Brevet FR2822791A1 — publié le 20021004

VEHICULE A PARTIE DE CAISSE, NOTAMMENT A CABINE, REGLABLE EN INCLINAISON LONGITUDINALE La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux véhicules, en particulier aux véhicules terrestres, ayant une caisse ou partie de caisse, notamment une cabine de conduite, suspendue élastiquement au moins en partie par rapport à un châssis. Ce type de suspension trouve tout particulièrement application pour la suspension des cabines de véhicules tout terrain tels que des véhicules de travaux (travaux publics, travaux agricoles notamment pour des tracteurs agricoles, travaux forestiers, mines, etc...), mais aussi pour la suspension des cabines de camions, et pourrait trouver application dans d'autres domaines. Dans ce contexte, l'invention concerne plus particulièrement des perfectionnements apportés aux véhicules comportant un châssis et une caisse ou analogue supportée sur ledit châssis au moins en partie par l'intermédiaire de moyens de suspension élastique, ladite caisse étant supportée à rotation autour d'un axe transversal au châssis et des moyens de contrôle du mouvement de tangage de la caisse au moins partiellement suspendue comprenant une barre de torsion en U interposée entre le châssis et la caisse pour définir au moins un troisième point de support de la caisse non aligné avec le susdit axe de rotation de la caisse par rapport au châssis. Les dispositions ci-dessus sont décrites et représentées dans le document FR-A-2 749 265, et sont illustrées notamment à la figure 6 de ce document. Les utilisateurs de véhicules du type considéré recherchent en permanence des améliorations structurelles propres à améliorer les performances du véhicule, d'une part, et à accroître le confort de conduite, notamment en utilisation tout terrain, d'autre part. En particulier lorsque le véhicule est appelé à se déplacer longtemps en position inclinée notamment pour monter ou descendre des terrains en pente, les utilisateurs souhaitent que le poste de conduite puisse demeurer dans une situation approximativement horizontale. La présente invention a donc essentiellement pour but de proposer un perfectionnement apporté aux véhicules précités de manière à autoriser un réglage d'inclinaison longitudinale de la caisse ou analogue afin qu'elle puisse être maintenue dans telle position, notamment approximativement horizontale, désirée par l'utilisateur indépendamment de la position du châssis. A cette fin, un véhicule tel que mentionné plus haut se caractérise, étant agencé conformément à l'invention, en ce qu'au moins un actionneur est interposé entre ladite barre de torsion en U et la caisse ou le châssis et en ce que des moyens de commande sont fonctionnellement associés à l'actionneur pour commander une orientation angulaire souhaitée de la caisse par rapport au châssis. L'invention met donc à profit la présence, dans un véhicule visé par l'invention, de la barre de torsion en U d'amortissement du mouvement de tangage de la caisse ou analogue pour lui associer fonctionnellement au moins un actionneur dont le rôle est de modifier la position neutre de référence de la caisse par rapport au châssis. La position souhaitée peut donc être commandée soit manuellement en permettant à l'utilisateur d'agir directement (manuellement) sur l'actionneur, soit automatiquement en associant aux moyens de commande un capteur de référence de position (horizontale ou verticale). La position souhaitée est ainsi commandée alors que, par ailleurs, la barre de torsion en U continue à assurer sa fonction de stabilisation anti-tangage alors que le véhicule est en déplacement. De plus, enfin, l'agencement structurel nécessaire à la mise en oeuvre de l'invention est relativement simple puisque, la barre de torsion étant déjà en place pour assurer la fonction anti-tangage, il suffit de lui adjoindre au moins un actionneur (par exemple un vérin pneumatique) et des moyens de commande qui soit peuvent être simples (commande manuelle), soit font partie de la commande plus générale de l'ensemble du dispositif de suspension du véhicule, en faisant appel à un capteur de référence de position. De façon préférée, un actionneur est interposé entre au moins une extrémité de la barre de torsion en U et la caisse ou le châssis. Dans un mode de réalisation pratique, la barre de torsion en U est portée par le châssis et l'actionneur est interposé entre la barre de torsion en U et la caisse. On peut bien entendu prévoir optionnellement que des moyens d'amortissement soient fonctionnellement associés à la barre de torsion. Dans un agencement préféré du véhicule, les moyens conformes à l'invention sont mis en oeuvre en combinaison avec des moyens de suspension élastique de la caisse par rapport au châssis qui comprennent des moyens de suspension élastique principaux avec une barre principale de torsion en U interposée en position inclinée ou couchée entre le châssis et la caisse, un actionneur principal est fonctionnellement associé à ladite barre principale de torsion pour définir la position de repos de celle-ci, et le susdit axe transversal de rotation de la caisse par rapport au châssis est situé sur les bras de la barre principale de torsion en U. D'une façon générale dans ce cas, les moyens de suspension élastique de la caisse peuvent revêtir toute conformation appropriée comme enseigné dans le document FR-A-2 749 265. En particulier, lesdits moyens de suspension élastique peuvent intégrer un actionneur associé fonctionnellement à l'un des bras de la barre principale de torsion en U et propre à commander une inclinaison transversale de la caisse par rapport au châssis, et donc propre à conférer à la caisse toute position transversale souhaitée, notamment horizontale (commande d'assiette en roulis). La combinaison des effets de l'actionneur des moyens de l'invention et de l'actionneur des moyens de suspension élastique qui, agissant selon des directions mutuellement perpendiclaires, permettent de conférer à la caisse une situation approximativement horizontale (horizontalité longitudinale et horizontalité transversale). Bien entendu, tous les enseignements du document FR-A-2 749 265 peuvent être retenus dans le cadre de la présente invention, et notamment la barre de tension en U d'amortissement du mouvement de tangage peut être agencée selon les enseignements du document cité : barre de torsion à bras transversaux ou barre de torsion à bras longitudinaux, couplée ou non à des moyens amortisseurs ou à des moyens de réglage en hauteur. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit de certains modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples purement illustratifs. Dans cette description, on se réfère aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique en perspective d'un véhicule équipé de moyens de contrôle du mouvement de tangage complétés par des moyens de positionnement angulaire longitudinal de la caisse par rapport au châssis, conformément à l'invention ; - la figure 2 est une représentation partielle schématique en perspective d'un véhicule équipé avec les moyens de la figure 1 complétés par des moyens de suspension élastique principaux ; et la figure 3 est une représentation partielle schématique en perspective d'un véhicule équipé avec les moyens de la figure 2 complétés par un actionneur associé aux moyens de contrôle du mouvement de roulis. Sur l'ensemble des dessins, le contour des éléments principaux d'un véhicule est représenté schématiquement en trait spectral, tandis que les organes propres à l'invention sont tracés en trait normal. Le véhicule dessiné à titre d'exemple est un tracteur agricole à cabine de conduite suspendue, étant entendu que les dispositions de l'invention s'appliquent tout aussi bien à de nombreux autres types de véhicules. En se référant tout d'abord à la figure 1, un véhicule tel qu'un tracteur agricole comporte un châssis 1 supporté par un train roulant arrière 2 et un train roulant avant 3. Approximativement la moitié antérieure de la superstructure du véhicule est occupée par des moyens propulseurs abrités sous un capot avant 4 reposant sur le châssis 1. Approximativement la moitié postérieure de la superstructure du véhicule est occupée par une cabine de conduite 5, située en arrière du capot moteur 4, et reposant sur le châssis 1 par l'intermédiaire de moyens de fixation. Les moyens de fixation, dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, comprennent des moyens de fixation à rotation 6 de la cabine 5 par rapport au châssis 1, l'axe de rotation 7 étant transversal au châssis. A cet effet par exemple, une platine rigide 8 est solidarisée (par exemple soudée) au châssis 1, cette platine 8 étant conformée sous forme d'une pièce en U s'étendant transversalement au châssis et dont les flasques verticaux extrêmes 9a, 9b supportent à rotation, selon deux axes alignés constituant le susdit axe 7 transversal au châssis, deux platines 10 solidaires de la cabine 5. Pour procurer un troisième (voire un quatrième) point d'appui à la cabine 5, on met en oeuvre des moyens de suspension 11 propres à assurer conjointement un contrôle du mouvement de tangage de la cabine par rapport au châssis. Conformément aux dispositions prévues dans le document FR-A-2 749 265, les moyens de suspension 11 comprennent une barre de torsion en forme de U désignée par 12 qui est interposée entre la cabine et le châssis. Cette barre de torsion 12 peut, comme illustré, être disposée de sorte que sa base 13 solidarisée au châssis s'étende parallèlement à l'axe du véhicule et que ses bras 14 s'étendent transversalement audit axe ; aux extrémités des bras 14 sont articulées respectivement deux liaisons 15a, 15b reliées, à leur extrémité, avec articulation au plancher de la cabine 5. Les deux liaisons 15a, 15b peuvent avoir des longueurs différentes si le plancher de la cabine 5 n'est pas parallèle au châssis comme représenté à la figure 1. Bien entendu, la barre de torsion 12 pourrait être également disposée avec sa base 13 s'étendant transversalement au châssis comme montré à la figure 10 du document FR-A-2 749 265. Conformément à l'invention, l'une au moins des liaisons (celle 15a de la figure 1) est agencée sous forme d'un actionneur actif (par exemple ressort pneumatique) propre à modifier, sous l'action de moyens de commande (non montrés), la distance entre l'extrémité du bras 14 de la barre de torsion 12 et la cabine 5. L'autre liaison 15b peut être, de façon simple, une biellette rigide, ou bien un autre actionneur commandé en relation avec la commande de l'actionneur 15a. Bien entendu, les positions respectives de l'actionneur 15a et de la biellette 15b peuvent être interverties. L'actionneur 15a est donc à même de faire pivoter la cabine 5 autour de l'axe 7 des moyens de fixation 6, et ainsi de modifier la position angulaire longitudinale de la cabine 5 par rapport au châssis 1 en donnant à cette position angulaire toute valeur souhaitée par l'utilisateur. En particulier, si le véhicule se déplace sur un terrain incliné (montée ou descente), il est possible de commander l'actionneur 15a de manière que la cabine 5 demeure longitudinalement horizontale. Bien entendu, la barre de torsion 12 peut être disposée en position inversée, en étant fixée sous la cabine 5 avec les extrémités de ses bras reliées par les liaisons 15a, 15b au châssis. La commande de l'actionneur 15a peut être manuelle, le conducteur du véhicule ayant à sa disposition un organe d'actionnement (bouton, poignée) permettant d'assurer cette commande à distance. La commande de l'actionneur 15a peut également être automatique, en prévoyant dans la cabine 5 un capteur de référence de position (horizontale ou verticale) fournissant un signal de référence à un asservissement commandant l'actionneur. Bien que de tels moyens ne soient pas illustrés à la figure 1 de la présente demande, la barre de torsion 12 peut être fonctionnellement associée à des moyens amortisseurs comme illustré à la figure 7 du document FRA-2 749 265. Bien que l'agencement qui vient d'être décrit constitue l'agencement de base conforme à l'invention, les dispositions de l'invention trouveront leur intérêt optimum si elles sont combinées avec des moyens de suspension élastique principaux interposés entre le châssis 1 et la cabine 5 conformément aux enseignements du document FR-A-2 749 265. Comme illustré à la figure 2 des dessins annexés qui s'inspire des dispositions de la figure 2 du document FR-A-2 749 265, les moyens de suspension élastique principaux 16 consistent essentiellement en une barre principale de torsion 17 en forme générale de U interposée en position approximativement inclinée ou couchée entre le châssis 1 et la cabine de conduite 5, un actionneur étant associé à la barre de torsion pour définir la position de repos de celle-ci. Sur la figure 2, l'actionneur est supposé être de type passif et constitué par un ressort 18 logé dans la fixation de la barre de torsion 17. Dans l'exemple représenté à la figure 2, la barre de torsion 17 est solidarisée, par sa base 19 (ou fond du U), au châssis 1, tandis que les extrémités libres respectives de ses bras 20a et 20b sont articulées à libre rotation sur la face inférieure du plancher de la cabine 5. Par exemple, l'articulation des extrémités des bras 20a et 20b s'effectue sur deux broches respectives 21 solidaires des deux platines 10 fixées au plancher de cabine. La base 19 du U s'étend transversalement à l'axe longitudinal du véhicule et sensiblement symétriquement par rapport audit axe. Ladite base 19 du U est ici située vers l'arrière du châssis tandis que les deux bras 20a, 20b s'étendent en direction de l'avant du véhicule. Bien entendu, une disposition inversée pourrait être également adoptée, la base du U étant située vers le milieu du châssis 1 et les deux bras 20a et 20b s'étendant en direction de l'arrière du véhicule comme illustré à la figure 10 du document FR-A-2 749 265. De même, la barre de torsion 17 pourrait être disposée en position retournée, sa base 19 étant située en haut et solidarisée sous le plancher de la cabine et les deux bras 20a, 20b étant inclinés ou couchés vers le bas, vers l'avant ou vers l'arrière selon l'agencement choisi, avec leurs extrémités articulées à rotation sur le châssis. Par ailleurs, conformément aux enseignements du document FR-A-2 749 265, des moyens d'actionnement actif, désignés dans leur ensemble par la référence 22, sont associés fonctionnellement et structurellement à l'un (par exemple 20b) des bras de la barre de torsion principale 17 de la suspension élastique principale 16. Ces moyens font appel à un actionneur actif qui peut être de tout type connu de l'homme du métier et qui soit propre à assurer la fonction requise. Dans l'exemple illustré, l'actionneur actif comprend un ressort pneumatique 24 alimenté à partir d'un compresseur (non montré) par l'intermédiaire d'une électrovanne 25 ; le ressort pneumatique 24 est interposé entre l'un des bras 20b de la barre de torsion 17 et le châssis ou une pièce de support telle qu'une sellette 26 solidaire du châssis. Un amortisseur 27 peut être de préférence disposé en parallèle sur le ressort 24 ou combiné avec celui-ci. Au ressort pneumatique 24 peuvent être associés des moyens de commande agencés pour modifier, soit de façon continue, soit de façon discontinue, la courbe d'amortissement de ce ressort pneumatique (pilotage dynamique). Par commande de l'électrovanne, il est possible d'agir sur le ressort pneumatique 24 pour modifier l'inclinaison de la barre principale de torsion 17, et donc pour modifier la hauteur de la cabine 5 par rapport au châssis 1. Bien entendu on peut faire appel aux diverses variantes des moyens de suspension élastique principaux exposées dans le document FR-A-2 749 265. Toutefois, les dispositions de la présente invention semblent devoir se révéler encore plus avantageuses si elles sont exploitées en combinaison avec des moyens de suspension élastique principaux qui font appel à des moyens de commande de la position de la cabine 5 transversalement au châssis 1 (commande d'assiette en roulis). On peut à cet effet faire appel à des moyens inspirés de ceux exposés en regard de la figure 5 du document FR-A-2 749 265. Par ailleurs, aux moyens de suspension élastique principaux 16 de la cabine 5 peuvent être associés en outre des moyens 28 de contrôle du mouvement de roulis et de correction d'assiette transversale de la cabine, conformément aux enseignements du document FR-A-2 749 265. Comme représenté à la figure 3 des dessins annexés qui reprend les dispositions illustrées à la figure 5 du document précité, les moyens 28 de contrôle du mouvement de roulis et de correction d'assiette transversale font appel à une structure particulière de la barre de torsion principale 17, savoir que la barre est constituée en deux parties indépendantes : une demi-barre est formée par une demi-base 19a et le bras 20a correspondant, tandis que l'autre demi-barre est désolidarisée de la précédente et est formée par une demi-base 19b (coaxiale à la demi-base précédente et dans le prolongement de celle-ci) et le bras 20b correspondant articulé en rotation sur l'extrémité de cette dernière. Au bras 20b est associé l'actionneur actif formé par le ressort pneumatique 24 et l'amortisseur 27 selon le schéma de la figure 2. La solidarisation des deux bras 20a et 20b est obtenue en prévoyant des moyens élastiques entre l'un et l'autre. A cette fin, un bras auxiliaire 29, solidaire de la base 19b, s'étend à proximité du bras 20b et un actionneur 30 est interposé entre le bras auxiliaire 29 et le bras 20b de façon que le bras 20a soit découplé du bras 20b. L'actionneur pneumatique 24 et l'amortisseur 27 assurent la suspension de la cabine, ainsi que le réglage en hauteur de la cabine, tandis que l'indépendance des deux bras 20a, 20b accouplés par l'actionneur 29 assure le contrôle de la position transversale (ou assiette en roulis) de la cabine. Pour être assuré de l'indépendance fonctionnelle de ces deux contrôles, il est souhaitable de mettre en oeuvre un actionneur 29 à réponse raide. Bien entendu, les mêmes fonctions peuvent être obtenues en ayant recours à des agencements structurels qui diffèrent de celui de la figure 3, tels que ceux exposés dans le document FR-A-2 749 265. Grâce à la combinaison des effets des deux actionneurs 15a et 29, la cabine peut être positionnée dans toute position souhaitée par rapport au châssis. En particulier, la cabine peut être maintenue en situation approximativement horizontale (c'est-à-dire horizontale aussi bien longitudinalement que transversalement), ce qui non seulement améliore le confort du conducteur, mais aussi accroît la sécurité pour la conduite du véhicule. REVENDICATIONS 1. Véhicule comportant un châssis (1) et une caisse (5) ou analogue supportée sur ledit châssis au moins en partie par l'intermédiaire de moyens de suspension élastique (11), ladite caisse (5) étant supportée à rotation autour d'un axe (7) transversal au châssis (1) et des moyens de contrôle du mouvement de tangage de la caisse au moins partiellement suspendue comprenant une barre de torsion en U (12) interposée entre le châssis (1) et la caisse (5) pour définir au moins un troisième point de support de la caisse non aligné avec le susdit axe (7) de rotation de la caisse par rapport au châssis, caractérisé en ce qu'au moins un actionneur (15a) est interposé entre ladite barre de torsion en U (12) et la caisse (5) ou le châssis (1) et en ce que des moyens de commande sont fonctionnellement associés à l'actionneur pour commander une orientation angulaire souhaitée de la caisse par rapport au châssis. 2. Véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un actionneur (15a) est interposé entre au moins une extrémité de la barre de torsion en U (12) et la caisse (5) ou le châssis (1). 3. Véhicule selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la barre de torsion en U (12) est portée par le châssis (1) et en ce que l'actionneur (15a) est interposé entre la barre de torsion en U (12) et la caisse (5). 4. Véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de commande de l'actionneur sont manuels. 5. Véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de commande de l'actionneur sont automatiques par rapport à une référence et en ce qu'ils comprennent au moins un capteur de référence de position, notamment horizontale ou verticale. 6. Véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que des moyens d'amortissement sont fonctionnellement associés à la barre de torsion. 7. Véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de suspension élastique de la caisse par rapport au châssis comprennent des moyens de suspension élastique principaux (16) avec une barre principale de torsion en U (17) interposée en position inclinée ou couchée entre le châssis (1) et la caisse (5), en ce qu'un actionneur principal (24) est fonctionnellement associé à ladite barre principale de torsion (17) pour définir la position de repos de celle-ci, et en ce que le susdit axe transversal (7) de rotation de la caisse par rapport au châssis est situé sur les bras (20a, 20b) de la barre principale de torsion en U (17). 8. Véhicule selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de suspension élastique principaux (16) incluent au moins un actionneur actif (30) associé fonctionnellement à l'un des bras (29, 20b) de la barre principale de torsion en U (17) et propre à être commandé pour modifier l'inclinaison transversale (assiette en roulis) de la cabine (5) par rapport au châssis (1).