WO2020126959A1 - 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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WO2020126959A1
WO2020126959A1 PCT/EP2019/085224 EP2019085224W WO2020126959A1 WO 2020126959 A1 WO2020126959 A1 WO 2020126959A1 EP 2019085224 W EP2019085224 W EP 2019085224W WO 2020126959 A1 WO2020126959 A1 WO 2020126959A1
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WO
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line
control
motor
vacuum valve
valve
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Application number
PCT/EP2019/085224
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English (en)
Inventor
Jean-Baptiste ANDREAS
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
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    • 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
    • F16H61/444—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
    • 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
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    • F16H61/4183—Preventing or reducing vibrations or noise, e.g. avoiding cavitations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H61/448—Control circuits for tandem pumps or motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H61/44—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic with more than one pump or motor in operation
    • F16H61/456—Control of the balance of torque or speed between pumps or motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/4043—Control of a bypass valve

Definitions

  • the invention relates to the management of the displacement of a hydraulic motor with several displacement levels, called 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-chainsaw. Nevertheless, it applies to any field responding to the same problems.
  • the heads 1, as shown in FIG. 1, generally comprise four feed rollers R1, R12, R21, R22 which are used to distribute logs up to blades 2 and / or saws 3.
  • Each roller is powered in 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 movable in rotation relative to the body 4.
  • Hydraulic motors are preferably lobed cam and radial pistons, which provide high torque.
  • a common architecture consists in using a main hydraulic motor, in series with a secondary hydraulic motor. This architecture is doubled in parallel with a second main motor and a second secondary motor, which correspond to the symmetrical design of the delimbing head. Hydraulic motors
  • rollers Rl l, R12 and the secondary hydraulic motors respectively drive the rollers R21, R22.
  • a supply pump supplies the motors with pressurized oil.
  • the line connecting each main engine to its secondary engine is called a "serial line".
  • the line connecting the main motors to the pump is called the first supply line.
  • the line connecting the secondary motors to a tank is called the second supply line.
  • a reversing valve, placed on the two supply lines, makes it possible to reverse them to control the direction of operation of the motors.
  • a complementary solution uses a multi-cylinder M21 secondary engine, having at least two displacement levels VI and V1 + V2. These engines are represented as half-engines, or elementary engines, each having their inlet and outlet.
  • the first half-engine (referenced VI for abuse), associated with level VI is in series with the main engine Mi l, connected by the serial line L10, L20, and the second half-motor (reference V2 by abuse), associated with level V2 is supplied from the first supply line 10, like the main motors, via an additional line
  • FIG. 3 represents a hydraulic motor 100 which can be used in the context of the prior art and of the invention: a cylinder block 102 comprising a plurality of cylinders 104 within which pistons 106 respectively slide.
  • the piston 106 comprises a roller which rolls on a lobed cam 108, so that in rotation, the piston 106 performs a back-and-forth movement.
  • the cylinder block 102 drives a shaft 110, which is at the origin of the movement of the rollers.
  • half-motors or element motors is done for example by determining a group of pistons which form the cubic capacity VI and a group of pistons which form the cubic capacity V2. Each group is fed and discharged independently, hence the two inlets and two outlets of the M21 secondary engine. By supplying with oil under pressure only the first group, respectively the second, one obtains the displacement VI, respectively V2. By supplying the two groups, a cubic capacity V1 + V2 is obtained.
  • a vacuum valve L30 is provided, making it possible to rotate the associated half-motor V2 when empty.
  • the V2 half-motor is "bypassed".
  • this valve L30 directly connects the inlet and outlet of the engine half-engine V2, by the second supply line 12, so that no pressure difference between the inlet and the outlet is imposed: the V2 half-engine does not provide torque.
  • the additional supply line LU is then closed by the valve L30.
  • this vacuum valve L30 opens the additional supply line LU and authorizes
  • the L30 valve comprises, for example, a sliding drawer held in the default position by means of return means, such as a spring.
  • the adaptation of the torque makes it possible to control the slip, by adapting the active displacement, and varying the pressures and the flow rates. It is therefore essential that the piloting of the vacuum valve L30 be adapted.
  • the pressure in the L10 series line becomes too low, a risk of slippage can occur, and this drop in pressure makes it possible to reduce the displacement and therefore the risk of slippage.
  • the vacuum valve L30 is piloted (in its piloted position therefore) hydraulically, via a command of the vacuum valve L30, by a pilot line P connected to the serial line L10. As soon as the pressure drops there, the pressure in the piloting line P will drop and will no longer be able to oppose the force of the return means: the vacuum valve L30 then switches to the default position and the additional displacement V2 is disconnected.
  • the return means make it possible to define a threshold from which the additional displacement V2 is engaged.
  • the document FR 2 911 755 also proposes an integration of the vacuum valve L30 into the architecture of a secondary motor M12, M22.
  • pilot line P In a default position, it closes the pilot line P and sends the command from the vacuum valve 20 to the tank R, so that the vacuum valve 20 is no longer piloted; in a piloted position, it opens the piloting line P which is then connected to the control of the vacuum valve L30, as described
  • An ECU control unit generates the electrical control commands for the L40 activation valve.
  • the invention provides a system for driving a mobile element comprising:
  • a multi-displacement secondary motor comprising two half-motors corresponding to two displacement levels, in which the first half-motor is coupled in series with the main motor via a series line,
  • the vacuum valve of the first drive device is controlled using a first control line connected to the serial line of the second device,
  • the vacuum valve of the second drive device is controlled using a second control line connected to the serial line of the first device.
  • the system is advantageously configured to be supplied by a first and a second supply line in which
  • each training device includes an additional supply line configured to be connected to the first line
  • the main motor is configured to be connected to the first supply line and the secondary motor is configured to be connected to the second line
  • the vacuum valve makes it possible to:
  • the additional supply line is connected to the second supply line, so that the second half-motor does not provide torque.
  • the vacuum valve of the first drive device is the vacuum valve of the first drive device
  • the vacuum valve of the first drive device, respectively of the second drive device is directly controlled by the first control line, respectively the second control line.
  • the vacuum valve is also controlled by means of a feedback control opposing the control by the first control line, respectively the second control line, said feedback control being carried out by a feedback line taking from the additional supply line of the first device
  • the first drive device respectively the second, comprises a pilot valve configured to pilot the vacuum valve of the first driver device,
  • pilot valve being itself piloted by the first pilot line, respectively the second.
  • the pilot valve typically, in the default position, the pilot valve allows the vacuum valve to be maintained in the default position.
  • the pilot valve itself receives the feedback controlling the piloting by the piloting line.
  • the vacuum valve is connected to a pressure line, said pressure line being configured to be connected either to a reservoir when the valve piloting is in the default position, i.e. at a control pressure when the piloting valve is in the piloted position.
  • the ratio of the sections between an actuator which receives the pressure from the control line on an actuator which receives the pressure from the feedback line is equal to 1 or
  • the invention also relates according to the first aspect to a head
  • delimbing comprising a system as described above, in which the hydraulic motors are configured to drive rollers to distribute a log.
  • the invention also poses according to the first aspect a vehicle comprising a delimbing head as described above, a supply pump for supplying pressurized oil to the hydraulic motors and an auxiliary flow source for supplying control pressure to the piloting of the vacuum valve.
  • the invention provides a system for driving a mobile element, the system being configured to be supplied by a first and a second supply lines, the system comprising at least one training device.
  • a main motor configured to be connected to the first supply line
  • a multi-displacement secondary motor configured to be connected to the second supply line and comprising two half-motors corresponding to two displacement levels, in which the first half-motor is coupled in series with the main motor via a line series,
  • the vacuum valve is also controlled using a feedback control opposing the control by the control line, said feedback control being carried out by a feedback line withdrawing from the line
  • control line is connected to the serial line.
  • the system is advantageously configured to be supplied by a first and a second supply line.
  • the system includes first and second drive devices each comprising
  • a multi-displacement secondary motor comprising two half-motors corresponding to two displacement levels, in which the first half-motor is coupled in series with the main motor via a series line,
  • a vacuum valve configured to activate or deactivate the second half-motor
  • the vacuum valve of the first drive device is controlled using a first control line
  • the vacuum valve of the second drive device is controlled using a second control line
  • each training device includes an additional supply line configured to be connected to the first line
  • the main motor is configured to be connected to the first supply line and the secondary motor is configured to be connected to the second line
  • the vacuum valve is also controlled by means of a feedback control opposing the control by the first control line, respectively the second line of steering, said feedback being performed by a feedback line sampling from the line
  • the first control line is connected to the serial line of the second device and the second control line is connected to the serial line of the first device.
  • the vacuum valve makes it possible to:
  • the vacuum valve of each drive device is directly controlled by the control line.
  • each drive device comprises a pilot valve configured to pilot the vacuum valve of said driver, said pilot valve being itself piloted by the pilot line of said driver and by the feedback line of said device.
  • the pilot valve in the default position, allows the vacuum valve to be maintained in the default position.
  • the vacuum valve is connected to a pressure line, said pressure line being configured to be connected either to a reservoir when the pilot valve is in the default position, or to a control pressure when the pressure valve piloting is in piloted position.
  • the ratio of the sections between an actuator which receives the pressure from the control line on an actuator which receives the pressure from the feedback line is less than 1/2, or even 1/4, especially when piloting is not crossed.
  • the ratio of the sections between an actuator which receives the pressure from the control line on an actuator which receives the pressure from the feedback line is substantially equal to 1, or even equal to 1, in particular when the control is cross.
  • the invention also relates according to the second aspect to a head
  • delimbing comprising a system as described above, in which the hydraulic motors are configured to drive rollers to distribute a log.
  • the invention also relates to a vehicle comprising a delimbing head as described above, a supply pump for supplying pressurized oil to the hydraulic motors and an auxiliary flow source for supplying control pressure to the piloting the vacuum valve
  • FIG. 1 Figure 1, already presented, illustrates a delimbing head.
  • FIG. 2 already presented, illustrates a basic diagram of a hydraulic delimbing head circuit, known from the prior art, with a solution for limiting slippage (direct non-crossed piloting without feedback).
  • Figure 3 illustrates a secondary motor composed of two half-motors, or two elementary motors.
  • Figure 4 illustrates a basic diagram of a hydraulic circuit according to one embodiment (indirect cross piloting with feedback).
  • FIG. 5 illustrates a basic diagram of a hydraulic circuit according to an embodiment (direct cross piloting with feedback).
  • FIG. 6 illustrates a basic diagram of a hydraulic circuit according to one embodiment (direct non-crossed control with feedback).
  • two drive devices A and B are defined, each comprising a main motor Mil or M12 and a secondary motor M21 or M22 associated.
  • the two main engines Mil and M12 are preferably secured in rotation, either by a mechanical connection, or in particular by being two elementary motors of the same motor Ml.
  • a system comprises two drive devices A, B as described above.
  • Each drive device A, B comprises a vacuum valve 20A, 20B which makes it possible to activate or deactivate the second half-motor V2.
  • activate it is meant that the second half-engine V2 provides torque and does not run idle; to deactivate is the reverse.
  • One embodiment for deactivating the second half-motor V2 consists in connecting the additional supply line L11A, L11B with the second supply line 12. In this way, the intake and the discharge of the second half-motor V2 are at the same pressure.
  • the vacuum valve 20A of the first drive device A is controlled using the pressure in the series line L10B of the second drive device B, via a first control line 25A.
  • the vacuum valve 20B of the second drive device B is controlled using the pressure in the series line L10A of the first drive device A, via a second control line 25B.
  • An advantage of using the pressure increase to control the vacuum valve 20A, 20B allows a simplification of the circuits, in particular by the fact that one works on a pressure value which increases during skating.
  • the vacuum valve 20A, 20B activates the half-motor V2 (return means 21A, 21B keep the valve in the default position) and in a piloted position, the valve no load 20A, 20B deactivates the half-engine V2 (by connecting its intake with the supply line
  • the return means can make it possible to define a threshold from which the additional displacement V2 is engaged.
  • the vacuum valve 20A, 20B comprises an actuator which, once pressurized, causes the valve 20A, 20B to be brought into position in the piloted position.
  • the pressure is zero (typically by connecting the actuator to the reservoir R via a reservoir line 60)
  • the valve 20A, 20B automatically returns to the default position thanks to the return means 21A, 21B which oppose the force exerted by the actuator.
  • the vacuum valve 20A, 20B is typically a four-way two-position valve, or a six-way two-position valve (as illustrated, where the valve is also positioned on the L10A, L10B series line but does not block it in any position , so that the first half-motor VI of the secondary motor M21, M22 is connected to the serial line L10A, L10B when the vacuum valve 20A, 20B is in the default position and in the piloted position). Two embodiments of control by the opposite serial line will be described.
  • the vacuum valve 20A of the first drive device A (respectively of the second B) is directly controlled by the first control line 25A (respectively the second control line 25B) .
  • a feedback is exercised by a sampling from the additional supply line L11A of the first drive device A (respectively the line
  • This feedback checks in the opposite direction to piloting, and therefore preferably in the same direction as the return means.
  • Such feedback checks work on a pressure difference between lines L10A, L10B and L11A, L11B and not in absolute pressure.
  • the setting value of these return means 21A, 21B is adapted as a function of the desired absolute switching pressure or the desired switching relative pressure. This will be explained in detail later.
  • the vacuum valve 20A, 20B is piloted indirectly by the piloting line 25A, 25B.
  • the vacuum valve 20A, 20B is controlled by a pressure line 22A, 22B, which is supplied either at a control pressure Pg by a booster line 50 (coming from an auxiliary flow source) this which allows the valve 20A, 20B to be controlled, ie at a tank pressure R via the tank line 60 which allows the valve 20A, 20B to be left in the default position.
  • the return means 21A, 21B of the vacuum valve 20A, 20B are simply calibrated as a function of the value of the control pressure Pg (lower than this control pressure Pg, so that the pressure Pg can switch the vacuum valve 20A, 20B).
  • the switching between these two pressure sources is made for the first drive device A (respectively the second drive device B) by means of a pilot valve 30A
  • the pilot valve 30A, 30B In the default position, the pilot valve 30A, 30B is not piloted (return means 31A, 31B keep it in position), which causes a lack of piloting of the vacuum valve 20A, 20B, since the pressure line 22A, 22B is connected to the reservoir R via the reservoir line 60. Conversely, in the piloted position, that is to say when the pressure in the pilot line 25A, 25B rises, the pilot valve 30A , 30B allows the piloting of the vacuum valve 20A,
  • the pilot valve 30A, 30B is typically a three-way two-position valve.
  • the control pressure Pg in the booster line 50 is supplied by an auxiliary flow source which is typically a booster pump (approximately 15 bars of pressure).
  • the booster pump 50 is
  • the pressures in the supply lines 10, 12 are supplied by a supply pump, typically mounted in the vehicle equipped with the delimbing head 1. So that the pilot valve 30A, 30B works at relative pressure and not at absolute pressure, which can cause
  • the vacuum valve 20A, 20B for the first embodiment or the pilot valve 30A, 30B in the second embodiment comprises in one embodiment a feedback control tending to maintain it in the default position, that is to say in the position not controlling the vacuum valve 20A, 20B and that is to say say opposing the action of pressure in the steering line 25A, 25B.
  • the feedback control typically acts in the same direction as the return means 21A, 21B or 31A, 31B.
  • the feedback can be performed using a 27A feedback line
  • the feedback line 27A, 27B acts on an actuator which tends to push in the opposite direction to the action of the actuator which is connected to the control line 25A, 25B.
  • the actions of the pilot line 25A, 25B, of the feedback line 27A, 27B and of the return means 21A, 21B or 31A, 31B are added so that the piloting is done by the pressure difference between the piloting and feedback, with arbitration by the recall means.
  • the setting value of the return means 21A, 21B, 31A, 31B therefore determines from what pressure difference between the pilot and the
  • the vacuum valve 20A, 20B or pilot valve 30A, 30B switches.
  • the value of the return means 21A, 21B, 31A, 31B is strictly positive, we obtain that the valve switches if the pressure in the control line is strictly higher than the pressure in the feedback line.
  • the weight of the log carried by the delimbing head decreases as the flow.
  • the feedback allows for a controlled management of the skating which takes into account the progress of the cutting of the log.
  • the taring is generally chosen at an extreme position of the system operating range so as not to activate
  • the calibration is necessarily chosen at a very low pressure in the series line L10 so that the bypass of the half-motor V2 is triggered only when the pressure in the series line L10 falls very low. Otherwise, it may be that during a low load of log, the pressure in the series line L10 is low (sufficiently low compared to the setting of the return means of the vacuum valve L30 in any case) and causes the Unwanted bypass of the V2 half-motor.
  • this feedback is easily implemented with cross piloting, that is to say with the fact of using an overpressure in the opposite series line: as the overpressure increases until it exceeds the pressure of the additional LU supply line, just oppose the two controls (that of the control line and that feedback) on the same valve to obtain a change in valve position as soon as the removal causes the valve to move.
  • the return means make it possible to choose the value of the excess pressure difference.
  • Equal sections mean that the pressures directly oppose: in the event of equal pressures, it is the return means which determine the position of the valve, whatever the pressures involved.
  • the calibration of the return means in relative piloting fixes the value of l pressure difference from which the bypass must be performed.
  • the presence of the feedback allows control as soon as a pressure variation greater than a threshold is detected, which means that the detection is almost always faster than for a system without feedback.
  • the calibration in relative piloting can be between 1 and 50, preferably between 5 and 40, and more preferably between 10 and 30 bars.
  • the return means 31A, 31B (or 21A, 21B in the case where the vacuum valve 20A, 20B is directly controlled and includes feedback) are tared to the aforementioned values. These values allow the system to operate in a pressure range between 10 and 400 bars.
  • the ratio of the sections of the valve actuators 30A, 30B or 20A, 20B (depending on the embodiment) is equal to 1 (or substantially 1), so that the above-mentioned setting value remains effective over the entire operating range pressure.
  • the return means 31A, 31B (or 21A, 21B in the direct piloting embodiment) define the switching threshold of the pilot valve 30A, 30B and therefore of the vacuum valve 20A, 20B .
  • the recall means 31A, 31B are adjustable so as to be able to adjust the threshold according to use.
  • the return means can be a calibrated spring, an adjustable spring with an adjustment target, or a spring lined with a variable support system, pneumatic or hydraulic, or even the variable support system alone. There are preferably always means of reminders to be able to define default positions.
  • the return means can be controllable by an operator (from the cab of the vehicle for example), or even automatically by an ECU control unit (illustrated in FIG. 6 only). Furthermore, as illustrated in the embodiment illustrated in FIG. 6, the feedback can be applied without the cross piloting as described previously in FIG. 2, but can also be applied when, for each device A, B, the (first) line control 25 is connected to the first serial line L10 (when there are indeed the two devices A, B in parallel: the second control line, not shown is connected to the second serial line, not shown).
  • the feedback line 27 is preferably connected to the additional supply line LU. As described above in the context of cross piloting, the pressure in the feedback line 27 exerts a force opposite to that of the pressure in the pilot line 25.
  • the area ratio between the actuator of the control line 25 and the actuator of the feedback line is then chosen as less than or equal to 1/2, or even less than or equal to 1/4 (and strictly greater than 0). If you choose 1/2, this means that the vacuum valve 20 switches when the pressure of the series line L10 becomes less than 1/2 of the pressure of the feedback line 27 (therefore the working pressure) plus the calibration of return means 21, present in the same way as above. Switching is obtained well before there is zero pressure in the L10 series line. In addition, the advantages described above with regard to feedback are retained.
  • each drive device A, B comprises conventionally an activation valve 40A, 40B,
  • the latter connects the pressure line 22A, 22B to the booster line 50 which is at the control pressure Pg whatever the position of the pilot valve 25A, 25B.
  • the pilot valve 25A, 25B receives as input either the reservoir line 60 or the booster line 50 when the activation valve 40A, 40B is in the default position and the pilot valve 25A, 25B receives as input twice the feeding line Pg when the activation valve 40A, 40B is in the piloted position.
  • a control unit generates the electrical control commands for the activation valve L40.
  • the same activation valve L40, 40 can be provided in the absence of a pilot valve 30A, 30B (see FIGS. 2 and 4).
  • a reversing valve (not shown), arranged on the two supply lines 10, 12 makes it possible to reverse them to control the direction of operation of the motors.
  • Figures 4, 5, 6 do not illustrate the booster and overpressure management devices usually present in hydraulic circuits (pressure limiter, non-return valve, etc.)
  • the vacuum valve 20A, 20B is integrated into the engine block, so that it suffices to connect the additional supply lines LU, of L10 series and the second supply line 12 (in addition to the drain and tank lines conventionally provided on hydraulic motors).
  • the vacuum valve 20A, 20B is also positioned on the serial line L10A, L10B and the second supply line 12, but it is always active for these lines, whether in the default position as described above and in the piloted position as described above.
  • valve 20 the junction between the bypass of the half-motor V2 and the second supply line 12 is made in the valve 20.
  • This architecture makes it possible to simplify the motor M21, M22. Variations without the valve 20 being positioned on the series line L10A, L10B are possible.

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Abstract

La présente invention concerne un système pour entrainement d'un élément mobile, comprenantau moins un dispositif d'entrainement (A, B) comprenant: - un moteur principal (M11, M12),configuré pour être relié à la première ligne d'alimentation (10), - un moteur secondaire (M21, M22) multi-cylindrée, configuré pour être relié à la deuxième ligne d'alimentation (12) et comprenant deux demi- moteurs (V1, V2) correspondant à deux niveaux de cylindrées (V1, V1+V2), dans lequel le premier demi-moteur (V1) est couplé en série avec le moteur principal (M11, M12) via une ligne de série (L10A, L10B), - une valve de mise à vide (20A, 20B)pilotée à l'aide d'une ligne de pilotage (25A, 25B) et configurée pour activer ou désactiver le deuxième demi-moteur (V2), - une ligne supplémentaire d'alimentation (L11A, L11B) configurée pour être reliée à la première ligne d'alimentation (10) et reliée au deuxième demi-moteur (V2), dans lequel la valve de mise à vide (20A, 20B, 20) est en outre pilotée à l'aide d'un rétrocontrôle s'opposant au pilotage par la ligne de pilotage (25A, 25B, ), ledit rétrocontrôle étant effectué par une ligne de rétrocontrôle (27A, 27B, 27) prélevant sur la ligne supplémentaire d'alimentation (L11A, L11B, L11).

Description

DESCRIPTION
Titre : Système de gestion de cylindrée pour tête d'ébranchage
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 et la grume peut aussi être fortement abîmée par les dents des roues.
Une architecture commune consiste à utiliser un moteur hydraulique principal, en série avec un moteur hydraulique secondaire. Cette architecture est doublée en parallèle avec un deuxième moteur principal et un deuxième moteur secondaire, qui correspondent à la conception symétrique de la tête d'ébranchage. Les moteurs hydrauliques
principaux entraînent respectivement les rouleaux Rl l, R12 et les moteurs hydrauliques secondaires entraînent respectivement les rouleaux R21, R22. Une pompe d'alimentation alimente les moteurs en huile sous pression.
On nomme « ligne série » la ligne qui relie chaque le moteur principal à son moteur secondaire. On nomme première ligne d'alimentation la ligne qui relie les moteurs principaux à la pompe. On nomme deuxième ligne d'alimentation la ligne qui relie les moteurs secondaires à un réservoir. Une valve d'inversion, disposée sur les deux lignes d'alimentation 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 via un arbre ou via des dentures (pour autoriser un désalignement des axes de rotation). 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 illustrée en figure 2, utilise un moteur secondaire M21 multicylindrée, 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 Mi l, relié par la ligne série L10, L20, et le deuxième demi-moteur (référence V2 par abus), associé au niveau V2 est alimenté depuis la première ligne d'alimentation 10, à l'instar des moteurs principaux, via une ligne supplémentaire
d'alimentation LU . 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 3 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 une came lobée 108, de sorte qu'en rotation, le piston 106 effectue un mouvement de va-et-vient. Le bloc-cylindre 102 entraîne 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 du moteur secondaire M21. 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 L30 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 L30 relie en direct l'admission et le refoulement du demi-moteur moteur V2, par la deuxième ligne d'alimentation 12, de sorte qu'aucun écart de pression entre l'admission et le refoulement est imposé : le demi-moteur V2 n'apporte pas de couple. La ligne supplémentaire d'alimentation LU est alors fermée par la valve L30. Dans une position pilotée, cette valve de mise à vide L30 ouvre la ligne supplémentaire d'alimentation LU et autorise
l'alimentation du moteur M12 au deuxième niveau de cylindrée V1+V2.
Il s'agit donc typiquement d'une valve trois voies deux positions. La valve L30 comprend par exemple un tiroir coulissant maintenu en position par défaut à l'aide de moyens de rappel, 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 L30 soit adapté. En particulier, lorsque la pression dans la ligne série L10 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 L30 est pilotée (dans sa position pilotée donc) hydrauliquement, via une commande de la valve de mise à vide L30, par une ligne de pilotage P reliée à la ligne série L10. 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 : la valve de mise à vide L30 passe alors en position par défaut et la cylindrée additionnelle V2 est déconnectée. Les moyens de rappel permettent de définir un seuil à partir duquel la cylindrée additionnelle V2 est engagée.
On obtient alors un mécanisme hydrauliquement autonome pour ajuster les cylindrées du moteur secondaire M21 en fonction des risques de patinage. Le document FR 2 911 755 propose en outre une intégration de la valve de mise à vide L30 dans l'architecture même d'un moteur secondaire M12, M22.
Il demeure néanmoins important de pouvoir activer ou non ce
mécanisme. Pour cela, une valve d'activation L40, 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 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 de la valve de mise à vide L30, comme décrit
précédemment. Une unité de contrôle ECU génère les commandes de pilotage électrique de la valve d'activation L40.
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
Selon un premier aspect, l'invention propose un système pour entrainement d'un élément mobile comprenant :
un premier et un deuxième dispositifs d'entrainement
comprenant chacun :
- un moteur principal,
- un moteur secondaire multi-cylindrée, comprenant deux demi-moteurs correspondant à deux niveaux de cylindrées, dans lequel le premier demi-moteur est couplé en série avec le moteur principal via une ligne de série,
- une valve de mise à vide, configurée pour activer ou désactiver le deuxième demi-moteur, caractérisé en ce que
- la valve de mise à vide du premier dispositif d'entrainement est pilotée à l'aide d'une première ligne de pilotage reliée à la ligne série du deuxième dispositif,
- la valve de mise à vide du deuxième dispositif d'entrainement est pilotée à l'aide d'une deuxième ligne de pilotage reliée à la ligne série du premier dispositif.
On parle alors de pilotage croisé. Le système est avantageusement configuré pour être alimenté par une première et une deuxième lignes d'alimentation dans lequel
- chaque dispositif d'entrainement comprend une ligne supplémentaire d'alimentation configurée pour être reliée à la première ligne
d'alimentation et reliée au deuxième demi-moteur dudit dispositif d'entrainement,
- pour chaque dispositif d'entrainement, le moteur principal est configuré pour être relié à la première ligne d'alimentation et le moteur secondaire est configuré pour être relié à la deuxième ligne
d'alimentation.
Préférablement, la valve de mise à vide permet de :
- activer le deuxième demi-moteur dans une position par défaut,
- désactiver le deuxième demi-moteur dans la position hydrauliquement pilotée.
Préférablement, lorsque la valve de mise à vide est en position pilotée, la ligne supplémentaire d'alimentation est reliée à la deuxième ligne d'alimentation, de sorte que le deuxième demi-moteur n'apporte pas de couple.
La valve de mise à vide du premier dispositif d'entrainement,
respectivement du deuxième, est typiquement située sur la ligne supplémentaire d'alimentation du premier dispositif d'entrainement, respectivement la ligne supplémentaire d'alimentation du deuxième dispositif d'entrainement.
Dans un mode de réalisation, la valve de mise à vide du premier dispositif d'entrainement, respectivement du deuxième dispositif d'entrainement, est directement pilotée par la première ligne de pilotage, respectivement la deuxième ligne de pilotage.
Avantageusement, pour le premier dispositif d'entrainement,
respectivement le deuxième, la valve de mise à vide est en outre pilotée à l'aide d'un rétrocontrôle s'opposant au pilotage par la première ligne de pilotage, respectivement la deuxième ligne de pilotage, ledit rétrocontrôle étant effectué par une ligne de rétrocontrôle prélevant sur la ligne supplémentaire d'alimentation du premier dispositif
d'entrainement, respectivement le deuxième.
Avantageusement, le premier dispositif d'entrainement, respectivement le deuxième, comprend une valve de pilotage configurée pour piloter la valve de mise à vide du premier dispositif d'entrainement,
respectivement du deuxième, ladite valve de pilotage étant elle-même pilotée par la première ligne de pilotage, respectivement la deuxième.
Typiquement, en position par défaut, la valve de pilotage permet le maintien de la valve de mise à vide en position par défaut.
Dans un mode de réalisation, pour le premier dispositif d'entrainement, respectivement le deuxième, la valve de pilotage reçoit elle-même le rétrocontrôle s'opposant au pilotage par la ligne de pilotage.
Avantageusement, pour chaque dispositif d'entrainement, la valve de mise à vide est reliée à une ligne de pression, ladite ligne de pression étant configuré pour être reliée soit à un réservoir lorsque la valve de pilotage est en position par défaut, soit à une pression de contrôle lorsque la valve de pilotage est en position pilotée.
Dans un mode de réalisation, le rapport des sections entre un actionneur qui reçoit la pression depuis la ligne de pilotage sur un actionneur qui reçoit la pression de la ligne de rétrocontrôle est égal à 1 ou
sensiblement égal à 1.
L'invention porte aussi selon le premier aspect sur une tête
d'ébranchage comprenant un système tel que décrit précédemment, dans lequel les moteurs hydrauliques sont configurés pour entraîner des rouleaux pour distribuer une grume.
L'invention pose aussi selon le premier aspect 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 pression de contrôle le pilotage de la vanne de mise à vide.
Selon un deuxième aspect, l'invention propose un système pour entrainement d'un élément mobile, le système étant configuré pour être alimenté par une première et une deuxième lignes d'alimentation, le système comprenant au moins un dispositif d'entrainement
comprenant :
- un moteur principal, configuré pour être relié à la première ligne d'alimentation,
- un moteur secondaire multi-cylindrée, configuré pour être relié à la deuxième ligne d'alimentation et comprenant deux demi-moteurs correspondant à deux niveaux de cylindrées, dans lequel le premier demi-moteur est couplé en série avec le moteur principal via une ligne de série,
- une valve de mise à vide pilotée à l'aide d'une ligne de pilotage et configurée pour activer ou désactiver le deuxième demi-moteur, - une ligne supplémentaire d'alimentation configurée pour être reliée à la première ligne d'alimentation et reliée au deuxième demi-moteur, caractérisé en ce que
la valve de mise à vide est en outre pilotée à l'aide d'un rétrocontrôle s'opposant au pilotage par la ligne de pilotage, ledit rétrocontrôle étant effectué par une ligne de rétrocontrôle prélevant sur la ligne
supplémentaire d'alimentation.
Dans un mode de réalisation, la ligne de pilotage est reliée à la ligne de série.
Le système est avantageusement configuré pour être alimenté par une première et une deuxième ligne d'alimentation.
Préférablement, le système comprend un premier et un deuxième dispositifs d'entrainement comprenant chacun
- un moteur principal,
- un moteur secondaire multi-cylindrée, comprenant deux demi-moteurs correspondant à deux niveaux de cylindrées, dans lequel le premier demi-moteur est couplé en série avec le moteur principal via une ligne de série,
- une valve de mise à vide, configurée pour activer ou désactiver le deuxième demi-moteur,,
caractérisé en ce que
- la valve de mise à vide du premier dispositif d'entrainement est pilotée à l'aide d'une première ligne de pilotage,
- la valve de mise à vide du deuxième dispositif d'entrainement est pilotée à l'aide d'une deuxième ligne de pilotage,
dans lequel
chaque dispositif d'entrainement comprend une ligne supplémentaire d'alimentation configurée pour être reliée à la première ligne
d'alimentation et reliée au deuxième demi-moteur dudit dispositif d'entrainement, - pour chaque dispositif d'entrainement, le moteur principal est configuré pour être relié à la première ligne d'alimentation et le moteur secondaire est configuré pour être relié à la deuxième ligne
d'alimentation,
dans lequel, pour le premier dispositif d'entrainement, respectivement le deuxième, la valve de mise à vide est en outre pilotée à l'aide d'un rétrocontrôle s'opposant au pilotage par la première ligne de pilotage, respectivement la deuxième ligne de pilotage, ledit rétrocontrôle étant effectué par une ligne de rétrocontrôle prélevant sur la ligne
supplémentaire d'alimentation du premier dispositif d'entrainement, respectivement le deuxième.
Dans un mode de réalisation, la première ligne de pilotage est reliée à la ligne série du deuxième dispositif et la deuxième ligne de pilotage est reliée à la ligne série du premier dispositif.
Préférablement, la valve de mise à vide permet de :
- activer le deuxième demi-moteur dans une position par défaut,
- désactiver le deuxième demi-moteur dans la position hydrauliquement pilotée.
Dans un mode de réalisation, la valve de mise à vide de chaque dispositif d'entrainement est directement pilotée par la ligne de pilotage.
Avantageusement, chaque dispositif d'entrainement, comprend une valve de pilotage configurée pour piloter la valve de mise à vide dudit dispositif d'entrainement, ladite valve de pilotage étant elle-même pilotée par la ligne de pilotage dudit dispositif d'entrainement et par la ligne de rétrocontrôle dudit dispositif.
Typiquement, en position par défaut, la valve de pilotage permet le maintien de la valve de mise à vide en position par défaut. Avantageusement, la valve de mise à vide est reliée à une ligne de pression, ladite ligne de pression étant configuré pour être reliée soit à un réservoir lorsque la valve de pilotage est en position par défaut, soit à une pression de contrôle lorsque la valve de pilotage est en position pilotée.
Dans un mode de réalisation le rapport des sections entre un actionneur qui reçoit la pression depuis la ligne de pilotage sur un actionneur qui reçoit la pression de la ligne de rétrocontrôle est inférieur à 1/2, voire 1/4, notamment lors que le pilotage n'est pas croisé.
Dans un mode de réalisation le rapport des sections entre un actionneur qui reçoit la pression depuis la ligne de pilotage sur un actionneur qui reçoit la pression de la ligne de rétrocontrôle est sensiblement égal à 1, voire égal à 1, notamment lors que le pilotage est croisé.
L'invention porte aussi selon le deuxième aspect sur une tête
d'ébranchage comprenant un système tel que décrit précédemment, dans lequel les moteurs hydrauliques sont configurés pour entraîner des rouleaux pour distribuer une grume.
L'invention porte aussi selon le deuxième aspect sur un véhicule comprenant une tête d'ébranchage telle que décrit précédemment, une pompe d'alimentation pour alimenter en huile sous pression les moteurs hydrauliques et une source de débit auxiliaire pour alimenter en pression de contrôle le pilotage de la vanne de mise à vide
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.
[Fig. 1] La figure 1, déjà présentée, illustre une tête d'ébranchage. [Fig. 2] La figure 2, déjà présentée, illustre un schéma de base d'un circuit hydraulique de tête d'ébranchage, connu de l'art antérieur, avec une solution pour limiter le patinage (pilotage non-croisé direct sans rétrocontrôle).
[Fig. 3] La figure 3 illustre un moteur secondaire composé de deux demi-moteurs, ou deux moteurs élémentaires.
[Fig. 4] La figure 4 illustre un schéma de base d'un circuit hydraulique conforme à un mode de réalisation (pilotage croisé indirect avec rétrocontrôle).
[Fig. 5] La figure 5 illustre un schéma de base d'un circuit hydraulique conforme à un mode de réalisation (pilotage croisé direct avec rétrocontrôle).
[Fig. 6] La figure 6 illustre un schéma de base d'un circuit hydraulique conforme à une mode de réalisation (pilotage non-croisé direct avec rétrocontrôle).
DESCRIPTION DETAILLEE
En référence aux figures 4 et 5, plusieurs modes de réalisation de l'invention vont être décrits.
Les éléments en commun avec ceux du circuit présenté en figure 2 ne seront pas décrits : le moteur principal Mil, le moteur secondaire M21, la valve de mise à vide 20, les première et deuxième lignes
d'alimentation 10, 12, la ligne supplémentaire d'alimentation LU sont notamment similaires.
Un mode de réalisation du moteur secondaire a été décrit en référence à la figure 4.
Pour des raisons de clarté, on définit deux dispositifs d'entrainement A et B, comprenant chacun un moteur principal Mil ou M12 et un moteur secondaire M21 ou M22 associé. Les deux moteurs principaux Mil et M12 sont préférablement solidaires en rotation, soit par une liaison mécanique, soit en étant notamment deux moteurs élémentaires d'un même moteur Ml.
Un système conforme à au moins un mode de réalisation comprend deux dispositifs d'entrainement A, B tel que décrit précédemment.
Chaque dispositif d'entrainement A, B comprend une valve de mise à vide 20A, 20B qui permet d'activer ou de désactiver le deuxième demi- moteur V2. Par activer, on entend que le deuxième demi-moteur V2 apporte du couple et ne tourne pas à vide ; par désactiver, c'est l'inverse.
Un mode de réalisation pour désactiver le deuxième demi-moteur V2 consiste à relier la ligne supplémentaire d'alimentation L11A, L11B avec la deuxième ligne d'alimentation 12. De la sorte, l'admission et le refoulement du deuxième demi-moteur V2 sont à la même pression.
Dans un mode de réalisation, la valve de mise à vide 20A du premier dispositif d'entrainement A est pilotée à l'aide de la pression dans la ligne série L10B du deuxième dispositif d'entrainement B, via une première ligne de pilotage 25A.
Symétriquement, la valve de mise à vide 20B du deuxième dispositif d'entrainement B est pilotée à l'aide de la pression dans la ligne série L10A du premier dispositif d'entrainement A, via une deuxième ligne de pilotage 25B.
Il y a ainsi un pilotage croisé des valves de mise à vide 20A, 20B entre les deux dispositifs d'entrainement A, B. En effet, par la symétrie du système, un patinage sur les rouleaux d'un côté (R21 par exemple) va faire augmenter le couple sur les rouleaux qui ne patinent pas (R22 dans le même exemple), et ce qui va entraîner une augmentation de pression dans l'autre ligne série (L10B dans le même exemple). Ainsi, la valve de mise à vide 20A, 20B d'un dispositif d'entrainement A, B est pilotée quand une augmentation de pression survient dans l'autre dispositif d'entrainement B, A.
Un avantage d'utiliser la montée en pression pour piloter la valve de mise à vide 20A, 20B permet une simplification des circuits, notamment par le fait qu'on travaille sur une valeur de pression qui croit lors du patinage.
Préférablement, dans une position par défaut, la valve de mise à vide 20A, 20B active le demi-moteur V2 (des moyens de rappels 21A, 21B maintiennent la valve dans la position par défaut) et dans une position pilotée, la valve de mise à vide 20A, 20B désactive le demi-moteur V2 (en connectant son admission avec la ligne d'alimentation
supplémentaire L11A, L11B).
Les moyens de rappel peuvent permettre de définir un seuil à partir duquel la cylindrée additionnelle V2 est engagée.
Par exemple, la valve de mise à vide 20A, 20B comprend un actionneur qui, une fois mis sous pression, provoque la mise en position de la valve 20A, 20B en position pilotée. Lorsque la pression est nulle (typiquement en reliant l'actionneur au réservoir R via une ligne de réservoir 60), la valve 20A, 20B revient automatiquement en position par défaut grâce aux moyens de rappel 21A, 21B qui s'opposent à la force exercée par l'actionneur.
La valve de mise à vide 20A, 20B est typiquement une valve quatre voies deux position, ou bien une valve six voies deux positions (comme illustrée, où la valve est aussi positionnée sur la ligne série L10A, L10B mais ne la bloque en aucune position, de sorte que le premier demi- moteur VI du moteur secondaire M21, M22 est reliée à la ligne série L10A, L10B quand la valve de mise à vide 20A, 20B est en position par défaut et en position pilotée). Deux modes de réalisation du pilotage par la ligne série opposée vont être décrits.
Dans un mode de réalisation, illustré en figure 5, la valve de mise à vide 20A du premier dispositif d'entrainement A (respectivement du deuxième B) est directement pilotée par la première ligne de pilotage 25A (respectivement la deuxième ligne de pilotage 25B).
Dans un mode de réalisation, un rétrocontrôle est exercé par un prélèvement depuis la ligne supplémentaire d'alimentation L11A du premier dispositif d'entrainement A (respectivement la ligne
supplémentaire d'alimentation L11B du deuxième dispositif
d'entrainement B). Ce rétrocontrôle agit en sens opposé au pilotage, et donc préférablement dans le même sens que les moyens de rappel.
Un tel rétrocontrôle permet de travailler sur une différence de pression entre les lignes L10A, L10B et L11A, L11B et non en pression absolue.
Le rétrocontrôle sera décrit plus en détail par la suite.
La valeur du tarage de ces moyens de rappels 21A, 21B est adaptée en fonction de la pression absolue de commutation souhaitée ou de la pression relative de commutation souhaitée. Cela sera expliqué en détail par la suite.
Dans un mode de réalisation, qui est celui illustré sur la figure 4, la valve de mise à vide 20A, 20B est pilotée indirectement par la ligne de pilotage 25A, 25B. En effet, la valve de mise à vide 20A, 20B est pilotée par une ligne de pression 22A, 22B, qui est alimentée soit à une pression de contrôle Pg par une ligne de gavage 50 (venant d'une source de débit auxiliaire) ce qui permet de piloter la valve 20A, 20B, soit à une pression de réservoir R par la ligne de réservoir 60 ce qui permet de laisser la valve 20A, 20B en position par défaut. Dans ce mode de réalisation, les moyens de rappel 21A, 21B de la valve de mise à vide 20A, 20B sont simplement tarés en fonction de la valeur de la pression de contrôle Pg (inférieurs à cette pression de contrôle Pg, pour que la pression Pg puisse faire commuter la valve de mise à vide 20A, 20B).
La commutation entre ces deux sources de pression est faite pour le premier dispositif d'entrainement A (respectivement le deuxième dispositif d'entrainement B) grâce à une valve de pilotage 30A
(respectivement 30B) qui est directement pilotée par la première ligne de pilotage 25A (respectivement la deuxième 25B).
Un actionneur sur la valve de pilotage 30A, 30B, alimenté par la ligne de pilotage 25A, 25B, permet typiquement ce pilotage hydraulique.
En position par défaut, la valve de pilotage 30A, 30B n'est pas pilotée (des moyens de rappel 31A, 31B la maintiennent en position), ce qui provoque une absence de pilotage de la valve de mise à vide 20A, 20B, puisque la ligne de pression 22A, 22B est reliée au réservoir R via la ligne de réservoir 60. Inversement, en position pilotée, c'est-à-dire quand la pression dans la ligne de pilotage 25A, 25B monte, la valve de pilotage 30A, 30B permet le pilotage de la valve de mise à vide 20A,
20B puisque la ligne de pression 22A, 22B est reliée à la pression de contrôle Pg via la ligne de gavage 50.
La valve de pilotage 30A, 30B est typiquement une valve trois voies deux positions.
La pression de contrôle Pg dans la ligne de gavage 50 est fournie par une source de débit auxiliaire qui est typiquement une pompe de gavage (environ 15 bars de pression). La pompe de gavage 50 est
généralement monté dans le véhicule équipé de la tête d'ébranchage.
Les pressions dans les lignes d'alimentation 10, 12 sont fournies par une pompe d'alimentation, typiquement monté dans le véhicule équipé de la tête d'ébranchage 1. Afin que la valve de pilotage 30A, 30B travaille en pression relative et non pas en pression absolue, ce qui peut provoquer des
dysfonctionnements si la pression de fonctionnement n'est pas constante et qui ne permet pas une bonne adaptabilité en fonction des pressions de travail, la valve de mise à vide 20A, 20B pour le premier mode de réalisation ou la valve de pilotage 30A, 30B dans le deuxième mode de réalisation comprend dans un mode de réalisation un rétrocontrôle tendant à la maintenir en position par défaut, c'est-à-dire en position ne pilotant pas la valve de mise à vide 20A, 20B et c'est-à- dire s'opposant à l'action de la pression dans la ligne de pilotage 25A, 25B. Le rétrocontrôle agit typiquement dans le même sens que les moyens de rappel 21A, 21B ou 31A, 31B.
Pour le premier dispositif d'entrainement A et sa valve de mise à vide 20A ou de pilotage associée 30A (respectivement le deuxième dispositif d'entrainement B et sa valve de pilotage associée 30B), le rétrocontrôle peut être effectué à l'aide d'une ligne de rétrocontrôle 27A
(respectivement 27B) reliée à la ligne supplémentaire d'alimentation L11A (respectivement L11B) ou bien à la première ligne d'alimentation 10 (car ces lignes L11A, L11B, L10 sont à la même pression). La ligne de rétrocontrôle 27A, 27B agit sur un actionneur qui tend à pousser en sens opposé à l'action de l'actionneur qui est relié à la ligne de pilotage 25A, 25B.
Les actions de la ligne de pilotage 25A, 25B, de la ligne de rétrocontrôle 27A, 27B et des moyens de rappel 21A, 21B ou 31A, 31B s'additionnent de sorte que le pilotage se fasse par l'écart de pression entre le pilotage et le rétrocontrôle, avec un arbitrage par les moyens de rappel. La valeur de tarage des moyens de rappel 21A, 21B, 31A, 31B détermine donc à partir de quel écart de pression entre le pilotage et le
rétrocontrôle la valve de mise à vide 20A, 20B ou de pilotage 30A, 30B commute. Comme sur les figures 4 et 5, la valeur des moyens de rappel 21A, 21B, 31A, 31B est strictement positive, on obtient que la valve commute si la pression dans la ligne de pilotage est strictement supérieure à la pression dans la ligne de rétrocontrôle.
Ce rétrocontrôle permet un mode pilotage par un écart de pression et par conséquent un pilotage précis et réactif quelles que soient les pressions d'alimentation de la ligne 10 (c'est-à-dire notamment les grumes manipulées). L'effet anti-patinage est donc obtenu d'une façon équivalente sur toute la plage de fonctionnement en pression du système.
En outre, lors du tronçonnage de grume, le poids de la grume portée par la tête d'ébranchage diminue à mesure qu'on débit. Par conséquent, le rétrocontrôle permet d'assurer une gestion suivie du patinage qui prend en compte l'état d'avancement du débitage de la grume.
Lors d'un pilotage en absolu, c'est à dire pour lesquels la valve de mise à vide 20A, 20B ou la valve de pilotage 30A, 30B est tarée à une valeur fixée, le tarage est généralement choisi à une position extrémale de la plage de fonctionnement du système afin de ne pas s'activer
involontairement lors d'une utilisation normale. Par exemple, sur le système de la figure 2, le tarage est nécessairement choisi à une pression très basse dans la ligne série L10 pour que le bypass du demi- moteur V2 se déclenche uniquement quand la pression dans la ligne série L10 tombe très bas. Autrement, il se peut que lors d'un faible chargement de grume, la pression dans la ligne série L10 soit basse (suffisamment basse par rapport au tarage des moyens de rappels de la valve de mise à vide L30 en tout cas) et provoque le bypass indésiré du demi-moteur V2.
En particulier, ce rétrocontrôle est aisément mis en œuvre avec le pilotage croisé, c'est-à-dire avec le fait d'utiliser une surpression dans la ligne série opposée : comme la surpression va en augmentant jusqu'à dépasser la pression de la ligne supplémentaire d'alimentation LU, il suffit d'opposer les deux contrôles (celui de la ligne de pilotage et celui du rétrocontrôle) sur une même valve pour obtenir un changement de position de la valve dès que la suppression provoque le déplacement de la valve.
A cet égard, il existe plusieurs façons de déterminer la valeur de l'écart de surpression à partir de laquelle le pilotage est activée.
Premièrement, les moyens de rappel permettent de choisir la valeur de l'écart de surpression.
Deuxièmement, il est possible de jouer avec le ratio des sections des actionneurs qui reçoivent respectivement le pilotage et le rétrocontrôle. Des sections égales (ou sensiblement égales, par exemple à 90% égales, dans un sens ou dans l'autre) signifient que les pressions s'opposent directement : en cas de pression égales, ce sont les moyens de rappel qui déterminent la position de la valve, quelles que soient les pressions impliquées.
Inversement, des sections différentes signifient que les pressions s'opposent via un facteur proportionnel et que par conséquent la différence d'effort dépend des valeurs des pressions. On aurait alors des plages de fonctionnement privilégiées, pour lesquelles les moyens de rappel ont des valeurs qui conviennent, ou alors il faut prévoir des moyens de rappel à valeur de tarage adaptable (voir par la suite).
Ainsi, à l'inverse d'un pilotage en absolu, où le tarage des moyens de rappel fixe directement la valeur de pression à partir de laquelle le bypass doit être effectuée, le tarage de moyens de rappel en pilotage relatif fixe la valeur de l'écart de pression à partir duquel le bypass doit être effectué.
Ainsi, la présence du rétrocontrôle permet un pilotage dès qu'une variation de pression supérieure à un seuil est détectée, ce qui signifie que la détection est quasiment toujours plus rapide que pour système sans rétrocontrôle.
Des essais menés sur le système de la figure 2 ont montré que le temps de réaction avec rétrocontrôle pouvait être 2 centièmes de seconde plus court que celui sans rétrocontrôle. A la vitesse de variation des pressions dans un système hydraulique lors d'un patinage (les pressions peuvent varier de 50 bars en 1 centième), ces 2 centièmes sont significatifs et répondent à des spécifications de fabricants de tête d'ébranchage par exemple.
A titre d'exemple illustratif, le tarage en pilotage relatif peut être compris entre 1 et 50, préférablement entre 5 et 40, et encore préférablement entre 10 et 30 bars. En d'autres termes, les moyens de rappels 31A, 31B (ou 21A, 21B dans le cas où la valve de mise à vide 20A, 20B est directement pilotés et comprend le rétrocontrôle) sont tarés aux valeurs précitées. Ces valeurs permettent un fonctionnement du système dans une plage de pression comprise entre 10 et 400 bars. Préférablement, le rapport des sections des actionneurs de la valve 30A, 30B ou 20A, 20B (en fonction du mode de réalisation) vaut 1 (ou sensiblement 1), de sorte que la valeur de tarage précitée demeure efficace sur toute la plage de fonctionnement de pression.
Comme indiqué précédemment, les moyens de rappels 31A, 31B (ou 21A, 21B dans le mode de réalisation de pilotage direct) définissent le seuil de commutation de la valve de pilotage 30A, 30B et donc de la valve de mise à vide 20A, 20B.
Avantageusement, les moyens de rappels 31A, 31B (ou 21A, 21B le cas échéant) sont réglables pour pouvoir ajuster le seuil en fonction de l'usage.
Les moyens de rappel peuvent être un ressort taré, un ressort ajustable avec une vise de réglage, ou un ressort doublé d'un système d'appui variable, pneumatique ou hydraulique, voire le système d'appui variable seul. Il y a préférablement toujours des moyens de rappels pour pouvoir définir des positions par défaut.
Les moyens de rappel peuvent être pilotables par un opérateur (depuis la cabine du véhicule par exemple), voire automatiquement par une unité de contrôle ECU (illustrée en figure 6 seulement). Par ailleurs, comme illustré dans le mode de réalisation illustré en figure 6, le rétrocontrôle peut être appliqué sans le pilotage croisé comme décrit précédemment en figure 2, mais peut aussi être appliqué lorsque, pour chaque dispositif A, B, la (première) ligne de pilotage 25 est reliée à la première ligne série L10 (lorsqu'il y a bien les deux dispositifs A, B en parallèle : la deuxième ligne de pilotage, non illustrée est reliée à la deuxième ligne série, non illustrée).
La ligne de rétrocontrôle 27 est reliée préférablement à la ligne supplémentaire d'alimentation LU. Comme décrit précédemment dans le cadre du pilotage croisé, la pression dans la ligne de rétrocontrôle 27 exerce un effort opposé à celui de la pression dans la ligne de pilotage 25.
Afin d'avoir un rétrocontrôle simple et fonctionnel, il est préférable de travailler sur des fractions des pression de la ligne de pilotage 25 (car la ligne dans cette pression sera globalement toujours plus élevée que la pression dans la ligne de rétrocontrôle 27) : le ratio de surface entre l'actionneur de la ligne de pilotage 25 sur l'actionneur de la ligne de rétrocontrôle est alors choisi comme inférieur ou égale 1/2, voire inférieur ou égale 1/4 (et strictement supérieur à 0). Si on choisit 1/2, cela signifie que la valve de mise à vide 20 commute quand la pression de la ligne série L10 devient inférieure à 1/2 de la pression de la ligne de rétrocontrôle 27 (donc la pression de travail) plus le tarage de moyens de rappel 21, présents de la même façon que précédemment. On obtient une commutation bien avant d'avoir une pression dans la ligne série L10 qui soit nulle. On garde de plus les avantages décrits précédemment quant au rétrocontrôle.
Une valve de pilotage 30 peut être ajouté à ce système hydraulique, comme décrit précédemment. C'est alors la valve de pilotage 30 qui subit le pilotage non-croisé et le rétrocontrôle. Afin de choisir si l'on souhaite ou non appliquer le pilotage automatique par la valve de pilotage 30A, 30B (ou pour l'appliquer que sur un seul dispositif d'entrainement A, B), chaque dispositif d'entrainement A, B comprend de façon classique une valve d'activation 40A, 40B,
généralement électrique. Cette dernière relie la ligne de pression 22A, 22B à la ligne de gavage 50 qui est à la pression de contrôle Pg quelle que soit la position de la valve de pilotage 25A, 25B. Pour cela, la valve de pilotage 25A, 25B reçoit en entrée soit la ligne de réservoir 60 soit la ligne de gavage 50 quand la valve d'activation 40A, 40B est en position par défaut et la valve de pilotage 25A, 25B reçoit en entrée deux fois la ligne de gavage Pg quand la valve d'activation 40A, 40B est en position pilotée.
Une unité de contrôle génère les commandes de pilotage électrique de la valve d'activation L40.
Une même valve d'activation L40, 40 peut être prévue en l'absence de valve de pilotage 30A, 30B (voir figures 2 et 4).
Une valve d'inversion (non illustrée), disposée sur les deux lignes d'alimentation 10, 12 permet de les inverser pour piloter le sens de fonctionnement des moteurs.
Par souci de clarté et de concision, les figures 4, 5, 6 n'illustrent pas les dispositifs de gestion de gavage et de surpression habituellement présent dans les circuits hydrauliques (limiteur de pression, clapet anti retour, etc.)
Dans un mode de réalisation particulier illustré sur la figure 4 par les carrés en pointillés, la valve de mise à vide 20A, 20B est intégrée au bloc-moteur, de sorte qu'il suffit de raccorder les lignes supplémentaires d'alimentation LU, de série L10 et la deuxième ligne d'alimentation 12 (outre les lignes de drains et de réservoir classiquement prévues sur des moteurs hydrauliques). Sur le schéma de la figure 4, la valve de mise à vide 20A, 20B est aussi positionnée sur la ligne de série L10A, L10B et la deuxième ligne d'alimentation 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 deuxième ligne d'alimentation 12 se fait dans la valve 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 L10A, L10B sont possibles.
Il 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 secondaires 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 entrainement d'un élément mobile, le système étant configuré pour être alimenté par une première et une deuxième lignes d'alimentation (10, 12), le système comprenant au moins un dispositif d'entrainement (A, B) comprenant :
- un moteur principal (Mil, M12), configuré pour être relié à la première ligne d'alimentation (10),
- un moteur secondaire (M21, M22) multi-cylindrée, configuré pour être relié à la deuxième ligne d'alimentation (12) et comprenant deux demi- moteurs (VI, V2) correspondant à deux niveaux de cylindrées (VI, V1+V2), dans lequel le premier demi-moteur (VI) est couplé en série avec le moteur principal (Mil, M12) via une ligne de série (L10A, L10B),
- une valve de mise à vide (20A, 20B) pilotée à l'aide d'une ligne de pilotage (25A, 25B) et configurée pour activer ou désactiver le deuxième demi-moteur (V2),
- une ligne supplémentaire d'alimentation (L11A, L11B) configurée pour être reliée à la première ligne d'alimentation (10) et reliée au deuxième demi-moteur (V2),
caractérisé en ce que
la valve de mise à vide (20A, 20B, 20) est en outre pilotée à l'aide d'un rétrocontrôle s'opposant au pilotage par la ligne de pilotage (25A, 25B, 25), ledit rétrocontrôle étant effectué par une ligne de rétrocontrôle (27A, 27B, 27) prélevant sur la ligne supplémentaire d'alimentation (L11A, L11B, LU).
2. Système selon la revendication précédente, dans lequel, pour ledit dispositif, la ligne de pilotage (25A, 25B) est reliée à la ligne de série (L10A, L10B).
3. Système selon l'une des revendications 1 ou 2, pour entrainement d'un élément mobile, le système étant configuré pour être alimenté par une première et une deuxième ligne d'alimentation (10, 12), le système comprenant un premier et un deuxième dispositifs d'entrainement (A,
B) comprenant chacun
- un moteur principal (Mi l, M12),
- un moteur secondaire (M21, M22) 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 couplé en série avec le moteur principal (Mil, M12) via une ligne de série (L10A, L10B),
- une valve de mise à vide (20A, 20B), configurée pour activer ou désactiver le deuxième demi-moteur (V2),
caractérisé en ce que
- la valve de mise à vide (20A, 20B) du premier dispositif
d'entrainement (A) est pilotée à l'aide d'une première ligne de pilotage (25A),
- la valve de mise à vide (20A, 20B) du deuxième dispositif (B) d'entrainement est pilotée à l'aide d'une deuxième ligne de pilotage (25B),
dans lequel
chaque dispositif d'entrainement (A, B) comprend une ligne
supplémentaire d'alimentation (L11A, LU B) configurée pour être reliée à la première ligne d'alimentation (10) et reliée au deuxième demi- moteur (V2) dudit dispositif d'entrainement (A, B),
- pour chaque dispositif d'entrainement (A, B), le moteur principal (Mi l, M12) est configuré pour être relié à la première ligne d'alimentation (10) et le moteur secondaire (M21, M22) est configuré pour être relié à la deuxième ligne d'alimentation (12),
dans lequel, pour le premier dispositif d'entrainement (A),
respectivement le deuxième (B), la valve de mise à vide (20A, 20B) est en outre pilotée à l'aide d'un rétrocontrôle s'opposant au pilotage par la première ligne de pilotage (25A), respectivement la deuxième ligne de pilotage (25B), ledit rétrocontrôle étant effectué par une ligne de rétrocontrôle (27A, 27B) prélevant sur la ligne supplémentaire
d'alimentation (L11A, L11B) du premier dispositif d'entrainement (A), respectivement le deuxième (B).
4. Système selon la revendication 3, dans lequel
- la première ligne de pilotage (25A) est reliée à la ligne série (L10B) du deuxième dispositif (B),
- la deuxième ligne de pilotage (25B) est reliée à la ligne série (L10A) du premier dispositif (A).
5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la valve de mise à vide (20A, 20B) permet de :
- activer le deuxième demi-moteur (V2) dans une position par défaut,
- désactiver le deuxième demi-moteur (V2) dans la position
hydrauliquement pilotée.
6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la valve de mise à vide (20A, 20B) de chaque dispositif d'entrainement
(A, B) est directement pilotée par la ligne de pilotage (25A, 25B).
7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel chaque dispositif d'entrainement (A, B), comprend une valve de pilotage (30A, 30B) configurée pour piloter la valve de mise à vide (20A, 20B) dudit dispositif d'entrainement (A, B), ladite valve de pilotage (30A,
30B) étant elle-même pilotée par la ligne de pilotage dudit dispositif d'entrainement (A, B) et par la ligne de rétrocontrôle (27A, 27B) dudit dispositif (A, B).
8. Système selon la revendication 7, dans lequel, en position par défaut, la valve de pilotage (30A, 30B) permet le maintien de la valve de mise à vide (20A, 20B) en position par défaut.
9. Système selon l'une quelconque des revendications 7 à 8, dans lequel la valve de mise à vide (20A, 20B) est reliée à une ligne de pression (22A, 22B), ladite ligne de pression (22A, 22B) étant configuré pour être reliée soit à un réservoir (R) lorsque la valve de pilotage (30A, 30B) est en position par défaut, soit à une pression de contrôle (Pg) lorsque la valve de pilotage (30) est en position pilotée.
10. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le rapport des sections entre un actionneur qui reçoit la pression depuis la ligne de pilotage (25A, 25) sur un actionneur qui reçoit la pression de la ligne de rétrocontrôle (27A, 27) est inférieur à 1/2, voire 1/4, ou sensiblement égal à 1, voire égal à 1.
11. Tête d'ébranchage (1) comprenant un système selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel les moteurs hydrauliques (Mil, M12, M21, M22) sont configurés pour entraîner des rouleaux (Rll, R12, R21, R22) pour distribuer une grume.
12. Véhicule comprenant une tête d'ébranchage selon la revendication
11, une pompe d'alimentation pour alimenter en huile sous pression les moteurs hydrauliques (Mil, M12, M21, M22) et une source de débit auxiliaire (PG) pour alimenter en pression de contrôle le pilotage de la vanne de mise à vide (20A, 20B).
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