Brevet FR2438409A1 — publié le 19800509

L'invention a trait a un dispositif de régulation pour instruments agricoles et plus particulièrement a un régulateur d'utilisation simple, qui facilite la commande précise de la profondeur et du mouvement d'un outil en travail tout en permettant une fabrication économique, de structure et de fonctionnement relativement simples et rustiques. Le régulateur selon l'invention peut être monté facilement sur les divers instruments existants ou peut être incorporé pendant leur fabrication. Dans les instruments agricoles tels que les charrues, les herses et analogue, les corps de charrue, les disques et autres éléments de travail doivent être déplaçables à volonté vers le haut ou vers le bas pendant le fonctionnement, pour adapter le travail aux conditions présentes du sol, et doivent être en particulier déplaçables jusqu'a une position complètement relevée pour le transport ou pour passer un obstacle. On utilise généralement des systèmes hydrauliques et dans un système typique, une soupape réglable à la main commande le passage d'un fluide à l'aller et au retour jusqu'à un vérin hydraulique pour actionner un arbre oscillant monté de façon à commander la position verticale des disques ou des corps de charrue.Le vérin hydraulique peut être a double effet ou être à simple effet en utilisant la force de la pesanteur pour obtenir le mouvement descendant de l'équipement de travail. On a proposé des systèmes fonctionnant avec des butées mécaniques. Ces systèmes ne peuvent pas être réglés pendant le fonctionnement. L'opérateur doit effectuer un démontage, choisir entre un nombre limité de positions, effectuer ensuite une modification mécanique pouvant nécessiter des outils. On a également proposé des systèmes, utilisant au lieu d'une soupape actionnée a la main, une soupape actionnée électriquement, commandée par un potentiomètre ajusté par l'opérateur. Les systèmes utilisant une soupape actionnée à la main sont en général très robustes et très sûrs, tout en étant relativement peu couteux a fabriquer, mais ils ont des limitations. Par exemple, quand un corps de charrue est soulevé pour éviter un obstacle, ou a la fin d'un sillon, il faut une attention et une expérience considérables pour remettre rapidement le corps de charrue au niveau de labour optimum. Des systèmes à commande électrique permettent une régulation plus facile et pourraient assurer une plus grande souplesse mais ceux qui ont été proposés jusqu'à maintenant sont relativement coûteux et ont d'autres inconvénients tels qu'une plus grande consommation d'énergie et l'absence de moyens pour la rentrée au hangar et la marche arrière. L'invention a été conçue dans l'idée générale d'éliminer les inconvénients et les défauts des dispositifs de l'art antérieur, et de proposer un système qui soit réglable facilement et qui facilite une régulation précise du déplacement et du positionnement d'un élément de travail d'un instrument agricole ou de travail du sol tout en étant de structure et de fonctionnement relativement simples et de fabrication économique. Conformément à la présente invention, une réoula- tion secondaire est appliquée a un système hydraulique qui relève et abaisse un élément de travail d'un instrument agricole et qui est actionné par une commande principale montée-descente ajustée manuellement par un opérateur. La régulation secondaire comporte une soupape actionnée électriquement pour la connexion au système hydraulique, une régulation de limite pour fixer une limite réglée à la main au mouvement de descente de l'élément de travail et un système électrique pour la commande de la soupape à partir de la régulation de limite pour limiter le mouvement de descente de l'élément de travail en fonction de la limite fixée manuellement.Avec cette disposition comparativement simple, le système hydraulique peut être actionné de façon normale à partir de la commande principale montée-descente, mais l'opérateur peut fixer toute limite désirée au mouvement de descente par action sur la réqulation secondaire. Dans le fonctionnement d'une herse à disques par exemple, il peut utiliser la commande principale en choisissant la profondeur optimum pour les conditions de sol présentes et il peut alors fixer la régulation secondaire pour travailler à cette profondeur. S'il rencontre un obstacle, ou à l'extrêmité d'un sillon, il peut utiliser la commande principale pour relever la herse et l'utiliser ensuite pour l'abaisser jusqu'à ce que la position limite soit atteinte et ensuite continuer à travailler à la profondeur optimum.Ainsi, on obtient un fonctionnement à mémoire", et une régulation précise, sure et efficace est facilitée. Avec la commande électrique, la régulation de profondeur peut être installée facilement à proximité du poste de l'opérateur d'un tracteur et à proximité de la commande principale montée-descente, facilitant le réglage quand cela est désirable et permettant le réglage pendant le mouvement de l'instrument. Des indicateurs peuvent être associés au régulateur de profondeur, permettant l'usage comme pilote pour indiquer si une profondeur désirée a été atteinte, aussi bien qu'une indication de la profondeur réelle. Selon une caractéristique particulière de l'invention, la soupape secondaire à commande électrique est connectée en série avec une soupape principale du système hydraulique qui est couplée entre une pompe et au moins un vérin couplé mécaniquement à l'élément de travail. Le système hydraulique peut ainsi être d'un type standard très sur tel que ceux utilisant une soupape à noyau à commande manuelle et le dispositif peut être installé facilement sur un instrument existant ou peut être incorporé facilement pendant la fabrication d'un instrument sans changer sa conception de base. Selon une autre caractéristique de l'invention, la soupape secondaire est disposée entre la soupape principale et le vérin ou les vérins, et de préférence elle est placée près du vérin ou des vérins, et près du pendentif pour accroitre la précision de la commande, en particulier quand on utilise un montage maitre-esclave, et aussi pour assurer une résistance supplémentaire contre le "leak-down" d'un instrument pendant le travail. Selon une autre caractéristique de l'invention, le système électrique comporte des transducteurs pour délivrer des signaux correspondant à la limite réglée anuellement et à la position verticale de l'élément de travail et un comparateur pour comparer les signaux et commander la soupape secondaire. Dans une forme de réalisation préférée, les transducteurs sont des potentiombtres fonctionnant en diviseurs de tension pour développer des signaux analogiques qui sont compares par un amplificateur différen tiel à gain élevé Une réaction positive est prévue pour obtenir un fonctionnement de commutation bi-stable à hystérésis et un haut degré de fiabilité et de stabilité en -?onctionnement. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les caractéristiques qui ressortent tant du dessin que du texte faisant bien entendu partie de ladite invention. a a figure 1 est une vue en perspective représen- tant un dispositif de régulation de profondeur selon l'in- *ntion applique à une herse auto-porteuse à disques trainée; la figure 2 est une représentation schématique du système hidraulique de l'instrument avec le couplage du régulateur de profondeur; et la figure 3 est un schéma du circuit électrique du régulateur de profondeur selon l'invention. La référence 10 désigne un système de régulation et de pilotage de profondeur construit conformément aux principes de la présente invention, représenté schématiquement dans une application à une herse à disques 11, trainée, qui est remorquée par un tracteur 12 et qui comporte comme éléments de travail des disques 13. Cet exemple n'est pas limitatif et l'invention peut être appliquée à la régulation de la position d'éléments de travail d'autres types d'instruments de travail du sol, par exemple des corps de charrue, un bec cueilleur de moissonneuse, un godet de chargeur, un excavateur, une lame de scrapper, etc. Un système hydraulique est utilisé pour élever et abaisser les disques, l'actionnement étant assuré par une soupape 14 de commande de relevage, placée dans la cabine de l'opérateur sur le tracteur 12 et actionné par un levier de commande 15. Conformément à l'invention, il est prévu des moyens de régulation de la profondeur comportant un bloc 16 disposé dans la cabine du tracteur et comprenant un bouton de réglage 18 pour fixer à la main une limite inférieure du mouvement de descente des disques 13. Dans un exemple de fonctionnement, l'opérateur, en actionnant le levier de commande 15, détermine le mouvement optimum des disques 13 en fonction des conditions présentes du sol, au moyen du bouton 18 actionné pour fixer la limite correspondante au mouvement de descente. Ensuite, chaque fois que l'on rencontre un obstacle ou une irrégularité ou quand on tourne au bout du champ, le levier 15 est actionné pour relever les disques 13.Après avoir dépassé l'obstacle ou l'irrégularité ou après avoir tourné, le levier est à nouveau actionné pour abaisser les disques jusqu'à ce que la limite fixée soit atteinte, les disques 13 étant alors placés et ensuite maintenus à la profondeur optimum telle que réglée précédemment par l'opérateur. Aucun réglage nouveau n'est nécessaire. On notera qu'une échelle graduée 19 (fig. 3) est placée à côté du bouton 18 de façon que le réglage de toute condition particulière de fonctionnement puisse être noté et qu'ensuite le bouton 18 puisse être ramené au même réglage chaque fois qu'on le désire. Sur la herse à disques 11 représentée, les disques 13 sont portés par un châssis 20 supporté par deux roues intérieures 21 et 22 et deux roues extérieures 23 et 24. Les roues intérieures 21 et 22 sont montées sur des essieux fixés à des bras solidaires d'un arbre pivotant 26 commandé par deux vérins hydrauliques 27 et 28. Les roues extérieures 23 et 24 sont-supportées de manière analogue par des arbres commandés par des vérins hydrauliques 29 et 30. Comme on peut le voir sur la figure 2, en la rapprochant de la figure 1, le châssis 20 et avec lui les disques 13 sont relevés en envoyant un fluide sous pression par les conduites 31 et 32 dans les vérins 27 et 28 à partir desquels le fluide est envoyé par les conduites 33 et 34 aux vérins 29 et 30. Pour abaisser les disques 13, l'opération est effectuée en sens inverse, le fluide étant envoyé par les lignes 35 et 36 aux vérins 29 et 30, et du fluide partant des vérins 29 et 30 par les conduites 33 et 34 vers les vérins 27 et 28, le fluide s'écoulant des vérins 27 et 28 par les lignes 31 et 32, pour aller par exemple au réservoir 40. Sur la figure 2, une pompe 39 a une entrée connectée au réservoir 40, la sortie de la pompe 39 et le réservoir 40 étant connectés par des conduites 41 et 42 respectivement, à la soupape 14 de commande de relevage. La soupape 14 est connectée par une conduite 43 aux conduites 31 et 32 et par une conduite 44 aux conduites 35 et 36. Dans le système de la présente invention, il est prévu une soupape secondaire 45 qui est commandée par un solénoïde 46 et qui est de préférence disposée sur l'instrument 11 au voisinage des vérins 27 et 28. L'écoulement dans la soupape 45 est indiqué schématiquement sur la figure 2. Quand le solénolde 46 n'est pas excité, le fluide peut s'écouler dans l'une ou l'autre direction, comme indiqué par la double flèche 47. Quand le solénoïde 46 est excité, une soupape de contrôle 48 intervient pour permettre l'écoulement de la conduite 43 vers les conduites 31 et 32 afin de relever les disques 13, mais bloque l'écoulement en direction inverse pour empêcher leur abaissement. La soupape de commande de relevage 14 a trois positions. Dans une position neutre, le fluide s'écoule en circuit fermé de la conduite 41 à la conduite 42, comme indi qué par la flèche 50, l'écoulement du fluide vers les conduites 43 et 44 étant bloqué dans les deux sens, comme indiqué par les conduites 51 et 52. En position relevée, le fluide s'écoule de la conduite 41 vers la conduite 43 et de la conduite 42 vers la conduite 44, comme indiqué par les flèches 53 et 54. En position abaissée, le fluide s'écoule de la conduite 41 vers la conduite 44 et de la conduite 43 vers la conduite 42, comme indiqué par les flèches croisées 55 et 56. Sur la figure 3, on peut voir que le- solénorde 46 commandant la soupape 45 a deux bornes 57 et 58, la borne 57 étant connectée par un fusible 59 à la borne positive 60 de l'alimentation électríque du tracteur, et connectée également par une diode de protection 61 a la masse. La borne 58 est connectée au collecteur d'un transistor 62 dont l'émetteur est connecté à la masse. Une diode de protection 63 et un voyant lumineux 64 sont connectés entre les bornes 57 et 58 en parallèle avec le solénoïde 46. Le voyant 64 est de préférence placé dans le bloc 16 adjacent au bouton de réglage 18, visible de l'opérateur pour lui signaler que la profondeur optimum préréglée a été atteinte. La base du transistor 62 est connectée par une résistance 65 à la sortie d'un amplificateur opérationnel 66 qui a une entrée positive connectée au contact mobile d'un potentiomètre 68 connecté entre la masse et une sortie 69 d'une source de tension stabilisée 70 connectée à la borne 57. Le potentiomètre 68 constitue un transducteur sensible à la profondeur ou au riveau, son contact mobile étant solidaire de l'arbre oscillant 26 de façon à se déplacer vers la borne à la masse de l'élément résistant, en s'écartant de la borne d'alimentation, quand l'arbre 26 tourne dans le sens qui élève le chassies 20 et les disques 13. L'entrée négative de l'amplificateur opérationnel 66 est connectée par une résistance 72 à la borne 58 et par une résistance 73 au contact mobile d'un autre potentiomètre 74 qui a ses bornes extrêmes connectées par des résistances fixes 75 et 76 à la masse et à la sortie 69 de la source de tension stabilisée 70. Le potentiomètre 74 constitue un transducteur de la commande de limite de profondeur, son contact mobile étant solidaire du bouton 18. Le dispositif fonctionne de la façon suivante. Quand le levier de commande 15 (fig. 2) de la soupape 14 est déplacé vers la position de relevage (montée),le fluide passe de la sortie de la pompe par la conduite 41 et par le passage 53 de la soupape 14, puis par la conduite 43 et par le passage 47 de la soupape 45, et par les conduites 31 et 32 jusqu'aux vérins 27 et 28. Le fluide va des vérins 27 et 28 vers les vérins 29 et 30 par les conduites 33 et 34 et retourne des vérins 29 et 30 par les conduites 35 et 36, par la conduite 44, par le passage 54 de la soupape 14, et de là par la conduite 42 jusqu'au réservoir 40. Quand le levier de commande 15 de la soupape 14 est placé à la position "descente", le fluide s'écoule de la sortie de la pompe 39 par la conduite 41, traverse la soupape 14 par le passage 55, passe par la conduite 44 et les conduites 35 et 36 jusqu'aux vérins 29 et 30. Le fluide s'écoule par les conduites 33 et 34 des vérins 29 et 30 aux vérins 27 et 28 respectivement, et retourne des vérins 27 et 28 par les conduites 31 et 32, par le passage 47 de la soupape 45, par la conduite 43, par le passage 56 de la soupape 14 et par la conduite 42 jusqu'au réservoir 40. Quand les disques 13 (fig. 1) sont complètement relevés, le contact mobile du potentiomètre 68 détecteur de niveau (fi. 3) est à une limite de son déplacement vers la borne masse de son élément résistant et la tension appliquée à l'entrée positive de l'amplificateur 66 est à un minimum. Quand les disques 13 sont descendus, la tension appliquée à l'entrée positive de l'amplificateur 66 croit et pour une certaine position, déterminée par le réglage du potentiomètre 74, la tension appliquée à l'entrée positive est plus élevée que celle qui est appliquée à l'entrée négative. L'amplificateur 66 délivre alors une tension de sortie positive qui est appliquée à la base du transistor 62 qui est alors fortement conducteur pour exciter le solénoïde 46 et actionner la soupape 45. Quand la soupape 45 est ainsi actionnée, les vérins 27 et 28 (fig. 2) et les conduites 31 et 32 sont bloqués par la soupape de régulation 48, et les vérins 27 et 28 étant bloqués, les vérins 29 et 30 sont éqalement bloqués par les conduites 33 et 34. Ainsi, le mouvement vers le bas des disques 13 est limité, la position limite étant déterminée par le réglage du potentiomètre 74, actionné par le bouton 18. Quand la limite est atteinte, le levier de commande 15 peut être libéré -pour permettre a la soupape 14 d'être actionnée vers sa position neutre par des ressorts appropriés, associés à la soupape. On note que la tension du collecteur du transistor 62 et de la borne 58 est sensiblement égale à la tension de la borne 57 quand le transistor 62 est non conducteur et chute à une valeur voisine de la tension de masse quand le transistor 62 est très conducteur. La résistance 72 assure une réaction positive, et il en résulte que la tension de l'entrée négative de l'amplificateur 66 est décalée en sens négatif à partir d'une valeur légèrement supérieure à une valeur légèrement inférieure à la tension du contact du potentiomètre 74. Ainsi, une fois que l'entrée positive de l'amplificateur 66 devient seulement très légèrement plus positive que son entrée négative, la réaction positive assure qu'elle deviendra rapidement beaucoup plus positive de façon que l'amplificateur produise une sortie positive avec un degré élevé de stabilité. De même l'amplificateur est rapidement coupé quand l'entrée positive devient seulement très légèrement plus négative que l'entrée négative et le circuit a un fonctionnement bi-stable à hystérésis. Cette caractéristique est importante car elle évite le fonctionnement oscillatoire que le système aurait tendance à prendre, par exemple du type rebondissement hydraulique provoqué par effet d'accumulation dans les conduites hydrauliques flexibles ou des fluctuations des signaux électriques. I1 va de soi que le mode de réalisation décrit n'est qu'un exemple et qu'il serait possible de le modifier, notamment par substitution- d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadrede l'invention. REVENDICATIONS 1) Dispositif de régulation pour instrument agricole comportant un châssis, monté sur des roues, un élément de travail porté par le châssis et pouvant effectuer des mouvements ascendant ou descendant par rapport aux roues, une commande principale "montée-descente" actionnable par un opérateur, et un système hydraulique obéissant à cette commande pour faire monter ou descendre cet élément de travail, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une régulation auxiliaire de limite pour fixer manuellement une limite au mouvement de descente de l'élément de travail, cette régulation comportant une soupape secondaire à commande électrique branchée sur le système hydraulique et un système électrique pour commander la soupape secondaire à partir de la régulation auxiliaire de limite pour limiter le mouvement de descente de l'élément de travail en fonction de la limite fixée manuellement. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système hydraulique comprend un vérin hydraulique couplé mécaniquement à l'élément de travail, une pompe et une soupape principale entre la pompe et le vérin, actionnée par la commande principale montée-descente, la soupape secondaire à commande électrique étant montée en série entre la soupape principale et le vérin. 3) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système électrique comprend un premier transducteur associé à la régulation auxiliaire de limite pour délivrer un premier signal électrique correspondant à la limite réglée manuellement, un second transducteur couplé à l'élément de travail pour délivrer un second signal électrique correspondant à la position en hauteur de l'élément de travail, et un comparateur pour comparer le premier et le second signal électrique, monté de façon à délivrer un signal de sortie quand la valeur du second signal électrique est inférieure à celle du premier signal électrique, et des moyens sensibles audit signal de sortie pour actionner la soupape secondaire. 4) Dispositif selon la revendication 3, caracté risé en ce que le premier et le second signal électrique sont des signaux analogiques et le comparateur comporte un amplificateur différentiel à gain élevé. 5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte une réaction positive couplée a l'amplificateur différentiel pour produire un fonctionnement de commutation bi-stable à hystérésis. 6) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le premier et le second transducteur sont des potentiometres montés en diviseurs- de tension.