Brevet FR2551015A1 — publié le 19850301

a présente invention a pour objet des véhicules comportant un train avant déportable latéralement par rapport au châssis sous l'action d'une commande manuelle ou d'un guidage automatique. Le secteur technique de l'invention est celui de la construction de véhicules tous terrains, tels que des machines agricoles ou de travaux publics. De nombreuses machines agricoles doivent travailler en suivant avec précision une ligne, par exemple, une rangée de plantes ou l'axe entre deux rangées de plantes voisines. On citera, par exemple, les machines agricoles, telles que les machines à vendanger ou à récolter des fruits, les machines portant des appareils de traitement par pulvérisation ou des outils pour travailler le sol dans les vignes, les vergers ou les cultures maraîchères:, les machines à arroser en se déplaçant, etc ... Ces véhicules, selon l'invention, peuvent également servir comme châssis automoteur portant des outils de terrassement, par exemple une pelle mécanique ou une trancheuse pour ouvrir une tranchée, etc ... Les véhicules selon l'invention comportent, -avantageu- sement, des roues arrière motrices, à commande indépendante, permettant de bloquer une roue pour tourner sur place. Ils comportent, à l'avant, une ou deux roues motrices et directrices. Un objectif de l'invention est de procurer des moyens qui permettent de guider automatiquement un véhicule, afin qu'il suive avec précision une rangée de plantes ou un tracé donné, tout en contournant les obstacles qui peuvent être détectés par des palpeurs placés en avant des outils de travail. Un autre objectif de l'invention, dans le cas de véhicules comportant à l'avant une seule roue, est de procurer des moyens permettant de positionner facilement cette roue par rapport aux roues arrière, pour obtenir la position relative qui convient le mieux au type de déplacement sur route, dans un terrain mou ou détrempé ou dans un terrain en pente. Un autre objectif de l'invention, dans le cas de véhicules comportant une seule roue avant et deux roues arrière à commande indépendante dont l'une peut être bloquée pour tourner sur place, est de procurer des moyens qui permettent de rapprocher la roue avant de la roue immobilisée, afin de réduire au maximum la place nécessaire pour effectuer un demi-tour, par exemple, à ltex- trémité d'un champ pour recommencer un nouveau trajet en sens inverse. L'invention a pour objet des véhicules du type comportant un châssis monté sur deux roues arrière motrices et indépendantes et un train avant comportant au moins une roue motrice et directrice. Les objectifs de l'invention sont atteints au moyen d'un véhicule dans lequel le train avant est relié au châssis par des moyens qui permettent un déplacement latéral relatif entre ledit train avant et ledit châssis. Selon un mode de réalisation préférentiel, le train avant et le châssis sont reliés entre eux par un parallélogramme articulé composé de deux bielles parallèles et de même longueur qui sont articulées respectivement à la partie frontale du châssis par deux articulations à axe vertical et audit train avant par deux autres articulations à axe vertiéal. Un vérin est intercalé entre le châssis et le train avant. Ce vérin peut être commandé manuellement pour déplacer relativement le train avant par rapport au châssis. Avantageusement, le vérin peut être commandé automatiquement par deux palpeurs qui sont montés sur le châssis en avant des outils, pour détecter la présence d'un obstacle et chaque palpeur commande automatiquement le vérin pour déplacer relativement le train avant par rapport audit châssis dans le sens qui éloigne les outils dudit obstacle. L'invention a pour résultat de nouveaux véhicules qui peuvent être utilisés, par exemple, comme machine agricole ou comme engins de travaux publics dont les outils portés sont guidés automatiquement dans la limite du déplacement latéral relatif entre le train avant et le châssis arrière. Les véhicules, selon l'invention, comportent, de façon connue, un volant de direction commandant l'orientation de la ou des roues avant et un blocage indépendant des roues arrière qui permettent de les faire changer de direction. Le changement de direction du véhicule est obtenu en faisant pivoter la roue avant au moyen du volant de direction avec ou sans blocage des roues arrière. Il est nécessaire, au bout d'un certain temps, de tourner le volant en sens inverse pour ramener les roues avant et arrière dans des plans parallèles. Dans le cas de véhicules comportant une seule roue avant, la possibilité de déplacer latéralement le train avant par rapport au sol, au moyen de la direction et d'un vérin commandé manuellement, permet de modifier le polygone de sustentation du véhicule pour obtenir la configuration la mieux adaptée à chaque usage, soit sur route, soit dans les champs. De plus, dans le cas de véhicules comportant des roues arrière indépendantes, avec possibilité de blocage d'une roue pour pivoter sur place, et comportant une seule roue avant directrice, le déplacement latéral du train avant par rapport au sol, au moyen de la direction et d'un vérin commandé manuellement, permet de réduire le rayon de braquage au minimum. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère limitatif, des exemples de réalisation de véhicules selon l'invention. La fig. 1 est une vue en plan d'une machine agricole comportant un châssis enjambeur. Les fig. 2 et 3 représentent deux manoeuvres d'une machine selon la fig. 1. Les fig. 4 et 5 sont des vues en plan de variantes de réalisation de machines selon l'invention. La fig. 6 est une vue en plan d'un véhicule selon l'in- vention à quatre roues. La fig. 1 représente, à titre d'exemple, une machine agricole 1 particulièrement destinée à des travaux sur des plantes 2 qui sont disposées en ligne, par exemple, sur de la vigne, des arbres fruitiers, des cultures maraîchères, etc... La machine 1 peut être une machine à récolter, par exemple une machine à vendanger, ou une machine pour pulvériser, pour travailler le sol, etc... Elle porte des outils, non représentés, qui doivent suivre au plus près la rangée de plantes 2. La fig. 1 représente une machine comportant un chassis enjambeur 3, mais il est précisé qu'un véhicule selon l'invention n'est pas forcément du type enjambeur, mais tout véhicule devant suivre une trace déterminée. Dans le domaine des machines agricoles, la machine 1 peut aussi être un véhicule interligne qui circule dans l'espace entre deux rangées de plantes. Les véhicules selon l'invention sont des véhicules qui comportent, avantageusement, une roue avant motrice et directrice, des roues arrière motrices indépendantes et un dispositif de correction de dévers et ces véhicules sont particulièrement adaptés aux terrains difficiles et à des travaux précis exigeant qutun outil porté par le véhicule suive un trajet bien déterminé. L'application décrite comme machines agricoles ntest pas limitative et les véhicules selon l'invention peuvent être utilisés à d'autres usages, par exemple, comme châssis porteur d'une machine de travaux publics devant travailler suivant un trajet bien déterminé. La fig. 1 représente une machine dont le châssis est formé de deux éléments principaux, un châssis enjambeur 3 porté par deux roues arrière 4g, 4d, et un traie avant 5 portant une seule roue avant 6. Il est précisé que le train avant peut, également, comporter deux roues, comme on le verra par la suite. Les roues arrière 49, 4d sont portées chacune par un bras 7g, 7d qui est articulé au châssis 3 autour des articulations à axe horizontal 8g, 8d Des vérins hydrauliques 9g, 9d relient les bras au châssis et permettent de faire varier la hauteur des roues par rapport au châssis pour apporter une correction de dévers dans le cas où le véhicule doit rouler sur un terrain en pente. Le train avant 5 est relié au châssis 3 par deux bielles parallèles et d'égale longueur 10 et 11 qui sont articulées, respectivement, à la partie frontale du châssis autour de deux axes verticaux 12a, 12b et au train avant autour de deux axes verticaux 13a, 13b. Le train avant 5 constitue, de la sorte, un côté d'un parallélogramme articulé dont le côté opposé est solidaire du châssis. L1en- semble train avant-parallélogramme est déporté latéralement, par exemple à gauche de ltaxe x-x1 longitudinal du châssis 3. Un vérin hydraulique 14 à double effet prenant appui, d'une part, sur le châssis 3 et, d'autre part, sur l'une des bielles, par exemple sur la bielle 10, permet de déporter latéralement le train avant 5 dans un sens ou dans l'autre, relativement par rapport au châssis 3. Le déplacement latéral du train avant 5 par rapport au châssis 3 est un déplacement horizontal relatif dans lequel le train avant et le châssis restent parallèles l'un à l'autre. Dans l'exemple selon la fig. 1, le train avant 5 comporte une seule roue 6 motrice et directrice. La roue 6 est reliée au train avant 5 par un support en porte à faux 15 pour être montée pivotante autour d'un axe vertical qui est coaxial avec l'articulation 13a. Le pivotement de la roue directrice est commande par un volant 16 dont la colonne de direction est reliée à la roue par un ensemble de transmission comportant, par exemple, un pignon 17 solidaire de la colonne et qui entraîne un pignon 18 par une channe 19, puis un pignon 20 qui entraîne un pignon 21 par une chaîne 22. Dans l'exemple décrit, les pignons 18 et 20 sont coaxiaux avec l'articulation 13b. L'ensemble formé par le volant et la transmission de mouvement est porté par le train avant 5 et se déplace avec lui. Le siège du conducteur, non représenté pour la clarté du dessin, est aussi porté par le train avant 5. Bien entendu, la transmission entre le volant 16 et la roue directrice 6 pourrait être de tout autre type équivalent. Le châssis 3 porte deux palpeurs 23g, 23d qui sont articulés à l'avant du châssis respectivement autour des axes verticaux 24g, 24d. Dans l'exemple représenté qui est celui d'un châssis enjambeur, les deux palpeurs sont dirigés vers l'axe et prennent appui sur les deux côtés d'une même rangée de plantes qui doit rester sensiblement dans l'axe du châssis enjambeur. Dans le cas d'un véhicule interligne, les palpeurs 23g, 23d sont disposés de chaque côté du châssis 3 et chacun palpe la rangée de plantes située de son côté, afin de maintenir l'axe du châssis 3 sensiblement dans l'axe des deux rangées. Les palpeurs 23g, 23d sont placés à proximité des articulations 12a, 12b, en avant ou en arrière de celles-ci. Dans tous les cas, ils sont placés en avant des outils portés par le châssis 3. La fonction des palpeurs 23g, 23d est de palper la végétation et de commander, par un circuit hydraulique approprié et de type connu, l'alimentation automatique du vérin 14 pour produire un déplacement relatif du train avant 5 par rapport au châssis 3, dans le sens qui centre le véhicule par rapport aux plantes se trouvant au niveau des palpeurs et des outils. Les roues arrière 4g, 4d sont motorisées et a commande indépendante, ce qui permet d'immobiliser une des roues et de faire pivoter le véhicule autour de cette roue immobilisée, donc dans un espace restreint. Ceci est avantageux pour les manoeuvres de changement de direction, lorsque le véhicule arrive en bout d'une rangée et doit tourner pour suivre la rangée suivante en sens inverse. Suivant un mode de réalisation, les deux roues arrière comportent chacune un embrayage à commande indépendante, ce qui permet au conducteur de bloquer une roue ou de modifier la position du centre de tratnée des roues arrière, c'est-à-dire du point situé entre les deux roues correspondant au centre de gravité des traînées des deux roues. Le fonctionnement d'un véhicule selon l'invention est le suivant. Le conducteur dispose d'un volant 16 qui lui permet de diriger normalement le véhicule en orientant la roue directrice 6 et, dans ce cas, l'ensemble du véhicule pivote autour d'un centre instantané de rotation avec un grand rayon de braquage. Le conducteur dispose, en outre, d'une commande indépendante des roues arrière qui lui permet de faire tourner une roue plus vite que l'autre et, même, de bloquer une roue. Ceci lui permet de faire pivoter le véhicule rapidement, notamment, lorsqu'il arrive en bout de rangée. Ces deux moyens connus pour diriger un véhicule permettent difficilement de suivre, avec précision, les irrégularités d'alignement d'une rangée ou de deux rangées juxtaposées de plantes. Le conducteur d'un véhicule selon l'invention dispose, en outre, d'un organe de commande manuelle du vérin 14 lequel peut être commandé automatiquement, de plus, par les deux palpeurs 23g, 23d, comme dit ci-dessus. La commande automatique par les palpeurs permet de guider automatiquement le véhicule pendant le travail avec une très bonne précision, dans la limite du déplacement latéral du train avant par rapport au châssis arrière, le volant de direction n'assurant que le maintien du véhicule dans cette limite. La fig. 2 illustre, en exagérant les angles, la fonction de guidage automatique. Cette fig. 2 représente, schématiquement, la position relative du châssis enjambeur 3 et du train avant 5, lorsque le palpeur gauche 23g détecte un obstacle. Le palpeur 23g commande le vérin 14 dans le sens qui entraîne un déplacement relatif de l'avant du châssis 3 dans le sens de la flèche f1. Le châssis 3 pivote légèrement par rapport au sol d'un angle o(, tel que l'avant du châssis 3 se déporte vers la gauche par rapport au train avant 5 qui reste parallèle au côté frontal du châssis 3, du fait de la liaison par parallélogramme déformable. Par déformation, le parallélogramme articulé maintient, en effet, le train avant parallèle au châssis arrière. Les roues avant et arrière ne pouvant se déplacerlatéralement sur le sol, ledit déplacement relatif est accompagné d'un angle d'orientation c Le train avant 5 est donc affects, lui aussi, d'un angle CC par rapport au sol et cet angle est imposé à la roue avant 6, puisqu'aucune action n'a été portée sur le volant 16 et l'ensemble de transmission. La roue avant 6 garde donc la même orientation par rapport au châssis 5 et, par conséquent, conserve son orientation propre par rapport aux roues arrière. On voit donc que le véhicule pendant son mouvement d'avance s 'éloigne, immédiatement et automatiquement, de l'obstacle vers la gauche, sans que le conducteur ait à tourner le volant. Une fois l'obstacle passé, le palpeur opposé remet le véhicule en ligne. Si la limite du déplacement relatif est atteinte, le conducteur peut remettre le véhicule en ligne à l'aide de la direction en agissant sur le volant 16. Dans le cas d'un véhicule comportant une seule roue avant, comme celui de la fig. 1, la commande manuelle du vérin 14 permet au conducteur de placer la roue avant dans l'axe entre les roues arrière, afin de faciliter les déplacements du véhicule sur les routes et d'équilibrer la répartition des charges sur les roues. La commande manuelle du vérin 14 et la commande du volant 16 permettent, inversement, de déporter, latéralement, la roue avant par rapport à l'axe du véhicule, pour éloigner celle-ci de la rangée de plantes, dans le cas d'un véhicule enjambeur. De même, dans le cas d'un déplacement en terrain très meuble, la commande manuelle du vérin 14 et la commande du volant 16 permettent d déporter latéralement la roue avant 6 par rapport à la roue arrière 4g qui est située du même côté du châssis, afin d'eviter que la roue arrière ne progresse dans la trace deila roue avant, ce qui risquerait de déséquilibrer le véhicule. Inversement, en terrain détrempé et en pente, la direc tion, conjuguée avec la commande manuelle du vérin 14, permet de placer la roue avant 6 et l'une des roues arrière 4g dans le même alignement, de sorte que la roue arrière suit la trace de la roue avant et se trouve guidée par celle-ci. L'action simultanée sur la direction du véhicule et du vérin de déplacement latéral dans le même sens permet au conducteur de placer la roue avant, dans la mesure où la végétation le permet, au plus près de l'axe passant par le centre de traînée des deux roues arrière. Ceci procure une très grande stabilité dans la direction du véhicule, particulièrement en terrain meuble ou détrempé. La fig. 3 illustre une autre fonction du vérin 14 commandant le parallélogramme articulé. Pendant les manoeuvres de demi tour autour d'une roue arrière bloquée ou freinée, par exemple autour de la roue 4d, l'action sur la direction et sur le vérin 14 permet au conducteur de placer l'axe vertical 13a autour duquel la roue avant est articulée, au plus près du centre instantané de rotation, afin de réduire au maximum l'espace nécessaire pour effectuer un demi tour et de profiter au maximum du couple d'entraînement par la roue arrière gauche 4g. On a représenté sur la fig. 3 le centre instantané de rotation C et le rayon R du cercle décrit par la roue avant 6. On voit que la déformation vers la droite du parallélogramme a permis de réduire le rayon R.En cas de pivotement dans le sens trigonometrique autour de la roue gauche, on déforme, au contraire, le parallélogramme vers la gauche. La fig. 4 représente un autre mode de réalisation d'un véhicule à trois roues selon l'invention suivant l'axe x-x1, par exemple une rangée de plantes, dans le sens indiqué par la flèche F. La partie arrière est identique à celle de la machine selon la fig. 1 et les parties homologues sont représentées par les mêmes repères. Le châssis 3 est prolongé vers l'avant par un bras 25 fixe adapté sur un côté du châssis. Ce bras fixe 25 porte, à I'extrémité avant, une traverse 26 qui est reliée au bras 25 par des goussets 27. La traverse 26 est perpendiculaire à l'axe longitudinal du véhicule. La traverse 26 porte une ou plusieurs tiges de guidage 28 horizontales et transversales, c'est-à-dire perpendiculaires à l'axe longitudinal du véhicule. La roue avant 6 est montée sur un pivot vertical 29 porté par une pièce 30 qui coulisse sur les tiges 28, par exemple par un coulisseau en forme de chape. Le volant de direction, le siège du conducteur et la transmission entre celui-ci et le pivot de la roue directrice, ne sont pas représentés pour la clarté du dessin. Ils sont solidaires du coulisseau 30, de sorte qu'ils se déplacent en translation sur les tiges 28 en même temps que le coulisseau, sans qu un organe de liaison mobile soit prévu avec le châssis 3. Un vérin hydraulique 31, à double effet, est fixé entre l'extrémité du bras 25 et le coulisseau 30. Le vérin 31 remplit la même fonction que le vérin 14 de la fig. 1. Il peut être commandé manuellement ou bien automatiquement par les palpeurs 239, 23d. Il permet de déplacer le train avant qui est constitué par le coulisseau 30 et par la roue avant 6 d'un mouvement relatif transversal par rapport à la traverse 26 et au châssis 3. ta fig. 5 est une vue de dessus de l'extrémité avant d'une variante de réalisation d'un véhicule selon l'invention. Dans cette variante, l'extrémité avant du bras 25 comporte une glissière horizontale et transversale 32 dans laquelle peut coulisser un bras transversal 33 portant le pivot 34 de la roue avant 6. Un vérin 35, à double effet, prenant appui sur le bras 25 et sur l'extrémité du bras coulissant 33, permet de faire coulisser latéralement celui-ci, ainsi que le pivot 34. Le bras coulissant 33 supporte, également, le volant, le siège du conducteur et la transmission entre le volant et la roue directrice. Le vérin 35 est commandé, soit manuellement, soit automatiquement et il remplit une fonction identique à celle du vérin 14 ou du vérin 31 La fig. 6 représente un véhicule selon l'invention dans lequel le train avant comporte deux roues. Ce véhicule comporte un châssis composé de deux parties principales, une partie arrière 43 portée par deux roues arrière 44S, 44d et une partie avant 45 portée par deux roues avant 46g, 46d. Les roues arrière sont montées sur deux bras 47g, 47d articulés au châssis et actionnés par deux vérins 49g, 49d comme dans les machines précédemment décrites. Le volant de direction 50 est relié à une bielle de direction 51 articulée sur deux leviers 52g, 52d faisant pivoter les roues. Le châssis 43 porte les organes moteur et de transmission, ainsi que les outils de travail. Le train avant 45 est relié à l'avant du châssis 43 par deux bielles paralleles et de même longueur 53, 54 qui sont articulées, respectivement, au châssis 43 autour de deux rotules 55a, 55b et au train avant 45 autour de deux rotules 56a, 56b. Les deux bielles 53, 54, le train avant 45 et le châssis 43 forment un parallélogramme articulé permettant un déplacement transversal relatif du tiain avant par rapport au châssis 43. Contrairement aux véhicules précédents, ce véhicule est supporté par quatre roues et chaque roue doit appuyer sur le terrain, quelle que soit sa forme, pour obtenir une bonne adhérence. La rotation du train avant autour d'un axe longitudinal du véhicule est alors obtenue par déformation du parallélogramme 53, 54, 45, 43 autour des rotules 55 et 56. De plus, le train avant 45 est relié au châssis 43 par une flèche centrale 57 qui est articulée au centre de la partie frontale du châssis par une articulation 58 à rotule ou à cardan et au centre du train avant 43 par une rotule 59. La bielle 57 a la même longueur que les bielles 53 et 54 et elle est parallèle à celles-ci, tout en étant disposée dans un plan horizontal différent, afin d'établir un maintien vertical du train avant 45, tout en autorisant sa rotation autour du point59. Un vérin 60 est intercalé entre la partie frontale du châssis 43 et la bielle 57 et ce vérin sert à commander les déformations du parallélogramme articulé dans le plan horizontal, comme le vérin 14 de la fig. 1. La flèche 57 transmet les efforts longitudinaux de traction ou de compression entre le train avant 45 et le châssis 43 et les effets de flexion dûs au report de poids du châssis 43 sur le train avant 45. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS : 1 - Véhicule à train avant et châssis déportables latéralement relativement, du type comportant un châssis (3) monté sur deux roues arrière (4g, 4d) et un train avant (5) comportant au moins une roue (6) au moins directrice, caractérisé en ce que - le train (5) avant est relié au châssis (3) par des moyens (10, 11, 14) qui permettent un dépla cement latéral relatif entre le train avant et le châssis, - le train avant porte le siège du conducteur, ainsi que les moyens de commande et de contrôle de direction (16). 2 - Véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que le train avant (5) et le châssis (3) sont reliés entre eux par un parallélogramme articulé composé de deux bielles (10, 11) paral lèles et de même longueur qui sont articulées respectivement à la partie frontale du châssis par deux articulations (12a, 12b) à axe vertical et au train avant par deux autres articulations (13a, 13b) à axe vertical. 3 - Véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que le train avant est monté sur un coulisseau (30) qui coulisse sur une ou plusieurs tiges de guidage (28) horizontales et transversales portées par l'extrémité- avant dudit châssis. 4 - Vehicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit train avant (34) est supporté par un bras (33) qui est monté coulissant dans une glissière transversale (32) fixée à l'extrémité d'un bras (25) prolongeant la partie avant du châssis (3). 5 - Véhicule selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le train avant est déporté latéralement par rapport à l'axe longitudinal du véhicule. 6 - Véhicule selon la revendication 1, du type comportant un train avant (45) équipé de deux roues (46g, 46d), au moins directrices, caractérisé en ce qu'il comprend - un train avant (45) relié à la partie frontale du châssis (43) par deux bielles (53, 54) paral lèles et de même longueur, qui sont articulées au châssis par deux rotules (55a, 55b) et au train avant par deux rotules (56a, 56b), - une flèche axiale (57) qui transmet les efforts de traction ou de compression et de flexion et qui est articulée, d'une part, à l'avant du châs sis par une articulation à rotule (58) et, d'autre part, au train avant par une rotule (59). 7 - Véhicule selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite flèche axiale (57) est décalée verticalement par rapport au plan déformable défini par les bielles (53, 54) et en ce que les articulations (55, 56, 58, 59) sont à rotule. 8 - Véhicule selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce qutil comporte un vérin à double effet (14, 60) qui est intercalé entre le châssis et le train avant déportable. 9 - Véhicule selon la revendication 8, caractérisé en ce que le verin est commandé en alimentation par une commande ma- nuelle et/ou par deux palpeurs (23g, 23d) qui sont montés sur le châssis (3, 43) en avant des outils pour détecter la présence d'un obstacle, chaque palpeur commandant automatiquement le verin (14, 60) pour provoquer un déplacement latéral relatif entre le châssis et le train, dans le sens qui éloigne les outils de l'obstacle. 10 - Application d'un véhicule selon la revendication 8 comme machine agricole comportant une seule roue avant (6) motrice et directrice, caractérisée en ce que l'on commande manuellement ledit verin pour déplacer latéralement la roue avant par rapport aux roues arrière, soit pour la centrer avant les déplacements sur route, soit pour la déporter latéralement pendant les travaux. 11 - Application d'un véhicule selon la revendication 8 comme une machine agricole comportant une seule roue avant directrice et deux roues arrière indépendantes, caractérisé en ce que, avant d'effectuer un demi-tour par blocage ou freinage d'une roue arrière, on commande manuellement le vérin pour déplacer latéralement la roue avant dans le sens qui rapproche le pivot de celle-ci du centre instantané de rotation (C) constitué par le point de contact avec le sol de la roue bloquée, afin de réduire la place nécessaire pour tourner.