Brevet FR2843719A1 — publié le 20040227

" VEHICULE DE TRAVAIL AUTOMOTEUR AVEC REGULATION DE LA VITESSE D'AVANCE EN FONCTION DE LA PUISSANCE OU DE LA PRESSION UTILISEE PAR UN OUTIL A ENTRAINEMENT HYDRAULIQUE" La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux véhicules de travail automoteurs comportant un moteur thermique qui tourne à vitesse sensiblement constante et qui entraîne: - des moyens de transmission d'une partie de la puissance du moteur thermique à au moins une roue motrice, avec un rapport de transmission 10 variable, et - une pompe hydraulique (pompe de travail), alimentant au moins un moteur hydraulique d'entraînement d'au moins un outil, Dans le cadre de la présente invention, on entend désigner par " moteur hydraulique " tout dispositif qui, recevant du fluide hydraulique sous 15 pression, restitue un déplacement d'un organe de sortie (tige, arbre,...) soit en rotation (moteur hydraulique), soit en translation (vérin hydraulique). Pour fixer les idées, I'invention peut concerner notamment les véhicules équipés d'un ou plusieurs outils de coupe d'herbe ou de gazon, soit de type rotatif, soit du type à lames coulissantes (ciseaux), le ou les outils pouvant être 20 supportés directement sous le châssis du véhicule, soit sur un dispositif de support frontal, soit encore à l'extrémité d'un bras articulé pivotant permettant un travail frontal ou latéral en débord. Mais bien entendu les dispositions de l'invention peuvent trouver application dans des véhicules équipés d'autres outils de toute sorte susceptibles de dégrader les conditions de travail de l'outil 25 au-delà d'une limite acceptable (par exemple " bourrage " pour une fraise à neige) . Dans les véhicules automoteurs du type considéré, I'outil est entraîné indépendamment de l'avance du véhicule, mais les deux entraînements proviennent d'une source motrice unique (moteur thermique). Dans certaines 30 conditions de travail difficile (par exemple herbe mouillée et/ou trop dense), l'outil va requérir une puissance plus élevée, qui peut excéder celle laissée disponible par l'avance du véhicule et/ou entraîner un dépassement des 2 2843719 valeurs fixées pour le moteur hydraulique d'entraînement de l'outil: cela risque d'entraîner une dégradation du rendement de l'ensemble (par exemple une surcharge du moteur thermique, avec un ralentissement de la vitesse de rotation de celui-ci et au bout du compte un risque d'étouffement du moteur, un ralentissement de la vitesse de l'outil, un patinage des roues,...). Dans le cas o l'avance du véhicule est commandée à l'aide d'un organe d'actionnement (levier ou pédale) actionné par le conducteur, l'amplitude de déplacement angulaire de l'organe d'actionnement est transmise, par des moyens mécaniques (câbles et/ou tiges de transmission et/ou biellettes rotatives de renvoi) au moyen propre à faire varier le rapport de transmission. Par exemple ce moyen peut être un distributeur de régulation d'une pompe hydraulique d'avance, à débit variable; ce distributeur alimente, selon le cas, un côté ou l'autre d'un vérin d'assistance de débit de la pompe d'avance, avec changement de l'inclinaison du plateau de pompe: la modification correspondante du débit de la pompe provoque une variation concomitante de la vitesse d'avance du véhicule, proportionnellement au déplacement angulaire des moyens d'actionnement. Dans ce contexte, I'opérateur doit gérer son action sur les moyens d'actionnement en fonction de la perception qu'il a du comportement de l'outil 20 (par exemple bruit des lames de coupe) qui traduit la vitesse de fonctionnement de l'outil, de manière à déterminer le moment o la puissance maximale délivrable par le moteur thermique est atteinte et/ou le moment o les conditions de rendement optimal se dégradent et à relâcher alors les moyens d'actionnement pour ralentir l'avance du véhicule. Ce mode opératoire permet, certes, de maintenir sensiblement constante la vitesse de fonctionnement de l'outil, qui garantit la constance de la qualité du travail. Toutefois, I'inconvénient majeur réside dans le fait que tout repose sur l'opérateur et sur la perception que celui-ci a du comportement de l'outil. Cet 30 inconvénient se trouve amplifié dans le cas o l'opérateur est " isolé " dans une cabine insonorisée et/ou suspendue. 3 2843719 Dans le cas o l'avance du véhicule est commandée par l'intermédiaire de moyens régulateurs électroniques, I'action de l'opérateur sur un levier de consigne d'avance est transmise aux moyens régulateurs électroniques, lesquels envoient un signal correspondant à des moyens de gestion du rapport 5 de transmission. Il peut s'agir par exemple d'un signal envoyé à un électrodistributeur de commande de la pompe d'avance, à débit variable; ce distributeur alimente, selon le cas, un côté ou l'autre du vérin d'assistance de débit de la pompe d'avance, avec changement de l'inclinaison du plateau de pompe: la modification correspondante du débit de la pompe provoque une io variation concomitante de la vitesse d'avance du véhicule, proportionnellement à l'inclinaison du levier de consigne. Un signal de mesure de la vitesse de rotation du moteur thermique est également envoyé aux moyens régulateurs électroniques qui peuvent alors, si nécessaire, agir sur la consigne de vitesse d'avance pour réduire celle-ci en 15 fonction d'une perte éventuelle de vitesse de rotation du moteur thermique. L'opérateur est alors déchargé de cette régulation et celle-ci n'est plus dépendante de la perception que l'opérateur a du comportement de l'outil. Toutefois l'inconvénient de cet agencement réside dans l'inertie importante de l'ensemble formé par le moteur thermique et les pompes 20 hydrauliques, ce qui conduit à des temps de réponse trop longs. En outre, la régulation ne se fait pas correctement dans les descentes, le moteur thermique n'étant alors pas chargé. L'invention a donc pour but de proposer une solution technique fiable permettant de réguler automatiquement la vitesse d'avance du véhicule en 25 fonction de la puissance ou de la pression utilisée pour l'outil à entraînement hydraulique ou des conditions atteintes par le moteur hydraulique. Certes, il serait possible de mettre en oeuvre à cette fin des solutions, notamment électroniques, très élaborées. Toutefois, de telles solutions risquent de se révéler fragiles dans le contexte très difficile dans lequel ce type 30 de véhicule est amené à évoluer. En outre, il s'agirait assurément de solutions onéreuses, ce qui n'est pas compatible avec les applications envisagées. L'invention a donc également pour but de proposer une solution technique fiable et technologiquement simple et peu coteuse. A ces fins, un véhicule de travail automoteur tel que mentionné au préambule se caractérise, étant agencé conformément à l'invention, en ce qu'il comprend: - des moyens transformateurs hydrauliques raccordés à l'alimentation hydraulique du moteur hydraulique d'entraînement de l'outil, lesdits moyens transformateurs comprenant des moyens de définition d'un seuil de pression prédéterminé et étant propres à transformer de façon prédéterminée la loi de o10 variation de la pression hydraulique d'alimentation du moteur de l'outil et à délivrer une pression de sortie de commande, pour des pressions d'alimentation supérieures audit seuil, et - des moyens de commande qui reçoivent ladite pression de sortie de commande et qui sont connectés à un moyen propre à faire varier le rapport 15 de transmission de manière à soumettre ce dernier à ladite pression de sortie de commande. La solution proposée par l'invention se fonde sur le fait que la vitesse de travail de l'outil (ou l'effort développé sur le moteur entraînant l'outil) est lié à la pression d'alimentation délivrée par la pompe de travail (au-delà d'une valeur 20 préétablie de pression, le débit de la pompe retourne directement au réservoir par l'intermédiaire d'un limiteur de pression): il existe donc une relation entre cette pression d'alimentation et la vitesse de l'outil ou l'effort développé sur le moteur hydraulique. Conformément à l'invention, on utilise cette pression d'alimentation pour réagir automatiquement sur la vitesse d'avance du 25 véhicule de façon proportionnelle à l'excédent de la pression d'alimentation par rapport audit seuil, dans une plage d'amplitude comprise entre ladite pression de seuil et la pression de tarage d'un limiteur de pression prévu dans le circuit hydraulique aux fins de protection. Dans un mode de réalisation préféré, les moyens transformateurs 30 hydrauliques comprennent une valve de séquence définissant ledit seuil de pression et propre à délivrer une pression de sortie de commande égale à l'excédent de la pression d'alimentation par rapport audit seuil. Un exemple de 2843719 réalisation particulièrement simple consiste en ce que la valve de séquence comprenne une valve pilotée avec ressort de tarage et pilotage par la pression d'entrée. Dans un premier exemple de réalisation possible, le véhicule comporte 5 une pédale de commande d'avance du véhicule qui est reliée mécaniquement au tiroir d'un distributeur de régulation de la pompe d'avance et la pression de sortie de commande est appliquée directement au vérin d'assistance de variation de débit de la pompe d'avance. Dans un second exemple de réalisation possible, le véhicule comporte 1o des moyens électroniques de régulation d'avance du véhicule, avec un levier de consigne de vitesse d'avance raccordé à une unité de pilotage électronique elle-même raccordée à un électro-distributeur de régulation de la pompe d'avance et il comporte aussi des moyens convertisseurs pression hydraulique/tension électrique propres à convertir la pression de sortie de commande en une tension électrique correspondante délivrée à l'unité de pilotage de façon que celle-ci régule en correspondance la consigne délivrée à l'électro-distributeur de régulation de la pompe d'avance. Comme cela a déjà été évoqué plus haut, les dispositions perfectionnées conformes à l'invention peuvent trouver application dans la 20 conception de véhicules automoteurs de travail équipés de divers types d'outils, mais un domaine d'application particulièrement intéressant concerne les véhicules automoteurs équipés d'outil(s) de coupe d'herbe ou de gazon, soit de type rotatif(s), soit de type à ciseaux. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée 25 qui suit de certains modes de réalisation préférés donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs. Dans cette description, on se réfère aux dessins annexés sur lesquels les figures 1 et 2 sont des schémas hydrauliques de respectivement deux variantes de réalisation conformes à l'invention. En se reportant tout d'abord à la figure 1, le véhicule automoteur de 30 travail (par exemple des véhicules de coupe d'herbe ou de gazon) visé par l'invention comporte un moteur à combustion interne M, dénommé ci-après moteur thermique, qui tourne à vitesse de consigne sensiblement constante (par exemple typiquement de l'ordre de 2500 t/mn). Ce moteur M entraîne: des moyens de transmission d'une partie de la puissance du moteur thermique à au moins une roue motrice avec un rapport de transmission 5 variable (par exemple pompe hydraulique à débit variable, moteur hydraulique à débit variable, boîte de vitesse du type " vario ",...); ce qui dans l'exemple illustré à la fig. 1, ces moyens se présentent sous la forme d'une pompe d'avance Pm du type à débit variable qui est raccordée aux moteurs roue MR (moteurs hydrauliques à cylindrée fixe) - dont un seul est illustré - sur lesquels 10 sont fixées respectivement des roues R; et - une pompe de travail Pt, par exemple du type à engrenages (pompe à cylindrée fixe) qui est raccordée à un ou plusieurs moteurs hydrauliques MT (par exemple moteurs à engrenages à cylindrée fixe) qui entraînent respectivement un ou plusieurs outils T (ici schématisé sous forme d'un rotor à lames de coupe). Un dispositif limiteur de pression LP, servant à la protection du circuit hydraulique contre les surpressions, a son entrée connectée à la ligne d'alimentation du moteur MT, sa sortie étant reliée au réservoir R. Dans le mode de réalisation plus spécifiquement illustré à la figure 1, la 20 commande de déplacement (avance) du véhicule comprend un organe d'actionnement, tel qu'une pédale 1 actionnable au pied par l'opérateur, qui est raccordé par une liaison mécanique 2 à l'extrémité 3 d'un tiroir coulissant d'un distributeur hydraulique 4 de commande de la pompe d'avance Pm, à débit variable. Le distributeur hydraulique 4 est couplé à un moyen propre à 25 faire varier le rapport de transmission, qui se présente ici sous la forme d'un vérin 5 d'assistance de débit de pompe, raccordé à la pompe Pm. Le distributeur 4 envoie le fluide hydraulique d'un côté ou de l'autre dudit vérin, ce qui modifie l'inclinaison du plateau de la pompe Pm et commande ainsi la modification du débit de la pompe Pm, et donc la variation de la vitesse 30 d'avance du véhicule proportionnellement au déplacement angulaire de la pédale 1. 7 2843719 Pour éviter de laisser à l'opérateur le soin d'adapter la vitesse d'avance du véhicule en fonction du travail effectué par l'outil, on prévoit, conformément à l'invention, d'adjoindre aux moyens précédemment décrits une unité 6 de régulation automatique agencée comme il suit. On détecte la pression d'alimentation de l'outil MT (en 7) et on applique cette pression à des moyens transformateurs hydrauliques 14 qui comprennent des moyens de définition d'un seuil de pression prédéterminé et qui sont propres à transformer de façon prédéterminée la loi de variation de la pression hydraulique et à délivrer un signal de sortie de commande Ps pour 10 des pressions d'alimentation supérieures audit seuil. Ce signal de sortie de commande Ps est transmis à des moyens de commande connectés audit moyen propre à faire varier le rapport de transmission (vérin d'assistance de variation de débit de la pompe d'avance Pm). Grâce à cet agencement, on annihile l'action de la pédale 1 et on 15 obtient une régulation automatique et instantanée de la vitesse d'avance du véhicule à l'intérieur d'une plage de consigne (entre la vitesse O et la vitesse maximale autorisée par la position de la pédale), quelle que soit la position de la pédale 1, en fonction de l'effort développé par l'outil T en cours de travail. En outre, la régulation automatique n'intervient que dans une plage de 20 pression élevée, lorsque le fonctionnement de l'outil avec un effort important risque d'avoir une répercussion négative sur la vitesse de rotation du moteur thermique M ou bien risque d'entraîner une perte de rendement en raison d'un retour excessif de fluide hydraulique au réservoir à travers le dispositif limiteur de pression LP dans le cas o le moteur thermique ne serait utilisé au 25 maximum de sa puissance. En pratique, on fera en sorte que les moyens transformateurs hydrauliques 14 délivrent une pression de sortie de commande qui soit égale à l'excédent de la pression d'alimentation par rapport au susdit seuil. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, les moyens 30 transformateurs hydrauliques 14 mettent en oeuvre une valve de séquence 8 délivrant ladite pression de sortie de commande Ps. Cette pression Ps est, 8 2843719 dans l'exemple illustré à la fig. 1, appliquée directement au vérin 6 d'assistance de variation de débit de la pompe d'avance Pm. Une solution simple consiste à constituer la valve de séquence 8 sous forme d'une valve pilotée 9 avec ressort de tarage 10 (déterminant le susdit 5 seuil) et pilotage par la pression d'entrée en 11. En sortie de la valve pilotée 9, la pression de sortie de commande Ps est maintenue proportionnelle à l'écart entre la pression d'alimentation et le susdit seuil grâce à la présence d'une restriction calibrée 12 raccordée au réservoir R. Pour les valeurs de la pression d'alimentation inférieures au tarage de 0o la valve 9 (par exemple typiquement entre 0 et 150x105Pa), la valve 9 est maintenue en position de fermeture et l'unité de régulation 6 n'est pas en fonctionnement (Ps=0); dès que la pression d'alimentation excède la valeur de tarage, la valve 11 devient passante avec une pression de sortie Ps égale à l'écart entre la pression d'alimentation et le tarage de la valve de séquence 15 (par exemple typiquement, pour des pressions d'alimentation de 150 à x105Pa, la pression de sortie Ps est comprise entre 0 et 50x105Pa, x105 Pa correspondant au tarage du dispositif limiteur de pression LP). A la figure 2 est illustré un autre mode de réalisation qui se distingue de celui de la figure 1 précédemment considéré essentiellement par la commande 20 du vérin d'assistance de débit de la pompe de travail Pm, les autres éléments demeurant identiques et étant désignés par les mêmes références numériques. Le mode de réalisation illustré à la figure 2 met en oeuvre des moyens électroniques de régulation d'avance du véhicule sous forme d'un boîtier de 25 régulation électronique RE qui reçoit la consigne de vitesse d'avance d'un levier L de consigne d'avance manoeuvrable par l'opérateur. Le boîtier de régulation électronique RE reçoit par ailleurs une information de mesure de la vitesse de rotation effective du moteur thermique M. Le boîtier de régulation électronique RE délivre, après traitement de ses 30 informations d'entrée, des signaux à destination des commandes électriques de déplacement d'un tiroir mobile d'un distributeur hydraulique 4 commandant la pompe d'avance Pm par l'intermédiaire du susdit vérin 5 d'assistance de débit de pompe, faisant fonction de moyen faisant varier le rapport de transmission. L'unité 6 de régulation automatique est agencée comme expliqué plus haut, avec des moyens transformateurs hydrauliques 14 propres à modifier la loi de variation de la pression d'alimentation en fonction d'un seuil. Dans l'agencement de la figure 2, toutefois, la pression de sortie de commande Ps est appliquée à des moyens 13 convertisseurs pression hydraulique/tension électrique (p/v) qui délivrent un signal de tension électrique représentatif de la pression Ps, appliqué comme signal de consigne 10 additionnelle au boîtier de régulation électronique RE. Celui- ci est donc en mesure d'assurer une commande de la pompe d'avance Pm régulée automatiquement en fonction de l'effort développé par l'outil de travail, et indépendamment de la consigne d'avance donnée par le levier L. Les solutions techniques qui viennent d'être décrites en regard des 15 figures 1 et 2, mettant en oeuvre une valve de séquence 8, sont fiables, simples et économiques à mettre en oeuvre. D'autres solutions pourraient toutefois être envisagées, telles que des capteurs de pression à seuil, qui toutefois offrent l'inconvénient d'être sensiblement plus onéreuses. REVENDICATIONS 1. Véhicule de travail automoteur comportant un moteur thermique (M) qui tourne à vitesse sensiblement constante et qui entraîne: - des moyens de transmission d'une partie de la puissance du moteur thermique (M) à au moins une roue motrice (R), avec un rapport de transmission variable, et une pompe hydraulique (pompe de travail) (Pt), alimentant au moins un moteur hydraulique (MT) d'entraînement d'au moins un outil (T), i0 caractérisé en ce qu'il comprend: - des moyens transformateurs hydrauliques (14) raccordés (en 7) à l'alimentation hydraulique du moteur hydraulique (MT) d'entraînement de l'outil (T), lesdits moyens transformateurs hydrauliques (14) comprenant des moyens de définition d'un seuil de pression prédéterminé et étant propres à i5 transformer de façon prédéterminée la loi de variation de la pression hydraulique d'alimentation du moteur de l'outil et à délivrer une pression de sortie de commande (Ps), pour des pressions d'alimentation supérieures audit seuil, et - des moyens de commande qui reçoivent ladite pression de sortie de 20 commande et qui sont connectés à un moyen propre à faire varier le rapport de transmission de manière à soumettre ce dernier à ladite pression de sortie de commande. 2. Véhicule de travail automoteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens transformateurs hydrauliques (14) comprennent une valve 25 de séquence (8) définissant ledit seuil de pression et propre à délivrer une pression de sortie de commande égale à l'excédent de la pression d'alimentation par rapport audit seuil. 3. Véhicule de travail automoteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la valve de séquence (8) comprend une valve pilotée (9) avec ressort 30 de tarage (10) et pilotage par la pression d'entrée (11). 4. Véhicule de travail automoteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte une pédale (1) de il 2843719 commande d'avance du véhicule qui est reliée mécaniquement (2) au tiroir (3) d'un distributeur (4) de régulation de la pompe d'avance (Pm) et en ce que la pression de sortie de commande (Ps) est appliquée directement au vérin (5) d'assistance de variation de débit de la pompe d'avance (Pm). 5. Véhicule de travail automoteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens électroniques de régulation d'avance du véhicule, avec un levier (L) de consigne de vitesse d'avance raccordé à une unité de pilotage électronique (RE) elle-même raccordée à un électro-distributeur (12, 4) de régulation de la 1o pompe d'avance (Pm) et en ce qu'il comporte des moyens convertisseurs pression hydraulique/tension électrique (13) propres à convertir la pression de sortie de commande (Ps) en une tension électrique correspondante délivrée à l'unité de pilotage (RE) de façon que celle-ci régule en correspondance la consigne délivrée à l'électro-distributeur de régulation de la pompe d'avance. 6. Véhicule de travail automoteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'outil (T) est un outil de coupe d'herbe ou de gazon.