Brevet FR2401053A1 — publié le 19790323

Le fascicule spécial 17 (1973) de"Landbauforschung Voelkenrode-Wissenschaftliche Mitteilungeh der Forschungsanstalt für landwirtschaft" décrit aux pages 44 à 47 un système de régulation pour la direction automatique d'un véhicule qui fonctionne dans le mode électrique-hydraulique et qui comporte un comparateur établissant la différence entre deux grandeurs dont l'une correspond à l'écart de réglage déterminé par un palpeur de ligne directrice et dont l'autre correspond à une grandeur de réglage auxiliaire dérivée de la direction du véhicule. La grandeur de différence établie par le comparateur est appliquée au régulateur. La comparaison est effectuée dans la partie électrique du mécanisme et est donc exécutée d'une façon purement électrique. Le même fascicule décrit aux pages 60 à 68 des systèmes à câble directeur. Dans ce cas, les lignes directrices sont constituées par des fils parallèles dans lesquels circule un courant alternatif. Entre autres choses, le même fil est exploré par une paire de bobines qui sont situées au-dessus et de part et d'autre du fil directeur. Il est également décrit l'utilisation simultanée de deux fils directeurs pour la conduite du véhicule. La présente invention concerne par contre un comparateur qui peut être utilisé dans le système de direction automatique d'un véhicule et qui, sans l'aide d'éléments électriques de commutation, peut déterminer la différence à partir de trois grandeurs dont deux proviennent de capteurs et dont la troisième est une grandeur de réglage auxiliaire qui est fonction de la direction du véhicule. La présente invention s'applique en particulier à des mécanismes de direction hydrostatiques automatiques. Ceci évite donc de prévoir une source de courant électrique en plus de la source hydraulique. Un avantage encore plus important réside dans le fait que les risques de défaillance du système électrique et surtout des commutateurs électriques sont supprimés. La présente invention s'applique en particulier à des véhicules agricoles qui explorent une ligne directrice au moyen de deux palpeurs mécaniques indépendants situés de part et d'autre de cette ligne ou qui se déplacent entre deux lignes directrices qui sont explorées de l'intérieur. Le premier cas s'applique par exemple à la récolte du mais. Dans ce cas, une rangée de tiges de mais est explorée des deux côtés par les palpeurs. Le second cas s'applique par exemple aux vignobles dans lesquels une machine destinée à traiter le sol ou à pulvériser la vigne se déplace entre deux rangées de pieds de vigne. Il arrive que de telles lignes directrices soient interrompues par l'absence de plantes ou bien, dans un vignoble, par un chemin de traverse. Un mécanisme de direction ne comportant qu'un palpeur provoquerait dans ce cas un brusque mouvement de braquage. Par contre, en présence de deux palpeurs qui, en cas d'interruption de la ligne directrice, subissent une déviation maximale, le mécanisme de direction n'est donc pas influencé et le véhicule continue à se mouvoir en ligne droite sans que le conducteur ait à intervenir. Les sorties de deux transmetteurs associés au palpeur sont avantageusement reliées au comparateur par des conduits hydrauliques. En cas de changement de la machine de travail, il est nécessaire de débrancher les conduits hydrauliques, ce qui risque de permettre à l'air ou à des substances étrangères de pénétrer dans le mécanisme de direction automatique après que les conduits ont été rebranchés. La présente invention concerne un comparateur qui fonctionne sans éléments électriques, qui transmet des signaux hydrauliques de commande au régulateur, qui établit la différence à partir de trois grandeurs, notamment des signaux hydrauliques d'entrée provenant des transmetteurs associés aux capteurs et une grandeur de réglage auxiliaire mécanique provenant du mécanisme de direction, mais qui isole les systèmes hydrauliques situés à son entrée et à sa sortie, afin d'empêcher l'air ou autres impuretés de parvenir de l'un des systèmes à l'autre. La présente invention concerne donc un comparateur destiné au circuit de réglage du système de direction automatique d'un véhicule, qui est équipé de deux palpeurs explorant deux lignes directrices parallèles ou une ligne directrice commune, de façon que ledit comparateur établisse, comme grandeur d'entrée du régulateur, la différence à partir de trois grandeurs, notamment les deux signaux de sortie des palpeurs, qui sont des fonctions des écarts par rapport aux deux lignes directrices ou à la ligne directrice commune et une grandeur de réglage auxiliaire dérivée de la direction du véhicule, ledit comparateur comportant un fléau ou levier différentiel qui oscille dans une chambre contenant un liquide et agit sur l'obturateur d'au moins une soupape de levée qui détermine la pression hydraulique représentant le signal de différence d'un courant liquide passant dans la chambre ; des tigespoussoirs agissent sur le fléau ou levier différentiel pour la transmission des écarts de réglage déterminés par les palpeurs et de la grandeur de réglage auxiliaire dérivée du mécanisme de direction ; deux tiges-poussoirs sont reliées aux palpeurs par des conduits hydrauliques et sont influencées par leurs grandeurs de sortie qui sont sous la forme de pressions ou de variations de volume ; et une autre tige-poussoir au moins est actionnée par une came qui est reliée mécaniquement à une partie articulée du véhicule. Les systèmes hydrauliques sont isolés par la chambre remplie de liquide et le fléau ou levier différentiel qui y est monté. La chambre n'est reliée qu'au régulateur, tandis que le fléau ou le levier différentiel n'est influencé que mécaniquement, notamment par l'intermédiaire de tiges-poussoirs. Les deux conduits hydrauliques provenant des transmetteurs des palpeurs ne sont donc reliés individuellement que par une tige-poussoir avec le fléau ou le levier différentiel se trouvant dans la chambre, mais ne sont pas en liaison hydraulique directe avec l'intérieur de la chambre proprement dite. Une grandeur de réglage auxiliaire dérivée du mécanisme de direction, par exemple d'un levier de direction, peut être transmise avantageusement d'une façon purement mécanique par un tringlage reliant le levier de direction à l'une des tige-poussoir. En donnant aux surfaces de la came une pente qui est la plus prononcée dans une zone située de part et d'autre de la position centrale et qui diminue vers les extrémités, il est possible de faire varier la sensibilité du comparateur à la grandeur de réglage auxiliaire, en particulier l'angle de braquage provenant de la direction, de façon que la sensibilité soit grande dans une zone située de part et d'autre de la position centrale et qu'elle diminue ensuite dans les zones suivantes. Lorsque la pente est sensiblement linéaire dans une zone angulaire relativement petite de part et d'autre de la position centrale et est nulle dans les zones suivantes, la grandeur de réglage auxiliaire a une influence maximale sur le signal de sortie du comparateur dans une zone médiane relativement petite, de sorte qu'aux extrémités de cette zone médiane, la déviation maximale du servo-moteur s'est déjà produite d'un côté ou de l'autre, tandis qu'une amplification supplémentaire du signal du transducteur n'a plus aucune influence. Ainsi, les roues directrices ne peuvent être déplacées que dans une zone limitée de part et d'autre du milieu en empêchant un braquage important. Etant donné que les lignes directrices à explorer sont généralement droites, seules des corrections minimales d'environ 2 à 50 sont notamment nécessaires pour la direction. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels : la figure 1 représente schématiquement la disposition de deux palpeurs qui explorent une seule ligne directrice, ainsi que d'un transmetteur d'angle de braquage et du comparateur dans un véhicule ; la figure 2 représente schématiquement la disposition de deux palpeurs qui explorent deux lignes directrices ; la figure 3 est un schéma de montage du système de régulation d'un mécanisme de direction automatique correspondant ; la figure 4 représente une forme de réalisation d'un comparateur en coupe suivant la ligne IU-IV des figures 6 et 7 ; la figure 5 est une vue en perspective d'un arbre et d'une came du comparateur ; la figure 6 est une coupe transversale suivant la ligne VU-XI de la figure 4, donc au-dessous du fléau ; la figure 7 est une coupe transversale suivant la ligne VII-VII de la figure 4, donc au-dessus du fléau ; la figure 8 est une coupe axiale d'une autre forme de réalisation du comparateur ; la figure 9 est une coupe transversale suivant la ligne IX-IX de la figure 8 ; la figure 10 est une coupe transversale suivant la ligne X-X de la figure 8 ; et la figure 11 représente en perspective le levier différentiel du comparateur ainsi que des éléments qui exercent une action sur lui. La figure 1 représente une partie d'un véhicule qui, par l'intermédiaire de deux palpeurs mécaniques 1 et 2, explore une seule rangée de tiges qui constitue la ligne directrice 3. Les deux palpeurs sont entièrement indépendants l'un de l'autre. Lors de l'exploration, le palpeur 1 est décalé d'un anglec (l. Un transmetteur 4, qui lui est associé, émet alors un signal hydraulique de sortie xl qui est fonction de l'angle 0 (. l. La même chose s'applique au palpeur 2 à son angle de déviation 2 et à son transmetteur 5 qui délivre un signal hydraulique de sortie x2. La grandeur déterminante de chacun de ces signaux de sortie peut être une pression hydraulique ou un déplacement de volume d'un liquide. Les deux grandeurs sont appliquées au comparateur 6. Le mécanisme de direction automatique commande un servo-moteur non représenté qui agit sur un levier de direction 8. Ce dernier est décalé d'un angles. Une grandeur de réglage auxiliaire xH, qui est fonction de l'angle de braquage , est transmise mécaniquement-du levier de direction 8 au comparateur 6. Le schéma de montage du système de régulation (figure 3) représente également les deux palpeurs 1 et 2 qui engendrent des signaux de sortie par exploration de la ligne directrice 3 qui, dans ce cas, représente la grandeur de guidage, lesdits signaux correspondant aux écarts de réglage xl et x2. La grandeur de sortie du régulateur 10, notamment la grandeur réglante Y, est transmise par l'intermédiaire du servo-moteur non représenté au parcours de réglage 12, notamment au véhicule. De cette grandeur sont tirées deux grandeurs, notamment la grandeur de réglage X qui agit sur les deux palpeurs 1 et 2 ainsi que l'angle de braquage/" > , et par conséquent, la grandeur de réglage auxiliaire xH, qui est fonction de l'angle de braquageaq, est transmise au comparateur 6 par un dispositif de réaction 14. Le comparateur 6 établit la différence à partir de ses trois grandeurs d'entrée xl, xZ et xH et délivre une grandeur de sortie sous la forme d'une pression hydraulique qui est fonction de cette différence. La figure 2 représente schématiquement un véhicule qui se déplace entre deux lignes directrices 16 et 17. Les lignes directrices sont représentées par exemple par des rangées de pieds de vigne. Les deux palpeurs 1 et 2 s'appuient, dans ce cas, de l'intérieur contre les deux lignes directrices 16 et 17. Alors que la grandeur de guidage W est représentée par une ligne directrice 3 dans la disposition selon la figure 1, elle est représentée dans ce cas par les deux lignes directrices 16 et 17, comme indiqué en pointillé sur la figure 3. Par ailleurs, le système de régulation de la figure 2 est analogue à celui de la figure 1. Les figures 4 à 7 représentent un comparateur auquel les écarts de réglage xl et x2 sont appliqués sous la forme de pressions hydrauliques, tandis que la grandeur de réglage auxiliaire xH est appliquée sous la forme d'un mouve- pent rotatif. Un bloc formant boîtier, qui, dans son ensemble est désigné par 20, présente une partie de base 22 de section carrée se raccordant à une partie cylindrique 24. Cette partie cylindrique 24 du boîtier délimite une chambre 25 fermée d'une façon étanche au liquide par un bloc sensiblement cylindrique 26 et un joint annulaire 27. Un arbre 29 est monté dans la partie de base 22 et dans le bloc 26 par deux roulements à billes 28', 28 respectivement, et est relié d'une fa- çon non représentée au dispositif de réaction 14 qui constitue un transmetteur d'angle de braquage. Par exemple, l'arbre 29 est mis directement en rotation par un levier de direction du véhicule tandis que le bottier 20 est assujetti au châssis du véhicule à proximité du levier de direction. Un bloc cylindrique 31 est placé au fond de la partie cylindrique 24 du boîtier. Ce bloc comporte deux saillies 33 parallèles à l'axe (figures 6 et 7) qui pénètrent dans des évidements 35 de la partie de base 22 et de cette ma- nière, il est empêché de tourner. Un fléau 40, qui a la forme d'une plaque sensiblement circulaire, est fixé aux saillies 33 par des goujons 37 de façon à pivoter autour d'un axe qui est perpendiculaire à l'axe de l'arbre 29. Dans la partie de base 22 sont ménagés, à partir du fond de la chambre 25, deux alésages 42.1 et 42.2 qui sont parallèles à l'axe et dans lesquels coulissent des tiges-poussoirs 43.1 et 43.2. Les alésages communiquent avec des raccords 45.1 et 45. 2 auxquels sont reliés des conduits hydrauliques provenant des transmetteurs 4 et 5 et transmettant les écarts de réglage xl et x2 sous la forme de pressions hydrauliques. Les deux tiges-poussoirs exercent une pression de bas en haut contre le fléau 40 et ont tendance à le faire osciller en cas de différence de pression. La partie de base 22 renferme en outre deux soupapes de levée ou clapets dont les obturateurs 47 et 47a ont la forme de billes qui s'appuient contre la surface inférieure du fléau 40. Les clapets communiquent avec des raccords de commande 49 et 49a. La chambre 25 comporte enfin un raccord 50 aboutissant à l'extérieur, qui est destiné à la réaction ou asservissement. En fonctionnement, une huile sous pression passe par les raccords de commande 49 et 49a et les clapets dans la chambre 25 et sort par le raccord 50. Une oscillation du fléau 40 a pour effet de modifier les forces qui s'exercent sur les , obturateurs 47 et 47a des clapets et par suite, les pressions régnant dans les conduits de commande 52 et 52a qui sont reliés aux raccords 49 et 49a et qui aboutissent à l'entrée du régulateur 10. Les flèches appliquées aux conduits 52 et 52a indiquent le sens du signal qui, dans ce cas, est opposé au sens d'écoulement. La différence de pression existant entre les conduits 52 et 52a doit représenter la différence établie à partir des écarts de réglage xl et x2 et de la fonction de l'angle de braquage. L'arbre 29 est destiné à introduire mécaniquement la fonction de l'angle de braquages. Cet arbre comporte une came 54 contre laquelle s'appuient deux tiges-poussoirs creuses 56 logées dans des alésages ménagés dans le bloc cylindrique 31 parallèlement à l'axe. Ces tiges-poussoirs s'appuient sur des ressorts hélicoïdaux de compression 59 logés dans des évidements 60 en forme de cuvette ménagés dans le fléau 40. La came 54 comporte une partie saillante 62, une partie en retrait 64 et deux parties de transition 66 ayant la forme de rampes rectilignes. Lorsque le levier de direction est dans sa position centrale, les deux tiges-poussoirs 56 s'appuient contre les rampes des parties de transitions 66 aux points désignés par 68. Lorsque le levier de direction est décalé de façon relativement faible de part et d'autre de sa position centrale, l'une des tiges-poussoirs 56 se déplace légèrement en direction de la partie en retrait 64, tandis que l'autre se déplace en direction de la partie saillante 62. Le fléau 40 est influencé d'une façon correspondante par les ressorts de compression 59. Les pressions différentes qui s'établissent dans les conduits 52 et 52a déterminent ainsi la différence à partir des trois grandeurs d'entrée xl, x2 et f (. b). Si le levier de direction est décalé dans une plus grande mesure, l'une des tiges-poussoirs atteint la partie en retrait 64 et l'autre la partie saillante 62. Ces deux parties sont dans des plans qui sont perpendiculaires à l'axe de l'arbre 29. Par conséquent, en cas d'oscillation supplémentaire de l'arbre 29, les positions des tiges-poussoirs ne sont plus modifiées, de même que les forces exercées par les ressorts 59 sur le fléau 40. Les figures 8 à Il représentent une autre forme de réalisation du comparateur. Dans ce cas, les écarts de réglage xl et x2 sont appliqués sous la forme d'un déplacement de volume d'un liquide sous pression. La grandeur de réglage auxiliaire xH est appliquée de nouveau sous la forme d'un mouvement rotatif et les signaux de commande à transmettre au comparateur sont constitués par des variations de pression dans les conduits 52 et 52a. Le comparateur présente un bloc 80 formant bottier dans lequel est ménagée une chambre 82. Les conduits 52 et 52a comportant des clapets sphériques 84 et 84a débouchent dans la chambre. Ladite chambre 82 renferme un levier différentiel 86 qui a la forme d'une plaque en T dont la branche médiane 88 est intercalée sensiblement en son milieu entre les billes des deux clapets sphériques 84 et B4a. Sur les extrémités de la branche transversale 90 du levier différentiel agissent deux tiges-poussoirs 91 et 92 qui sont reliées aux conduits hydrauliques sous pression aboutissant aux deux transmetteurs 4,5 et qui transmettent donc les écarts de réglage xl et x2 sous forme de courses au levier différentiel. Du côté de la branche transversale opposé aux tiges-poussoirs se trouvent des ressorts hélicoïdaux de pression 94 qui s'appuient contre le bloc 80. La grandeur de réglage auxiliaire xH correspondant à l'angle de braquage est à nouveau appliquée par un arbre 96 qui est monté dans un couvercle 98 du boîtier et qui présente à son extrémité inférieure une cuvette 100 dont la paroi interne constitue une came agissant sur une tige-poussoir 102. Cette dernière agit sur l'extrémité supérieure de la branche médiane 88 du levier différentiel. Un ressort hélicoïdal de pression 94 qui s'appuie contre le boîtier soutient l'autre côté du levier. La came que constitue la cuvette 100 présente une surface 104 de plus grand rayon et une surface 106 de plus petit rayon, ainsi que des surfaces de transition 108. La fonction de la cuvette 100 avec la came et la tige-poussoir 102 est en principe la même que celle de la came 54 de la figure 5 qui coopère avec les deux tiges-poussoirs 56. Dans ce cas également, sont transmises des variations de signaux dans une petite plage qui correspond aux surfaces de transition 108 alors que de part et d'autre de cette zone, des déviations maximales du servo-moteur mené ne provoquent aucune modification supplémentaire. Dans les deux formes de réalisation, la sortie des signaux est constituée par deux conduits de commande 52 et 52a par lesquels les signaux de différence sont transmis au régulateur. Des pressions comprises entre 0 et une valeur maximale peuvent être transmises par chacun des conduits 52 et 52a. Par ailleurs, il est possible d'atteindre un même résultat avec un seul conduit de commande lorsque les pressions varient de part et d'autre d'une valeur moyenne atteignant quelques bars au-dessus de la valeur nulle et dont les variations n'atteignent jamais la valeur nulle ou une valeur inférieure. Il va de soi que le dispositif décrit et représenté'peut subir diverses modifications sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Comparateur destiné au circuit de régulation du mécanisme de direction automatique d'un véhicule, qui comporte deux palpeurs explorant une ligne directrice commune ou deux lignes directrices parallèles de façon que le comparateur engendre comme grandeur d'entrée du régulateur la différence à partir de trois grandeurs, notamment des deux signaux de sortie des palpeurs qui sont fonction des écarts par rapport à la ou les lignes directrices et une grandeur de réglage auxiliaire dérivée de la direction du véhicule, comparateur caractérisé en ce qu'il comporte un fléau (40) ou un levier différentiel (86) qui oscille dans une chambre remplie de liquide sous pression (chambre 25 ; 82) et agit sur l'obturateur d'au moins un clapet (47 ; 84, etc. ) qui détermine la pression hydraulique représentant le signal de différence d'un courant liquide passant dans la chambre ; en ce que des tiges-poussoirs (43.1, 43.2, 56 ; 91,92, 102) agissent sur le fléau ou le levier différentiel pour la transmission des écarts de réglage (xl, x2) établis par les palpeurs (1, 2) et de la grandeur de réglage auxiliaire (xH) dérivée du mécanisme de direction ; en ce que deux tigespoussoirs (43.1, 43.2 ; 91,92) sont reliées aux palpeurs par des conduits hydrauliques et sont influencés par leur grandeur de sortie sous la forme de pressions ou de déplacements de volume ; et en ce qu'une came (54 ; 100) commande au moins une autre tige-poussoir (56 ; 102), ladite came étant reliée mécaniquement à une partie articulée du véhicule. 2. Comparateur selon la revendication 1 ; caractérisé en ce que la pente-de la surface de la came (54 ; 100) est la plus forte dans une zone située de part et d'autre de la position centrale et diminue aux extrémités de ladite zone. 3. Comparateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pente est sensiblement linéaire dans une zone angulaire relativement petite (66, 68 ; 108) de part et d'autre de la position centrale et est nulle dans les zones suivantes. 4. Comparateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fléau (40) est constitué par une plaque oscillant dans le boîtier du comparateur et sur laquelle agissent, sous l'influence des tiges- poussoirs (43. 1, 43, 2, 56), des forces destinées à actionner les clapets (47, 47a). 5. Comparateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le levier différentiel (86) est constitué par une plaque dont la partie médiane est intercalée entre les obturateurs des clapets (84, 84a) et qui est animée de mouvements oscillants par les tiges-poussoirs (91,92, 102) pour actionner les clapets. 6. Comparateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le levier différentiel (86) a la forme d'une plaque en T et en ce que les tiges-poussoirs (91, 92, 102) agissent sur les extrémités de la branche médiane (88) et de la branche transversale (90) de ladite plaque en T, tandis que le milieu environ de la branche médiane est intercalé entre les clapets.