FR2966279A1

FR2966279A1 - Ventouse electromagnetique

Info

Publication number: FR2966279A1
Application number: FR1150240A
Authority: FR
Inventors: Didier Merletti
Original assignee: Bosch Rexroth DSI SAS
Current assignee: Bosch Rexroth DSI SAS
Priority date: 2011-01-12
Filing date: 2011-01-12
Publication date: 2012-04-20

Abstract

La présente invention a pour objet un dispositif de commande ou de puissance pour un engin mobile, en particulier engin de travaux public, engin agricole, le dispositif de commande ou de puissance comprenant un boîtier (11) et un organe mobile (12) par rapport au boîtier (11) destiné à être déplacé par l'opérateur entre au moins une première position de référence et une seconde position décalée par rapport à la position de référence, et des moyens de maintien en position (1) à rupture de courant de l'organe mobile (12) dans ladite seconde position, les moyens de maintien en position (1) comprenant une bobine (2a) conductrice destinée à produire un champ magnétique afin d'exercer une force d'attraction (F) sur l'organe mobile (12) en réponse à l'application d'un courant électrique de commande (Ic) aux bornes des moyens de maintien en position (1) afin de bloquer ledit organe mobile (12) dans la seconde position sans action mécanique de l'opérateur sur l'organe mobile (12), caractérisé en ce que le dispositif de commande ou de puissance comprend des moyens de régulation (3) de l'intensité (Is) du courant appliqué aux bornes de la bobine (2a) par rapport au courant électrique de commande (Ic) appliqués aux bornes des moyens de maintien en position (1).

Description

La présente invention a pour objet un dispositif de commande ou de puissance pour un engin mobile. Il est connu de disposer d'un dispositif de commande ou télécommande pour un engin mobile, en particulier engin de travaux public, engin agricole, tel un manipulateur ou un pédibulateur, destiné à permettre la commande d'un actionneur électrique, hydraulique ou électrohydraulique par un opérateur. De même, il est également connu de disposer d'un dispositif de puissance, tel un distributeur hydraulique, destiné à distribuer ou à empêcher la 10 circulation d'un fluide hydraulique dans un circuit hydraulique. Le dispositif de commande ou de puissance comprend un boîtier et un organe mobile par rapport au boîtier destiné à être déplacé par l'opérateur entre au moins une première position de référence et une seconde position décalée par rapport à la position de référence, et des moyens de maintien en 15 position à rupture de courant de l'organe mobile dans ladite seconde position, les moyens de maintien en position comprenant une bobine conductrice destinée à produire un champ magnétique afin d'exercer une force d'attraction sur l'organe mobile en réponse à l'application d'un courant électrique de commande aux bornes des moyens de maintien en position afin de bloquer 20 ledit organe mobile dans la seconde position sans action mécanique de l'opérateur sur l'organe mobile. La fonction primaire des moyens de maintien en position est de bloquer en position l'organe mobile, tel une poignée ou une pédale dans le cas d'un organe de commande d'un manipulateur ou un pédibulateur hydraulique, 25 électrique ou électrohydraulique, ou tel un tiroir dans le cas d'un organe de puissance d'un distributeur hydraulique. Les moyens de maintien en position comprennent des électro-aimants commandés en tension à partir de la tension batterie en 12 volts ou en 24 volts. 30 Cependant, ces électro-aimants engendrent deux principales difficultés techniques qui génèrent de la dispersion d'effort au cours de l'effort de verrouillage ou de l'effort de déverrouillage selon l'utilisation qui en est faite. La première de ces difficultés est liée aux caractéristiques intrinsèques de l'électro-aimant. En effet, un électro-aimant est un circuit 35 réluctant qui induit une variation du coefficient de proportionnalité k entre le courant 1 et la force de verrouillage F entre diverses ventouses de verrouillage répondant aux mêmes spécifications techniques. La deuxième de ces difficultés est liée à la variation de courant lors d'une commande en tension due d'une part à la variation de la tension source délivrée par une batterie, et due d'autre part à la variation de température qui augmente la résistance de la bobine et donc perturbe le courant pour une valeur constante de tension délivrée par la batterie. Ces deux difficultés techniques font varier d'une part l'effort de verrouillage de façon importante et conduisent d'autre part à un surdimensionnement géométrique des bobines pour des raisons thermiques. La présente invention a pour but de résoudre tout ou partie des inconvénients mentionnés ci-dessus. A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif de commande ou de puissance pour un engin mobile, du type précité, caractérisé en ce que le dispositif de commande ou de puissance comprend des moyens de régulation de l'intensité du courant appliqué aux bornes de la bobine par rapport au courant électrique de commande appliqués aux bornes des moyens de maintien en position. Cette disposition permet de conserver un effort de verrouillage 20 relativement constant en atténuant les variations d'intensité dans la bobine des moyens de maintien en position. Selon un mode de réalisation, les moyens de régulation comprennent des moyens de dérivation d'une partie du courant de commande par rapport à la bobine. 25 Cette disposition permet de corriger la dispersion intrinsèque imputable aux différents éléments composant le circuit électrique en considérant une enveloppe de valeurs pour le coefficient de proportionnalité k tel que K1 <k<K2 et en dérivant une partie du courant des bobines de coefficient de proportionnalité k supérieur à K1 de façon à obtenir un coefficient 30 k'=K1, la proportion de courant dérivé est alors égale à k/(k-K1) . Avantageusement, les moyens de dérivation de la bobine comprennent un shunt branché en parallèle de la bobine présentant une résistance. Selon un mode de réalisation, le shunt est placé à proximité de la 35 bobine.

Cette disposition permet de s'affranchir des écarts de température pouvant modifier le ratio entre le courant circulant dans la bobine et le courant dérivé. Selon un mode de réalisation, les moyens de régulation 5 comprennent un diviseur de courant actif. Cette disposition permet de garantir un rapport constant de répartition de courant. Selon un mode de réalisation, les moyens de régulation comprennent un régulateur de courant. 10 Cette disposition permet de s'affranchir d'une part de la dispersion intrinsèque imputable aux différents éléments composant le circuit électrique et de la dispersion imputable aux variations de tension de la batterie et aux variations de résistance de la bobine dues à l'échauffement de la bobine. De plus, l'utilisation d'un régulateur de courant permet d'utiliser la 15 même bobine 12 volts pour des applications 24 volts. Avantageusement, le régulateur de courant comprend une valeur de régulation réglable. Selon un mode de réalisation, les moyens de régulation de la bobine comprennent des moyens de démultiplexage de signaux modulés sur le 20 courant électrique ou la tension électrique de commande aux bornes des moyens de maintien en position, les moyens de régulation étant agencés pour régler une valeur de consigne de l'intensité dans la bobine. Selon un mode de réalisation, l'organe mobile est un organe de commande, tel une poignée ou une pédale d'un dispositif de commande, tel un 25 manipulateur ou un pédibulateur, destiné à permettre la commande d'un actionneur électrique, hydraulique ou électrohydraulique par un opérateur. Selon un mode de réalisation, l'organe mobile est un organe de puissance, tel un tiroir d'un dispositif de puissance, tel un distributeur hydraulique, destiné à permettre la distribution d'un fluide hydraulique sous 30 pression. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, un dispositif de commande ou de puissance pour engin mobile selon l'invention. 35 La figure 1 montre un dispositif de commande pour un engin mobile.

La figure 2 montre un dispositif de puissance pour un engin mobile. La figure 3 montre un premier mode de réalisation de l'invention. La figure 4 montre un deuxième mode de réalisation de l'invention. La figure 5 montre un troisième mode de réalisation de l'invention.

La figure 6 montre un quatrième mode de réalisation de l'invention. La figure 7 est un graphe illustrant la tension aux bornes d'une bobine de moyens de maintien en position en fonction du temps. Comme illustré sur les figures 3 à 7, des moyens de maintien en position de verrouillage 1 d'un organe mobile 12, tel un organe de commande, par exemple une poignée dans le cas d'un manipulateur 10 illustré à la figure 1, ou tel un organe de puissance, par exemple un tiroir dans le cas d'un distributeur hydraulique 20 illustré à la figure 2, comprennent une bobine 2a agencée pour réaliser un électro-aimant coopérant avec une armature 2b pour bloquer en position l'organe mobile 12 dans une position prédéfinie.

Dans le cas d'un manipulateur 10 illustré à la figure 1, la bobine 2a est montée dans un boîtier 11 du dispositif de commande 10 ou télécommande sensiblement coaxialement à un poussoir 13. Une extrémité de cette bobine 2a est débouchante au niveau de la face 14 du boîtier 11 pour définir une surface d'appui 15 sensiblement coplanaire à cette face 14. Cette surface d'appui 15 peut encore être légèrement en retrait par rapport à la face 14, tout en étant sensiblement parallèle à cette face 14. La bobine 2a délivre ainsi un champ magnétique selon une direction sensiblement parallèle à la direction de translation du poussoir 13. L'armature 2b est apte à être entraînée en translation simultanément au poussoir 13 et est réalisée en un matériau sensible au champ magnétique, tel qu'un matériau ferreux. Cette armature 2b possède une surface de contact 16 qui est située en regard de la surface d'appui 15 de manière à venir en butée contre cette surface d'appui 15 dans une position prédéfinie du poussoir 13. Dans cette position, le poussoir est ainsi bloqué avec une force d'attraction F prédéterminée entre d'une part l'armature 2b et donc l'organe mobile 12 et d'autre part la bobine 2a. Dans le cas d'un distributeur hydraulique 20 illustré à la figure 2, l'organe de puissance ou tiroir 12 coulisse à l'intérieur d'un boîtier du dispositif de puissance pour commuter et contrôler la circulation des fluides sous pression.

La force d'attraction F générée par l'électro-aimant sur l'organe mobile 12 est fonction de l'intensité 1 appliquée à la bobine selon un coefficient de proportionnalité k. Les moyens de maintien en position 1 selon l'invention comprennent de plus des moyens de régulation 3 de l'intensité du courant dans la bobine 2a afin de réguler la force d'attraction F, qui, par défaut, n'est pas identique d'un moyen de maintien en position 1 à un autre malgré la similitude des caractéristiques techniques de chacune des bobines 2a qui les composent. En particulier, le coefficient de proportionnalité K est variable dans une enveloppe de valeur avec KI<K<K2 entre divers moyen de maintien en position 1 répondant aux mêmes spécifications techniques de part les caractéristiques intrinsèques et en particulier la réluctance de chacune de leur bobine 2a. D'autre part, la variation de la tension délivrée par une source, telle une batterie, et la variation de température qui augmente la résistance de la bobine 2a et donc perturbe le courant pour une valeur constante de tension délivrée par la batterie induisent une variation du courant lors de la commande en tension de la bobine 2a. Dans un premier mode de réalisation illustré à la figure 3, ces 20 moyens de régulation 3 comprennent des moyens de dérivation 4 du courant de la bobine 2a, tel un shunt 5 de résistance donnée. La résistance de ce shunt 5 dérive une partie du courant de la bobine 2a. Soit RL la résistance de la bobine 2a et Rs la résistance du shunt 5, 25 on a alors : R' K - .r Le courant dérivé is dans le shunt 5 est alors donné par la formule : soit : 30 - .a La proportion de courant dérivé is dans le shunt 5 varie donc avec le rapport : K .K-1 Ainsi, le shunt 5 corrige la dispersion entre les différentes télécommandes. Le shunt 5 est placé à proximité immédiate de la bobine 2a afin que ces deux composants subissent la même augmentation de température 5 générée par la bobine 2a. Dans un deuxième mode de réalisation plus avantageux illustré à la figure 4, les moyens de régulation 3 comprennent un diviseur de courant actif 6. Ce diviseur de courant actif 6 comprend trois pôles c, d et s. 10 Le pôle c est relié à un premier pôle de la batterie délivrant une tension de commande, le pôle d est relié à un noeud d'intersection entre un second pôle de la batterie délivrant la tension de commande et un premier pôle de la bobine 2a, le pôle s est quant à lui relié au deuxième pôle de la bobine 2a. 15 Le diviseur de courant actif 6 conserve un rapport constant entre le courant Is circulant dans la bobine 2a et le courant Id circulant dans une branche reliée entre le pôle d du diviseur de courant actif 6 et le noeud d'intersection entre un second pôle de la batterie délivrant la tension de commande et un premier pôle de la bobine 2a. 20 Notamment, contrairement au shunt 5, ce rapport est conservé indépendamment des écarts de température entre la bobine 2a et le diviseur de courant actif 6.Dans un troisième mode de réalisation plus avantageux illustré à la figure 5, les moyens de régulation 3 comprennent un régulateur de courant 7. 25 Ce régulateur de courant 7 comporte également trois pôles c, d et s branchés de la même façon que le diviseur de courant actif 6 décrit précédemment. Ce régulateur de courant 7 dérive le courant provenant de la batterie afin de conserver un courant Is circulant dans la bobine 2a constant et 30 prédéfini. Dans un quatrième mode de réalisation plus avantageux illustré à la figure 6, les moyens de régulation 3 comprennent un régulateur de courant 8 comprenant une valeur de régulation réglable du courant Is circulant dans la bobine 2a. 35 Dans un autre mode de réalisation, ce réglage peut être programmé en fonction de la tension de commande appliquée à la bobine 2a.

Des mêmes moyens de maintien en position 1 selon ce mode de réalisation supportant des tensions de 12V peuvent ainsi être reliés indifféremment à une batterie 12V ou 24V, le courant fourni par la batterie 24V étant davantage dérivé pour conserver une intensité constante du courant Is circulant dans la bobine 2a. Selon une variante, les moyens de régulation de la bobine comprennent des moyens de démultiplexage de signaux modulés sur le courant électrique ou la tension électrique de commande aux bornes des moyens de maintien en position, les moyens de régulation étant agencés pour régler une valeur de consigne de l'intensité dans la bobine. Ainsi, la figure 7 montre un graphe dans lequel on distingue une tension de programmation précédent la tension de commande et véhiculant un signal informant le régulateur de courant 8 sur la valeur à appliquer du courant Is circulant dans la bobine 2a.

Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des exemples particuliers de réalisation, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons.20

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif de commande ou de puissance pour un engin mobile, en particulier engin de travaux public, engin agricole, le dispositif de commande ou de puissance comprenant un boîtier (11) et un organe mobile (12) par rapport au boîtier (11) destiné à être déplacé par l'opérateur entre au moins une première position de référence et une seconde position décalée par rapport à la position de référence, et des moyens de maintien en position (1) à rupture de courant de l'organe mobile (12) dans ladite seconde position, les moyens de maintien en position (1) comprenant une bobine (2a) conductrice destinée à produire un champ magnétique afin d'exercer une force d'attraction (F) sur l'organe mobile (12) en réponse à l'application d'un courant électrique de commande (Ic) aux bornes des moyens de maintien en position (1) afin de bloquer ledit organe mobile (12) dans la seconde position sans action mécanique de l'opérateur sur l'organe mobile (12), caractérisé en ce que le dispositif de commande ou de puissance comprend des moyens de régulation (3) de l'intensité (Is) du courant appliqué aux bornes de la bobine (2a) par rapport au courant électrique de commande (Ic) appliqués aux bornes des moyens de maintien en position (1).
2. Dispositif de commande ou de puissance selon la revendication 1 dans lequel les moyens de régulation (3) comprennent des moyens de dérivation (4) d'une partie du courant de commande (Ic) par rapport à la bobine (2a).
3. Dispositif de commande ou de puissance selon la revendication 2 dans lequel les moyens de dérivation (4) de la bobine (2a) comprennent un shunt (5) branché en parallèle de la bobine (2a) présentant une résistance.
4. Dispositif de commande ou de puissance selon la revendication 3 dans lequel le shunt (5) est placé à proximité de la bobine (2a).
5. Dispositif de commande ou de puissance selon la revendication 1 dans lequel les moyens de régulation (3) comprennent un diviseur de courant actif (6).
6. Dispositif de commande ou de puissance selon la 35 revendication 1 dans lequel les moyens de régulation (3) comprennent un régulateur de courant (7).
7. Dispositif de commande ou de puissance selon la revendication 6 dans lequel le régulateur de courant (7) comprend une valeur de régulation réglable.
8. Dispositif de commande ou de puissance selon l'une des revendications 6 ou 7 dans lequel les moyens de régulation (3) de la bobine (2a) comprennent des moyens de démultiplexage de signaux modulés sur le courant électrique ou la tension électrique de commande aux bornes des moyens de maintien en position (1), les moyens de régulation (3) étant agencés pour régler une valeur de consigne de l'intensité dans la bobine (2a).
9. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, tel un manipulateur (10) ou un pédibulateur, destiné à permettre la commande d'un actionneur électrique, hydraulique ou électrohydraulique par un opérateur, dans lequel l'organe mobile (12) est un organe de commande, tel une poignée ou une pédale.
10. Dispositif de puissance selon l'une des revendications 1 à 8, tel un distributeur hydraulique (20), destiné à permettre la distribution d'un fluide hydraulique sous pression, dans lequel l'organe mobile (12) est un organe de puissance, tel un tiroir.20