Brevet FR2681563A1 — publié le 19930326

La présente invention concerne un dispositif stabilisateur pour véhicules et, notamment, pour véhicules agricoles du type destiné à assurer la manipulation de charges. De façon habituelle les véhicules destinés à effectuer des manipulations de charges sont constitués d'un tracteur agricole, dont la partie avant est dépourvue de suspension, et qui comporte des éléments manipulateurs constitués de bras commandés par des vérins hydrauliques. Ces bras peuvent être pourvus d'outils amovibles, par exemple à montage rapide, permettant d'ajouter à la fonction propre du tracteur plusieurs autres types de fonctions. On peut ainsi, par exemple, l'équiper d'une benne pour charger des produits en vrac, de pinces pour manipuler, par exemple, des bottes de paille, de fourches pour manipuler des produits ligneux ou de dispositifs de transport de palettes. Ce type de véhicule, s'il ne possède pas de suspension avant, est également dépourvu de suspension arrière, de façon que son essieu arrière puisse servir de référence de position, par rapport au sol, pour les éléments qu'il est destiné à tracter. Or un tel véhicule étant destiné à se déplacer sur des sols irréguliers, il est essentiel, pour sa stabilité, de prévoir des moyens lui permettant de prendre appui sur le sol sans que, pour autant, ses quatre roues soient situées dans un même plan. C'est pourquoi, la plupart du temps, l'essieu avant est monté de façon telle qu'il puisse présenter un débattement angulaire déterminé autour d'un axe longitudinal, deux butées latérales permettant de fixer le débattement angulaire autorisé. Le véhicule se trouve ainsi en appui sur le sol par ses deux roues arrière, et par ses deux roues avant, par l'intermédiaire d'un axe de rotation, de sorte que son polygone de sustentation se trouve réduit à un simple triangle. Cette disposition, à polygone de sustentation réduit, présente de notables inconvénients. En effet, si le centre de gravité du véhicule seul se trouve bien à l'intérieur du triangle de sustentation, lorsque l'on attelle ledit véhicule à un élément à tracter, l'effort de traction ainsi engendré produit un couple qui a tendance à surcharger l'essieu arrière et à soulager l'essieu avant de sorte que, la plupart du temps, afin d'éviter que les roues avant du véhicule ne perdent leur adhérence avec le sol, les utilisateurs sont contraints de disposer une charge plus ou moins importante sur l'avant de celui-ci. A l'opposé, lorsque l'on utilise le véhicule comme manipulateur de charge, on surcharge ainsi l'essieu avant et on soulage l'essieu arrière, de sorte que l'utilisateur est conduit à surcharger l'essieu arrière afin de conserver l'adhérence des roues arrière de celui-ci avec le sol. Lorsque l'on fait se déplacer un tel véhicule, ainsi chargé, sur un sol de culture qui, en raison de ses irrégularités, crée des accélérations latérales, ces dernières ont pour effet de compromettre sa stabilité. Ce véhicule est ainsi particulièrement vulnérable lorsque, par suite d'une manipulation, sur l'avant, d'une lourde charge, le centre de gravité de l'ensemble constitué par le tracteur et la charge se trouve quasiment à la verticale de l'articulation de l'essieu avant. Dans ces conditions une accélération latérale, même relativement faible, se révèle alors suffisante pour faire basculer le véhicule. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant des moyens permettant d'augmenter la surface du polygone de sustentation de ce type de véhicule, en remplaçant le triangle de sustentation par un trapèze de même hauteur que ledit triangle. La présente invention a ainsi pour objet un dispositif stabilisateur pour véhicule, notamment pour véhicule agricole, du type comportant un essieu arrière solidaire du châssis du véhicule et un essieu avant, articulé sur le châssis, autour d'un axe longitudinal, caractérisé en ce qu'il comporte, sur au moins l'un des côtés du véhicule, des moyens de suspension disposés entre le châssis et l'essieu avant. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est une vue schématique de profil d'un véhicule suivant l'état antérieur de la technique. La figure 2 est une vue de dessus schématique du véhicule représenté sur la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe partielle verticale, à plus grande échelle, suivant l'essieu avant, d'un véhicule équipé d'un dispositif de stabilisation suivant l'invention. La figure 4 est une vue schématique en coupe verticale, suivant l'essieu avant, d'un véhicule équipé du dispositif de stabilisation suivant l'invention représenté sur la figure 3, le véhicule étant soumis à une sollicitation transversale. La figure 5 est une vue de dessus schématique d'un véhicule équipé du dispositif de stabilisation suivant l'invention. La figure 6 est une vue en coupe verticale, suivant l'essieu avant, d'un véhicule équipé d'un second mode de mise en oeuvre d'un dispositif de stabilisation suivant l'invention. La figure 7 est une vue schématique en coupe verticale, suivant l'essieu avant, d'un véhicule équipé d'une variante du second mode de mise en oeuvre d'un dispositif de stabilisation suivant l'invention. Sur les figures 1 et 2 on a représenté un véhicule agricole suivant l'état antérieur de la technique, destiné à assurer la manipulation de charges au moyen d'un dispositif élévateur. Ce véhicule est essentiellement constitué d'un châssis 1 qui est relié, par des moyens de fixation rigides, à un essieu arrière 3 du véhicule portant des roues arrière 5 et, par des moyens oscillants suivant un axe longitudinal yy', à l'essieu avant 7 de celui-ci, portant des roues avant 8. Le dispositif élévateur équipant le véhicule, à l'avant de celui-ci, est composé de deux montants verticaux 9 solidaires du châssis 1, aux extrémités supérieures desquels sont respectivement articulés deux bras coudés 11, qui peuvent pivoter, autour d'un axe horizontal et transversal, sous l'action d'un vérin hydraulique 13 dont le corps 13a et la tige de piston 13b sont respectivement solidaires d'un montant 9 et d'un bras 11. Un support antérieur 15 est monté articulé aux extrémités antérieures libres des bras 11, de façon à pouvoir pivoter autour d'un axe horizontal et transversal, sous l'action d'un second vérin hydraulique 17 dont le corps 17a et la tige de piston 17b sont respectivement reliés au support 15 et aux bras coudés 11. Dans ces conditions on constate, comme représenté sur la figure 2, que le polygone de sustentation du véhicule est, dans le cas présent, constitué d'un triangle isocèle OAA' dont le sommet O de la hauteur est situé au point d'articulation entre le châssis 1 et l'essieu avant 7, et les sommets de la base A et A' sont situés en des points constitués par les points de contact des roues arrière 5 du véhicule avec le sol. Lorsqu'aucune charge n'est disposée dans le support antérieur 15 du véhicule, le centre de gravité de celui-ci est situé en un point G, à l'intérieur du triangle de sustentation OAA', au voisinage de l'axe de symétrie yy' du véhicule. Par contre, lorsqu'une charge 21 est disposée dans le support antérieur 15, le centre de gravité de l'ensemble constitué par le véhicule et la charge qu'il supporte se déplace vers l'avant, en un point G' se rapprochant d'autant plus du sommet O du triangle de sustentation que la charge 21 contenue dans le support 15 est plus importante, de sorte que le déséquilibre du véhicule s'accroît lorsque la charge 21 disposée dans le support 15 augmente Comme représenté sur la figure 3, la partie supérieure du centre de l'essieu avant 7 du véhicule est pourvue d'une fourche, ou chape à deux branches 55, ouverte vers le haut, qui reçoit, entre ses deux branches une patte inférieure 57 solidaire de la partie avant 58 du véhicule, elle-même solidaire du châssis 1. La fourche 55 et la patte 57 sont traversées par un axe d'articulation 59, de centre O, et de direction longitudinale yy', ce qui autorise le pivotement relatif de ladite partie avant 58 du véhicule par rapport à l'essieu avant 7, autour de cet axe yy'. Suivant l'invention, la partie avant 58 du véhicule qui est disposée au-dessus de l'essieu avant 7, est pourvue latéralement de deux dispositifs de suspension additionnels 23, disposés symétriquement par rapport au plan vertical et longitudinal P contenant l'axe longitudinal yy', et dont un seul est représenté sur la figure 3. Chaque dispositif de suspension additionnel 23 comprend un support supérieur 24 constitué de deux ailes perpendiculaires, à savoir une première aile 25 verticale, fixée sur la partie avant 58 du véhicule par des boulons 27, et une seconde aile 29 horizontale, s'étendant vers l'extérieur, la rigidification de ces deux ailes étant assurée par une nervure diagonale 31. Deux coupelles horizontales 35,37, s'ouvrant l'une vers l'autre, sont disposées suivant un axe vertical zz' distant du centre de rotation O d'une longueur a, et elles sont respectivement en contact avec la face inférieure de l'aile horizontale 29 et avec la face supérieure d'une plaque 34 rendue solidaire de la face supérieure de l'essieu avant 7, par des brides 41. Un ressort de compression 45, soumis à une précontrainte de compression, s'étend verticalement entre les deux coupelles 35,37 sur lesquelles il prend appui. Chaque ressort 45 est maintenu en état de précontrainte par un câble vertical 47, travaillant en traction, dont l'extrémité inférieure 49 est accrochée à la coupelle inférieure 37 et la partie extrême supérieure 50, passant à travers un trou dans la coupelle supérieure 35 et un trou dans l'aile horizontale 29 est bloquée, en appui sur l'aile horizontale 29, par un système de passe-fil et d'écrou 51, à une longueur 1 telle qu'en l'absence de toute contrainte sur la partie avant 58 du véhicule, les deux ailes 29 sont parallèles à l'essieu avant 7. Dans ces conditions on constate que, si le ressort 45 peut être comprimé sous l'action d'une charge, il ne peut, par contre, se détendre au-delà d'une longueur prédéterminée puisque sa longueur maximale est déterminée par la longueur 1 du câble 47. Dans ces conditions, et comme représenté sur la figure 4, lorsque, au cours de son déplacement sur le sol, le véhicule subit, en raison par exemple des irrégularités du sol, une accélération comportant une composante transversale, c'est-à-dire perpendiculaire au plan vertical P contenant l'axe d'articulation longitudinal yy', celle-ci engendre un effort F créant un couple de rotation C par rapport au centre de pivotement O, couple qui tend à faire pivoter le châssis 1 du véhicule autour du centre de pivotement O, ce qui a pour effet de comprimer l'un des ressorts 45 (disposé à gauche sur la figure 4) jusqu'à ce que la force de compression atteinte par celui-ci gènère une force de rappel F' créant, par rapport au centre de pivotement O, un couple antagoniste C'. Lorsque le couple C' créé par la force de rappel F' est égal au couple C, le châssis 1 du véhicule se stabilise dans cette position. Au cours de ce mouvement, comme montré sur la figure 4, le second ressort 45, (disposé à droite sur la figure 4) puisque ne pouvant s'allonger en raison du cable de traction 47, conserve sa longueur 1 si bien que la coupelle inférieure 37 décolle de la surface supérieure de l'essieu avant 7. Comme représenté de façon schématique sur la figure 5, l'utilisation des deux dispositifs de suspension additionnels 23, comprenant les ressorts de compression 45, de part et d'autre du centre de rotation O, à une distance a de celui-ci, permet de créer, en utilisation normale sur une surface plane, deux nouveaux points d'appui B,B' alignés transversalement avec le point O, à la distance a et symétriques par rapport à ce point, ce qui a pour effet de transformer le triangle isocèle de sustentation du véhicule en un trapèze isocèle de petite base BB' et de grande base AA'. La surface du polygone de sustentation du véhicule se trouve ainsi augmentée et, de surcroît, cette augmentation de surface est réalisée là où cette surface était particulièrement réduite et en une zone où, de plus, le centre de gravité G' du tracteur et de la charge est amené à se déplacer. La présente invention permet donc d'améliorer de façon particulièrement efficace la stabilité du véhicule. Le présent dispositif permet d'autre part d'amortir et limiter l'importance du débattement angulaire du châssis 1 par rapport à l'essieu avant 7. Bien entendu les ressorts de compression 45 pourraient être remplacés par tout autre système amortisseur, tel que des coussins de suspens ion, ou tout autre moyen de type hydropneumatique. Ainsi, dans la variante de mise en oeuvre représentée sur la figure 6, chaque dispositif de suspension additionnel 23' comprend, à la place du ressort 45, un vérin hydraulique vertical 65, dont le corps 67, est solidaire du support 24 fixé à la partie avant 58 du tracteur, et l'extrémité inférieure de la tige de piston 69, mobile dans le corps 67, est liée, par une articulation, à l'essieu avant 7. L'intérieur du corps 67 du vérin 65 est relié, par une canalisation 71, à un clapet 73 dit "clapet parachute", ce type de clapet présentant la propriété d'assurer le blocage du vérin dans le cas où le déplacement du piston dans le corps 67 s'effectue de façon brutale. Les "clapets parachute" 73 sont reliés, de façon connue, par une canalisation 75 à une réserve de fluide hydraulique 77. Dans ces conditions, lorsque le véhicule subit une forte accélération transversale, les pistons 69 des vérins 65 sont sollicités brutalement, ce qui bloque les "clapets parachute" 73, et les vérins 65 se comportent dès lors comme des éléments rigides. Tel est par exemple le cas lorsque l'une des roues du véhicule passe dans une ornière ou sur une bosse. Dans ces conditions, le polygone de sustentation est constitué d'un trapèze AA'B'lBl dont la surface est encore agrandie par rapport à celle du trapèze AA'B'B puisque les extrémités de sa petite base sont respectivement constituées des points de contact B1 et B'1 des roues avant 8 du véhicule avec le sol BAA'B' et l'équilibre du véhicule est ainsi renforcé. Par contre le présent dispositif n' empêche pas l'inclinaison relative du châssis 1 par rapport à l'essieu avant 7, qui est nécessaire pour que les roues du véhicule restent en contact avec le sol lorsque celui-ci se déplace sur un terrain non plan. En effet, les "clapets parachute" 73 sont pourvus de moyens de réglage 74 permettant d'ajuster leur sensibilité de façon telle qu'une modification de l'inclinaison des plans respectifs contenant les roues avant et arrière du véhicule soit insuffisante pour provoquer un blocage des " clapets parachute". Dans la variante d'exécution représentée sur la figure 7, il est prévu un seul dispositif de suspension additionnel 23", monté d'un seul côté du véhicule et comprenant, à la place des deux vérins hydrauliques 65 un seul vérin à double effet 65' dont chacune des chambres supérieure 65'a et inférieure 65'b est reliée, comme précédemment, à un clapet parachute respectif 73,73'. REVENDICATIONS 1.- Dispositif stabilisateur pour véhicule, notamment pour véhicule agricole, du type comportant un essieu arrière (3) solidaire du châssis (1) du véhicule, et un essieu avant (7), articulé sur le châssis (1), autour d'un axe longitudinal (yy'), caractérisé en ce qu'il comporte, sur au moins l'un des côtés du véhicule, des moyens de suspension (23,23',23") disposés entre le châssis (1) et l'essieu avant (7). 2.- Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de suspension (23,23') sont disposés de part et d'autre de l'axe d'articulation longitudinal (yy'). 3.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens de suspension (23) comportent des moyens élastiques (45). 4.- Dispositif suivant la revendication 3 caractérisé en ce que les moyens élastiques sont constitués de coussins pneumatiques. 5.- Dispositif suivant la revendication 3 caractérisé en ce que les moyens élastiques sont constitués de ressorts de compression (45). 6.- Dispositif suivant la revendication 5 caractérisé en ce que les ressorts de compression (45) sont soumis et maintenus en état de précontrainte. 7.- Dispositif suivant la revendication 6 caractérisé en ce que les moyens de précontrainte sont constitués d'un câble de traction (47) reliant les deux extrémités de chaque ressort (45). 8.- Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de suspension (23',23") comprennent au moins un vérin hydraulique (65,65'). 9.- Dispositif suivant la revendication 8 caractérisé en ce que les moyens de suspension (23',23") comportent des moyens (73) aptes à rendre les vérins (65,65') rigides lorsqu'ils sont soumis à une forte accélération. 10.- Dispositif suivant la revendication 9 caractérisé en ce que chaque vérin hydraulique (65,65') est alimenté par l'intermédiaire d'un "clapet parachute" (67,67'), c'est-à-dire d'un clapet apte à se bloquer lorsque le véhicule est soumis à une accélération transversale importante, de façon à rendre rigide ledit vérin hydraulique (65,65').