notablement gplus faible que celle adoptée jusqu'à présent (de l'ordre de 10 t).
De plus, le recours à une commande électrique des distributeurs à partir de manipulateurs électromécaniques permet d'effectuer de façon aisée et exacte la sommation d'informations qu'il n'avait pas été possible de réaliser jusqu'à présent par des moyens purement hydrauliques. Il est ainsi possible d'effectuer un pilotage extrêmement précis de la pompe et d'adapter de façon bien meilleure que par le passé ses conditions de fonctionnement aux besoins réels des charges.
En se référant à la fig. 2, on va maintenant décrire une installation électrohydraulique plus complète, qui constitue en même temps une variante de celle de la fig. 1. Sur la fig. 2, on conserve les mêmes références numériques, éventuellement affectées -d'un indice littéral, pour désigner les organes.identiques à ceux de la fig. 1.
Dans cette installation, un moteur thermique M; par exemple un moteur diésel, entraîne en rotation deux pompes à débit variable 1a et lb. La pompe la alimente plusieurs charges (en l'occurence des vérins) lia, llb et 11f par l'intermédiaire de distributeurs électrohydrauliques respectifs 3a, 3b et 3f ; la pompe 1-k alimente plusieurs charges llc, lld et lle par l'intermédiaire de distributeurs électrohydrauliques respectifs 3c, 3d et 3e.
Les distributeurs électrohydrauliques sont commandés par des actionneurs du type manipulateur ou analogue. Les actionneurs 4A et 4sont du type manipulateur à quatre - départs et commandent chacun deux distributeurs, respectivement 3a, 3k et i, 3d (les liaisons correspondantes sont représentées .par un simple trait mixte). Les actionneurs 4C et-4D sont du type à commande au pied et sont à deux départs pour commander chacun un distributeur, respectivement 3e et 3f.
L'unité de gestion 10 (dans laquelle est supposé intégré le sommateur 9 de la fig. 1) est relié par un bus de liaison 12 aux actionneurs 4A à 4D, le bus 12 assurant le transfert bidirectionnel d'informations entre l'unité de gestion 10 et les actionneurs, d'une part, et entre les actionneurs, d'autre part.
L'unité de gestion 10 possède deux sorties de commande raccordées respectivement aux dispositifs de réglage de débit des pompes la et lb.
Il est ainsi possible de décentraliser, si désiré, les fonctions de gestion de telle manière qu'une partie de ces fonctions soient assurées dans les actionneurs eux-mêmes, par exemple dans ou en association avec les circuits de régulation 8 de la fig. 8. Dans ces conditions, l'unité centrale de gestion 10 possède essentiellement un rôle de collecte des informations extérieures valables pour l'ensemble de l'installation hydraulique et de distribution de ces informations vers les actionneurs 4. Chaque actionneur 4 est de son côté en mesure d'assurer la gestion du fonctionnement du ou des circuits hydrauliques outil commande, én fonction de ses informations propres et des informations échangées avec l'unité centrale 10 et les autres actionneurs.
Eventuellement, un actionneur peut centraliser certains types d'informations pour commander -les ou certains autres actionneurs, notamment si des priorités sont à respecter (actionneur-maitre). Par ailleurs, l'unité centralè 10 contrôle les conditions de fonctionnement des actionneurs 4 par rapport aux paramètres dont elle dispose et agit en conséquence sur le débit des pompes 1 dans des conditions de fonctionnement normal et/ou sur les actionneurs 4 dans des conditions de fonctionnement anormal (dépassement dw couple etlou de la puissance autorisée notamment) de manière que ceux-ci agissent à leur tour sur les distributeurs respectifs pour provoquer une diminution des débits compatibles avec d'éventuelles priorités, ,-
Les paramètres de fonctionnement dont l'unité centrale. 10 a à tenir compte peuvent bien entendu être introduits en mémoire.- Pour certaines conditions de fonctionnement (par exemple choix entre fonctionnement normal, fonctionnement à puissance réduite, etc.), une commande 13 externe peut être mise à disposition de l'utilisateur ; éventuellement, tout ou partie de ces consignes peuvent également .être transmises à tout ou partie des actionneurs 4 (ligne 14).
L'unité centrale peut également posséder d'autres entrées pour recevoir des informations externes telles que la température (15)
De plumet surtout, il peut être souhaitable que l'unité centrale 10 prenne en compte non -seulement les conditions extrêmes de fonctionnement (notamment couple maximum et/ou puissance maximale du moteur thermique1 lesquelles peuvent en tout état de cause être simplement mémorisées)r mais aussi les conditions instantanées de fonctionnement, de manière que la puissance hydraulique à fournir par la pompe à l'instant considére n' excède pas la puissance effective du moteur à cet-instant.Pour ce faire, on prévoit - de détecter deux paramètres de fonctionnement du moteur, savoir sa vitesse (détectée en 16) -notamment pour déceler un éventuel calage ou tendance au calage du moteur- et également par exemple la position de la pédale de gaz ou d'accélération du moteur (détectée en 17), -représentative du couple du moteur-, ces deux informations permettant de déterminer la puissance effective du moteur. L'unité centrale 10, qui reçoit ces deux informations, est ainsi en mesure de situer en permanence la puissance exigée par la ou les pompes 1 par rapport à la puissance effective du moteur, et de commander les actionneurs 4 pour qu'ils provoquent une diminution des débits dans les distributeurs dans le cas d'un excès de demande en puissance hydraulique.
Enfin, on peut envisager d'assurer une régulation plus complète en faisant en sorte que l'unité centrale 10, à partir des informations relatives au fonctionnement du moteur d'un côté et de la ou des pompes 1 de l'autre côté, engendre un signal de sortie à destination du dispositif d'injection de carburant 18 alimentant le moteur M.On dispose alors de deux modes d'action en cas d'un excès de demande en puissance hydraulique a) indépendamment delta puissance fournie par le moteur,
ou bien si le moteur fournit sa puissance maximale,
l'unité centrale commande les actionneurs 4 pour
qu'ils imposent une baisse de la demande en puissance hydraulique b) si le moteur n'est pas à sa puissance maximale, l'u
nité centrale commande le dispositif d'injection 18
pour accroître la puissance du moteur1 de manière que
la ou les pompes 1 puissent satisfaire les besoins.
Bien entendu, de manière concommitante, l'unité centrale 10 est également apte à commander le dispositif d'injection pour provoquer une diminution de la puissance du moteur M si les besoins en puissance hydraulique viennent à baisser. On réalise ainsi un asservissement complet mutuel des fonctionnements du moteur M et des pompes 1 en fonction des exigences des charges il commandées par les actionneurs 4, en tenant compte des limites imposées par la puissance maximale du moteur.
Il én résulte que le moteur - fonctionné ainsi en permanence au régime le mieux adapté à l'utilisation, ce qui conduit à des économies notables de carburant.
Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qùi précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus particulièrement envisagés elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes.

Claims (20)

REVENDICATIONS
1. Procédé de commande d'au moins une pompe hydraulique à débit variable dans une installation électro-hydraulique pour la commande de récepteurs hydrauliques, laquelle installation comprend - au moins une pompe hydraulique à débit variable - un moteur thermique pour l'entrainement de cette pompe;; - au moins un distributeur hydraulique à commande
électrique pour fournir du fluide hydraulique sous
pression, en provenance de la pompe, au récepteur
correspondant à commander - et au moins un actionneur électromécanique du type
manipulateur ou analogue pour commander le
distributeur hydraulique lequel procédé se caractérise en ce que - on établit au préalable une correspondance entre
chaque valeur de consigne du signal électrique fourni
par l'actionneur et une puissance hydraulique dans le
recepteur hydraulique, - on détermine une limite de puissance hydraulique que
la pompe ne doit pas dépasser,.
limite précitée.
correspondant à ce débit amoindri n'excède pas la
-l'actionneur et tel que la puissance hydraulique
celui correspondant au signal de consigne fourni par
pompe ait à fournir un débit hydraulique moindre que
supérieure à ladite limite, on fait en sorte que la
le signal de consigne fourni par l'actionneur, - et si la puissance hydraulique déterminée est égale ou
fournisse un débit hydraulique -en correspondance avec
à ladite limite, on commande la pompe pour qu'elle
cette puissance hydraulique à la limite précitée, si la puissance hydraulique déterminée est inférieure
correspondant à ce signal de consigne et on compare
fonctionnement, - on détermine en permanence la puissance hydraulique
consigne fournies par l'actionneur au cours du
- on recueille en permanence les valeurs du signal de
2.Procédé selon la revendication 1, l'instal lation-hydraulique comprenant - plusieurs distribùteurs hydrauliques agissant sur plusieurs récepteurs respectifs - et plusieurs actionneurs électromécaniques du type
manipulateur ou analogues pour commander
respectivement les distributeurs hydrauliques, caractérisé en ce qu'on détermine la somme des signaux électriques de consigne fournis par tous les actionneurs, en ce qu'on en déduit le débit hydraulique total qui est exigé de la pompe, en ce qu'on en déduit la puissance hydraulique qui doit être fournie par. la pompe, et en ce que c'est cette puissance qui est comparée à la limite de puissance imposée précitée.
3. Procédé selon la revendication 2, l'installation hydraulique comprenant plusieurs pompes dont une au moins est à débit variable, -caractérisé en ce.qu'on détermine la somme des valeurs des signaux électriques de consigne fournis par tous les actionneurs,-en ce qu'on en déduit la puissance hydraulique totale fournie par l'ensemble des pompes et en ce que c'est cette puissance hydraulique totale qui est comparée à la limite de puissance imposée précitée.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la limite de puissance imposée correspond à la puissance maximale du moteur thermique.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, catactérisé en ce que la limite de puis-sance imposée au moteur thermique correspond à une limite de puissance imposée au moteur.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la limite de puissance imposée au moteur thermique est réglée de façon discontinue par sélection d'un mode de fonctionnement.
7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la limite de puissance impos.ée au moteur thermique est réglée de façon. continue par un organe - externe, notamment par une manette ou une pédale d'accélération de commande du moteur thermique.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce qu'on mémorise une vitesse minimale de rotation du moteur thermique, en ce qu'on détecte en permanence la vitesse de rotation instantanée du moteur thermique et en ce que la limite de puissance imposée au mo-teur thermique est celle pour laquelle la vitesse de rotation du moteur a décru jusqu'à la susdite vitesse minimale.
9. Procédé selon l'une quelconque des revenaications 4 à 8, caractérisé en ce qu'on détecte en permet.
nence la puissance instantanée du moteur thermique, et er. ce qu'on agit sur l'injection de carburant dans le moteur pour adapter la puissance instantanée du moteur à la puissance hydraulique nécessaire dans l'installation.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que, pour diminuer le débit de la pompe dans le cas où la puissance hydraulique fournie par celle-ci est égale ou supérieure à la limite précitée, ou commande le distributeur dans le sens d'une diminution du débit.
11. Installation électrohydraulique pour la commande de récepteurs hydrauliques, caractérisée en ce qu'elle comprend en combinaison - au moins une pompe hydraulique à débit variable (?), - un moteur thermique (M) pour l'entraînement de cette
pompe; - au moins un distributeur hydraulique (3) à commande
électrique pour fournir du, fluide hydraulique sous
pression, en provenance de la pompe, au récepteur (11)
correspondant à commander, - au moins un actionneur électromécanique- (4, 7) du type
manipulateur ou analogue pour commander ledit
.distributeur, - des moyens (8) pour établir une correspondance entre
chaque, valeur du signal électrique de sortie de
l'actionneur et une valeur de puissance hydraulique
fournie au récepteur, - des moyens de prise en compte d'une limite de puis
sance que la pompe ne doit pas dépasser, - et des moyens de traitement électriques d'informations
(10) ayant une entrée connectée auxdits moyens de
prise en compte d'une limite de puissance et une autre
entrée connectée à la sortie électrique dudit action
neur pour recevoir de celui-ci un signal 'électrique
représentatif d'une commande. destinée au récepteur, et
une sortie raccordée à la pompe pour fournir à celle
ci un signal de commande, lesdits moyens-de traitement
d'inforrations (10) étant agencés pour provoquer un
débit hydraulique correspondant à la consigne du mani
pulateur si ce débit hydraulique associé à la consigne
du manipulateur correspond à une puissance hydraulique
inférieure à la susdite limite de puissance et pour
transmettre provoquer l'apparition d'un débit hydrau
lique moindre que celui associé à la consigne du mani
pulateur si ce débit hydraulique associé à la consigne
du manipulateur oblige la pompe à fournir une puis
sance hydraulique égale ou supérieure à la susdite
limite de puissance.
12. Installation hydraulique selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'elle comporte - plusieurs distributeurs hydrauliques (3) pour
commander respectivement plusieurs récepteurs
hydrauliques, - et plusieurs actionneurs électromécaniques. du type
manipulateurs ou analogues- (4) associés respectivement
aux distributeurs hydrauliques, en ce que des moyens sommateurs (9) sont prévus pour déterminer la somme des débits hydrauliques correspondant respectivement aux signaux de consigne des manipulateurs, - et en ce que les moyens de traitement d'informations sont agencés pour comparer la puissance hydraulique correspondant à ladite somme des débits à la susdite limite de puissance.
13. Installation hydraulique selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs pompes 'hydrauliques (1) dont une au moins est à débit variable, en ce que des-moyens sommateurs (9) sont prévus pour déterminer la somme des débits hydrauliques correspondant respectivement aux signaux de consigne des actionneurs (4), et en ce que les moyens de traitement d'informations -(10) sont -agencés pour comparer la puissance hydraulique correspondant à ladite somme des débits à la susdite limite de puissance.
14. Instullation hydraulique selon l'une quelconque des revendications Il à 13, caractérisée-en ce que la limite de puissance correspond à la puissance maximale du moteur thermique.
15. Installation hydraulique selon l'une quelconque des revendications 11 ou 12 caractérisée en ce que la limite de puissance correspond à une limite de puissance imposée au moteur thermique.
16. Installation hydraulique selon la revendication 15, caratérisée en ce que les moyens de prise 'en compte d'une limite de puissance comprennent des moyens (13) de sélection de mode de fonctionnement agencés pour sélectionner de façon discontinue une parmi plusieurs limites de puissance.
17. Installation hydraulique selon la revendication 15 ou 16, caractérisée en ce que les moyens de prise en compte d'une limite de puissance comprennent un organe externe (17), notamment une manette ou, une pédale d'accélération, de' commande continue du moteur thermique.
18. Installation hydraulique selon l'une quelconque des revendications 11 à 17, caractérisée en ce que les moyens de prise en compte d'une limite de puissance comportent des moyens de prise en compte préalable d'une vitesse minimale de rotation du moteur thermique, des moyens (16) de détection de la vitesse'instantanée du moteur thermique, et des moyens de comparaison de la vitesse, instantanée à la vitesse minimale, la limite de puissance étant celle pour laquelle la vitesse du moteur a décru à sa valeur minimale.
19. Installation hydraulique selon l'une quelconque des revendications 11 à 18, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens de détermination de la .puissance instantanée du moteur thermique1 des'moyens pour comparer la puissance, instantanée du moteur thermique à la puissance hydraulique nécessaire au fonction nement de l'installatioz, et des moyens pour engéndrer un signal de réglage appliqué aux moyens (18) d'injection du carburant dans le moteur thermique pour adapter la puissance du moteur -thermique aux besoins en puissance hydrauliques.
20. Installation hydraulique selon-l'une quelconque des revendications 11 à 19, caractérisée en ce que les moyens de traitement d'informations comprennent une unité centrale (10) et des unités périphériques associées respectivement aux actionneurs (4), e des liaisons électriques bidirectionnelles joignant l'unité centrale et les unités périphériques des actionneurs.
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IT1241537B (it) 1994-01-17

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