FR2896290A3

FR2896290A3 - MACHINE, EN PARTICULIER MACHINE DE CONSTRUCTION, COMPRENANT UN MOTEUR QUI PEUT ÒTRE ENTRAxNE PAR UN ACCUMULATEUR D'ENERGIE CHARGE PAR UNE POMPE

Info

Publication number: FR2896290A3
Application number: FR0656040A
Authority: FR
Inventors: Oliver Mariani; Heinrich Hochleitner; Hans Knapp; Markus Huber
Original assignee: Liebherr Werk Bischofshofen GmbH
Current assignee: Liebherr Werk Bischofshofen GmbH
Priority date: 2006-01-13
Filing date: 2006-12-29
Publication date: 2007-07-20
Also published as: US20070187167A1; DE202006000664U1

Abstract

L'invention se rapporte à une machine de construction telle qu'un chargeur sur roues.Cette machine comprend une unité d'entraînement, un train menant relié à l'unité d'entraînement pour entraîner la machine, une pompe (3), un accumulateur d'énergie (4) relié à la pompe, qui peut être chargé par la pompe, et un moteur (1) qui est relié à l'accumulateur d'énergie et au train menant ou à un autre composant de la machine, où le moteur est relié à l'accumulateur d'énergie de telle sorte qu'il peut être entraîné par celui-ci, et où le moteur est relié au train menant ou à l'autre composant de sorte que l'énergie fournie par le moteur peut être introduite dans le train menant ou dans l'autre composant.L'invention est applicable en particulier à des engins de terrassement.

Description

Machine, en particulier, machine de construction

Cette invention se rapporte à une machine, en particulier une machine de construction, avec une unité d'entraînement et avec un train d'entraînement relié à l'unité d'entraînement pour entraîner la machine. De telles machines sont connues en un nombre de configurations différentes, par exemple comme engins de construction pour le terrassement, comme des chargeurs sur roues et analogues. Un moteur Diesel est généralement prévu comme unité d'entraînement de la machine, qui produit l'entraînement de déplacement de la machine, par exemple, par l'intermédiaire d'une transmission hydrostatique. Quant à l'entraînement de la machine, différents concepts sont connus. On connaît, par exemple, une transmission hydrostatique directe pour des chargeurs sur roues, dans lesquels une pompe à plateau de réglage, à déplacement variable, coopère avec deux moteurs à axe incliné. La taille et l'agencement de ceux-ci à la transmission additionnelle apte à changer la charge permet plusieurs modes d'entraînement continuellement variables avec des transitions régulières. Un avantage de ce concept réside dans les économies de carburant ou combustible en comparaison avec d'autres configurations. La présente invention a pour objectif le développement d'une machine, telle que décrite ci-dessus, de telle sorte que son efficacité, en comparaison à d'autres machines connues, soit encore améliorée.

Cet objectif est atteint conformément à la présente invention par une machine, en particulier une machine de construction, qui comprend une pompe, un accumulateur d'énergie relié à la pompe qui peut être chargé par la pompe, ainsi qu'un moteur qui est relié à l'accumulateur d'énergie et au train menant ou un autre composant de la machine, où le moteur est relié à l'accumulateur d'énergie de telle sorte qu'il peut être entraîné par l'accumulateur d'énergie, et où le moteur est relié au train menant ou audit autre composant de telle sorte que l'énergie libérée par le moteur peut être introduite dans le train menant ou l'autre composant. Un tel concept permet la récupération de l'énergie en ce que, lorsque le moteur est relié à l'accumulateur d'énergie, l'énergie mécanique peut être prélevée, qui est de préférence introduite dans le train menant de la machine. En principe, il est également envisageable d'utiliser l'énergie mécanique du moteur pour entraîner n'importe quel autre composant de la machine. De préférence, cependant, le moteur devrait être couplé au train menant de la machine. La charge de l'accumulateur d'énergie est effectuée par une pompe, de telle sorte que par exemple en fonction des conditions de fonctionnement de la machine, soit la charge de l'accumulateur d'énergie par la pompe soit le retrait de l'énergie de l'accumulateur d'énergie pour entraîner le moteur peut être réalisé. De préférence, il est prévu que la pompe et le moteur soient formés par un même composant. En ce qui concerne la charge, ce composant convertit l'énergie mécanique en énergie hydraulique pour charger l'accumulateur. En ce qui concerne le prélèvement d'énergie, c'est-à-dire la récupération de l'énergie, le composant est amené à fonctionner comme moteur hydraulique qui convertit l'énergie hydraulique de l'accumulateur d'énergie en énergie mécanique qui peut être amenée par exemple dans le train menant à n'importe quel point.

Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu que la pompe soit entraînée directement ou indirectement par l'unité d'entraînement de la machine, par exemple par un moteur Diesel ou par le train menant. En outre, il peut être prévu que la pompe soit reliée à l'unité d'entraînement ou au train menant par un embrayage débrayable au moyen duquel la pompe peut être séparée de l'unité d'entraînement ou du train menant. Il est envisageable de désaccoupler la pompe ou le moteur hydraulique de l'unité d'entraînement ou du train menant, si nécessaire ou en fonction des conditions de fonctionnement de la machine.

Des machines comme des chargeurs sur roues comprennent des arbres qui tournent sans fluctuations ou seulement avec des fluctuations mineures de la vitesse, comme l'arbre d'entrée du moteur Diesel. Selon un aspect particulièrement préféré de l'invention, il est donc prévu que la machine comprenne au moins un tel arbre dont la vitesse est constante pendant le fonctionnement de la machine, ou bien qui est amené à fonctionner dans une plage de vitesse relativement réduite pendant le fonctionnement de la machine, et qui est relié à la pompe pour entraîner la pompe. Il est également prévu que sur un tel arbre tournant dans une plage de vitesse réduite, comme l'arbre d'entrée, une pompe soit montée, qui est utilisée pour charger l'accumulateur d'énergie. Comme indiqué ci-dessus, cet arbre tourne à une vitesse constante ou bien dans une plage de vitesse qui est étroite en comparaison avec la plage de vitesse à l'extrémité de sortie d'une transmission, ce qui fournit l'avantage que la conception de la pompe est simplifiée et que la pompe fonctionne dans une plage de fonctionnement optimale. Il est envisageable que l'arbre comprenne un embrayage débrayable ou soit relié à un tel embrayage, au moyen duquel la pompe ou le moteur hydraulique peut être désengagé de l'arbre ou de l'unité d'entraînement ou du train menant entraînant celle-ci de sorte que lorsque l'embrayage est débrayé, le fonctionnement de l'unité d'entraînement ou de l'arbre n'entraînera pas d'actionnement de la pompe. Selon un autre aspect de l'invention, la plage de vitesse dans laquelle l'arbre fonctionne est plus étroite que la plage de vitesse à l'extrémité de sortie de la transmission de la machine. Cette dernière couvre toute la plage de vitesse, par exemple 0 à 3500 tr/mn, des vitesses d'entraînement de la machine. La plage de vitesse dans laquelle l'arbre fonctionne peut représenter par exemple la moitié, un tiers, un quart ou analogue de la plage de vitesse à l'extrémité de sortie de la transmission de la machine. La plage de vitesse dans laquelle l'arbre fonctionne peut correspondre à la plage de vitesse dans laquelle l'unité d'entraînement de la machine fonctionne ou peut former une sous-plage de celle-ci. Il est envisageable, par exemple, que le moteur Diesel de la machine fonctionne dans une plage de vitesse entre 800 et 2000 tr/mn et fréquemment à 1800 tr/mn, et que ledit arbre entraînant la pompe soit également amené à fonctionner dans cette plage de vitesse. Il est également envisageable que l'arbre fonctionne seulement dans une plage de vitesse qui forme une sous-plage (la moitié, un quart, etc.) de la plage d'entraînement de l'unité d'entraînement.

A n'importe quel point du train menant de la machine, l'énergie mécanique fournie par le moteur peut être introduite dans le train menant de la machine ou également dans un autre composant sélectif à entraîner. De préférence, le moteur est relié à l'arbre de telle sorte que l'arbre peut être entraîné par le moteur. Cela est le cas lorsque la pompe et le moteur sont formés par un même composant en accord avec un aspect préféré de l'invention. L'arbre qui entraîne la pompe peut correspondre à l'arbre d'entrée de l'unité d'entraînement ou peut être relié à celle-ci. L'unité d'entraînement de la machine est habituellement un moteur à combustion interne, en particulier un moteur Diesel, et il peut être prévu que l'arbre entraînant la pompe soit formé par l'arbre d'entrée du moteur à combustion interne. La machine peut comprendre une transmission, en particulier une transmission à prise de force ou généralement une transmission variable en continu. Il peut être prévu que l'extrémité d'entraînement de la transmission soit formée par ledit arbre dont la vitesse est constante pendant le fonctionnement de la machine et qui est amené à fonctionner dans une plage de vitesse relativement étroite pendant le fonctionnement de la machine. Bien évidemment, il peut également être prévu que l'entraînement ne soit pas réalisé par une telle transmission mais que l'unité d'entraînement soit un train mécanique, comme une transmission à combustion interne/convertisseur de couple. Même dans ces cas, il y a des arbres qui tournent sans, ou avec des fluctuations mineures de la vitesse, comme l'arbre d'entrée du moteur Diesel.

En accord avec un aspect préféré, la pompe est une pompe à déplacement variable. La pompe peut être configurée comme une pompe à huile. L'accumulateur d'énergie peut être de n'importe quelle conception. Il est par exemple envisageable qu'il s'agisse d'un caisson dans lequel un ressort, en particulier un ressort à gaz, est prévu. Bien évidemment d'autres types d'accumulateurs d'énergie peuvent également être envisagés. En accord avec un autre aspect de l'invention, il est prévu que la machine comprenne une unité de commande qui commande l'amenée d'énergie dans l'accumulateur d'énergie et/ou le retrait d'énergie de l'accumulateur d'énergie. Il est par exemple envisageable que l'unité de commande soit configurée de telle sorte qu'elle initie l'amenée d'énergie dans l'accumulateur d'énergie lorsque la machine est inopérante ou fonctionne à une vitesse d'entraînement réduite, et qu'elle initie le retrait d'énergie de l'accumulateur d'énergie lorsque la machine tourne ou fonctionne à une vitesse d'entraînement plus élevée. En accord avec un autre aspect de l'invention, il est prévu que l'unité de commande soit configurée de telle sorte qu'elle commande l'amenée d'énergie dans l'accumulateur d'énergie et/ou le retrait d'énergie de l'accumulateur d'énergie en fonction de la vitesse d'entraînement de la machine.

En principe, d'autres modes de fonctionnement de l'unité de commande sont bien évidemment également envisageables. Par exemple, l'amenée d'énergie dans l'accumulateur d'énergie et/ou le retrait d'énergie de l'accumulateur d'énergie peuvent également être effectués selon le fonctionnement ou selon l'étendue de fonctionnement de l'outil travaillant de la machine. Selon un aspect préféré de l'invention, il est prévu que l'unité de commande de l'invention soit une unité de commande électronique.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant des modes de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'une machine pouvant être entraînée sous la forme d'un chargeur sur roues selon la présente invention ; et - la figure 2 est une vue schématique d'une machine apte à être entraînée sous la forme d'un chargeur sur roues selon la présente invention, dans un autre mode de réalisation. Le mode de réalisation d'un chargeur sur roues, tel que représenté sur les figures, représente le principe inventif pour récupérer l'énergie dans des machines hydrauliques en créant une pompe, un moteur et un accumulateur de pression. L'invention peut bien évidemment également être considérée ou utilisée pour des machines autres que des chargeurs sur roues. Au moyen de la présente invention, l'efficacité du système devrait être maintenue sous des conditions favorables sur toute la plage de vitesse du véhicule, par exemple le chargeur sur roues ou analogue. Comme représenté sur la figure 1, le chargeur sur roues comprend un moteur à combustion interne, en particulier un moteur Diesel 1 ou analogue, comme entraînement moteur de la machine. Le train menant de la machine s'étend de celui-ci. Par l'arbre d'entrée, le moteur Diesel 1 est relié à une transmission 2, qui peut être une transmission à prise de force ou bien généralement une transmission variable en continu. Dans une transmission hydrostatique à prise de force, la puissance entrée est divisée en un chemin mécanique de faible perte et un chemin hydrostatique et est unie à nouveau derrière la transmission hydrostatique partielle variable en continu. Dans une transmission hydrostatique variable en continu, il est généralement prévu que de préférence une pompe à déplacement variable transmet dans un circuit fermé à un moteur à huile constant ou ajustable, qui permet un démarrage progressif et de préférence également une inversion de l'entraînement par un pivotement de la pompe. Il est envisageable de la même manière d'appliquer l'invention à des entraînements qui comprennent un train mécanique, comme une transmission à combustion interne/convertisseur de couple. Sur la figure, la transmission est généralement désignée par la référence numérique 2. Des machines, en particulier des chargeurs sur roues, comprennent des arbres tournant avec de petites fluctuations de vitesse, comme l'arbre d'entrée du moteur Diesel 1, qui est représenté dans le dessin entre le moteur Diesel 1 et la transmission 2. En particulier dans des transmissions à prise de force et variables en continu, celui-ci peut par exemple toujours être maintenu dans la plage de vitesse optimale du moteur à combustion interne (par exemple dans une plage entre 800 et 2000 tr/mn). Ceci dit, l'extrémité de sortie de la transmission 2 doit parcourir toute la plage de la vitesse d'entraînement associée (par exemple une plage entre 0 et 3500 tr/mn). Comme cela ressort en outre de la figure 1, une pompe à huile 3 est montée sur l'arbre d'entrée tournant dans une petite plage de vitesse, la pompe à huile étant entraînée par l'arbre d'entrée, c'est-à-dire convertit l'énergie mécanique en énergie hydraulique. La pompe à huile 3 est une pompe à déplacement variable. La pompe à déplacement variable 3 est reliée à un accumulateur d'énergie 4 qui peut être formé, par exemple, par un réservoir d'huile avec un ressort à gaz. En principe, d'autres types d'accumulateurs d'énergie peuvent bien évidemment également être envisagés. En outre, une unité de commande, non illustrée, est réalisée, qui commande le stockage de l'énergie dans l'accumulateur d'énergie 4 ainsi que la récupération de l'énergie de l'accumulateur d'énergie 4. Il est envisageable que le processus de stockage d'énergie et le processus de récupération d'énergie soient rendus dépendants de divers paramètres, en particulier des conditions de fonctionnement de la machine. Il est envisageable, par exemple, que dans le cas où la machine est hors fonctionnement, la charge de l'accumulateur d'énergie 4 soit effectuée au moyen de la pompe 3. En fonctionnement, il peut être prévu que la pompe 3 soit alors amenée à fonctionner comme moteur hydraulique qui prélève l'énergie de l'accumulateur 4 et convertit celle-ci en énergie mécanique et amène celle-ci dans l'arbre d'entrée de sorte que la teneur en énergie de l'accumulateur peut être amenée dans le train menant et supporte ainsi l'opération d'entraînement. Le moteur 1 peut être agencé de telle sorte que son énergie mécanique est introduite à n'importe quel point. Ce qui est envisageable, par exemple, c'est ledit arbre ainsi que n'importe quel autre point du train menant y compris les roues de la machine.

Comme cela ressort en outre de la figure 1, la pompe 3 ou le moteur hydraulique 3 sont reliés à un carter duquel et dans lequel un milieu hydraulique, en particulier de l'huile, est fourni.

La présente invention permet le maintien de l'efficacité de la machine sous des conditions favorables sur toute la plage de vitesse du véhicule. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, la pompe et le moteur hydraulique sont formés par le même composant unique. En principe, il est envisageable également de réaliser deux composants différents à cette fin, et l'énergie mécanique du moteur peut également être introduite à n'importe quel point du train menant ou à un autre point au choix.

La figure 2 représente un autre mode de réalisation de l'invention, également sous la forme d'un chargeur sur roues. Les parties identiques ou des parties ayant le même effet sont désignées par les mêmes références numériques que sur la figure 1.

Comme cela ressort de la figure 2, la pompe 3 pour charger l'accumulateur 4 ou le moteur hydraulique 3 pour la recirculation de l'énergie stockée au train menant sont reliées au train menant par un embrayage débrayable 5. De préférence, l'embrayage est agencé à l'arbre d'entrée mentionné ci-dessus qui tourne dans une petite plage de vitesse. Il permet le désaccouplement de la pompe 3 ou du moteur hydraulique 3 du train menant sous certaines conditions de fonctionnement, dans lesquelles l'actionnement de la pompe n'est pas requis ni souhaité.30

Claims

REVENDICATIONS

1. Machine, en particulier machine de construction et, de préférence, chargeur sur roues, caractérisée en ce qu'elle comprend une unité d'entraînement (1), un train menant relié à l'unité d'entraînement pour entraîner la machine, une pompe (3), un accumulateur d'énergie (4) relié à la pompe qui peut être chargé par la pompe, et un moteur qui est relié à l'accumulateur d'énergie et au train menant ou à un autre composant de la machine, en ce que le moteur est relié à l'accumulateur d'énergie de telle sorte que le moteur peut être entraîné par l'accumulateur d'énergie, et en ce que le moteur est relié au train menant ou à l'autre composant de telle sorte que l'énergie fournie par le moteur peut être introduite dans le train menant ou dans l'autre composant.

2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que la pompe (3) et le moteur (1) sont formés par 20 le même composant.

3. Machine selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la pompe est agencée de telle sorte qu'elle peut être entraînée directement ou indirectement par l'unité d'entraînement de la machine. 25

4. Machine selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la pompe est agencée de telle sorte qu'elle peut être entraînée directement ou indirectement par le train menant de la machine.

5. Machine selon l'une des revendications 3 ou 4, 30 caractérisée en ce que la pompe (3) est reliée à l'unité d'entraînement ou au train menant par un embrayage relâchable (5) au moyen duquel la pompe peut être sortie de prise avec l'unité d'entraînement ou le train menant.

6. Machine selon l'une des revendications 1 à 5 , 35 caractérisée en ce que la machine comprend au moins un arbre dont la vitesse est constante pendant le fonctionnement de la machine ou bien qui fonctionne dansune plage de vitesse comparativement étroite pendant le fonctionnement de la machine, et qui est relié ou peut être relié à la pompe (3) pour entraîner celle-ci.

7. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que la machine comprend une transmission (2), et en ce que la plage de vitesse dans laquelle l'arbre fonctionne est plus étroite que la plage de vitesse à l'extrémité de sortie de la transmission.

8. Machine selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que la plage de vitesse dans laquelle l'arbre fonctionne correspond à la plage de vitesse à laquelle l'unité d'entraînement (1) de la machine fonctionne ou bien forme une sous-plage de celle-ci.

9. Machine selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que le moteur est relié à l'arbre de telle sorte que l'arbre peut être entraîné par le moteur.

10. Machine selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisée en ce que l'arbre qui entraîne la pompe forme l'arbre d'entrée de l'unité d'entraînement ou est relié à celle-ci.

11. Machine selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que l'unité d'entraînement de la machine est un moteur à combustion interne, en particulier un moteur Diesel (1).

12. Machine selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que la machine comprend une transmission (2), en particulier une transmission variable en continu et, en particulier, une transmission à prise de force.

13. Machine selon la revendication 12 et telle que revendiquée dans l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisée en ce que l'extrémité menante de la transmission (2) est formée par l'arbre dont la vitesse est constante pendant le fonctionnement de la machine ou bien qui fonctionne dans une plage de vitesse étroite pendant le fonctionnement de la machine.

14. Machine selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que la pompe (3) est une pompe à déplacement variable.

15. Machine selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que la pompe est une pompe à huile.

16. Machine selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisée en ce que l'accumulateur d'énergie est un caisson dans lequel un ressort à gaz est réalisé.

17. Machine selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisée en ce qu'une unité de commande est prévue, qui commande l'amenée d'énergie dans l'accumulateur d'énergie et/ou le retrait d'énergie de l'accumulateur d'énergie.

18. Machine selon la revendication 17, caractérisée en ce que l'unité de commande est configurée de telle sorte qu'elle initie l'amenée d'énergie dans l'accumulateur d'énergie lorsque la machine est inopérante ou fonctionne à une vitesse d'entraînement réduite, et initie le retrait d'énergie de l'accumulateur d'énergie lorsque la machine fonctionne à une vitesse d'entraînement comparativement plus élevée.

19. Machine selon l'une des revendications 17 ou 18, caractérisée en ce que l'unité de commande est configurée de telle sorte que l'amenée d'énergie dans l'accumulateur d'énergie et/ou le retrait d'énergie de l'accumulateur d'énergie est réglé en fonction de la vitesse d'entraînement.

20. Machine selon l'une des revendications 17 à 19, caractérisée en ce que l'unité de commande est une unité 30 de commande électronique.