Brevet FR2681500A1 — publié le 19930326

nror-edR et dispositif pour la régulation verticale, par rapport à la surface du sol, d'un outil monté à l'arrière d'un véhicule et tracteur agricole gui en est équipe. La présente invention concerne des perfectionnements apportés à la régulation de la position verticale, par rapport à la surface du sol, d'un outil de travail qui est monté à l'arrière d'un véhicule, notamment un tracteur ou analogue, par l'intermédiaire de moyens de montage déplaçables. L'invention trouve une application préférée, bien que non exclusive, dans le domaine des tracteurs agricoles, en permettant un asservissement efficace de la position verticale d'un outil aratoire, par exemple d'un soc ou d'un ensemble de socs de labourage. Les systèmes employés actuellement dans le but d'une régulation ou d'un asservissement de la position verticale, par rapport à la surface du sol (c'est-à-dire maintenu au-dessus du sol ou enfoncé dans le sol), d'un outil porté par un véhicule prévoient une régulation de position d'un ou de plusieurs bras de support de l'outil par rapport au véhicule (bras de relevage d'un tracteur notamment), un capteur d'effort de traction, et parfois un système de mesure de vitesse au sol (par exemple du type radar doppler) permettant de mesurer et/ou de limiter le patinage des roues motrices. Toutefois, ces systèmes connus ne permettent pas de réguler correctement la position verticale de l'outil, et en particulier sa profondeur de travail s'il est engagé dans le sol, car - si l'asservissement est réalisé par une régulation de position de l'outil par rapport au véhicule, la posi tion verticale de l'outil (et notamment sa profondeur de travail) est directement fonction de la posture du véhicule, - si l'asservissement est effectué par une régulation d'effort, la profondeur de l'outil engagé dans le sol est fonction de la dureté du terrain. En outre, un asservissement ou régulation de position de l'outil par rapport à la surface du sol se trouve compliqué par le fait que l'outil engagé dans le sol peut avoir tendance, de par sa forme même, à s'enfoncer dans le sol (cas des socs de labourage par exemple). L'invention a essentiellement pour objet de remédier aux inconvénients précités des systèmes actuellement utilisés et de proposer des moyens aptes à assurer un positionnement de l'outil à une distance (notamment une profondeur) constante par rapport à la surface du sol, quelles que soient les conditions environnantes, et notamment quelle que soit la posture du véhicule, quel que soit l'effort nécessaire pour le déplacement de l'outil et quelle que soit la forme de l'outil engagé dans le sol et sa propension à sty enfoncer. A ces fins, selon un premier de ses aspects, l'invention propose un procédé pour réguler la position verticale, par rapport à la surface du sol, d'un outil de travail qui est monté à l'arrière d'un véhiculer notamment un tracteur ou analogue, par l'intermédiaire de moyens de montage déplaçables, lequel procédé, étant agencé selon l'invention, se caractérise essentiellement en ce qu'en un emplacement du véhicule asservi à la position verticale de l'outil, on émet un signal ultrasonore en direction de la surface du sol et on recueille un signal ultrasonore réfléchi, en ce qu'on en déduit la position de l'outil par rapport à la surface du sol et en ce qu'on agit éventuellement sur les moyens de commande pour replacer l'outil dans une position verticale prédéterminée par rapport à la surface du sol. Le recours à des ultrasons en tant que signal de mesure permet de s'affranchir des perturbations que subiraient de façon générale les rayonnements électromagnétiques (notamment lumineux et infrarouges) s'ils étaient utilisés dans de telles circonstances. En outre les matériels à ultrasons (émetteurs et récepteurs) sont moins sensibles à la poussière et à la boue et ils peuvent facilement être mis en place en des emplacements exposés aux intempéries, comme sur les bras de relevage d'un tracteur. Ces composants ultrasonores sont peu encombrants et l'électronique qui doit leur être associée peut actuellement être suffisamment miniaturisée pour être logée dans un coffret de petites dimensions apte à trouver place à l'abri dans la cabine du véhicule. Pour diminuer l'influence d'un sol inégal (champ labouré) tout en réduisant au minimum les composants à ultrasons (un émetteur et un récepteur), on émet le signal ultrasonore et on recueille le signal réfléchi en des emplacements situés approximativement symétriquement de part et d'autre de l'axe longitudinal du véhicule et le signal ultrasonore est émis transversalement à l'axe longitudinal du véhicule dans une direction approximativement inclinée vers la projection dudit axe sur le sol. De préférence, l'émission et la réception des signaux ultrasonores sont effectuées à l'emplacement des susdits moyens de montage déplaçables de l'outil sur le véhicule, car ces moyens de montage déplaçables (notamment les bras de relevage d'un tracteur agricole) sont situés de part et d'autre de l'axe longitudinal du véhicule, au plus près de l'outil qu'ils supportent et leur position est directement (notamment linéairement) liée à la profondeur de travail de l'outil. Une émission et une détection ultrasonore effectuées à partir de l'outil lui-même conduiraient certes à une mesure directe, donc plus précise et plus efficace, mais il en résulterait plusieurs inconvénients : d'une part chaque outil devrait être équipé de ses propres moyens ultrasonores, d'où une multiplicité desdits moyens et un accroissement du coût des outils ainsi équipés ; d'autre part, il se poserait le problème de la liaison électrique de l'outil avec le véhicule alors que de telles liaisons électriques n' existent pas habituellement. La solution consistant à monter les moyens ultrasonores sur le véhicule, même si elle conduit à des mesures un peu moins exactes, offre toutefois les avantages essentiels d'un coût nettement moindre et d'une fiabilité supérieure en raison de l'absence de connexion entre l'outil et le véhicule. Selon un second de ses aspects, l'invention propose un dispositif pour réguler la position verticale, par rapport à la surface du sol, d'un outil de travail qui est monté à l'arrière d'un véhicule, notamment un tracteur ou analogue, par l'intermédiaire de moyens de montage déplaçables, lequel dispositif, étant agencé conformément à l'invention, se caractérise essentiellement en ce qu'il comprend au moins un émetteur et au moins un récepteur de signal ultrasonore montés sur le véhicule de manière à être asservis verticalement à la position verticale de l'outil, des moyens pour déduire du signal recueilli par le récepteur une information de position de l'outil par rapport à la surface du sol et des moyens de comparaison pour comparer la position détectée de l'outil avec une valeur prédéterminée et exciter éventuellement des moyens de commande pour déplacer les moyens de montage afin de ramener l'outil dans sa position souhaitée. De préférence, l'émetteur et le récepteur d'ultrasons sont fixés aux moyens de montage déplaçables supportant 1 'outil. Avantageusement, l'émetteur et le récepteur d'ultrasons sont disposés approximativement symétriquement de part et d'autre du plan médian du véhicule et de manière que le signal ultrasonore soit émis transversalement à ce plan médian, dans une direction approximativement inclinée vers l'intersection dudit plan avec le sol. Pour accroitre la fiabilité du fonctionnement du dispositif, on peut prévoir que des moyens de traitement du signal recueilli par le récepteur sont agencés pour fournir un signal d'asservissement exploitable en relation avec différents types d'états de surface de terrain. L'invention trouve une application préférée dans l'équipement d'un tracteur agricole ou analogue équipé de moyens de fixation trois points de support d'outil aratoire, qui se caractérise alors en ce qu'il est équipé d'un dispositif défini ci-dessus qui est solidaire du ou des bras de relevage de l'outil et associés aux moyens de fixation trois points. L'emploi dans ce contexte du dispositif conforme à l'invention trouve un intérêt tout particulier lorsque l'outil est constitué par une charrue, car il permet alors de compenser efficacement et utilement l'enfoncement variable que subissent les socs de labourage en raison de leur forme dans des terrains dont la dureté peut varier localement. Bien entendu, il est possible de compléter l'équipement du tracteur en adjoignant, au dispositif conforme à l'invention, des moyens de détection de l'effort de traction et/ou des moyens de contrôle du patinage des roues motrices employés actuellement. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation préféré donné uniquement à titre d'exemple non limitatif. Dans cette description, on se réfère au dessin ci-annexé sur lequel - la figure 1 est une vue schématique de côté d'un tracteur agricole équipé conformément à l'invention; - la figure 2 est une vue schématique de derrière du tracteur de la figure 1, avec l'outil aratoire enlevé ; et - la figure 3 est un schéma synoptique du dispositif conforme à l'invention. Aux figures 1 et 2 est représenté, très schématiquement, un véhicule 1, tel qu'un tracteur agricole, qui supporte à sa partie arrière, en porte à faux, un outil aratoire 2 tel qu'une charrue à plusieurs socs 3 engagés dans le sol. D'une façon classique, l'outil 2 est monté sur le tracteur par l'intermédiaire d'une fixation trois points habituelle (non visible) et deux bras de relevage 4 associés à cette fixation trois points et déplaçables verticalement (flèche 5) permettent de relever l'outil. Sur le tracteur 1, mais au plus près de l'outil 2, sont montés un émetteur ultrasonore 6 dirigé vers le sol et un récepteur ultrasonore 7 tourné vers le sol pour recueillir les ondes réfléchies par le sol. Pour s'affranchir de l'influence des irrégularités du sol (champ labouré par exemple) sur lequel se déplace le tracteur tout en n utilisant qu'un nombre aussi réduit que possible de composants (un émetteur et un récepteur), l'émetteur et le récepteur sont orientés approximativement transversalement à l'axe longitudinal du véhicule et approximativement en direction de la projection sur le sol du milieu de la largeur du véhicule. En outre, l'émetteur 6 et le récepteur 7 devant suivre les déplacements verticaux de l'outil 2 pour être en mesure de fournir un signal représentatif de la position vertical de l'outil 2 par rapport à la surface 8 du sol, il est alors avantageux de les monter respectivement sur les deux bras de relevage 4, au plus près de l'outil 2, de manière qu'ils soient disposés approximativement symétriquement de part et d'autre du plan médian P du véhicule et que la mesure se fasse approximativement à l'intersection I de ce plan P et de la surface 8 du sol, quelle que soit la position (inclinaison transversale, cabrage,...) du véhicule. Les capteurs 3 à ultrasons peuvent être d'un type étanche travaillant sur une fréquence de l'ordre de 40 kHz, qui sont aptes à effectuer une détection rapprochée et qui sont couramment disponibles dans le commerce et donc peu coûteux. Les capteurs à ultrasons (émetteur 6 et récepteur 7) sont associés à un équipement électronique qui peut être intégré dans un boitier 9 disposé à l'abri dans la cabine du véhicule. Cet équipement électronique comprend essentiellement, comme représenté schématiquement à la figure 3, une unité génératrice 10 reliée au capteur émetteur d'ultrasons 6, une unité réceptrice 11 reliée au capteur récepteur 7 et une unité 12 de traitement des signaux issus de l'unité réceptrice 11. Les signaux ainsi obtenus peuvent exciter un indicateur 13, par exemple un indicateur lumineux, signalant à l'utilisateur les manoeuvres à effectuer manuellement (montée ou descente de l'outil) et/ou peuvent exciter une unité de commande 14 apte à actionner automatiquement, dans le sens souhaitable, les bras de relevage 4. Le recours à une électronique architecturée autour d'un microprocesseur permet de réunir efficacité, fiabilité et compacité. Il est souhaitable de prévoir un réglage, soit manuel (boîtier 15), soit automatique, qui permet d'adapter la sensibilité du dispositif en fonction de la nature du terrain ; une telle information peut par exemple être obtenue automatiquement par analyse du signal reçu par le récepteur 7, signal qui reflète l'état de surface du terrain (terre labourée, terrain fauché,...). Bien entendu, la mise en oeuvre du dispositif de l'invention n'exclut pas son association avec les moyens traditionnels de détection de l'effort de traction et/ou de contrôle du patinage des roues motrices. Le recours aux moyens conformes à l'invention permet le travail de la terre avec un outil situé à une distance sensiblement constante de la surface du sol, et en particulier avec un outil engagé en terre avec une profondeur constante , quelle que soit la posture du véhicule et la nature générale ou locale du terrain. Il en résulte une bonne régularité de la profondeur de travail et donc un travail plus efficace de la terre sur l'ensemble du terrain, ainsi qu'un gain de temps et d'énergie se traduisant par un travail plus économique. Comme déjà indiqué, l'invention peut être mise en oeuvre pour tous types de travaux de la terre et être associée à toutes sortes d'outils, aériens ou sousterrains ; toutefois, elle trouve son intérêt le plus grand en association avec la charrue dont les socs, de par leur forme même et indépendemment d'autres facteurs, ont tendance à s'enfoncer d'eux-mêmes dans le sol. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus particulièrement envisagés elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Procédé pour réguler la position verticale, par rapport à la surface du sol, d'un outil de travail qui est monté à l'arrière d'un véhicule, notamment un tracteur ou analogue, par l'intermédiaire de moyens de montage déplaçables, caractérisé en ce qu'en un emplacement du véhicule asservi à la position verticale de l'outil, on émet un signal ultrasonore en direction de la surface du sol et on recueille un signal ultrasonore réfléchi, en ce qu'on en déduit la position de l'outil par rapport à la surface du sol et en ce qu'on agit éventuellement sur les moyens de commande pour replacer l'outil dans une position verticale prédéterminée par rapport à la surface du sol. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on émet le signal ultrasonore et on recueille le signal réfléchi en des emplacements situés approximativement symétriquement de part et d'autre de l'axe longitudinal du véhicule et en ce que le signal ultrasonore est émis transversalement à l'axe longitudinal du véhicule dans une direction approximativement inclinée vers la projection dudit axe sur le sol. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'émission et la réception des signaux ultrasonores sont effectuées à l'emplacement des susdits moyens de montage déplaçables de l'outil sur le véhicule. 4. Dispositif pour réguler la position verticale, par rapport à la surface du sol, d'un outil de travail (2) qui est monté à l'arrière d'un véhicule (1), notamment un tracteur ou analogue, par l'intermédiaire de moyens de montage déplaçables (4), caractérisé en ce qu'il comprend au moins un émetteur (6) et au moins un récepteur (7) de signal ultrasonore montés sur le véhicule (1) de manière à être asservis verticalement à la position verticale de l'outil (2) et des moyens de comparaison pour comparer la position détectée de l'outil avec une valeur prédéterminée, des moyens pour déduire du signal recueilli par le récepteur une information de position de l'outil par rapport à la surface du sol et exciter éventuellement des moyens de commande pour déplacer les moyens de montage (4) afin de ramener l'outil dans sa position souhaitée. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'émetteur (6) et le récepteur (7) d'ultrasons sont fixés aux moyens de montage déplaçables (4) supportant l'outil (2). 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'émetteur (6) et le récepteur (7) d'ultrasons sont situés approximativement symétriquement de part et d'autre du plan médian (P) du véhicule (1) et en ce qu'ils sont disposés de manière que le signal ultrasonore soit émis transversalement à ce plan médian du véhicule dans une direction approximativement inclinée vers l'intersection (I) dudit plan (P) avec le sol (8). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que des moyens (9) de traitement du signal recueilli par le récepteur sont agencés pour fournir un signal d'asservissement exploitable en relation avec différents types d'états de surface de terrain. 8. Tracteur agricole ou analogue équipé de moyens de fixation trois points de support d'outil aratoire, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7 qui est solidaire du ou des bras de relevage (4) de l'outil associés aux moyens de fixation trois points. 9. Tracteur agricole selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'outil (2) est une charrue. 10. Tracteur agricole selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il est équipé en outre de moyens de détection de l'effort de traction et/ou de moyens de contrôle du patinage des roues motrices.