WO2017198721A1 - Système de gestion de cylindrée pour tête d'ébranchage - Google Patents

Système de gestion de cylindrée pour tête d'ébranchage Download PDF

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WO2017198721A1
WO2017198721A1 PCT/EP2017/061857 EP2017061857W WO2017198721A1 WO 2017198721 A1 WO2017198721 A1 WO 2017198721A1 EP 2017061857 W EP2017061857 W EP 2017061857W WO 2017198721 A1 WO2017198721 A1 WO 2017198721A1
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WO
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line
auxiliary
valve
motor
pressure
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/061857
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English (en)
Inventor
André PRIGENT
Loris TAXIL
Original Assignee
Poclain Hydraulics Industrie
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Publication date
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/38—Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/44—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic with more than one pump or motor in operation
    • F16H61/448—Control circuits for tandem pumps or motors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G23/00—Forestry
    • A01G23/02—Transplanting, uprooting, felling or delimbing trees
    • A01G23/095—Delimbers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/4043—Control of a bypass valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H61/38—Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/44—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic with more than one pump or motor in operation
    • F16H61/444—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic with more than one pump or motor in operation by changing the number of pump or motor units in operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
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    • F16H61/38—Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/44—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic with more than one pump or motor in operation
    • F16H61/452—Selectively controlling multiple pumps or motors, e.g. switching between series or parallel

Definitions

  • the invention relates to the management of displacement of hydraulic motor with several levels of displacement, said to multi-cylinder. More specifically, the invention relates to the management of pressure drops.
  • the invention finds application in the delimbing and cutting heads of a harvester. Nevertheless, it applies to any domain that responds to the same issues.
  • the heads 1, as shown in FIG. 1, generally comprise four feed rollers R1, R12, R21, R22 which serve to dispense logs up to blades 2 and / or saws 3. Each roll is fed with rotation by a hydraulic motor operating at variable speed.
  • the two rollers R1, R12 are connected to a body 4 of the head 1, while the two rollers R21, R22 are respectively mounted on two arms 5 and 6 rotatable relative to the body 4.
  • the hydraulic motors are preferably lobed cam and radial pistons, which provide high torque.
  • a common architecture is to use a main hydraulic motor M il, in series with a secondary hydraulic motor M21. This architecture is doubled in parallel with a second main motor M 12 and a second secondary motor M22, which correspond to the symmetrical design of the delimbing head.
  • the motors M il and M 12 respectively drive the rollers R1 and R12 and the motors M21, M22 respectively drive the rollers R21 and R22.
  • a feed pump not shown, supplies the engines with pressurized oil.
  • Serial Line LIO, L20 is the line connecting each main motor M i l, M 12 to its respective secondary motor M21, M22.
  • Feed line 10 is the line connecting the main motors M i l, M 12 to the pump.
  • the line connecting the secondary motors M21, M22 to a reservoir R is called the discharge line.
  • a valve V arranged on the feed and discharge lines, makes it possible to invert them to control the direction of operation of the motors.
  • a complementary solution uses secondary motors M21, M22 multi-rolled, having at least two levels of displacements VI and V1 + V2.
  • These motors are represented as half-motors, or elementary motors, each having their admission and their repression.
  • the first half-engine (referenced VI by abuse) associated with the level VI is in series with the main motor M il or M 12, connected by the serial line LIO, L20, and the second half-engine, (reference V2 by abuse ), associated with the level V2 is fed from the supply line 10, like the main motors M il, M 12, via a secondary line LU, L12 power supply.
  • a displacement V1 + V2 is obtained.
  • FIG. 4 shows a hydraulic motor 100 that can be used in the context of the prior art and of the invention: a cylinder block 102 comprising a plurality of cylinders 104 in which pistons 106 slide respectively. Roller which rolls on a lobed cam 108, so that in rotation, the piston 106 moves back and forth.
  • the cylinder block 102 drives a shaft 110, which is at the origin of the movement of the rollers.
  • the definition of the half-motors or the element motors is done for example by determining a group of pistons which form the displacement VI and a group of pistons which form the displacement V2.
  • Each group is fed and discharged independently, hence the two admissions and the two backups secondary engines M21, M22.
  • a vacuum valve 20 is provided to rotate the associated half motor V2 empty.
  • the half-motor V2 is "bypassed".
  • this valve 20 directly connects the inlet and the discharge of the motor half-motor V2, by a return line 28, so that no zero pressure difference between the inlet and the discharge is imposed : the half engine V2 does not bring torque.
  • the secondary supply line LU or L12 is then closed by the valve 20.
  • this vacuum valve 20 opens the secondary supply line LU, L12 and allows the supply of the motor M12 to the second level of displacement V1 + V2.
  • the valve 20 comprises for example a sliding slide 22 held in default position by means of return means 24, such as a spring.
  • the adaptation of the torque, by the withdrawal or not of a part of the torque, makes it possible to control the slippage, by adapting the active displacement, and varying the pressures and the flows. It is thus essential that the control of the vacuum valve 20 is adapted.
  • the pressure in the L10, L20 series lines becomes too low, a risk of slipping can occur, and this pressure drop can reduce the displacement and thus the risk of slipping.
  • the emptying valve 20 is controlled (in its controlled position thus) hydraulically, via a control 26 of the valve 20, by a control line P connected to the serial line L10, L20. As soon as the pressure drops there, the pressure in the driving line P will fall and will no longer be able to oppose the force of the return means 24: the emptying valve 20 then goes into the default position and the displacement additional V2 is disconnected.
  • the return means 24 make it possible to define a threshold from which the additional displacement V2 is engaged.
  • a hydraulically autonomous mechanism is thus obtained for adjusting the displacements of the secondary engines M21, M22 as a function of the risks of slipping.
  • the document FR 2 911 755 also proposes an integration of the vacuum valve 20 into the architecture of a secondary engine M 12, M 22. Nevertheless, it remains important to be able to activate or not this mechanism.
  • an activation valve 30, electrically controlled is disposed on the control line P. In a default position, it closes the control line P and sends the control 26 of the emptying valve 20 to the tank R, so that the emptying valve 20 is no longer controlled; in a piloted position, it opens the control line P which is then connected to the control 26 of the vacuum valve 20, as described above.
  • An ECU control unit generates the electrical control commands of the activation valve 30.
  • the invention proposes a system for driving a mobile element comprising:
  • a training device comprising:
  • a main motor connected to a power line and a serial line
  • a multi-displacement secondary engine comprising two half-engines corresponding to two levels of displacements, in which
  • the first half-motor is connected on the one hand to the series line and on the other hand to a discharge line
  • the second half-motor is connected on the one hand to a secondary supply line, itself taken from the supply line, and on the other hand to the delivery line,
  • system further comprising a vacuum valve disposed on the secondary supply line and adapted, in a default position, to close the secondary supply line, and in a position hydraulically controlled, to open the secondary supply line so that the second half-motor is activated,
  • the system comprises an auxiliary line connected to the serial line, the emptying valve is controlled by a control line connected to the auxiliary line.
  • the invention may include the following features, taken alone or in combination:
  • the auxiliary line comprises a component configured to introduce fluid into the series line
  • the auxiliary line comprises a non-return valve passing, in the direction of the serial line or respectively a pressure regulator controlled by the pressure of the series line, or respectively a piloted valve; and in which the control line is connected to the auxiliary line upstream of the nonreturn valve or respectively of the regulator or respectively of the piloted valve,
  • the auxiliary line comprises a restriction, such as a nozzle or a flow restrictor, and the control line is connected to the auxiliary line downstream of the restriction,
  • the system further comprises an activation valve configured to close or open the control line of the electrically operated vacuum valve,
  • the system is configured so that, when the emptying valve is in the default position, the inlet and the discharge of the half-motor are connected hydraulically, so that the second half-motor does not bring any torque,
  • the system comprises a second device connected in parallel with the first between the supply line and the discharge line, each device comprising a dedicated emptying valve.
  • the invention also relates to an assembly comprising a system as described above and an auxiliary flow source, for supplying pressurized oil to the auxiliary line.
  • the auxiliary flow source may include an additional pump, such as a booster pump or an auxiliary pump.
  • the auxiliary flow source may comprise a tap on the supply line with a pressure reducer.
  • the invention also relates to a delimbing head comprising a system as described above or an assembly as described above, wherein the hydraulic motors are configured to drive rollers (R1, R12, R21, R22) to distribute a log .
  • the invention also relates to a vehicle comprising a head
  • the invention also relates to a method of using a system, or an assembly, comprising a step of injecting pressurized oil into the series line from the auxiliary line to drive the vacuum valve and a step of stopping the control of the emptying valve by means of the oil flow in the auxiliary line which creates there a pressure drop.
  • FIG. 1 already presented, illustrates a delimbing head
  • FIG. 2 already presented, illustrates a basic diagram of a delimbing head hydraulic circuit, known from the prior art
  • FIG. 3 already presented, illustrates a solution of the prior art for limiting the skating
  • FIG. 4 illustrates a secondary motor composed of two half-motors, or two elementary motors
  • FIGS. 5a, 5b, 5c illustrate various embodiments of a solution according to the invention
  • FIG. 6 illustrates an embodiment of a hydraulic motor according to the invention, in which a half-engine is bypassed when the pressure is lower than the force of the return means of the emptying valve. .
  • FIGS. 5a to 5c an embodiment of the invention will be described.
  • the main motor M il the secondary motor M21, the vacuum valve 20, the supply lines 10, secondary supply LU, of delivery 12, return 28, the activation valve 30 are in particular similar.
  • a pump P for supplying the motors is further represented in FIGS. 5a to 5c. An embodiment of the secondary engine has been described with reference to FIG. 4.
  • a drive device comprising a main motor M i l or M 12 and a secondary motor M21 or M22 associated.
  • a main motor M i l or M 12 and a secondary motor M21 or M22 associated.
  • the description will be made only for a single training device, but it applies in a manner similar to two devices in parallel, each of which equips a half of the head 1.
  • the two main motors M il and M 12 are preferably secured in rotation.
  • a system according to the invention comprises a device as described above, with the associated hydraulic circuit, and an auxiliary line G. Apart from controlling the vacuum valve 20 and the auxiliary line G, the hydraulic circuit is similar.
  • the auxiliary line G is connected to the series line L10, that is to say that it is connected to the line connecting the main motor M il and the secondary motor M21, where pressure drops can occur. in case of skidding of the secondary engine M21.
  • the auxiliary line G is therefore not comparable to the series line L10.
  • the auxiliary line G is supplied by an auxiliary flow source PG. Several embodiments will be described later.
  • a nonreturn valve 40 is arranged on the auxiliary line G to allow the injection of oil during pressure drops in the LIO series line and secondly prevent pressurized oil in the LIO series line from flowing into the auxiliary line G. This valve 40 is thus passing in the direction of the auxiliary flow source PG towards the L10 series line.
  • the nonreturn valve 40 makes it possible to isolate the series line L10 and the auxiliary line G.
  • a downstream side and a downstream side are generally defined in relation to the fluid flow direction.
  • the auxiliary flow source PG is therefore upstream of the non-return valve 40.
  • a component configured to inject fluid into the series line L10 is suitable, and in particular a component configured to inject fluid when the downstream pressure (ie the pressure in the series line L10) is less than the upstream pressure (ie the pressure in the auxiliary line G) is greater and to prevent flow when this is not the case.
  • a pressure regulator controlled by the pressure of the L10 series line, or a pilot valve are suitable.
  • the non-return valve remains a simple and effective component.
  • the control line LP is connected to the auxiliary line G by a tap or sampling connection 44. It is understood that the sampling 44 is upstream of the non-return valve 40, otherwise the piloting would be identical to that described in introduction.
  • the control 26 of the emptying valve 20 is thus controlled by the pressure recovered at the sampling 44.
  • restriction 42 is placed upstream of the non-return valve 40.
  • restriction is meant any component for creating a pressure drop.
  • the auxiliary line G brings oil, thus creating a flow passing through the auxiliary line G, in particular through the restriction 42 , which causes a loss of charge translated by a pressure drop.
  • This pressure drop is reflected throughout the LP control line which then allows the default setting of the emptying valve 20.
  • This pressure drop is proportional to the flow through the restriction 42.
  • the setting in position of the emptying valve 20 is therefore a function of the flow rate called in the auxiliary line G.
  • the sampling 44 of the pilot line LP is therefore downstream of the restriction 42, and upstream of the valve 40.
  • FIGS. 5a to 5c illustrate different embodiments of the flow rate source PG.
  • this source of auxiliary flow PG is an auxiliary pump or a tapping with pressure reducer of the main supply of the machine, for example on the line 10 at the output of the pump P.
  • FIG. 5a illustrates a flow source PG in the form of an auxiliary pump PG1, which is typically a pump dedicated to other functions of the machine, such as the hydraulic power supply. (shovel, cylinder, etc.) or obtaining hydraulic pilot pressure.
  • the auxiliary pump PG1 draws oil from a tank R. It is typically driven by a PTO from a heat engine or other rotating shaft.
  • Figure 5b illustrates a flow source PG in the form of a pressure tap PG2 on the feed line 10 typically via a pressure reducer PGR.
  • This embodiment makes it possible not to use an additional pump.
  • the upstream of the pressure reducer PGR is thus connected to the feed line 10 via the nozzle PG2 and the downstream of the pressure reducer PGR is connected to the auxiliary line G, and if necessary, upstream of the Restriction 42.
  • the pressure reducer PGR limits the pressure in the auxiliary line G, which operates at much lower pressures.
  • the setting of the pressure reducer PGR depends on the specifications.
  • this auxiliary flow source PG may be a PG3 booster pump, conventionally provided in most hydraulic circuits for feeding and ensuring minimum pressure in the lines (see Figure 5c).
  • the booster pump PG3 is connected to the same drive as a closed circuit power pump (not shown), which is most often used for transmission to the wheels of the machine, while the movement accessories of the machine. are powered by the pump P in open circuit.
  • the PG booster pump generally draws oil from the reservoir R.
  • the details of the usual regulation or pressure limitation means for the booster circuits are not shown here, and are considered as part of the booster pump PG.
  • the auxiliary pumps PG1 and PG3 are different from the supply pump P. This is called additional pumps.
  • 5b can be completely integrated in a delimbing head, since the sampling PG2 and the pressure reducer PGR can be physically accommodated in the delimbing head, unlike the pump.
  • PG3 feeding or more generally of the auxiliary pump PG1, which does not generally belong to the delimbing head.
  • the vacuum valve 20 is also positioned on the L10 serial line, but is in the default position and the controlled position.
  • the system comprises two devices in parallel, that is to say that the pump P feeds two parallel main motors and their associated secondary motor.
  • the vacuum valve 20, the pilot valve 30, the non-return valve 40 and the restriction 42 are advantageously doubled.
  • auxiliary flow source PG it is generally not split when it is an additional pump PG1, PG3.
  • two samples PG2 can be provided, with their respective pressure reducer PGR, to supply each of the auxiliary lines G, respectively.
  • a single sample PG2 is made, with only one pressure reducer PGR, and the division is done downstream of the pressure reducer PGR, to feed the two auxiliary lines G.
  • FIG. 6 illustrates a diagram of a secondary motor integrating the emptying valve 20. Compared with secondary engines M21, M22 as existing, the control logic of the vacuum valve 20 is reversed. The foregoing description has explained the operation of this so-called "inverted" logic.
  • valve 20 is integrated in the engine block, so that it is sufficient to connect the secondary supply lines LU, L10 series and discharge (in addition to the lines of drains and tank classically provided on hydraulic motors).
  • the emptying valve 20 is also positioned on the series line L10 and the delivery line 12, but it is always busy for these lines, whether in the default position such as described above and in the piloted position as described above.
  • the junction between the bypass of the half-motor V2 and the discharge line 12 is in the valve 20.
  • the return lines 28 and discharge 12 are merged to the valve 20 which, in the default position, leads to the tank 20, and in the piloted position connects these lines to the secondary supply line LU and leads to the tank 20.
  • This architecture simplifies the engine M21, M22 .
  • Variants without the valve 20 is positioned on the serial line LU are possible. It is also possible to define secondary engines comprising more than two levels of displacements. It suffices to provide a vacuum valve 20 comprising two activation thresholds and to provide new secondary supply lines for supplying other levels.
  • the invention applies to any field where hydraulic motors in the configuration described above are used to drive moving elements and where cavitation phenomena can be observed.
  • the embodiment in the form of delimbing head is not limiting.

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Abstract

L'invention concerne un système pour entraînement d'un élément mobile comprenant: un dispositif d'entraînement comprenant: un moteur principal (M11), relié à une ligne d'alimentation (10) et une ligne de série (L10), un moteur secondaire (M21) multi-cylindrée, comprenant deux demi-moteurs (V1, V2) correspondant à deux niveaux de cylindrées (V1, V1+V2), dans lequel le premier demi-moteur (V1) est relié d'une part à la ligne de série (L10) et d'autre part à une ligne de refoulement (12), le deuxième demi-moteur (V2) est relié d'une part à une ligne secondaire d'alimentation (L11),elle-même prélevée sur la ligne d'alimentation (10), et d'autre part à la ligne de refoulement (12), le système comprenant en outre une valve de mise à vide (20), disposé sur la ligne secondaire d'alimentation (L11) et apte à, dans une position par défaut, fermer la ligne secondaire d'alimentation (L11), et dans une position hydrauliquement pilotée, à ouvrir la ligne secondaire d'alimentation (L11) de sorte que le deuxième demi-moteur (V2) soit activé, caractérisé en ce que le système comprend une ligne auxiliaire (G) reliée à la ligne de série (L10), la valve de mise à vide (20) est pilotée par une ligne de pilotage (LP) reliée à la ligne auxiliaire (G).

Description

Système de gestion de cylindrée pour tête cTébranchage
DOMAINE TECHNIQUE GENERAL L'invention concerne la gestion de cylindrée de moteur hydraulique à plusieurs niveaux de cylindrée, dits à multicylindrée. Plus précisément, l'invention concerne la gestion des chutes de pression.
L'invention trouve application dans les têtes d'ébranchage et de tronçonnage d'une abatteuse-tronçonneuse. Néanmoins, elle s'applique à tout domaine répondant aux mêmes problématiques.
ETAT DE L'ART L'état de l'art sera donné pour des têtes d'ébranchage.
Les têtes 1, telles que représentées en figure 1, comprennent généralement quatre rouleaux d'alimentation Rl l, R12, R21, R22 qui servent à distribuer des grumes jusqu'à des lames 2 et/ou scies 3. Chaque rouleau est alimenté en rotation par un moteur hydraulique fonctionnement à vitesse variable. Dans une configuration fréquente, les deux rouleaux Rl l, R12 sont reliés à un corps 4 de la tête 1, alors que les deux rouleaux R21, R22 sont respectivement montés sur deux bras 5 et 6 mobiles en rotation par rapport au corps 4.
Les moteurs hydrauliques sont préférablement à came lobée et pistons radiaux, qui fournissent un couple élevé.
Un des écueils majeurs réside dans le patinage des rouleaux survenant lors de la distribution des grumes. Le patinage crée une chute de pression pouvant entraîner des phénomènes de cavitation qui décollent les pistons de la came. Le moteur hydraulique peut alors subir des dommages importants. Comme représentée en figure 2, une architecture commune consiste à utiliser un moteur hydraulique principal M i l, en série avec un moteur hydraulique secondaire M21. Cette architecture est doublée en parallèle avec un deuxième moteur principal M 12 et un deuxième moteur secondaire M22, qui correspondent à la conception symétrique de la tête d'ébranchage. Les moteurs M i l et M 12 entraînent respectivement les rouleaux Rl l et R12 et les moteurs M21 , M22 entraînent respectivement les rouleaux R21 et R22. Une pompe d'alimentation, non représentée, alimente les moteurs en huile sous pression .
On nomme ligne série LIO, L20 la ligne qui relie chaque moteur principal M i l, M 12 à son moteur secondaire respectif M21, M22. On nomme ligne d'alimentation 10 la ligne qui relie les moteurs principaux M i l , M 12 à la pompe. On nomme ligne de refoulement 12 la ligne qui relie les moteurs secondaires M21, M22 à un réservoir R. Une valve V, disposée sur les lignes d'alimentation 10 et de refoulement 12 permet de les inverser pour piloter le sens de fonctionnement des moteurs.
Pour limiter le patinage, une solution a consisté à relier mécaniquement les moteurs principaux M i l et M 12 via un arbre A. Mais cette solution n'est pas applicable pour tous les rouleaux.
Une solution complémentaire, décrite dans les documents FR 2 911 755 et US 7 644 580 et illustré en figure 3, utilise des moteurs secondaires M21, M22 multicylindrées, ayant au moins deux niveaux de cylindrées VI et V1 +V2. On représente ces moteurs comme des demi-moteurs, ou des moteurs élémentaires, ayant chacun leur admission et leur refoulement. Le premier demi-moteur (référencé VI par abus), associé au niveau VI est en série avec le moteur principal M i l ou M 12, relié par la ligne série LIO, L20, et le deuxième demi-moteur, (référence V2 par abus), associé au niveau V2 est alimenté depuis la ligne d'alimentation 10, à l'instar des moteurs principaux M i l, M 12, via une ligne secondaire d'alimentation LU, L12. En couplant les deux demi-moteurs VI, V2, on obtient une cylindrée V1+V2.
Le terme « demi » dans « demi-moteur » doit être interprété au sens large, et ne signifie pas que la cylindré d'un demi-moteur est égale à la moitié de la cylindrée totale. La figure 4 représente un moteur hydraulique 100 pouvant être utilisé dans le cadre de l'art antérieur et de l'invention : un bloc-cylindre 102 comprenant une pluralité de cylindres 104 au sein desquelles coulissent respectivement des pistons 106. Le piston 106 comprend un galet qui roule sur un came lobée 108, de sorte qu'en rotation, le piston 106 effectue un mouvement de va-et- vient. Le bloc-cylindre 102 entraine un arbre 110, qui est à l'origine du mouvement des rouleaux. La définition des demi-moteurs ou des moteurs éléments se fait par exemple en déterminant un groupe de pistons qui forment la cylindrée VI et un groupe de pistons qui forment la cylindrée V2. Chaque groupe est alimenté et refoulé de façon indépendante, d'où les deux admissions et les deux refoulements des moteurs secondaires M21, M22. En alimentant avec de l'huile sous pression seulement le premier groupe, respectivement le deuxième, on obtient la cylindrée VI, respectivement V2. En alimentant les deux groupes, on obtient une cylindrée V1+V2.
En fonctionnement normal, tous les groupes sont alimentés, ce qui correspond à un fonctionnement au couple maximum, qui correspond au deuxième niveau de cylindrée V1+V2. Pour diminuer le couple, une valve de mise à vide 20 est prévue, permettant de faire tourner le demi- moteur associé V2 à vide. En d'autres termes, le demi-moteur V2 est « bypassé ». Dans une position par défaut, cette valve 20 relie en direct l'admission et le refoulement du demi-moteur moteur V2, par une ligne de retour 28, de sorte qu'aucun écart de pression nul entre l'admission et le refoulement est imposé : le demi-moteur V2 n'apporte pas de couple. La ligne secondaire d'alimentation LU ou L12 est alors fermée par la valve 20. Dans une position pilotée, cette valve de mise à vide 20 ouvre la ligne secondaire d'alimentation LU, L12 et autorise l'alimentation du moteur M12 au deuxième niveau de cylindrée V1+V2.
II s'agit donc typiquement d'une valve trois voies/deux positions. La valve 20 comprend par exemple un tiroir 22 coulissant maintenu en position par défaut à l'aide de moyens de rappel 24, comme un ressort.
L'adaptation du couple, par le retrait ou non d'une partie du couple, permet de contrôler le patinage, en adaptant la cylindrée active, et faisant varier les pressions et les débits. Il est ainsi primordial que le pilotage de la valve de mise à vide 20 soit adapté. En particulier, lorsque la pression dans les lignes série L10, L20 devient trop basse, un risque de patinage peut survenir, et cette baisse de pression permet de diminuer la cylindrée et donc le risque de patinage.
Dans les documents cités précédemment, la valve de mise à vide 20 est pilotée (dans sa position pilotée donc) hydrauiiquement, via une commande 26 de la valve 20, par une ligne de pilotage P reliée à la ligne série L10, L20. Dès lors que la pression y chute, la pression dans la ligne de pilotage P va chuter et ne pourra plus s'opposer à la force des moyens de rappel 24 : la valve de mise à vide 20 passe alors en position par défaut et la cylindrée additionnelle V2 est déconnectée. Les moyens de rappel 24 permettent de définir un seuil à partir duquel la cylindrée additionnelle V2 est engagée.
On obtient alors un mécanisme hydrauiiquement autonome pour ajuster les cylindrées des moteurs secondaires M21, M22 en fonction des risques de patinage.
Le document FR 2 911 755 propose en outre une intégration de la valve de mise à vide 20 dans l'architecture même d'un moteur secondaire M 12, M22. Il demeure néanmoins important de pouvoir activer ou non ce mécanisme. Pour cela, une valve d'activation 30, pilotée électriquement, est disposée sur la ligne de pilotage P. Dans une position par défaut, elle ferme la ligne de pilotage P et envoie la commande 26 de la valve de mise à vide 20 vers le réservoir R, de sorte que la valve de mise à vide 20 n'est plus pilotée ; dans une position pilotée, elle ouvre la ligne de pilotage P qui est alors reliée à la commande 26 de la valve de mise à vide 20, comme décrit précédemment. Une unité de contrôle ECU génère les commandes de pilotage électrique de la valve d'activation 30.
Ces solutions fonctionnement et présentent des bons résultats. Néanmoins, il pourrait être utile de disposer d'alternatives, voire de complément pour aider à supprimer les phénomènes de patinage.
PRESENTATION DE L'INVENTION
L'invention propose un système pour entraînement d'un élément mobile comprenant :
un dispositif d'entraînement comprenant :
un moteur principal, relié à une ligne d'alimentation et une ligne de série,
un moteur secondaire multi-cylindrée, comprenant deux demi- moteurs correspondant à deux niveaux de cylindrées, dans lequel
le premier demi-moteur est relié d'une part à la ligne de série et d'autre part à une ligne de refoulement,
le deuxième demi-moteur est relié d'une part à une ligne secondaire d'alimentation, elle-même prélevée sur la ligne d'alimentation, et d'autre part à la ligne de refoulement,
le système comprenant en outre une valve de mise à vide, disposé sur la ligne secondaire d'alimentation et apte à, dans une position par défaut, fermer la ligne secondaire d'alimentation, et dans une position hydrauliquement pilotée, à ouvrir la ligne secondaire d'alimentation de sorte que le deuxième demi-moteur soit activé,
caractérisé en ce que
le système comprend une ligne auxiliaire reliée à la ligne de série, la valve de mise à vide est pilotée par une ligne de pilotage reliée à la ligne auxiliaire.
L'invention peut comprendre les caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
- la ligne auxiliaire comprend un composant configuré pour faire entrer du fluide dans la ligne de série,
- la ligne auxiliaire comprend un clapet anti-retour passant, en direction de la ligne série ou respectivement un régulateur de pression asservi à la pression de la ligne série , ou respectivement une valve pilotée ; et dans lequel la ligne de pilotage est reliée à la ligne auxiliaire en amont du clapet anti-retour ou respectivement du régulateur ou respectivement de la valve pilotée,
- la ligne auxiliaire comprend une restriction, tel qu'un gicleur ou un limiteur de débit, et la ligne de pilotage est reliée à la ligne auxiliaire en aval de la restriction,
- le système comprend en outre une valve d'activation configurée pour fermer ou ouvrir la ligne de pilotage de la valve de mise à vide sur commande électrique,
- le système est configuré pour que, lorsque la valve de mise à vide est en position par défaut, l'admission et le refoulement du demi-moteur sont reliées hydrauliquement, de sorte que le deuxième demi-moteur n'apporte pas de couple,
- le système comprend un deuxième dispositif monté en parallèle du premier entre la ligne d'alimentation et la ligne de refoulement, chaque dispositif comprenant une valve de mise à vide dédiée. L'invention concerne aussi un ensemble comprenant un système tel que décrit précédemment et une source de débit auxiliaire, pour alimenter en huile sous pression la ligne auxiliaire.
La source de débit auxiliaire peut comprendre une pompe additionnelle, telle qu'une pompe de gavage ou une pompe auxiliaire.
La source de débit auxiliaire peut comprend un piquage sur la ligne d'alimentation avec un réducteur de pression.
L'invention concerne aussi une tête d'ébranchage comprenant un système tel que décrit précédemment ou un ensemble tel que décrit précédemment, dans lequel les moteurs hydrauliques sont configurés pour entraîner des rouleaux (Rl l, R12, R21, R22) pour distribuer une grume.
L'invention concerne aussi un véhicule comprenant une tête
d'ébranchage telle que décrite précédemment, une pompe
d'alimentation pour alimenter en huile sous pression les moteurs hydrauliques et une source de débit auxiliaire pour alimenter en huile sous pression la ligne auxiliaire.
L'invention concerne aussi un procédé d'utilisation d'un système, ou d'un ensemble, comprenant une étape d'injection d'huile sous pression dans la ligne de série depuis la ligne auxiliaire pour piloter la valve de mise à vide et une étape d'arrêt du pilotage de la valve de mise à vide à l'aide du débit d'huile dans la ligne auxiliaire qui y crée une chute de pression. PRESENTATION DES FIGURES
D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels :
- La figure 1, déjà présentée, illustre une tête d'ébranchage,
- La figure 2, déjà présentée, illustre un schéma de base d'un circuit hydraulique de tête d'ébranchage, connu de l'art antérieur, - La figure 3, déjà présentée, illustre une solution de l'art antérieur pour limiter le patinage,
- La figure 4 illustre un moteur secondaire composé de deux demi- moteurs, ou deux moteurs élémentaires,
- Les figure 5a, 5b, 5c illustrent différents modes de réalisation d'une solution conforme à l'invention,
- La figure 6 illustre un mode de réalisation d'un moteur hydraulique conforme à l'invention, dans lequel un demi-moteur est by-passé quand la pression est inférieure à l'effort des moyens de rappels de la valve de mise à vide.
DESCRIPTION DETAILLEE
En référence aux figures 5a à 5c, un mode de réalisation de l'invention va être décrit.
Les éléments en commun avec ceux du circuit présentés en figure 2 ne seront pas décrits : le moteur principal M i l, le moteur secondaire M21, la valve de mise à vide 20, les lignes d'alimentation 10, secondaire d'alimentation LU, de refoulement 12, de retour 28, la valve d'activation 30 sont notamment similaires. Une pompe P d'alimentation des moteurs est en outre représentée en figures 5a à 5c. Un mode de réalisation du moteur secondaire a été décrit en référence à la figure 4.
Pour des raisons de clarté, on définit un dispositif d'entraînement, comprenant un moteur principal M i l ou M 12 et un moteur secondaire M21 ou M22 associé. De cette sorte, la description ne sera effectuée que pour un seul dispositif d'entraînement, mais elle s'applique d'une façon similaire à deux dispositifs en parallèle, qui équipe chacun une moitié de la tête 1. Lorsque les deux dispositifs sont en parallèles, les deux moteurs principaux M i l et M 12 sont préférablement solidaires en rotation .
Un système conforme à l'invention comprend un dispositif tel que décrit précédemment, avec le circuit hydraulique associé, et une ligne auxiliaire G . Mis à part le pilotage de la valve de mise à vide 20 et la ligne auxiliaire G, le circuit hydraulique est similaire.
La ligne auxiliaire G est reliée à la ligne de série L10, c'est-à-dire qu'elle est connectée à la ligne qui relie le moteur principal M i l et le moteur secondaire M21, là où des chutes de pression peuvent se produire en cas de patinage du moteur secondaire M21.
La ligne auxiliaire G n'est donc pas assimilable la ligne de série L10.
La ligne auxiliaire G est alimentée par une source de débit auxiliaire PG . Plusieurs modes de réalisation seront décrits par la suite.
Du fait des pressions en jeu (plusieurs centaines de bars dans la ligne série LIO, quelques dizaines de bars dans la ligne auxiliaire G), un clapet anti-retour 40 est disposé sur la ligne auxiliaire G pour d'une part permettre l'injection d'huile lors des chutes de pression dans la ligne série LIO et d'autre part éviter que de l'huile sous pression dans la ligne de série LIO ne se déverse dans la ligne auxiliaire G . Ce clapet 40 est donc passant dans le sens de la source de débit auxiliaire PG vers la ligne de série L10. Le clapet anti-retour 40 permet d'isoler la ligne de série L10 et la ligne auxiliaire G.
On définit d'une façon générale un côté amont et un côté aval, en relation avec le sens d'écoulement de fluide. La source de débit auxiliaire PG est donc en amont du clapet anti-retour 40.
En lieu et place du clapet anti-retour 40, un composant configuré pour injecter du fluide dans la ligne série L10 convient, et notamment un composant configuré pour injecter du fluide lorsque la pression en aval (i.e. la pression dans la ligne série L10) est inférieure à la pression en amont (i.e. la pression dans la ligne auxiliaire G) est supérieure et pour empêcher un débit lorsque ce n'est pas le cas.
Un régulateur de pression asservi à la pression de la ligne série L10, ou une valve pilotée conviennent.
Néanmoins, le clapet anti-retour demeure un composant simple et efficace.
La ligne de pilotage LP est reliée à la ligne auxiliaire G par un piquage ou raccord de prélèvement 44. On comprend que le prélèvement 44 se fait en amont du clapet anti-retour 40, sinon le pilotage serait identique à celui décrit en introduction. La commande 26 de la valve de mise à vide 20 est donc pilotée par la pression récupérée au niveau du prélèvement 44.
Avantageusement, une restriction 42 est placée en amont du clapet anti-retour 40. Par restriction, on entend tout composant permettant de créer une perte de charge. Par exemple un gicleur, ou tout autre moyen tel qu'un limiteur de débit peuvent fonctionner.
Lorsqu'une chute de pression intervient dans la ligne série L10, par exemple à cause d'un patinage, la ligne auxiliaire G apporte de l'huile, créant ainsi un débit passant dans la ligne auxiliaire G, en particulier à travers la restriction 42, ce qui y provoque une perte de charge qui se traduit par une chute de pression. Cette chute de pression est répercutée dans toute la ligne de pilotage LP qui permet alors la mise en position par défaut de la valve de mise à vide 20. Cette perte de charge est proportionnelle au débit qui traverse la restriction 42. La mise en position de la valve de mise à vide 20 est donc fonction du débit appelé dans la ligne auxiliaire G.
Le prélèvement 44 de la ligne de pilotage LP se fait donc en aval de la restriction 42, et en amont du clapet 40.
Par conséquent, ainsi qu'illustré en figures 5a, 5b et 5c, on a, dans l'ordre, la ligne de série L10 reliée à la ligne auxiliaire G qui comprend un clapet anti-retour 40, le prélèvement 44 de la ligne LP, la restriction 42, puis la source auxiliaire PG.
Cette solution permet d'une part un nouveau pilotage de la valve de mise à vide 20, mais fournit aussi un second mécanisme anti-cavitation puisque la pression dans la ligne de série L10 tombera plus difficilement sous la pression de la source auxiliaire (qui est de l'ordre de la dizaine de bars dans le cas d'une pompe de gavage par exemple) du fait de l'alimentation par la ligne auxiliaire G.
Les figures 5a à 5c illustrent différents modes de réalisation de la source de débit PG.
Dans les applications de machines en circuit ouvert, cette source de débit auxiliaire PG est une pompe auxiliaire ou bien un piquage avec réducteur de pression de l'alimentation principale de la machine, par exemple sur la ligne 10 en sortie de la pompe P.
La figure 5a illustre une source de débit PG sous la forme d'une pompe auxiliaire PG1, qui est typiquement une pompe dédiée à d'autres fonctions de la machine, comme l'alimentation d'organe hydraulique (pelle, vérin, etc.) ou l'obtention de pression de pilotage hydraulique. La pompe auxiliaire PG1 puise de l'huile depuis un réservoir R. Elle est typiquement entraînée par une prise de force depuis un moteur thermique ou un autre arbre en rotation .
La figure 5b illustre une source de débit PG sous la forme d'un piquage de pression PG2 sur la ligne d'alimentation 10 via typiquement un réducteur de pression PGR. Ce mode de réalisation permet de ne pas avoir recours à une pompe supplémentaire. L'amont du réducteur de pression PGR est donc relié à la ligne l'alimentation 10 via le piquage PG2 et l'aval du réducteur de pression PGR est relié à la ligne auxiliaire G, et le cas échéant, à l'amont de la restriction 42. Le réducteur de pression PGR permet de limiter la pression dans la ligne auxiliaire G, qui fonctionne à des pressions bien moindres. Le tarage du réducteur de pression PGR dépend du cahier des charges.
Dans les applications de machines en circuit fermé, cette source de débit auxiliaire PG peut être une pompe de gavage PG3, classiquement prévue dans la plupart des circuits hydrauliques pour gaver et assurer une pression minimum dans les lignes (voir figure 5c). Habituellement, la pompe de gavage PG3 est liée au même entraînement qu'une pompe de puissance en circuit fermé (non représentée), qui sert le plus souvent à la transmission vers les roues de la machine, tandis que les accessoires de mouvements de la machine sont alimentés par la pompe P en circuit ouvert. La pompe de gavage PG puise généralement de l'huile depuis le réservoir R. Le détail des moyens de régulation ou de limitation de pression habituels pour les circuits de gavage ne sont pas représentés ici, et sont considérés comme faisant partie de la pompe de gavage PG. Les pompes auxiliaire PG1 et de gavage PG3 sont différentes de la pompe d'alimentation P. On parle ainsi de pompes additionnelles. Le mode de réalisation de la figure 5b peut être complètement intégré dans une tête d'ébranchage, dans la mesure où le prélèvement PG2 et le réducteur de pression PGR peuvent être physiquement logés dans la tête d'ébranchage, à l'inverse de la pompe de gavage PG3 ou plus généralement de la pompe auxiliaire PGl, qui n'appartient généralement pas à la tête d'ébranchage.
Dans une variante, la valve de mise à vide 20 est aussi positionné sur la ligne série L10, mais est passante dans la position par défaut et la position commandée.
Naturellement, du fait de la conception symétrique de la tête 1, le système comprend deux dispositifs en parallèle, c'est-à-dire que la pompe P alimente en parallèle deux moteurs principaux et leur moteur secondaire associé. La valve de mise à vide 20, la valve de pilotage 30, le clapet anti-retour 40 et la restriction 42 sont avantageusement doublés. En d'autres termes, on a une valve de mise à vide 20 et une valve de pilotage 30 pour chaque dispositif et la ligne auxiliaire G se dédouble en amont du gicleur 42, de sorte que chaque dispositif ait une gestion du patinage indépendante.
En ce qui concerne la source de débit auxiliaire PG, elle n'est généralement pas dédoublée quand il s'agit d'une pompe additionnelle PGl, PG3. En revanche, deux prélèvements PG2 peuvent être prévus, avec leur réducteur de pression PGR respectifs, pour alimenter chacune des lignes auxiliaires G, respectivement. Alternativement, un seul prélèvement PG2 est effectué, avec un seul réducteur de pression PGR donc, et la division se fait en aval du réducteur de pression PGR, pour alimenter les deux lignes auxiliaires G.
La figure 6 illustre un schéma d'un moteur secondaire intégrant la valve de mise à vide 20. Comparativement à des moteurs secondaires M21, M22 tel qu'existants, la logique de pilotage de la valve de mise à vide 20 est inversée. La description précédente a explicité le fonctionnement de cette logique dite « inversée ».
En particulier, dans un mode de réalisation particulier, la valve 20 est intégrée au bloc-moteur, de sorte qu'il suffit de raccorder les lignes d'alimentation secondaire LU, de série L10 et de refoulement (outre les lignes de drains et de réservoir classiquement prévues sur des moteurs hydrauliques).
Sur le moteur présenté en figure 6, la valve de mise à vide 20 est aussi positionnée sur la ligne de série L10 et la ligne de refoulement 12, mais elle est toujours passante pour ces lignes, que ce soit dans la position par défaut telle que décrite précédemment et dans la position pilotée telle que décrite précédemment. En outre, la jonction entre le by-pass du demi-moteur V2 et la ligne de refoulement 12 se fait dans la valve 20. En d'autres termes, les lignes de retour 28 et de refoulement 12 sont confondues jusqu'à la valve de mise à vide 20 qui, dans la position par défaut, conduit au réservoir 20, et dans la position pilotée relie ces lignes à la ligne d'alimentation secondaire LU et conduit au réservoir 20. Cette architecture permet de simplifier le moteur M21, M22. Des variantes sans que la valve 20 ne soit positionnée sur la ligne de série LU sont possibles. II est par ailleurs possible de définir des moteurs secondaires comprenant plus de deux niveaux de cylindrées. Il suffit de prévoir une valve de mise à vide 20 comprenant deux seuils d'activation et de prévoir des nouvelles lignes secondaire d'alimentation pour alimenter d'autres niveaux.
L'invention s'applique à tout domaine où des moteurs hydrauliques dans la configuration décrite précédemment sont utilisés pour entraîner des éléments mobiles et où des phénomènes de cavitation peuvent être observés. Le mode de réalisation sous forme de tête d'ébranchage n'est pas limitatif.

Claims

Revendications
1. Système pour entraînement d'un élément mobile comprenant :
un dispositif d'entraînement comprenant :
un moteur principal (M i l), relié à une ligne d'alimentation ( 10) et une ligne de série (LIO),
un moteur secondaire (M21) multi-cylindrée, comprenant deux demi-moteurs (VI, V2) correspondant à deux niveaux de cylindrées (VI ,
V1 +V2), dans lequel
le premier demi-moteur (VI) est relié d'une part à la ligne de série (LIO) et d'autre part à une ligne de refoulement ( 12),
le deuxième demi-moteur (V2) est relié d'une part à une ligne secondaire d'alimentation (LU), elle-même prélevée sur la ligne d'alimentation ( 10), et d'autre part à la ligne de refoulement ( 12), le système comprenant en outre une valve de mise à vide (20), disposé sur la ligne secondaire d'alimentation (LU) et apte à, dans une position par défaut, fermer la ligne secondaire d'alimentation (LU), et dans une position hydrauliquement pilotée, à ouvrir la ligne secondaire d'alimentation (LU) de sorte que le deuxième demi-moteur (V2) soit activé,
caractérisé en ce que
le système comprend une ligne auxiliaire (G) reliée à la ligne de série (LIO), différente de la ligne de série (LIO), et configurée pour apporter du fluide dans la ligne de série (LIO),
la valve de mise à vide (20) est pilotée par une ligne de pilotage
(LP) reliée à la ligne auxiliaire (G) .
2. Système selon la revendication 1, dans lequel la ligne auxiliaire (G) comprend un composant configuré pour faire entrer du fluide dans la ligne de série (LIO) .
3. Système selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la ligne auxiliaire (G) comprend un clapet anti-retour (40) passant, en direction de la ligne série (LIO) ou respectivement un régulateur de pression asservi à la pression de la ligne série (LIO), ou respectivement une valve pilotée ; et dans lequel la ligne de pilotage (LP) est reliée à la ligne auxiliaire (G) en amont du clapet anti-retour (40) ou respectivement du régulateur ou respectivement de la valve pilotée.
4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la ligne auxiliaire (G) comprend une restriction (42), tel qu'un gicleur ou un limiteur de débit, et la ligne de pilotage (LP) est reliée à la ligne auxiliaire (G) en aval de la restriction (42).
5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une valve d'activation (30) configurée pour fermer ou ouvrir la ligne de pilotage (LP) de la valve de mise à vide (20) sur commande électrique.
6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, lorsque la valve de mise à vide (20) est en position par défaut, l'admission et le refoulement du demi-moteur (V2) sont reliées hydrauliquement, de sorte que le deuxième demi-moteur (V2) n'apporte pas de couple.
7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un deuxième dispositif monté en parallèle du premier entre la ligne d'alimentation (10) et la ligne de refoulement (12), chaque dispositif comprenant une valve de mise à vide (20) dédiée.
8. Ensemble comprenant un système selon l'une quelconque des revendications précédentes et une source de débit auxiliaire (PG), pour alimenter en huile sous pression la ligne auxiliaire (G).
9. Ensemble selon la revendication 8, dans lequel la source de débit auxiliaire (PG) comprend une pompe additionnelle, telle qu'une pompe de gavage (PG3) ou une pompe auxiliaire (PG1).
10. Ensemble selon la revendication 8, dans lequel la source de débit auxiliaire (PG) comprend un piquage (PG2) sur la ligne d'alimentation
(10) avec un réducteur de pression (PGR).
11. Tête d'ébranchage comprenant un système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 ou un ensemble selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, dans lequel les moteurs hydrauliques (Mi l, M21) sont configurés pour entraîner des rouleaux (Rl l, R12, R21, R22) pour distribuer une grume.
12. Véhicule comprenant une tête d'ébranchage selon la revendication 11, une pompe d'alimentation (P) pour alimenter en huile sous pression les moteurs hydrauliques et une source de débit auxiliaire (PG) pour alimenter en huile sous pression la ligne auxiliaire (G).
13. Procédé d'utilisation d'un système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 ou d'un ensemble selon l'une quelconque des revendications 8 à 10 ou d'une tête d'ébranchage selon la revendication 11 ou d'un véhicule selon la revendication 12, comprenant une étape d'injection d'huile sous pression dans la ligne de série (L10) depuis la ligne auxiliaire (LG) pour piloter la valve de mise à vide (20) et une étape d'arrêt du pilotage de la valve de mise à vide (20) à l'aide du débit d'huile dans la ligne auxiliaire (LG) qui y crée une chute de pression.
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