Brevet FR2775245A1 — publié le 19990827

DISPOSITIF ET PROCEDE DE CORRECTION DE L'ASSIETTE D'UN SOUS-ENSEMBLE MOBILE PAR RAPPORT A UN CHASSIS DE VEHICULE "TERRESTRE" La présente invention a trait au domaine du rattrapage d'angle que peut prendre la cabine, le siège ou tout autre sous-ensemble mobile se trouvant au-dessus d'un essieu de véhicule roulant sur une pente. En effet, lorsqu'un véhicule évolue sur une pente, le plan défini par au moins les points de contact de trois roues avec le sol adopte une inclinaison, qui est reprise par le véhicule dans son ensemble. L'orientation de la cabine, c'est à dire la correction de l'horizontalité de la cabine ou de tout autre sous-ensemble mobile se trouvant au-dessus de l'essieu a plusieurs avantages évoqués ci-après. Un premier avantage réside dans la possibilité pour le conducteur de se trouver dans une position confortable quelle que soit la pente sur laquelle évolue le véhicule qu'il conduit. En effet, bien que les roues doivent suivre le plan ou le contour du terrain sur lequel évolue le véhicule le plus précisément possible, l'inclinaison de la cabine ou du siège lorsque le véhicule suit un terrain en pente donne une mauvaise assise au conducteur, lequel est contraint de rattraper par contorsion l'angle pris par son siège. Un autre avantage concerne le rapprochement des roues du centre de gravité de l'ensemble du véhicule pour provoquer une meilleure adhérence dudit véhicule et évite les accidents trop nombreux dus au basculement d'un véhicule sur une pente trop importante. Plusieurs dispositifs de l'art antérieur ont plus ou moins répondu aux besoins des utilisateurs de véhicules devant se déplacer sur une pente. Un de ces dispositifs comprend un siège monté mobile sur un ou plusieurs axes par rapport à un châssis de véhicule et dont les mouvements sont soumis à la gravité. - 2 - Ainsi, lorsque le véhicule se déplace sur une pente, le siège et l'utilisateur assis dessus s'orientent de façon à ce que l'axe de symétrie de l'ensemble -siège, utilisateur- viennent dans un des plans verticaux passant par le centre de la Terre. Dans ce type de dispositif, les mouvements d'orientation sont guidés et les positions prises sont indexables par action manuelle, dans une certaine position dans le cas d'un déplacement sur pente constante. De plus, les mouvements de vibrations ou dus à des pentes non constantes sont amortis par un sous- ensemble élastique. Ce dispositif a pour inconvénient de demander une action manuelle pour maintenir en position le siège, ce qui n'est pas toujours évident lorsque le véhicule se déplace sur une pente. En outre, un sous-ensemble élastique n'est pas assez rigide pour éviter les déplacements du siège, lorsque le véhicule roule au- dessus d'une ornière ou sur une pente non régulière. En outre, ce dispositif et notamment un sous-ensemble élastique est difficilement adaptable à la correction d'assiette d'une cabine entière ou d'un module mobile par rapport au châssis du véhicule beaucoup plus important qu'un simple siège. Un autre dispositif décrit dans le brevet anglais n 2 024 926 comprend un siège lié par une liaison rotule à un châssis d'un véhicule. Sous l'action de la gravité, l'axe de symétrie du siège reste dans le plan de la verticale terrestre, les mouvements du siège étant amortis à partir d'un élément élastique logé à l'intérieur de la rotule. Un inconvénient à ce dispositif réside dans le fait que les mouvements du siège sont limités mécaniquement par la rotule qui consiste, en fait, en deux demi-sphères dont l'une est fixe et l'autre est mobile sur la première. Il en résulte que les grands angles de pentes ne sont pas corrigeables par un tel dispositif. De plus, il n'existe pas de dispositif de -3- maintien en position. Un inconvénient commun à ces deux dispositifs est qu'ils utilisent la gravité pour corriger l'assiette du siège. En outre, les mouvements dus à l'attraction terrestre, même amortis, sont difficilement contrôlables et sont soumis aux aléas des surfaces sur lesquelles circulent les véhicules utilisant lesdits dispositifs. De plus, l'utilisation de la gravité, bien que possible pour les adaptations demandant seulement la correction d'assiette d'un siège, devient difficilement envisageable lorsque le sous-ensemble mobile par rapport au châssis du véhicule est une cabine dans sa totalité ou un module de fonctionnement d'une machine agricole de grande envergure. En effet, le rattrapage de l'assiette d'une cabine de tracteur par exemple demanderait une grande masse pour assurer l'équilibrage ou bien un grand bras de levier. Un autre inconvénient à ces deux dispositifs, réside dans le fait qu'il n'est pas possible de paramétrer l'inclinaison du siège en fonction de la pente. Il est vrai qu'il peut se révéler intéressant de pouvoir donner un angle donné à un siège ou une cabine suivant la pente que suit le véhicule sans obligatoirement faire revenir le siège ou la cabine dans une position sensiblement horizontale. La demanderesse a donc constaté qu'il n'était pas envisageable d'utiliser la gravité comme dispositif de correction d'assiette. Cette utilisation bien que simplificatrice ne permet pas d'obtenir des paramétrages ou des réglages dans les angles de correction. Partant de cet état de fait, la demanderesse a mené des recherches sur un nouveau concept de dispositif de correction de l'assiette d'un sousensemble mobile par rapport au châssis d'un véhicule assurant une correction optimale mais également une détection de l'angle pris par le châssis tout en obviant aux inconvénients précités. - 4 - Ces recherches ont abouti à la conception originale d'un dispositif de correction d'assiette d'un sous- ensemble mobile par rapport au châssis d'un véhicule "terrestre" quelconque lors du déplacement dudit véhicule sur une pente, remarquable en ce qu'il comprend: - un module de détection de l'inclinaison prise par le véhicule par rapport à l'horizontale, - un module de correction auquel ledit module de détection transmet l'information de façon à ce que ce dernier assure le maintien dudit sous-ensemble mobile en position horizontale, et - une articulation de type rotule reliant ledit châssis audit sous-ensemble mobile. Ce dispositif est particulièrement avantageux en ce qu'il n'utilise pas la gravité comme moyen de mise en mouvement du sous-ensemble mobile mais un module de correction recevant les informations d'inclinaisons du châssis venant d'un dispositif de détection de l'angle. Contrairement aux dispositifs de l'art antérieur qui utilisaient la gravité pour mouvoir les sous-ensembles mobiles par rapport au châssis du véhicule et qui donc ne nécessitaient ni capteur ni moyens de mise en mouvement du sous-ensemble mobile, le dispositif de l'invention détecte la pente et commande en fonction de l'angle pris et des paramètres liés à l'orientation de cet angle, la mise en mouvement du sous-ensemble mobile de façon à ramener ledit sous-ensemble vers une assiette confortable pour l'utilisateur ou permettant un meilleur fonctionnement à la machine. L'utilisation d'une articulation de type rotule, liaison cinématique classique pour lier le sous-ensemble mobile au châssis, associée à un module de détection et à un module de correction est particulièrement avantageuse en ce qu'elle permet une correction par le module de commande et un déplacement relatif entre le sous-ensemble mobile et le châssis en jouant sur les trois axes de -5- rotation de la rotule. Comme le sous-ensemble mobile est mis en mouvement par un module indépendant, ce dispositif peut s'adapter à n'importe quelle application et notamment aux sous- ensembles mobiles ayant une grande masse, contrairement aux dispositifs de l'art antérieur. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, l'articulation de type rotule est constituée par une sphère qui, liée cinématiquement au sous-ensemble mobile, est montée pivotante par rapport à un palier lié cinématiquement audit châssis du véhicule et reprenant partiellement sa forme sphérique de façon à la guider sur trois axes de rotation, la mise en mouvement et/ou le maintien en position de ladite sphère étant commandés par ledit module de correction. L'utilisation d'une sphère complète a pour avantage de laisser beaucoup plus de surface sur laquelle peuvent se lier divers éléments non seulement au-dessus dudit palier mais aussi au-dessous. Ainsi par exemple, la mise en mouvement par le bas de la sphère, selon une rotation d'angle "a" permet de donner à l'élément lié à la sphère sur sa partie supérieure un angle équivalent à "-a". De plus, la sphère associée à un palier permet par elle-même de créer une liaison rotule sans nécessiter l'association d'autres articulations ou pivots pour ajouter un axe de rotation. Un autre avantage à l'utilisation d'une rotule réalisée à partir d'une sphère entière est que la course sur les différentes rotations peut être très grande notamment en comparaison avec le dispositif à double calotte sphérique de l'art antérieur. L'invention concerne également le procédé de fonctionnement dudit dispositif de correction d'assiette remarquable en ce qu'il consiste à placer à l'intérieur de la pièce réalisant la liaison rotule, le module de détection et son élément mobile lequel, sous l'action de la gravité se place dans des champs de détection dudit - 6 - module et déclenche le module de correction qui, en faisant pivoter la rotule, ramène ledit élément mobile hors des champs de détection et arrête ainsi les mouvements du module de correction. Les concepts fondamentaux de l'invention venant d'être exposés ci- dessus dans leur forme la plus élémentaire, d'autres détails et caractéristiques ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit donnant à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés, un mode de réalisation d'un dispositif de correction conforme à l'invention. Cette description se réfère aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue schématique d'ensemble du dispositif de correction d'assiette conforme à l'invention avec le châssis en position horizontale, La figure 2 est une vue schématique d'ensemble du dispositif de correction d'assiette de la figure 1 avec le châssis en position inclinée, La figure 3 est une vue schématique de détail de l'articulation de type rotule, La figure 4 est une vue de dessus schématique en coupe de l'intérieur de la sphère constituant l'articulation de type rotule. Tel qu'illustré sur le dessin de la figure 1, le dispositif de correction d'assiette référencé D dans son ensemble assure le maintien en position horizontale ou du moins le maintien dans une position angulaire donnée d'un sous-ensemble mobile 100 par rapport au châssis 200 d'un véhicule "terrestre" quelconque lors du déplacement dudit véhicule sur une pente. Ce dispositif D comprend: - un module de détection 300 de l'inclinaison prise par le véhicule par rapport à l'horizontale, - un module de correction 400 auquel ledit module de détection 300 transmet l'information de façon à ce que ce dernier assure le maintien dudit sous-ensemble mobile 100 -7- en position horizontale, et - une liaison de type rotule 500 reliant ledit châssis 200 audit sous-ensemble mobile 100. Comme illustrée plus en détail par le dessin de la figure 2, l'articulation de type rotule 500 est constituée par une sphère 510 qui liée cinématiquement au sous- ensemble mobile 100, est montée pivotante par rapport à un palier 210 lié cinématiquement audit châssis 200 du véhicule et reprenant partiellement sa forme sphérique de façon à la guider sur trois axes de rotation, la mise en mouvement et/ou le maintien en position de ladite sphère 510 étant commandés par ledit module de correction 400. A cette fin, le susdit module de correction 400 est constitué par deux vérins 410 (le deuxième vérin n'apparaissant pas sur les figures) dont une partie, ici le corps 411 est liée audit châssis 200 du véhicule et une autre partie, la tige 412, est liée à son extrémité à une platine 511 ménagée extérieurement sur ladite sphère 510 de façon à ce que la sortie et/ou la rentrée des tiges 412 desdits vérins 410 commande la rotation de la sphère 510 sur son palier 210. Selon un mode préféré de réalisation mais non limitatif, le palier 210 est réalisé en bronze fritté auto-lubrifié et se compose de deux parties 211 et 212 de façon à permettre le montage de la liaison rotule 500 constituée par ledit palier 210 et ladite sphère 510. Selon le mode de réalisation illustré sur le dessin de la figure 1, le palier 210 est fixé à une platine 220 sur-élevant la liaison rotule 500 par rapport au châssis 200. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, provenant d'un choix judicieux de la demanderesse, les vérins 410 sont des vérins hydrauliques. La technologie hydraulique est particulièrement avantageuse en ce qu'elle permet d'assurer des déplacements de grande masse. De plus, une - 8 - centrale hydraulique est présente sur la plupart des engins agricoles ou de travaux publics. Un autre avantage à l'utilisation de la technologie hydraulique réside dans l'incompressibilité des liquides qui permet de maintenir un appui constant sur les pistons des vérins et donc de maintenir en position le sous- ensemble mobile. Cet avantage est particulièrement important dans le cas d'une pente constante o les vérins doivent se maintenir dans une position donnée. Selon un autre mode préféré mais non limitatif de réalisation, respectant un souci de compacité, la demanderesse dispose les vérins de façon à ce que leur position de départ soit sensiblement verticale contrairement au mode de réalisation illustré o les vérins sont disposés dans une position sensiblement horizontale. Selon l'invention, le module de détection 300 consiste en un mobile 310 qui, libre de mouvement et soumis à la gravité, se déplace dans une zone de mouvement autorisant son déplacement délimitée par des champs de détection de sorte que le passage du mobile dans un ou plusieurs champs de détection, du fait de l'inclinaison selon l'horizontale et/ou la verticale du véhicule, déclenche un ou plusieurs actionneurs inclinant l'ensemble mobile jusqu'à ce que le mobile libre revienne par gravité dans sa zone de roulement et s'échappe du ou desdits champs de détection. Contrairement aux dispositifs existant dans l'art antérieur, la demanderesse fait détecter à un capteur l'inclinaison prise par le véhicule avant de réaliser la correction de l'assiette au moyen d'un actionneur. Selon un mode préféré mais non limitatif de réalisation, ladite sphère 510 est aménagée intérieurement d'un logement 512, qui est ici sensiblement cylindrique dont la base inférieure 512a est sphérique et reçoit une bille, constituant le susdit mobile 310 et qui, mue par son poids lors de l'inclinaison du véhicule, se rapproche - 9 - des bords dudit cylindre du logement 512 lesquels sont couverts par lesdits champs de détection. Comme illustré plus en détail sur le dessin de la figure 4, la zone de mouvement de la bille 310 est délimitée par des faisceaux lumineux 321, 322, 323, 324, générés et guidés par des fibres optiques constituant lesdits champs de détection de sorte que le passage de la bille 310 sur un ou plusieurs de ces faisceaux interrompt le passage de la lumière et déclenche la commande du module de correction. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le champ de détection est assuré par quatre faisceaux lumineux reproduisant la géométrie d'un parallélogramme dont l'intérieur délimite la zone de mouvement de la bille 310 et dont les côtés sont orientés de façon à ce que les faisceaux soient perpendiculaires deux à deux aux plans verticaux dans lesquels sont placés les vérins. Ainsi, le passage de la bille 210 sur le faisceau 321 par exemple rend compte d'une inclinaison du côté droit du châssis du véhicule donc une rentrée de la tige 412 du vérin 410 amenant la position illustrée par le dessin de la figure 2. Selon un autre mode de réalisation préféré mais non limitatif, les axes des faisceaux lumineux sont disposés par rapport à la bille 310, à son diamètre et à son chemin de roulement sphérique de façon à ce que la bille traverse un faisceau lumineux et déclenche donc le module de correction à partir d'un pente de 10 prise par le véhicule. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, le logement 512 ménagé dans la sphère 510 est rempli d'un liquide dont la viscosité permet de ralentir les mouvements de la bille 310. Cette caractéristique permet d'éviter que le passage et le retrait de la bille 310 dans un ou plusieurs faisceaux du module de détection 300 provoque instantanément le - 10 - mouvement du sous-ensemble mobile 100 alors que le mouvement de la bille 310 n'aurait été provoqué que par un choc ou le passage du véhicule sur une pente non régulière. Pour ce faire, ladite sphère 510 comprend avantageusement,5 liée à sa surface un tube 513 dont le cylindre supérieur communique avec le compartiment interne 512 réalisé dans la sphère 510. Cette communication permet l'introduction du fluide amortisseur, par exemple de l'huile siliconée. Le type d'amortissement proposé par ce type de dispositif dans les réactions du module de correction 400 par rapport aux informations transmises par le module de détection 300 pourra être bien entendu réalisé ou paramétré, si nécessaire, par un automate constituant la partie commande du dispositif de correction D. Selon un mode de réalisation préférée mais non limitatif, la sphère 510 se compose de deux parties dont le plan de réunion passe par les axes des faisceaux lumineux afin de pouvoir introduire les fibres optiques prévues à cet effet. De même, pour guider lesdites fibres optiques,20 la sphère 510 sera munie de bagues de guidage spécialement conçues à cet effet. Cette configuration en deux parties a non seulement pour avantages de permettre l'introduction des fibres optiques mais aussi de rendre réalisable par usinage, le compartiment interne 512 présent dans la sphère25 510 ainsi que l'introduction préalable de la bille 310. On comprend que le dispositif de correction d'assiette qui vient d'être ci-dessus décrit et représenté, l'a été en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, divers aménagements, modifications et30 améliorations pourront être apportés à l'exemple ci-dessus, sans pour autant sortir du cadre de l'invention pris dans ses aspects et dans son esprit les plus larges. Ainsi, par exemple, le module de détection de l'inclinaison, ne doit pas se limiter à celui illustré par la présente demande mais pourra être assurer par un capteur déjà existant sur le marché. - 11 - Afin de permettre une meilleure compréhension des dessins, une liste des références avec leurs légendes est ci-après énumérée: D.................. Dispositif de correction 100...................Sous-ensemble mobile 200...................Châssis 210................... Palier 211, 212...........Parties du palier..DTD: 220................... Platine de sur- 10................... élévation du palier 300...................Module de détection 310................... Bille 321, 322, 323, 324.... Faisceaux lumineux de détection 400...................Module de correction 410................... Vérin de correction 411............. .Corps du vérin 412................Tige du vérin 500................... Rotule 510................... Sphère de la rotule 511......DTD: ..........Platine 512................Logement cylindrique 512a........... DTD: ....Base sphérique du ................... logement 512 513................Tube d'introduction de liquide amortisseur..DTD: - 12 - REVENDICATIONS 1. Dispositif de correction d'assiette (D) d'un sous- ensemble mobile (100) par rapport au châssis (200) d'un véhicule "terrestre" quelconque lors du déplacement dudit véhicule sur une pente, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il comprend: - un module de détection (300) de l'inclinaison prise par le véhicule par rapport à l'horizontale, - un module de correction (400) auquel ledit module de détection (300) transmet l'information de façon à ce que ce dernier assure le maintien dudit sous-ensemble mobile (100) en position horizontale, et - une liaison de type rotule (500) reliant ledit chassis (200) audit sous-ensemble mobile (100). 2. Dispositif selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE l'articulation de type rotule (500) est constituée par une sphère (510) qui, liée cinématiquement au sous-ensemble mobile (100), est montée pivotante par rapport à un palier (210) lié cinématiquement audit châssis (200) du véhicule et reprenant partiellement sa forme sphérique de façon à la guider sur trois axes de rotation, la mise en mouvement et/ou le maintien en position de ladite sphère (510) étant commandés par ledit module de correction (400). 3. Dispositif selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le susdit module de détection (300) consiste en un mobile (310) qui, libre de mouvement et soumis à la gravité, se déplaçe dans une zone de mouvement autorisant son déplacement délimitée par des champs de détection de sorte que le passage du mobile (310) dans un ou plusieurs champs de détection, du fait de l'inclinaison selon l'horizontale et/ou la verticale du véhicule, déclenche un ou plusieurs actionneurs inclinant l'ensemble mobile (100) jusqu'à ce que le mobile libre (310) revienne par gravité dans sa zone de roulement et sorte du ou desdits champs de détection. - 13 - 4. Dispositif selon les revendications 1 et 2, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le susdit module de correction (400) est constitué par deux vérins (410) dont une partie (411) est liée audit châssis (200) du véhicule et une autre partie (412) est liée à une platine (511) ménagée extérieurement sur ladite sphère (510) de façon à ce que la sortie et/ou la rentrée des tiges (412) desdits vérins (410) commande la rotation de la sphère (510) sur son palier (210). 5. Dispositif selon les revendications 1, 2 et 3, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE ladite sphère (510) est aménagée intérieurement d'un logement (512) dont la base inférieure (512a) est sphérique et reçoit une bille (310) qui, mue par son poids lors de l'inclinaison du véhicule, se rapproche des bords dudit logement (512) lesquels sont couverts par lesdits champs de détection. 6. Dispositif selon la revendication 4, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les vérins (410) sont des vérins hydrauliques. 7. Dispositif selon la revendication 5, CARACTERISE PAR LE FAIT la zone de mouvement de la bille (310) est délimitée par des faisceaux lumineux (321, 322, 323, 324) générés par des fibres optiques constituant lesdits champs de détection de sorte que le passage de la bille (310 sur un ou plusieurs de ces faisceaux interrompt le passage de la lumière et déclenche la commande du module de correction (400). 8. Dispositif selon les revendications 5 et 7, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les champs de détection sont assurés par quatre faisceaux lumineux reproduisant la géométrie d'un parallélogramme dont l'intérieur délimite la zone de mouvement de la bille (310) et dont les côtés sont orientés de façon à ce que les faisceaux (321, 322, 323, 324) soient perpendiculaires deux à deux aux plans verticaux dans lesquels sont disposés les vérins (410). 9. Dispositif selon les revendications 5, 7 et 8 - 14 - CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le logement (512) ménagé dans la sphère (510) est rempli d'un liquide dont la viscosité permet de ralentir les mouvements de la bille (310). 10. Procédé de fonctionnement du dispositif de correction d'assiette d'un sous-ensemble mobile par rapport au châssis d'un véhicule "terrestre" lors du déplacement dudit véhicule sur une pente, selon l'ensemble des revendications de 1 à 9 prises ensemble, CARACTERISE EN CE QU'il consiste à placer à l'intérieur de la pièce (510) réalisant la liaison rotule (500), le module de détection (300) et son élément mobile (310) lequel, sous l'action de la gravité, se place dans des champs de détection dudit module (300) et déclenche le module de correction (400) qui, en faisant pivoter la rotule (500), ramène ledit élément mobile (310) hors des champs de détection et arrête ainsi les mouvements du module de correction (400).