Brevet FR2590380A1 — publié le 19870522

La présente invention concerne les engins de travail de toute nature, comportant une structure mobiLe reposant sur le sol et capable d'être mue dans au moins une direction, afin d'assurer le déplacement d'au moins un bras de travail devant s'étendre à une distance sensiblement constante du sol. Le domaine technique plus particulièrement concerné est celui du travail agricole et, plus spécialement encore, celui du traitement de végétaux, le plus généralement, mais non exclusivement, plantés en lignes. Dans le domaine technique ci-dessus, il a été constaté que de meilleurs résultats de traitement pouvaient être atteints en procédant à une distribution de produits par vaporisation, pulvérisation, etc ..., soit à partir de la base des végétaux et selon une direction ascendante, soit à partir du dessus des végétaux, mais en respectant une certaine distance par rapport à ces derniers. Une telle technique est, généralement, mise en oeuvre en faisant intervenir une structure porteuse et motrice supportant au moins un bras articulé sur un axe sensiblement horizontal et possédant, soit une rampe de pulvérisation, oit des becs inférieurs retournés. On conçoit qu'une telle structure peut permettre de réaliser convenablement un traitement dans le cas où le déplacement s'effectue sur terrain plan ou sensiblement plan. Par contre, une telle structure ne permet pas de réaliser un traitement correct dans les terrains en dévers ou accidentés, car la bonne distance de pulvérisation ne peut alors jamais être convenablement ajustee, en particulier lorsque la structure mobile possède deux bras latéraux opposés, ce qui est généralement le cas. Pour tenter de régler ce problème, des propositions ont été formulées consistant à disposer en bout du bras s'étendant latéralement à partir de la structure porteuse, une balancine munie d'une roue ou d'un patin destiné à prendre appui en permanence sur le sol pour suivre Les irrégularités de ce dernier. Une telle proposition s'est avérée impraticable en raison des natures particulièrement différentes de terrains rencontrés, de leur irrégularité, de leur consistance ou de leur cohésion, s'opposant à un déplacement libre convenable, selon la direction de déplacement de la structure mobile, mais aussi selon un déport vertical du bras porteur. La présente invention vise à résoudre le problème cidessus en proposant un dispositif de contrôle permettant de régler automatiquement en hauteur la position d'un bras mobile suspendu en porte-à-faux, sans faire intervenir de contact permanent entre un patin ou un organe de roulement et le sol. Un autre objet de l'invention est de proposer un dispositif de contrôle permettant d'assumer une fonction d'amortissement à l'abaissement du bras, de manière à réduire les contraintes et les fatigues subies par un tel bras sollicité en permanence en déplacement vertical alternatif de relevageabaissement. Un autre objet de l'invention est de proposer un dispositif de contrôle particulièrement simple, robuste et ne nécessitant qu'un entretien minime pouvant être assuré par un personnel non spécialement qualifié. Un autre objet de l'invention est de proposer un dispositif permettant d'assumer la fonction de contrôle en hauteur, quel que soit le sens de progression d'une structure mobile, telle qu'un tracteur ou un appareil automoteur de traitement. Pour atteindre les buts ci-dessus, le dispositif de L'invention est caractérisé en ce qu'il comprend - un vérin hydraulique à double effet, de type différentiel, - un électro-distributeur placé entre le vérin et un circuit d'alimentation hydraulique, - un limiteur de débit placé en dérivation entre les chambres du vérin et entre ce dernier et t 'électro-distributeur, - une balancine s'étendant vers le bas à partir du bras et portant en bout un tâteur associé à un interrupteur contrôlant L'alimentation de t 'électro-distributeur. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. Les fig. 1 à 3 sont trois vues schématiques illustrant le domaine d'application de L'objet de l'invention. La fig. 4 est une vue schématique montrant le dispositif de contrôle selon l'invention. La fig. 5 est une coupe-élévation schématique illustrant, plus en détail, l'un des éléments constitutifs de l'objet de l'invention. La fig. best une coupe-élévation d'une variante de réalisation de l'élément selon la fig. 5. Les fig. 7 à 9 sont des schémas illustratifs du fonctionnement du dispositif. La fig. l montre un exemple d'une structure mobile 1 constituée par un tracteur 2 portant un réservoir 3 de produits phytosanitaires devant être distribués sur des végétaux 4. La structure 1 comporte, dans le présent exemple, deux bras opposés 5 articulés en porte-å-faux sur des axes horizontaux 6 et reliés à la structure par deux vérins 7, du type à double effet, capables de commander le déplacement de chacun des bras 5 dans le double sens des flèches f1. Chaque bras 5 porte des moyens de pulvérisation constitués dans cet exemple par un montant ou une membrure 8 supportant un bec 9 de distribution par pulvérisation, vaporisation ou atomisation.Le bec 9 est orienté, de manière à pouvoir produire une veine, généralement gazeuse, à partir de la base de végétaux 4 qui sont, dans cet exemple d'application, plantés en lignes. Le problème à résoudre avec des structures de travait de ce type est celui du maintien à la hauteur convenable des moyens de pulvérisation, quelle que soit la configuration locaLe du sol sur lequel porte le tracteur et près des becs 9 et quelle que soit la configuration de la correction de dévers du tracteur. L'objet de l'invention est, justement, de proposer un dispositif particulièrement conçu pour permettre l'ajustement et le contrôle automatiques en hauteur de la position des bras 5 pour adapter la position des moyens de pulvérisation, quelle que soit la configuration locale du terrain ou sol sur lequel se déplace la structure porteuse 1. Les fig. 2 et 3 montrent deux autres exemples d'application faisant intervenir une structure porteuse mobile 1. Selon La fig. 2, les bras 5 portent chacun plusieurs membrures 8 et, selon la fig. 3, les bras 5 supportent des moyens de pulvérisation constitués par des rampes 9a. Selon la fig. 4, le dispositif de contrôle automatique, propre à chaque bras 5, comprend, entre la structure 1 et le bras 5, un vérin 7 hydraulique à double effet, de type différentiel, fixé par le corps 1U sur La structure 1 et dont la tige de piston 11 est assemblée par un axe d'articulation 12 au bras 5. Le vérin hydraulique 7 délimite, intérieurement, par son piston 13, deux chambres à volumes variables 14 et 15, cette dernière étant celle en partie occupée par la tige de piston 17 qui est ainsi dirigée verticalement. Les chambres 14 et 15 sont reliées par deux canalisations 16 et 17 à un circuit d'alimentation en fluide hydraulique 18 comprenant une bâche 19, une pompe 20 et deux canalisations 21 de pression et 22 de retour à la bâche. Les canalisations 16 et 17 sont reliées au circuit 18 par l'intermediaire d'un électrodistributeur 23, au moins du type à deux positions et, de préférence, du type à trois positions. Le dispositif comprend, par ailleurs, une balancine 24 montée sur le bras 5, de préférence, par une articulation freinée 25 dont l'axe est parallèle à l'articulation 12 et à l'articulation 6. La balancine 24 peut ainsi osciller dans le double sens de la flèche 72 dans le plan du bras 5 et perpendiculairement au plan médian de la structure porteuse. La balancine 24 comporte en bout un tâteur 26 qui est constitué, comme illustré par la fig. 5, par un doigt 27 monté par un axe de rotation vertical 28 sur un boîtier 29 fixé à la base de la balancine 24. La fig. 6 montre que l'axe 28 peut aussi être placé horizontalement. La partie terminale de l'axe 28, située à l'intérieur du boîtier 2Y, porte une came 30 destinée à agir sur l'organe mobile 31 d'un interrupteur électrique 32 disposé à l'intérieur du boitier 29.L'interrupteur 32 contrôle le circuit d'alimentation 33 de l'électro-distributeur 23, à partir d'une source d'alimentation appropriée. Le circuit 33 comporte, de préférence, entre l'interrupteur 32 et l'électro-distributeur 23, un temporisateur 34 réglable capable de prolonger l'alimentation de l'électro-distributeur 23 pendant une durée déterminée après la fermeture du circuit 33 par l'interrupteur 32, même si ce dernier est ensuite ramené dans sa position stable d'ouverture. L'axe 28 est asservi à l'action d'un organe élastique bi-directionnel 35 ramenant le doigt 27 dans une position stable de repos d'orientation dans le plan vertical du bras 5.L'organe 35 est, de préférence, constitué par une fourrure en élastomère, rendue solidaire, directement ou indirectement, de l'axe 28 et de la surface interne d'une bague 36 portée par le boîtiér 29. La fourrure 35 assume, en plus de sa fonction de rappel élastique, une fonction de garniture d'étanchéité permettant d'obturer efficacement le boîtier 29 pour en isoler le volume interne contenant l'interrupteur 32 et la came 30. Outre ses fonctions de rappel élastique et d'étanchéité, l'organe 35 représente aussi un moyen limitant la sensibilité du doigt 27 qui est ainsi astreint par précontrainte élastique bidirectionnelle à occuper fermement une position stable. Le dispositif comprend, par ailleurs, un limiteur de débit 37 qui est disposé en dérivation entre les canalisations 16 et 17 et entre te vérin hydraulique 7 et L'électro-distributeur 23. Ainsi que cela est représenté en traits mixtes à la fig. 4, la balancine 24 peut assurer, également, le support du bec 9 et de sa conduite d'alimentation 9a et remplace alors le montant 8 décrit dans l'exemple selon la fig. 1. Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante. Dans une position stable, les chambres 14 et 15 du vérin 7 sont remplies d'huile. En raison de la présence permanente de la tige 11 à l'intérieur de la chambre 15, il s'établit une situation d'équilibre et de verrouillage hydraulique par l'intermédiaire du fluide contenu dans la chambre 14 qui ne peut s'écouler, même sous l'action du poids de l'équipage mobile constitué par le bras 5, la balancine 4 et les moyens de pulvérisation, lorsque l'électrodistributeur occupe sa position centrale fermée. En effet, pour un déplacement donné du piston 13 dans le sens de La rétraction de la tige 11, le volume intéressé de la chambre 14 est supérieur à celui de la chambre 15 en raison de la présence de la tige 11.En conséquence, un état stable ssëtablit lorsque les pressions dans les chambres 14 et 15 s'équilibrent. En fonction du remplissage initial de la chambre 14, cet état stable peut correspondre, par exemple, à une position dans laquelle les moyens 9 sont maintenus, s'il s'agit de becs, à environ 10 centimètres d'un plan horizontal de référence, constitué par un sol plan sur lequel la structure 1 doit être déplacée. Un réglage de cette position initiale peut être effectué à volonté par l'opérateur en agissant manuellement pour faire passer l'électro- distributeur 23, soit dans la position "A", soit dans La position "B", selon qu'il s'agit de relever ou abaisser cette position. Bien entendu, un tel réglage peut être apporté sélectlvement pour chacun des deux bras lorsque la structure doit être déplacés sur un sol en dévers. Le fonctionnement automatique s'établit ensuite comme suit. Si au cours du déplacement de la structure le tateur 26 rencontre une élévation de terrain, il subit une sollicitation en rotation sur l'axe 28, dans le sens régrograde par rapport à celui de déplacement. Ceci a pour effet d'effacer la came 30 et de libérer l'organe mobile 31 commandant l'interrupteur 32 qui ferme le circuit 33. Par l'intermédiaire du temporisateur 34, l'électro-distributeur 23, initialement placé dans la position neutre telle qu'illustrée par la fig. 4, est dépLacé en position "A". Ceci a pour effet de mettre en relation la pompe 20 avec la chambre 14 dans laquelle du fluide hydraulique sous pression est admis, alors que, simultanément, la chambre 15 est reliée à la bâche par la canalisation de refoulement 22.Le piston 13 est alors soumis à un déplacement ascendant correspondant à une course d'extension de la tige 11 qui soulève le bras 5 et relève le tâteur 26. L'alimentation de la chambre 14 se prolonge pendant une durée T déterminée par le réglage du temporisateur 34, de maniere à éviter une commande intermittente trop fréquente, qui aurait pour inconvénient de fatiguer inutilement les organes mobiles du dispositif, sans apporter de correction correspondante appropriée. Le bras 5 est ainsi relevé jusqu'au moment où, après le déclenchement du temporisateur 34, l'électro-dístributeur 23 est ramené dans la position neutre fermant les canalisations 16 et 17. Dans cet état, la chambre 14 contient du fluide hydraulique sous pression alors que la chambre 15 content du Liquide hydnaulique à pression nulle, étant donné sa mise en relation préalable avec le retour à la bâche Le poids de l'équipage mobile, constitué par le bras 5, la balancine 24 et les moyens de pulvérisation agit alors sur le piston 13 qui a tendance à refouler du fluide hydraulique de la chambre 14 par l'intermédiaire du limiteur de débit ajustable 37 jusque dans la chambre 15. Il s"ensuit un abaissement à amortissement progressif et temporisé du bras 5 qui rapproche progressivement le tâteur 26 d'un nouveau point de référence du sol qui peut être supérieur, égal ou inférieur au point précédent. Les moyens de pulvérisation s'établissent ainsi de nouveau progressivement à la hauteur convenable de référence par rapport au sol. Lorsque le transfert de fluide -hydraulique entre Les chambres 14 et 15 rétablit l'équilibre initial, le fluide contenu dans la chambre 14 constitue de nouveau un matelas incompressible établissant un verrouillage hydraulique du piston 13 maintenant l'équipage dans une position stable, tant qu'une nouvelle sollicitation du doigt 27 n'intervient pas par la rencontre avec le sol, pour provoquer une nouvelle correction comme ci-dessus.Le mouvement M décrit par le tâteur 26 et, par conséquent, par le bras 5, est schématisé par les fig. 7 à 9 montrant, respectivement, une incidence relative d'angle ot croissant entre Le sol et la structure, une incidence nulle et une incidence relative décroissant 13. Ces fig. 7 à 9 mettent en evidence que, le temporisateur 34 étant réglé de manière que la course de relevage soit inférieure à la course de descente, les contacts successifs du tâteur 26 avec le sol sont rapprochés en cas d'élévation de terrain et espacés dans le cas d'abaissement. Ces figures mettent aussi en évidence que le relevage est une fonction rapide alors que la descente connait une phase rapide au début puis de plus en plus lente. L'arrêt complet s'effectue en dessous du niveau du contact précédent. L'arrêt ou la stabilisation du bras 5 est obtenue en commandant manuellement une course de relevage plus grande que la course de descente autorisée avant l'état d'équilibre du vérin 7. Le dispositif assume, en conséquence, une fonction active de contrôle automatique de relevage de l'équipage mobile et une fonction passive de retour à amortissement progressif vers un nouveau contact de référence. Le dispositif selon l'invention est simple de construction, robuste et fiable et peut être entretenu et réglé sans connaissances particulières. 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 - Dispositif de contrôle en hauteur de la position d'un bras (5) de travail mobile verticalement par rapport au sol, du type comprenant un bras en porte-à-faux articulé par un axe horizontal sur une structure porteuse mobile (1) et relié à cette structure par un vérin (7) à double effet dont l'alimentation sélective est contrôlée par un distributeur à au moins deux positions, caractérisé en ce qu'il comprend - un vérin (7) hydraulique à double effet, de type différentiel, - un électro-distributeur (23) placé entre le vérin (7) et un circuit d'alimentation hydraulique (18), - un limiteur de débit (37) placé en dérivation entre les chambres (14, 15) du vérin et entre ce dernier et l'électro-distributeur, - une balancine (24) s'étendant vers le bas à partir du bras et portant en bout un tâteur (26) associé à un interrupteur (32) contrôlant l'alimentation de l'electro-distributeur (23). 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'interrupteur (32) est associé à un temporisateur (34). 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tâteur (26) est constitué par un doigt (27) portant une came (30) d'actionnement de l'organe mobile (31) de l'interrupteur (32). 4 - Dispositif selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que le tâteur est constitué par un doigt (27) s'étendant dans le plan vertical du bras et monté sur un axe de rotation (28) soumis en permanence à l'action d'un organe élastique de rappel (35). 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe élastique de rappel (35) est constitué par une fourrure en élastomère solidaire de l'axe (28) et de la paroi interne d'une bague (36) portée par un boîtier (29) monté en bout de la balancine et contenant L'interrupteur (32). 6 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le limiteur de débit (37) est réglable. 7 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le temporisateur (34) est réglable.