Brevet FR2803889A1 — publié le 20010720

Dispositif et procédé d'antipatinage électronique pour véhicule à transmission hydrostatique. La présente invention concerne un dispositif et un procédé d'antipatinage pour véhicules à transmission hydrostatique. Elle vise également les véhicules à transmission hydrostatique pourvus de ce dispositif d'antipatinage. Les véhicules à transmission hydrostatique sont des véhicules dont les roues motrices sont entraînées par des moteurs hydrauliques. Le moteur thermique de ces véhicules est accouplé à une pompe hydraulique ; cette pompe est elle-même connectée à chacun des moteurs hydrauliques, lesquels entraînent les roues, ces roues assurant à leur tour la motricité du véhicule. Afin d'assurer l'effet différentiel entre les roues, effet nécessaire pour que la vitesse des roues puisse s'adapter indépendamment à la situation du véhicule dans les virages, les moteurs hydrauliques sont connectés, en général en parallèle, sur la pompe hydraulique. Ce différentiel permet d'entraîner les roues motrices à des vitesses de rotation différentes par exemple dans les virages ou lorsque leurs pneumatiques présentent des inégalités de gonflage, d'usure ou de charge, en permettant ainsi auxdites roues de s'adapter aux conditions de vitesse et d'adhérence que rencontrent celles-ci. Dans les transmissions hydrostatiques, on fait en sorte, pour obtenir l'effet différentiel, que les moteurs de roues, que ce soit pour les transmissions à deux roues motrices, à trois roues motrices, quatre roues motrices, six roues motrices, etc, soient tous branchés en parallèle. Ce montage hydraulique permet d'avoir un effet différentiel entre toutes les roues motrices. Lorsque l'adhérence est insuffisante sur une roue, l'effet différentiel fait automatiquement que celle-ci patine, en raison du fait qu'elle se met à tourner beaucoup plus vite que la vitesse à laquelle elle devrait tourner si l'adhérence était normale. L'objet de l'invention est donc un dispositif et un procédé qui permettent à un véhicule à transmission hydrostatique à au moins deux roues motrices, d'éviter le patinage des roues tout en conservant l'effet différentiel entre les roues motrices. On connaît un dispositif d'antipatinage pour véhicules à transmission hydrostatique à pilotage électronique ; ce dispositif a été d'ailleurs utilisé, jusqu'à ce jour, par la demanderesse. Si l'on prend l'exemple de l'application de ce dispositif connu à l'équipement d'un véhicule à quatre roues dont deux roues motrices, ce dispositif comprend donc un capteur de vitesse sur chaque roue motrice et au moins un capteur de vitesse sur une roue folle. D'autre part, le véhicule est également pourvu d'un capteur d'angle de direction et d'une transmission hydrostatique avec une pompe à débit variable connectée en parallèle aux deux moteurs hydrauliques de roues motrices. Ces différents capteurs sont reliés à un calculateur. Ce calculateur calcule la vitesse théorique à laquelle doivent tourner chacune des roues motrices. II utilise pour cela les données des capteurs de vitesse des roues folles ainsi que les données du capteur d'angle de direction. L'épure de Janteau du véhicule ainsi que la circonférence de roulement des roues de celui-ci, sont des données programmées dans la mémoire du calculateur. A chaque instant, le calculateur compare la vitesse théorique calculée de chacune des roues motrices avec la vitesse réelle de celles-ci mesurée par leurs propres capteurs, que ce soit en ligne droite, en virage, en marche avant ou en marche arrière. Lorsque la vitesse réelle d'au moins une roue motrice est supérieure à sa vitesse théorique, le calculateur détermine qu'il s'agit d'un patinage. Dès lors le calculateur agit sur une vanne de limitation de débit proportionnel accouplée au moteur hydraulique de chacune des roues, de façon à ramener la survitesse de la roue qui patine à la vitesse théorique. Ce dispositif présente cependant l'inconvénient majeur de réagir avec retard. En effet, il faut que la roue ait déjà commencé à patiner pour que le calculateur détecte le patinage, et commande une procédure corrective. La roue a déjà pris une survitesse lorsque la vanne proportionnelle agit pour ramener la vitesse à la vitesse théorique. Les conséquences sont que la ou les roues qui patinent ont déjà creusé un trou dans le sol du fait du patinage. Le trou ainsi creusé, même si les roues ne patinent plus, peut occasionner de graves problèmes de motricité. En outre, l'utilisation obligatoire de capteurs de roue nécessite le passage de câbles électriques à proximité des moyeux de roues, ce qui est un autre sérieux inconvénient lorsque les machines travaillent dans la terre. Le dispositif et le procédé, objet de l'invention ont pour but de prévenir toute possibilité de patinage et d'éviter ainsi que les roues ne creusent des trous provoquant l'immobilisation du véhicule. Selon le dispositif de l'invention applicable à des véhicules à transmission hydrostatique pourvus d'au moins un capteur apte à transmettre des données permettant de calculer le débit de la transmission hydrostatique, d'un capteur d'angle de direction et d'un calculateur électronique qui utilise les données de ces capteurs pour calculer le débit théorique des moteurs hydrauliques des roues motrices desdits véhicules et, par conséquent, la vitesse théorique de celles-ci, est principalement remarquable en ce que lesdits capteurs sont scrutés, à intervalles très rapprochés, par exemple toutes les dix millisecondes, par ledit calculateur programmé pour ajuster, à chaque scrutation, les débits hydrauliques de régulateurs de débit à commande électrique accouplés à chaque moteur hydraulique de roue motrice, de sorte à limiter le débit de chaque régulateur de débit à une valeur légèrement supérieure au débit théorique, déterminé par le calculateur, du moteur de la roue auquel ce régulateur de débit est accouplé. Selon le procédé d'antipatinage de l'invention applicable à des véhicules à transmission hydrostatique pourvus d'au moins un capteur apte à transmettre des données permettant de calculer le débit de la transmission hydrostatique, d'un capteur d'angle de direction et d'un calculateur électronique paramétré pour utiliser les données de ces capteurs afin de calculer le débit théorique des moteurs hydrauliques des roues motrices desdits véhicules et, donc, la vitesse théorique de ces dernières, on scrute lesdits capteurs à intervalles très rapprochés, par exemple toutes les dix millisecondes, au moyen dudit calculateur électronique lequel est utilisé pour ajuster, à chaque scrutation, les débits hydrauliques de régulateurs de débit à commande électrique accouplés à chaque moteur hydraulique de roue motrice, de sorte à limiter le débit de chaque régulateur de débit à une valeur légèrement supérieure au débit théorique, déterminé par le calculateur, du moteur hydraulique de la roue auquel ce régulateur de débit est accouplé. Le procédé et le dispositif de l'invention évitent tout emballement instantané et suppriment toute possibilité de patinage sensible des roues motrices du véhicule, quels que soient le nombre de roues motrices de celui-ci, son sens de déplacement (en ligne droite, en virage, en marche avant, en marche arrière) et la nature de la surface sur laquelle il se déplace. Le débit de chaque régulateur de débit peut être limité à une valeur correspondant à une vitesse de roue de 0 à 10 % et, de préférence, de 3 à 4 supérieure à la vitesse théorique de chacune des roues motrices. Dans l'hypothèse où une roue se trouverait en situation de patinage, elle ne pourrait patiner que de 3 à 4 % par rapport à sa vitesse théorique. Ce patinage, s'il vient à se produire, est donc insignifiant et n'occasionne aucun problème de transmission. Compte tenu du fait que les régulateurs de débit sont réglées à 3 à 4 % au- dessus de la valeur théorique, le circuit hydraulique de la transmission hydrostatique fonctionne dans des conditions normales. Le dispositif ne génère aucune surpression. Le rendement de cette installation est identique à celui d'une installation qui n'aurait pas d'antipatinage. Ce système n'est pas tributaire des temps de réponse de l'électronique ni des régulateurs, il n'y a donc jamais de réel patinage. Le dispositif d'antipatinage selon l'invention a également l'avantage de pouvoir être utilisé comme frein hydrostatique pour les engins à quatre roues motrices, dans les pentes. En effet, dans les grandes pentes lorsque la charge se reporte énormément sur les roues avant, le calculateur va déterminer cette situation et, dans le cas du freinage, les régulateurs de débit vont réguler un débit inférieur de quelques pourcents à la vitesse théorique ; c'est-à-dire qu'en permanence, c'est le régulateur de débit qui va freiner les roues. Cette solution évite que les roues arrières peu chargées du véhicule se bloquent ou tournent en sens inverse. Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus, et d'autres encore, ressortiront mieux de la description qui suit et des dessins annexés dans lesquels La figure 1 représente le schéma hydraulique de principe du dispositif de l'invention appliqué à un véhicule à quatre roues motrices et dont le capteur nécessaire au calculateur pour calculer le débit théorique des moteurs hydrauliques des roues motrices, est constitué par un débitmètre. La figure 2 montre le schéma hydraulique de principe d'une variante de réalisation du dispositif de l'invention également appliqué à un véhicule à quatre roues motrices et dont les capteurs nécessaires au calculateur pour calculer le débit théorique des moteurs hydrauliques des roues motrices, sont constitués par des capteurs de roues. La figure 3 illustre le schéma d'un régulateur de débit proportionnel compensé en pression réalisé selon l'invention. La figure 4 montre le schéma électrique de principe du dispositif de l'invention appliqué à un véhicule à quatre roues motrices. On se reporte auxdits dessins pour décrire des exemples intéressants, bien que nullement limitatifs, de réalisation du dispositif et de mise en oeuvre du procédé de l'invention. On a représenté sur la figure 1, le schéma du circuit hydraulique d'un véhicule à transmission hydrostatique qui, selon cet exemple, est pourvu de quatre roues motrices Av-D, Av-G, Ar-D, Ar-G dont la rotation est assurée, individuellement, par un moteur hydraulique. Le fluide moteur est fourni aux moteurs de roues motrices par une pompe hydrostatique Po à laquelle lesdits moteurs sont connectés en parallèle. Le système de pilotage de cette installation hydraulique comprend notamment - un calculateur électronique paramétré, de manière connue en soi, pour calculer la vitesse théorique à laquelle doivent tourner chacune des roues motrices du véhicule, soit en ligne droite, soit en virage, en marche avant ou en marche arrière ; - un ou plusieurs capteurs fournissant des données à ce calculateur pour lui permettre de calculer le débit théorique des moteurs hydrauliques des roues motrices ; - un capteur d'angle de direction Pv. Sur la figure 1, la référence Be désigne un bloc "d'échange" permettant une régénération permanente de l'huile du circuit de la transmission hydrostatique qui fonctionne en circuit fermé. II est rappelé que la vitesse de rotation d'une roue de véhicule à transmission hydrostatique est directement fonction du débit hydraulique et de la cylindrée du moteur hydraulique de cette roue, la cylindrée du moteur étant une constante connue à la construction. La vitesse de rotation d'une roue s'obtenant par l'équation Selon une première disposition caractéristique de l'invention, un régulateur de débit à commande électrique et compensé en pression 1, 2, 3, 4 est accouplé à chacun des moteurs hydrauliques de roues motrices Av-D, Av-G, Ar-D, Ar-G. Le calculateur électronique est programmé et utilisé pour scruter, à intervalles très rapprochés, par exemple toutes les dix millisecondes, les capteurs susmentionnés et pour ajuster, à chaque scrutation, les débits hydrauliques des régulateurs de débit 1, 2, 3, 4, de sorte à limiter le débit de chacun d'eux à une valeur légèrement supérieure au débit théorique, déterminé par le calculateur, du moteur hydraulique de la roue motrice, auquel ce régulateur de débit est accouplé, ce débit théorique correspondant à la vitesse théorique de rotation des roues. Autrement dit, le dispositif ci-dessus permet de limiter la vitesse de rotation réelle de chaque roue motrice, à une valeur légèrement supérieure à sa vitesse théorique de rotation déterminée par le calculateur. Par exemple, ce dernier pourra être programmé pour agir sur les régulateurs de débit 1, 2, 3, 4 de sorte que ces derniers limitent leur débit à une valeur correspondant à une vitesse de roue de 0 à 10 % et, de préférence, de 3 à 4 % supérieure à la vitesse théorique de chacune des roues motrices hydrauliques. Selon une autre disposition caractéristique de l'invention, le capteur utilisé pour fournir des données au calculateur pour lui permettre de calculer le débit théorique des moteurs hydrauliques des roues motrices, est constitué par un débitmètre DST, monté, de préférence, sur la sortie du débit "Marche Avant" de la pompe hydraulique Po de la transmission hydrostatique. Ce débitmètre est configuré pour capter et transmettre des informations de débit d'huile et, de préférence, également des informations complémentaires de sens du débit hydraulique et/ou de température du fluide hydraulique. Les régulateurs de débit compensé en pression 1, 2, 3, 4 comprennent (figure 3) un bloc hydraulique comportant un étrangleur linéaire réglable à paroi mince Etr, au moins une balance de pression et, si nécessaire, deux balances hydrauliques de pression, une pour la marche avant Bav et l'autre pour la marche arrière Bar, ces balances assurant la compensation en pression. Ces régulateurs de débit comprennent encore, de préférence, un clapet de gavage anti-cavitation G et une soupape de surpression S tarée à une pression au moins supérieure de l'ordre de 10 % à la pression de service de la transmission hydrostatique du véhicule. Sur la figure 3, la référence Ga désigne un orifice hydraulique de gavage anti-cavitation, tandis que la référence F désigne un orifice hydraulique de récupération des fuites de drainage. De manière avantageuse, l'étrangleur linéaire réglable à paroi mince, est commandé par un moteur électrique M accouplé à un capteur de position P, par exemple constitué par un potentiomètre rotatif, de façon à réaliser une boucle d'asservissement commandée par le calculateur. Selon une variante de mise en oeuvre, on prévoit de commander l'étrangleur linéaire réglable à paroi mince, au moyen d'un moteur électrique pas à pas, permettant une commande en boucle ouverte dudit étrangleur. Les régulateurs de débit configurés de la manière indiquée précédemment génèrent des pertes de charge très faibles, de sorte que le dispositif selon l'invention consomme très peu d'énergie pour son fonctionnement. En outre, ces régulateurs sont conçus pour fonctionner sur toute la plage de débit de la pompe hydraulique de la transmission hydrostatique. Bien entendu, le calculateur est configuré pour pouvoir commander autant de régulateurs de débit qu'il est nécessaire ; ceci, évidemment en fonction du nombre de roues motrices. Selon une variante de réalisation représentée à la figure 2, les capteurs nécessaires au calculateur pour calculer le débit théorique des moteurs hydrauliques des roues motrices Av-D, Av-G, Ar-D, Ar-G, sont constitués par des capteurs de roues C1, C2, C3, C4 permettant de mesurer la vitesse de rotation desdites roues motrices. Selon une autre variante de réalisation (non illustrée), le capteur nécessaire au calculateur pour calculer le débit théorique des moteurs hydrauliques des roues motrices, dans des applications à l'équipement de véhicules à transmission hydrostatique comportant une ou plusieurs roues folles, est constitué par un capteur permettant de mesurer la vitesse de rotation d'au moins une roue folle. Suivant une autre variante de réalisation, le capteur nécessaire au calculateur pour calculer le débit théorique des moteurs hydrauliques des roues motrices, est constitué par un radar Dopler. Suivant une autre variante de réalisation, le ou les capteurs nécessaires au calculateur pour calculer le débit théorique des moteurs hydrauliques des roues motrices, est ou sont constitué(s) par un ou plusieurs capteurs de localisation absolue, par exemple de type GPS permettant de déterminer la vitesse absolue du véhicule par rapport au sol. Selon une autre disposition caractéristique de l'invention, le calculateur électronique est pourvu d'entrées et sorties numériques lui permettant de communiquer avec une interface extérieure (par exemple un Pc) afin de paramétrer ledit calculateur et d'assurer la gestion du diagnostic de fonctionnement. On a représenté, sur la figure 4, le schéma électrique du dispositif d'anti- patinage selon l'invention appliqué à un véhicule à transmission hydrostatique et à quatre roues motrices. Sur ce schéma, on voit - le débitmètre DST et le capteur d'angle de direction Pv - le calculateur électronique ; - les régulateurs de débit compensés en pression 1, 2, 3 et 4 accouplés aux moteurs hydrauliques des roues motrices du véhicule ; - les moteurs électriques M1, M2, M3 et M4 de commande de ces régulateurs de débit ; - les potentiomètres de position P1, P2, P3 et P4 accouplés à ces moteurs électriques ; - une connexion Pc de chargement des paramètres et de diagnostic de fonctionnement. L'invention concerne également les véhicules à transmission hydrostatique à deux, trois, quatre, six, ..., roues motrices, équipés du dispositif d'antipatinage précédemment décrit. REVENDICATIONS 1. - Dispositif d'antipatinage électronique pour véhicules à transmission hydrostatique pourvus d'au moins un capteur (DST) apte à transmettre des données permettant de calculer le débit de la transmission hydrostatique, d'un capteur d'angle de direction (Pv) et d'un calculateur électronique qui utilise les données de ces capteurs pour calculer le débit théorique des moteurs hydrauliques des roues motrices (Av-D, Av-G, Ar-D, Ar-G) desdits véhicules, et, donc, la vitesse théorique de ces dernières, caractérisé en ce que le calculateur électronique est programmé pour scruter les capteurs (DST, Pv), à intervalles très rapprochés, par exemple toutes les dix millisecondes, et pour ajuster, à chaque scrutation, les débits hydrauliques de régulateurs de débit (1, 2, 3, 4) à commande électrique accouplés à chaque moteur hydraulique de roue motrice, de sorte à limiter le débit de chaque régulateur de débit (1, 2, 3, 4) à une valeur légèrement supérieure au débit théorique, déterminé par le calculateur, du moteur de la roue auquel ce régulateur de débit est accouplé. 2. Procédé d'antipatinage électronique pour véhicules à transmission hydrostatique pourvus d'au moins un capteur (DST) apte à transmettre des données permettant de calculer le débit de la transmission hydrostatique, d'un capteur d'angle de direction (Pv) et d'un calculateur électronique paramétré pour utiliser les données de ces capteurs (DST, Pv), afin de calculer le débit théorique des moteurs hydrauliques des roues motrices (Av-D, Av-G, Ar-D, Ar-G) desdits véhicules, et, donc, la vitesse théorique de ces dernières, caractérisé en ce que l'on scrute lesdits capteurs (DST, Pv) à intervalles très rapprochés, par exemple toutes les dix millisecondes, au moyen dudit calculateur électronique lequel est utilisé pour ajuster, à chaque scrutation, les débits hydrauliques de régulateurs de débit à commande électrique (1, 2, 3, 4) accouplés à chaque moteur hydraulique de roue motrice, de sorte à limiter le débit de chaque régulateur de débit (1, 2, 3, 4) à une valeur légèrement supérieure au débit théorique, déterminé par le calculateur, du moteur hydraulique de la roue auquel ce régulateur de débit est accouplé. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque régulateur de débit (1, 2, 3, 4) comprend un étrangleur linéaire réglable à paroi mince (Etr), une balance de pression et, si nécessaire, deux balances de pression, l'une pour la marche avant (Bav), l'autre pour la marche arrière (Bar), lesquelles assurent la compensation en pression, et, de préférence, un clapet de gavage anti-cavitation (G) et une soupape de surpression (S) tarée à une pression supérieure à la pression de service de la transmission. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'étrangleur à paroi mince (Etr) est commandé par un moteur électrique (M) accouplé à un capteur de position (P), par exemple constitué par un potentiomètre rotatif, de sorte à réaliser une boucle d'asservissement commandée par le calculateur. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'étrangleur à paroi mince (Etr) est commandé, en boucle ouverte, par un moteur électrique pas à pas. 6. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur transmettant les données nécessaires au calculateur pour calculer le débit théorique des moteurs hydrauliques des roues motrices (Av-D, Av-G, Ar-D, Ar-G) est constitué par un débitmètre (DST), de préférence monté sur la sortie du débit "Marche-Avant" de la pompe hydraulique (Po) de la transmission hydrostatique. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le débitmètre (DST) est agencé ou configuré pour donner des informations complémentaires de sens du débit hydraulique et/ou de température du fluide hydraulique. 8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le calculateur électronique est pourvu d'entrée et sortie numériques lui permettant de communiquer avec une interface extérieure, par exemple constituée par un PC. 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ou les capteurs transmettant les données nécessaires au calculateur pour calculer le débit théorique des moteurs hydrauliques des roues motrices (Av-D, Av-G, Ar-D, Ar-G), est ou sont constitué(s) par un ou des capteurs de roues (C1, C2, C3, C4) permettant de mesurer la vitesse de rotation desdites roues motrices. 10. Dispositif selon la revendication 1, applicable à des véhicules comportant une ou plusieurs roues folles, caractérisé en ce que le capteur transmettant les données nécessaires au calculateur pour calculer le débit théorique des moteurs hydrauliques des roues motrices (Av-D, Av-G, Ar-D, Ar-G), est constitué par un capteur de roue folle. 11. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur transmettant les données nécessaires au calculateur pour calculer le débit théorique des moteurs hydrauliques des roues motrices (Av-D, Av-G, Ar-D, Ar-G), est constitué par un radar Dopler. 12. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ou les capteurs transmettant les données nécessaires au calculateur pour calculer le débit théorique des moteurs hydrauliques des roues motrices (Av-D, Av-G, Ar-D, Ar-G), est ou sont constitué(s) par un ou plusieurs capteurs de localisation absolue, par exemple du type GPS, permettant de déterminer la vitesse absolue du véhicule par rapport au sol. 13. Véhicule à transmission hydrostatique, caractérisé en ce qu'il est pourvu d'un dispositif antipatinage selon l'une quelconque des revendications 1 et 3 à 12.