Brevet FR2686432A1 — publié le 19930723

DISPOSITIF DE FILOGUIDAGE D'ENGINS AUTOMOTEURS A VOLANT La présente invention a trait à un dispositif de filoguidage d'engins ou véhicules automoteurs possédant un volant de direction et, plus précisément, à un dispositif de filoguidage susceptible d'être adapté à tout engin du type à volant en sorte de permettre à cet engin d'être, soit utilisé en conduite humaine à la manière habituelle, soit en pilotage automatique par filoguidage en substituant à la commande manuelle du volant une commande mécanique automatique. Le but de l'invention est de proposer un système simple, amovible, susceptible de s'installer facilement et rapidement sur tout engin à volant avec un minimum d'adaptation de ce dernier et de s'enlever tout aussi facilement. Le dispositif de l'invention applique le principe connu du filoguidage selon lequel un fil électrique, posé sur le sol ou enterré, créé , lorsqu'il est parcouru par un courant électrique, un champ magnétique dont 1 l'intensité varie proportionnellement à la distance par rapport au fil. A l'aide d'un capteur, constitué de deux bobines magnétiques croisées à 900, le champ magnétique est transformé en signal électrique et traité. Ce capteur, installé sur l'engin à guider, alimente un dispositif d'asservissement en direction de l'engin, permettant de corriger l'écart de positionnement de l'engin par rapport au fil de guidage. L'invention vise à proposer un mode d'asservissement de direction particulier consistant à agir directement sur le volant de l'engin pour corriger sa trajectoire et suivre ainsi le fil de guidage. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de filoguidage d'engins automoteurs à volant, comprenant, d'une part, un fil de guidage posé sur le sol ou enterré suivant une boucle de configuration quelconque et parcouru par un courant électrique approprié et, d'autre part, un dispositif d'asservissement de la direction de l'engin, installé sur ce dernier et comprenant un capteur monté de façon à capter le champ magnétique du fil de guidage, un boîtier de traitement des signaux engendrés par ledit capteur, une source d'énergie électrique constituée par une source indépendante ou par la batterie de l'engin et un moyen propre à agir sur le train de direction de l'engin en vue de corriger sa trajectoire, caractérisé en ce que ledit moyen propre à agir sur ledit train directeur est constitué d'un dispositif facilement amovible comprenant un ensemble moto-réducteur, des moyens solidaires dudit ensemble permettant la solidarisation et la désolidarisation de l'arbre de sortie du moto-réducteur vis-àvis du volant de l'engin et des moyens propres à immobiliser ledit ensemble moto-réducteur par rapport au bâti ou autre point d'appui fixe de l'engin, ledit dispositif étant relié audit boîtier de traitement des signaux du capteur et à ladite source d'énergie. Un tel système permet un guidage automatique de l'engin par une action correctrice de trajectoire exercée directement sur le volant par l'ensemble moto-réducteur en fonction des signaux délivrés par le capteur et convenablement traités, l'entraînement en rotation du volant par l'arbre de sortie du moto-réducteur étant rendu possible, via lesdits moyens d'accouplement au volant, grâce au blocage en contre-rotation de l'ensemble moto-réducteur qui est immobilisé par rapport au bâti ou à une partie fixe quelconque de l'engin. Cet engin peut ainsi se déplacer le long de la boucle du fil de guidage, automatiquement, à une vitesse constante préfixée et accomplir un ou plusieurs tours complets de ladite boucle. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement et en regard du dessin annexé sur lequel - Figure l est une vue en élévation latérale d'un mini tracteur équipé d'un dispositif selon l'invention, et - Figure 2 est une coupe axiale schématique des moyens d'entraînement en rotation du volant de l'engin de la figure 1. Sur la figure l, on a représenté schématiquement en élévation latérale un mini-tracteur 1 à usage agricole et horticole, comprenant un bâti 2 monté sur deux roues arrière 3 motrices et deux roues avant 4 directrices commandées par un volant 5, l'engin étant mû par un moteur diesel ou à essence et pourvu d'une batterie électrique 6. En utilisation habituelle de l'engin 1, par exemple pour tondre une pelouse ou arroser une surface, l'engin est muni de l'équipement nécessaire (non représenté) et est piloté par une personne assise sur le siège 7, avec ses pieds reposant sur des repose-pieds 8 disposés latéralement au bâti 2, et manoeuvrant le volant 5. L'invention vise à substituer à une telle commande manuelle de la direction de l'engin l une commande automatique, sans intervention humaine de la rotation du volant 5, dans le cadre d'un filoguidage automatique dont le principe est bien connu. Conformément à l'invention, il est prévu un ensemble motoréducteur 9 muni de moyens, symbolisés en 10 sur la figure l, de solidarisation-désolidarisation vis-à-vis du volant 5, et de moyens, symbolisés en 11, d'immobilisation temporaire de l'ensemble 9 par rapport au bâti 2 ou autre point fixe de l'engin 1, pour permettre l'entraînement en rotation, dans un sens ou dans l'autre, du volant 5 par l'arbre de sortie du moto-réducteur 9. L'ensemble 9 comporte un moteur électrique relié par une liaison électrique 12 à un boîtier 13, fixé de manière facilement amovible sur le capot ou une autre partie appropriée de l'engin, regroupant les circuits électroniques de traitement des signaux délivrés par un capteur 14 chargé de détecter les variations du champ électromagnétique créé par un fil électrique 15, posé au sol ou enterré, disposé en boucle fermée et connecté à un générateur approprié (non représenté). Le capteur 14 est constitué, à la manière connue, de deux bobines croisées à 900 chargées de détecter, au cours du déplacement de l'engin 1 le long du fil 15, tout déport latéral du capteur 14 par rapport au fil 15 supérieur à un seuil prédéterminé et consécutif à un écart de l'engin par rapport au fil 15. Ce déport est traduit par un signal électrique envoyé au boîtier 13 pour y être traité électroniquement en vue d'engendrer un signal approprié de commande de rectification de la trajectoire de l'engin. Un tel principe, ainsi que les modalités de réalisation du capteur 14, du fil 15 et de son générateur, et la nature des traitement des signaux du capteur 14 en vue d'engendrer des signaux de commande de rectification de trajectoire appropriés sont bien connus, ne constituent pas l'objet de l'invention et n'ont pas besoin d'être décrits plus en détail. Le boîtier 13 est relié à une source d'énergie électrique qui est soit une source incorporée au boîtier amovible 13, soit, de préférence, la batterie électrique 6 de l'engin 1, comme illustré par la figure 1. Dans le mode de réalisation représenté et selon une autre caractéristique de l'invention, le capteur 14 est fixé à l'extrémité d'une potence 16 disposée à l'avant et sur l'un des côtés de l'engin et solidaire en rotation du pivot (symbolisé en 17) porte-fusée de l'une des roues avant directrices 4. Le capteur 14 se trouve ainsi à quelques dizaines de centimètres au-dessus du sol, en avant de l'engin et sur le flanc droit selon la figure 1 et va pivoter autour de l'axe du pivot 17 en même temps que la roue 4. La figure 2 illustre un mode de réalisation des moyens d'accrochage de l'ensemble moto-réducteur 9 au volant 5. En 18 est représenté un moteur électrique approprié, par exemple, un moteur fonctionnant en mode pas-à-pas se prêtant bien à une indexation précise de l'amplitude de rotation, dans un sens ou dans l'autre, en fonction de signaux de commande électriques. Le moteur 18 entraîne, via un réducteur 19, un arbre de sortie 20 qui doit être accouplé au volant 5 dans l'axe de ce dernier. A cet effet, l'extrémité de l'arbre 20 est solidaire d'un plateau circulaire 21 perpendiculaire à l'arbre 20 et destiné à être posé à plat sur le volant 5 dont la couronne circulaire est enserrée par plusieurs mors périphériques 22 montés à déplacement radial sur le plateau 21 et décalés angulairement de manière appropriée. Un seul de ces mors 22 est représenté schématiquement sur la figure 2. Trois mors décalés de 1200 sont suffisants. Chaque mors 22 comprend un organe d'accrochage au volant constitué par un profilé en U 23 s'engageant à cheval sur la périphérie externe du volant 5. La pièce 23 est solidaire d'un coulisseau radial 24 mobile dans un guide 25 solidaire du plateau 21. Un ressort 26 interposé entre le guide 25 et le coulisseau 24 rappelle constamment ce dernier vers le centre du plateau 21. L'éloignement simultané du centre du plateau 21 des trois mors 22 est obtenu par une came 27 à profil approprié montée libre à rotation sur l'arbre 20. L'ensemble des organes 24 à 27 est recouvert d'un capotage protecteur 28 facilement amovible et solidaire du plateau 21. Les moyens de blocage en contre-rotation de l'ensemble 1819, en vue de permettre l'entraînement en rotation du volant 5 par les mors 22-23, sont constitués par une jambe de force 11 comprenant une partie îla solidaire de l'ensemble 18-19 et une partie îlb (figure 1) reliant la partie lîa à un point fixe d'appui, par exemple une partie du bâti 2 ou un accessoire fixe de l'engin. Dans le mode de réalisation illustré par la figure 1, l'extrémité inférieure de la partie llb de la jambe de force 11 est fixée de manière facilement amovible sur le repose-pied 8 gauche de l'engin, par exemple par boulonnage. Les parties îîa et llb sont articulées à leur jonction autour d'un axe horizontal qui peut également être déplacé le long de la partie llb afin d'adapter la jambe de force 11 au type d'engin 1 à équiper, en sorte de pouvoir plaquer le plateau 21 convenablement contre le volant 5. La mise en place des mors 22-23 sur le volant s'effectue en enlevant le capotage 28 et pivotant à la main la came 27 pour écarter les mors 22-23 afin de les engager sur le volant 5 comme illustré par la figure 2. Le volant 5 est ainsi solidarisé en rotation du plateau 21 par les trois mors 23 qui sont appliqués contre le volant par les ressorts de rappel 26. La pression des mors 23 est suffisante pour entraîner la rotation du volant lorsque la plateau 21 est entraîné par l'arbre 20. La potence 16 est également montée de façon facilement amovible sur le train avant de l'engin, de même que le boîtier 13 qui est par exemple sanglé sur le capot du moteur. Après connexion électrique des éléments 6, 13, 14 et 18, l'engin est prêt à être utilisé en pilotage automatique. Le moteur est lancé et embrayé en sorte de déplacer l'engin à une vitesse constante préfixée, qui peut bien entendu être réglée. Au fur et à mesure du déplacement de l'engin 1 le long du fil 15, si le capteur 14 est amené à se déporter d'un côté ou de l'autre du plan vertical contenant le fil 15, des signaux sont engendrés dans les circuits électroniques du boîtier 13, à partir des signaux de détection du capteur 14, et commandent l'envoi des ordres nécessaires au moteur 18 pour entraîner en rotation le plateau 21 et donc le volant 5 dans le sens approprié et de l'amplitude correspondante en vue de faire pivoter les roues avant 4 en sorte de ramener le capteur audessus du fil. Le montage du capteur 14 sur le pivot 17 du train avant permet au capteur de prendre plus rapidement en compte les changements de direction de l'engin 1 et d'effectuer un asservissement plus précis ctest-à-dire une remise sur la trajectoire correcte de l'engin à la fois plus rapide et plus douce en éliminant pratiquement tout phénomène d'oscillation autour de la position correcte. Le fil 15 peut être disposé sur le sol ou enterré de façon à contraindre l'engin à effectuer une trajectoire en boucle quelconque et à balayer si nécessaire la totalité d'une surface déterminée, ce qui permet d'utiliser l'engin pour arroser une pelouse ou la tondre par exemple. Bien d'autres utilisations de l'engin sont bien entendu possibles. Lorsque l'on veut arrêter l'engin, il suffit de venir à sa hauteur et de couper le contact pour arrêter le moteur. Lorsque l'on veut à nouveau utiliser normalement l'engin, le démontage de l'ensemble 9 à 11, 13, 14 et 16 est rapide et facile et l'engin est ramené dans son état d'utilisation habituel. Le dispositif peut se monter facilement sur tout engin à volant grâce à un minimum d'adaptation au niveau de la fixation de la jambe de force 11 et de la potence 16 notamment. D'autre part, même lorsque le dispositif est installé sur l'engin, on peut à tout moment s'installer aux commandes de l'engin et reprendre le contrôle manuel de la direction en prévoyant par exemple un débrayage entre l'arbre 20 et le plateau 21, l'ensemble 5-21 pouvant être alors pivoté facilement à la main. Le dispositif est avantageusement muni de sécurités permettant d'arrêter l'engin (coupure du moteur) en cas d'anomalies telles que : écartement important de l'engin par rapport au fil 15, défaut d'alimentation des circuits électroniques, coupure du fil 15, absence de signal dans le fil 15, rencontre d'un obstacle. Enfin, l'invention n'est évidemment pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit ci-dessus, mais en couvre au contraire toutes les variantes, notamment en ce qui concerne la nature et l'agencement des moyens d'accouplementdésaccouplement facile et rapide entre le plateau 21 ou l'arbre 20 et le volant 5, la nature et l'agencement de la jambe de force 11, le mode de fixation de cette dernière sur une partie fixe du bâti, ou autre partie de l'engin, les moyens de commande simultanée de l'écartement des mors (22,23) pour l'accrochage du volant (5), ainsi que l'emplacement du capteur 14 et son mode de montage sur le train directeur de l'engin ou une autre partie de celui-ci. REVENDICATIONS 1. Dispositif de filoguidage d'engins automoteurs à volant, comprenant, d'une part, un fil de guidage (15) sur le sol ou enterré suivant une boucle de configuration quelconque et parcouru par un courant électrique approprié et, d'autre part, un dispositif d'asservissement de la direction de l'engin (1), installé sur ce dernier et comprenant un capteur (14) monté de façon à capter le champ magnétique du fil de guidage (15), un boîtier (13) de traitement des signaux engendrés par ledit capteur, une source d'énergie électrique constituée par une source indépendante ou par la batterie (6) de l'engin et un moyen propre à agir sur le train directeur (4) de l'engin en vue de corriger sa trajectoire, caractérisé en ce que ledit moyen propre à agir sur ledit train directeur est constitué d'un dispositif facilement amovible comprenant un ensemble moto-réducteur (9), des moyens (10) solidaires dudit ensemble, permettant la solidarisation et la désolidarisation de l'arbre de sortie du moto-réducteur vis-àvis du volant (5) de l'engin et des moyens (11) propres à immobiliser ledit ensemble moto-réducteur (9) par rapport au bâti ou autre point d'appui fixe de l'engin, ledit dispositif étant relié audit boîtier (13) de traitement des signaux du capteur et à ladite source d'énergie (6). 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de solidarisation-désolidarisation de l'arbre de sortie (20) de l'ensemble moto-réducteur (9;18,19) vis-à-vis du volant (5) sont constitués par un plateau (21) solidaire dudit arbre de sortie (20) et portant au moins trois mors (22) à déplacement radial, rappelés élastiquement vers le centre du plateau et munis d'organes d'accrochage (23) du volant. 3. Dispositif suivant le revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les mors (22) sont munis d'un système de commande simultané de l'éloignement des mors en vue de permettre l'accrochage du volant (5). 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ledit système de commande simultanée des mors (22,23) est constitué par une came à profil approprié (27) montée à rotation sur ledit arbre de sortie (20) de l'ensemble motoréducteur (9;18,19). 5. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens propres à immobiliser ledit ensemble moto-réducteur (9;18,19) sont constitués par une jambe de force (11) solidaire de l'ensemble moto-réducteur et fixée de manière amovible, à son autre extrémité, sur l'un des repose-pieds de l'engin. 6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la jambe de force (11) comprend deux parties (lla, llb) articulées et réglables en position l'une par rapport à l'autre. 7. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit capteur (14) est porté par une potence (16) solidaire, par un montage amovible, du pivot (17) porte-fusée d'une roue directrice (4) de l'engin (1).