Brevet FR2499353A1 — publié le 19820813

Dispositif dynamométrique pour commander la position d'un outil remorqué par une machine agricole telle au'un tracteur agricole. L'invention concerne un dispositif dynamométrique pour com- mander la position d'un outil remorqué par une machine agri- cole telle qu'un tracteur agricole. On connait de tels dispositifs permettant de mesurer la force agissant sur la liaison de l'outil afin de ménager la possi- bilité de commander automatiquement la position de l'outil, cette commande permettant de rendre optimale la performance de la machine agricole et, plus précisément, permettant de répartir la puissance de la machine d'une manière optimale entre sa fonction de remorquage ou de convoyage d'outil et la fonction qui comprend la mise en position de l'outil à la profondeur requise dans la terre en cours de labour. Les dispositifs actuellement utilisés comprennent une barre de flexion montée sur la machine agricole et reliée par deux bras audit outil. Sous l'action de la force transmise par l'outil lorsqu'il fonctionne, ladite barre se déforme et cette déformation est décelée par des éléments mécaniques qui transmettent leur mouvement à une installation de com- mande en général hydraulique en tant que fonction de la déformation de la barre de flexion. L'installation de commande est apte à provoquer l'élévation ou l'abaissement de l'outil, et elle commande ainsi la position de ce dernier en fonction de la profondeur de travail requise, de la qualité de la terre et de la puissance de la machine agricole. On connaît aussi un dispositif dynamométrique qui utilise, au lieu desdits éléments mécaniques, un élément électronique propre à déterminer la déformation de la barre de flexion grâ- ceà des capteurs adéquats, et à fournir un signal électrique correspondant à-l'installation de commande. Les dispositifs mentionnés ci-dessus ont certains inconvé- nients importants. En particulier, les dispositifs comprenant des éléments mécaniques pour déterminer la déformation de la barre de flexion ont une sensibilité limitée car-les élé- ments mécaniques ne détectent pas de petites déformations de la barre de flexion. Ainsi, la barre de flexion devant se déformer d'une manière pouvant être détectée par les éléments mécaniques, elle est soumise à une fatigue considérable. Pour empêcher toute cassure éventuelle, elle doit être réalisée en un matériau traité de manière adéquate, et donc de coût élévé. En outre, de tels dispositifs ont une faible vitesse d'action sur l'installation de commande, due à la complexité des- pièces constitutives des éléments mécaniques. Enfin, à cause de ce qui précède, les dispositifs mentionnés sont compliqués au point de vue de la conception et de la structure, et ils ont un coût de construction élevé. Bien que les dispositifs comprenant u n élément électroni- que pour déterminer la déformation de la barre de flexion aient certains avantages comparés aux dispositifs mentionnés, par exemple en ce qui concerne la simplicité de construction et la vitesse d'action, ils sont difficiles à entretenir car ils sont sensibles aux conditions imposées par l'environnement, telles que la présence d'humidité et de boue,dans lesquelles se trouve souvent la machine agricole. En outre, de tels dis- positifs sont influencés par la vibration et le cahotement de la machine agricole, ainsi que par les interférences élec- tromagnétiques qui existent entre l'élément électronique et le moteur de la machine agricole. Etant donné que l'élément électronique détermine la déformation d'un élémert élastique (barre de flexion), le signal électrique correspondant à la déformation est aussi sujet à des erreurs dues à la friction aux supports de la barre de flexion et à la non linéarité de celle-ci. Enfin, il n'est pas possible avec de tels dispositifs d'obtenir des données sur les différentes compoeantes de la force situées dans un plan parallèle à la direction de circulation de l'outil. Le but de la présente invention est de fournir un disposi- tif dynamométrique pour commander la position d'un outil remorqué par une machine agricole, qui ne présente pas les inconvénients mentionnés plus haut. L'invention fournit un dispositif dynamométrique pour un outil remorqué par une machine agricole, du type comprenant au moins un bras de liaison entre l'outil et une barre de flexion montée sur la machine agricole, au moins un levier reliant le bras à une installation de commande, qui se caractérise en ce que l'installation de commande comprend un circuit électrique propre à commander le mouvement dudit levier au moyen d'un organe mécanique et/ou hydrau- lique, ledit circuit électrique comprenant au moins un élé- ment résistif fixé sur une partie de ladite barre de flexion, l'élément résistif étant en un matériau dont la résistance est proportionnelle à la déformation que subit l'élément lorsqu'il est actif. Deux formes de réalisation de l'invention seront maintenant décrites, à titre d'exemple, en se référant au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une vue perspective d'un dispositif dynamo- métrique monté sur une machine agricole; - la figure 2 est une vue partiellement en coupe d'un détail du dispositif représenté à la figure 1; - la figure 3 est une vue perspective d'une forme de réa- lisation différente d'un élément constitutif du détail repré- senté à la figure 2, - la figure 4 est une coupe d'un élément résistif fixé à l'élément de la figure 3; et - la figure 5 représente le schéma d'un circuit électrique. A la figure 1, la référence 1 désigne globalement un dispo- sitif dynamométrique pour commander la position d'un outil (non représenté) remorqué par une machine agricole 2. Le dis- positif 1 comprend une barre de flexion 3 montée horizonta- lement à l'intérieur d'un châssis 4 de la machine 2, deux bras inférieurs 5 reliant la barre 3 à l'outil, une instal- lation de commande (non représentée) propre à faire tourner deux bras supérieurs 6 sur une barre (non représentée) montée à l'intérieur du châssis 4 parallèlement et au-dessus de la barre 3, et deux leviers 7 reliant les bras 6 aux bras 5. Comme représenté à la figure 2, la barre de flexion 3 est logée à l'intérieur d'un élément support 8 fixé au châssis 4 par une multiplicité de vis 11. La barre 3 a une partie cen- trale 12, deux parties extrêmes opposées 13 émergeant de l'élément support 8 et, entre oes dernières et le partie 12 deux parties intermédiaires 14. Au travers de chacune de ces dernières est m é n a g é un trou 15 diamétral fileté inté- rieurement qui est coaxial à un trou 16 radial correspondant prévu dans l'élément support 8, de sorte qu'au serrage d'une vfis respective 17, la barre 3 est liée rigidement à l'élément support 8. Les parties intermédiaires 14 de la barre 3 aux extrémités de l'élément support 8 comprennent chacune quatre évidements axiaux 18 distants de 900. Sur chaque évidement 18 est fixé un élément résistif 21 en un matériau ayant une résistance électrique proportionnelle à son allongement ou à sa contraction. On se réfère à la figure 4. Du fait qu'une quelconque flexion de la barre 3 doit produire une flexion correspon- dante de l'élément 21, entre ce dernier et la surface de l'évidement 18 estdéposée une couche 22 de matériau de liaison qui joint rigidement l'élément 21 à l'évidement 18. L'élément 21 est doté de deux bornes 23 auxquelles sont respectivement soudés des câbles électriques 24 (fig. 2). Une couche de graisse est déposée sur l'extrémité arrière de la partie 14 dans laquelle les évidements 18 sont prévus, afin de protéger les éléments 21 des agents atmosphériques. On se réfère à la figure 2. L'élément support 8 est équipé à ses extrémités de capots 25 présentant un trou traver- sant 26 central, par lequel la partie d'extrémité 13 fait saillie vers l'extérieur de l'élément support 8. Le trou 26 dans le capot 25 a un diamètre légèrement plus grand que la section de la partie 14 qu'il loge, de manière à ménager un intervalle prédéterminé afin d'assurer que la barre 3 peut se déformer au cours du fonctionnement, sans être gênée par le capot 25. Pour empêcher l'échappement de la graisse déposée sur les éléments 21, un siège 27 est prévu autour du trou 26 pour un joint annulaire 28. Le capot 25 est fixé à l'élément support 8 par une multiplicité de vis 31, et il comprend une fente radiale 32 par laquelle passent les fils électriques 24 vers l'extérieur. Chaque bras inférieur 5 comprend à chaque extrémité Un trou traversant 33 pour la liaison de la barre 3 à l'outil, et il présente en son centre un trou traversant 34 pénétré par une cheville 35 sur laquelle est articulée une extrémité du levier 7. Le trou 33 est pénétré par la partie extrême 13 de la barre 3 au moyen d'une bague 36 de forme sphérique clavetée sur la partie 13, et d'un palier 37. Pour empêcher l'extré- mité du bras 5 de s'échapper de la barre 3, un anneau de butée 38 pour la bague 36 de forme sphérique est fixé à la partie extrême 13 au moyen d'un boulon 41 passant dans une paire de trous diamétraux 42, 43 ménagés respectivement dans l'anneau 38 et la partie 13, et doté d'un écrou 44 vissé sur son extrémité qui fait saillie de l'anneau 38. Un anneau de butée 45 pour le capot 25 est monté sur la partie extrême 13 entre la bague 36 de forme sphérique et le capot 25. La résistance des éléments résistifs 21 déposés dans les évidements 18 se trouvant dans des plans parallèles perpen- diculaires au sol varie quand une force ayant une composante parallèle au sol est appliquée à la barre 3 par l'outil, alors que la résistance des éléments résistifs 21 déposés dans les autres évidements 18 varie quand une force ayant une composante perpendiculaire au sol est appliquée à la barre 3 par l'outil. L'installation de commande comprend un circuit électrique auquel les éléments résistifs sont connectés, et un organe mécanique et/ou hydraulique qui, sur la base du signal électrique provenant dudit circuit électrique, lève ou abaisse les bras inférieurs 5, et ainsi l'outil, grâce au fonctionnement des bras supérieurs 6 et des le- viers 7. Comme déjà décrit, les éléments résistifs 21 sont en un matériau ayant la propriété de posséder une résistance électrique qui est une fonction de la déformation à laquelle les éléments 21 sont soumis quand ils sont actifs. Les élé- ments 21 peuvent être du type à film métallique, à film épais ou à semiconducteur. Il est généralement préférable d'utiliser des éléments 21 du type à film épais car ils sont plus robustes, ont une plus grande sensibilité à la déformation, une sensibilité plus faible aux conditions im- posées par l'environnement, et ils sont plus faciles à monter. Le matériau utilisé pour fabriquer les éléments 21 est généralement une pâte à base de verre et de métaux conduc- teurs qui est déposée puis cuite sur.la couche 22 de matériau de liaison, celui-ci étant généralement à base de verre. La couche 22 assure une bonne adhésion des éléments 21 au maté- riau revêtu, sans glissement. Les bornes 23 sont en général en un alliage comprenant un métal noble. Dans la forme de réalisation représentée à la figure 3, les évidements 18 de la barre de flexion 3 sont plus grands que ceux qui ont déjà été décrits, afin de permettre le dépôt d'une paire d'éléments résistifs 21 sur chaque évide- ment 18. Si les éléments résistifs déposés sur les évide- ments 18 se trouvant dans des plans perpendiculaires au sol sont désignés par Rl et R3 et par R2 et R4, respectivement, ces derniers font alors partie du circuit électrique de commande de l'organe mécanique et/ou hydraulique. Cette partie du circuit électrique est représentée à la figure 5 et elle comprend un circuit fermé dans lequel les éléments 21 indiqués par Rl, R2, R3 et R4 sont connectés en série. Deux bornes d'alimentation 46 sont connectées entre Rl et R4 et entre R2 et R3, et deux bornes de sortie 47 sont connectées entre Rl et R2 et entre R3 et R4. Un circuit du type pont de Wheatstone est ainsi constitué. Si Ri, R2, R3 et R4 ont des résistances électriques égales, pour une différence de potentiel électrique Vi appliquéeentre les bornes 46, une différence de potentiel électrique Vu = O est alors ob- tenue entre les bornes 47. Le pont est ainsi équilibré. Si la barre 3 se déforme par flexion, en fonction de la direction de la force appliquée par l'outil, il y a alors une dilatation d'une des paires d'éléments 21 déposés sur un évidement 18 perpendiculaire au sol, et une contraction de la paire d'élé- ments 21 déposés sur l'évidement 18 parallèle au précédent ou vice versa. On voit donc que R1 et R3 accroissent leur résistance et que R2 et R4 réduisent leur résistance, ou vice versa. Dans ce cas, le pont est déséquilibré et l'on obtient une différence de potentiel Vu qui n'est plus égale à 0, mais qui est une fonction du déséquilibre du pont, c'est-à- dirè du changement des résistances des éléments 21, et ainsi une fonction de la déformation de la barre 3 résultant de la force appliquée par l'outil. Un dispositif similaire de circuit peut être formé par les éléments résistifs 21 déposés sur les renfonoennts 18 se trouvant dans les plans parallèles au sol. Les composantes horizon- tales et verticales d'une force de direction quelconque située dans un plan perpendiculaire à l'axe de la barre de flexion 3 peuvent être déterminées en traitant les signaux de sortie des deux dispositifs de circuit. L'installation de commande peut être réglée préalablement de telle manière que pour une force exercée par un outil et dépassant une valeur prédéterminée qui dépend de la puissance de la machine agricole 2, le circuit électrique comprenant les éléments résistifs 21 provoque le soulèvement de l'outil au moyen de 1' organe mécanique et/ou hydraulique. Le dispositif selon l'invention a de nombreux avantages. Plus précisément, les dispositifs 1 selon l'invention ont une plus grande sensibilité aux déformations de la barre 3, et ils ont une grande vitesse d'action. Pour provoquer l'action de l'installation de commande dans le cas de tels dispositifs 1, il n'est -pas nécessaire que la barre 3 se déforme considérablement et,en fait,une faible déformation menant naturellement- à une déformation des éléments résistifs 21 est suffisante. La barre 3 n'ayant pas à se déformer excessivement, 'elle est ainsi soumise à une usure faible et - elle peut être en un matériau à bas prix. En outre, avec les dispositifs 1, la détermination de la force n'est pas influen- cée par la vibration ou le cahotement de la machine agri- cole 2, ni par les conditions imposées par l'environnement dans lequel fonctionne la machine 2. Les dispositifs 1 sont aussi de haute précision, ils sont faciles à installer et à entretenir. Le circuit électrique du dispositif décrit jusqu'ici n'est pas sujet aux interférences provenant du fonctionnement du moteur de la machine 2, ou aux erreurs dues à la friction des supports de la barre 3. Enfin, les dispo- sitifs 1 selon l'invention permettent la détermination d'une force dans une direction quelconque située dans un plan ortho- gonal à l'axe de la barre 3. Enfin, il est clair que des modifications peuvent être appor- tées aux formes de réalisation de l'invention sans sortir de son champ. En particulier, les caractéristiques géométriques des élé- ments 21 peuvent être de typesvariés, et le nombre d'élé- ments 21 déposés dans chaquerenfoncement 18 peut être différent. En outre, il est possible d'utiliser pour les éléments 21 un support métallique fixé à la barre 3, par exemple par soudure, et sur lequel est déposée la couche 22 de matériau de liaison. Enfin, de nombreuses dispositions de circuit peuvent être utilisées pour commander l'organe mécanique et/ou hydrau- lique. Revendications. 1. Dispositif dynamométrique pour un outil.remorqué par une machine agricole telle qu'un tracteur agricole, du type com- prenant au moins un bras de liaison (5) entre l'outil et une barre de flexion (3) montée sur la machine agricole (2), au moins un levier (7) reliant le bras (5) à une installation de commande, caractérisé en ce que l'installation de commande comprend un circuit électrique conçu pour commander le mouve- ment du levier (7) au moyen d'un organe mécanique et/ou hydrau- lique, ledit circuit électrique comprenant au moins un élément résistif (21) fixé sur une partie (14) de la barre de flexion (3), l'élément résistif (21) étant en un matériau dont la résistance électrique est proportionnelle à la déformation subie par l'élément (21) lorsqu'il est actif. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie (14) est sensiblement cylindrique. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans la partie (14) de la barre de flexion (3) sont prévus deux premiers sièges (18) sur chacun desquels est fixé au moins l'un des éléments résistifs (21), ces premiers sièges (18) se trouvant respectivement dans deux plans pa- rallèles sensiblement perpendiculaires au sol. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que dans la partie (14) sont prévus deux seconds sièges (18) sur chacun desquels est fixé au moins l'un des éléments ré- sistifs (21), ces seconds sièges (18) se trouvant respecti- vement dans deux plans parallèles sensiblement parallèles au sol. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que les éléments résistifs.(21) sont du type à film épais. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les éléments résistifs (21) sont du tape à fiJ]r, métallique. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendication 1 à 4, caractérisé en ce que les éléments résistifs (21) sont du type à semi-conducteur. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que, entre la partie (14) et les éléments résistifs (21), est disposée une couche de revête- ment (22) en un matériau qui lie rigidement les éléments résistifs (21) à la partie (14) de la barre (3). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le matériau de la couche de revêtement (22) est à base de verre. 10. Dispositif selon la revendication 8 et ou la revendi- cation 9, caractérisé en ce qu'un support pour chacun des éléments résistifs (21) est fixé entre la couche de revête- ment (22) et la partie (14). 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie (14) de la barre de flexion (3) est logée dans un élément support (8) monté sur la machine agricole (2). 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'élément support (8) est équipé à chaque extrémité axiale d'un capot d'étanchéité (25) à partir duquel s'éten- dent respectivement vers l'extérieur les parties d'extrémités (13) de la barre (3) sur chacune desquelles est articulée l'extrémité de chacun des bras (5).