Brevet FR2849075A1 — publié le 20040625

i PROCEDE DE CONTROLE D'UNE FONCTION D' LEVATION/EXTENSION D'UN ENGIN DE TRAVAUX La présente invention concerne un procédé de contrôle d'un engin de travaux et plus particulièrement un procédé de contrôle de la fonction d'élévation/extension d'une chargeuse télescopique de matériau. Les engins de chargement de matériaux, tels que des chargeuses télescopiques de matériau se heurtent à des problèmes de stabilité au cours de leur fonctionnement Ces engins présentent ces problèmes en raison de leur forte capacité de soulèvement, en particulier quand des charges lourdes sont trans10 portées Ces problèmes sont encore plus difficiles à résoudre quand les chargeuses de matériau sont actionnées sur des sites de travaux qui présentent un sol irrégulier et sont encombrés de débris De nombreuses chargeuses de matériau ont une grande garde au sol pour maintenir la plus grande partie de la machine 15 élevée par rapport au sol, en particulier les éléments qui s'étendent sur la largeur du véhicule, tels que des axes Bien qu'une grande garde au sol facilite la manoeuvrabilité de la chargeuse de matériau, elle complique le problème de stabilité en raison de la position élevée du centre de gravité Le problème de stabilité est particulièrement aigu quand les chargeuses de matériau doivent élever des charges notables à des hauteurs importantes et se déplacer sur un terrain irrégulier tout en équilibrant la charge. Actuellement, quand on utilise des chargeuses de matériau sur des terrains ou des surfaces de travail irrégulières, 5 un gaspillage de la charge et la stabilité des engins sont parfois des problèmes opérationnels majeurs Diverses tentatives ont été faites pour stabiliser les chargeuses de matériau dans de telles situations; un exemple en est décrit dans le brevet des tats-unis d'Amérique 3 937 339 délivré le 10 février 1976 10 de Geis et al, et cédé à Koehring Company Milwaukee, Wisconsin. Ce système de stabilisation utilise deux paires de commutateurs au mercure montées sur le corps de la machine, l'une des paires étant actionnée à un instant donné pour sélectionner entre des réglages grossier et fin Le système fournit automatiquement, 15 par l'intermédiaire d'une électrovanne, un fluide sous pression à deux vérins pour équilibrer le corps de la machine en fonctionnement Ce système permet des réglages pour réagir à un sol inégal quand on parcourt un site de travail et pendant une opération de soulèvement de charge Toutefois, ce système peut 20 provoquer qu'une charge soit déversée par suite de réglages rapides, d'un contact par inadvertance avec un obstacle pendant le soulèvement, sans mentionner l'inconfort ressenti par un opérateur pendant un réglage, tandis qu'il parcourt un site de travail. La présente invention vise à pallier un ou plusieurs des problèmes exposés ci-dessus. Pour atteindre ces objets, la présente invention prévoit un procédé de contrôle de la fonction d'élévation/ extension d'un bras d'un engin de travaux, l'engin de travaux comprenant 30 un châssis longitudinal, un bras télescopique et un élément support, ce procédé comprenant les étapes consistant à détecter la position du châssis et du bras télescopique; comparer les positions détectées du châssis et du bras télescopique à une limite prédéterminée désirée; commander l'élévation/extension du bras en réponse à la comparaison entre les positions détectées du châssis et du bras télescopique avec la limite prédéterminée. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la commande d'élévation/extension du bras comprend l'autori5 sation de la fonction d'élévation/extension si les positions détectées du châssis et du bras télescopique sont en deçà de la limite prédéterminée. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la commande d'élévation/extension du bras inclut l'invalidation 10 de la fonction d'élévation/extension si les positions détectées ne sont pas en deçà de la limite prédéterminée. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le procédé comprend l'autorisation de mettre à niveau automatiquement le châssis et jusqu'à ce que la position du châssis soit 15 en deçàA de la limite prédéterminée. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la commande d'élévation/extension du bras inclut l'autorisation d'une fonction limitée d'élévation/extension si les positions détectées ne sont pas en deçà de la limite prédéterminée. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la commande d'élévation/extension du bras inclut l'interdiction de la fonction d'élévation/extension si une augmentation de la fonction d'élévation/extension du bras télescopique doit placer l'engin de travaux en position instable. Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles: la figure 1 est une vue de côté d'un engin de travaux mettant en oeuvre la présente invention; la figure 2 est une vue de face d'un engin de travaux mettant en oeuvre la présente invention; la figure 3 est un schéma illustrant une partie du 35 circuit hydraulique de la présente invention; et la figure 4 est un organigramme illustrant diverses étapes de fonctionnement. Les figures 1 et 2 illustrent un engin de travaux tel qu'une chargeuse télescopique 10 On notera que la présente 5 invention s'applique également à d'autres engins de travaux tels que des engins forestiers et autres engins non liés à la construction De façon générale, l'engin de travaux 10 comprend un châssis 12 et un bras télescopique 14 monté à pivotement sur l'arrière du châssis 12 pour s'élever selon divers angles par 10 rapport au châssis 12 Le bras télescopique 14 est étendu et rétracté par un vérin hydraulique (non représenté) et est levé et abaissé par des vérins 15 (dont un seul se voit en figure 1). En outre, une cabine d'opérateur 16 est prévue d'un côté du châssis 12 et un groupe moteur 18 est prévu à l'opposé du bras 15 14 de sorte que le bras 14, quand il est abaissé, s'étend entre la cabine 14 et le groupe moteur 18. Des éléments support avant et arrière tels que des axes 20, 22 sont montés à pivotement sur le châssis 12 pour un mouvement oscillant autour d'un point de pivotement 24 parallèle 20 à la ligne centrale du châssis 12 Les axes 20, 22 portent des roues avant et arrière 26 de même dimension, orientées par des vérins hydrauliques de façon connue Au moins un vérin hydraulique 28 est relié à pivotement entre le châssis 12 et l'axe avant 20 et utilisé pour mettre à niveau le châssis 12 par 25 rapport au sol, un vérin de chaque côté du point de pivotement 24 peut également être utilisé quand la machine 10 fonctionne sur un sol irrégulier A titre de variante, certains engins de travaux comprennent un élément support 21 fixé au châssis 12. Comme cela est représenté en pointillés en figure 2, l'élément 30 support 21 est une structure se déployant vers l'extérieur qui comprend deux pattes 23 dont chacune est commandée par un vérin 27 On a représenté graphiquement sur la cabine 14 des figures 1 et 2 un module de commande électronique 30 Un premier inclinomètre 32 est représenté comme lié à la cabine 16 en figure 2 35 et un second inclinomètre 34 est lié au bras télescopique 14 en figure 1 Les deux inclinomètres 32, 34 sont reliés au module de commande électronique 30 par exemple par des fils et reçoivent des signaux de celui-ci liés à la position angulaire du châssis 12 et du bras 15, respectivement. La figure 3 illustre une partie d'un circuit de stabilisation latérale Le circuit de stabilisation latérale comprend une conduite d'alimentation 38 qui relie une source de fluide sous pression (non représentée) à une vanne de commande 40 Une conduite de retour 42 draine le fluide sous pression en retour à 10 partir de la vanne de commande 40 vers un réservoir non représenté La vanne de commande 40 est une électrovanne à quatre voies et trois positions prenant l'une quelconque de plusieurs configurations données qui est connectée au vérin hydraulique 28 par l'intermédiaire d'une conduite 44 et d'une conduite 46 On 15 notera qu'au moins un des vérins hydrauliques 27 peut être utilisé à titre de variante sans sortir du domaine de l'invention Dans chacune des conduites 44, 46 est disposée une vanne d'équilibrage 48 Dans cet exemple, la vanne d'équilibrage 48 est utilisée comme dispositif de sécurité qui comprend une 20 entrée pilote 50 et un agencement de réglage de surpression 52. La vanne d'équilibrage 48 disposée dans la conduite 46 comprend une ligne pilote 54 reliant l'entrée pilote 50 à la conduite 44 tandis que la vanne d'équilibrage 48 disposée dans la conduite 44 comprend une ligne pilote 54 reliant l'entrée pilote 50 à la 25 conduite 46 Un clapet anti-retour 56 est disposé en parallèle sur chacune des vannes d'équilibrage 48 de sorte que le fluide venant du vérin 28 est bloqué En outre, un séparateur 58 qui assure une extraction vers une ligne de signal 60 est connecté aux conduites 44, 46, entre les vannes d'équilibrage 48 et la 30 vanne de commande 40 La ligne de signal 60 envoie un signal de fluide représentatif de la charge à un contrôleur non représenté tel qu'un contrôleur de pompe, comme cela est bien connu. La figure 4 illustre un procédé de contrôle de la stabilité latérale d'un engin de travaux 10 Le contrôleur 30 35 reçoit des signaux de diverses entrées d'opérateur tel qu'une manette, un levier de commande, ou un dispositif d'entrée similaire (non représenté) requérant une opération désirée d'élévation/extension du bras télescopique 14 et des premier et second inclinomètres 32, 34 Un bloc de calcul 62 compare la 5 position présente du châssis 12 et du bras télescopique 14 et les lectures angulaires des inclinomètres 32, 34 à des données mémorisées par exemple dans des tables de consultation et analogue dans un bloc de décision 64 Si le châssis 12 est en deçà d'une limite prédéterminée ou que la requête d'élévation/ 10 extension ne met pas l'engin de travaux 10 dans une position instable, un bloc de commande 66 du contrôleur 30 permet aux signaux résultant des commandes d'opérateur (non représentées) d'assurer une pleine fonctionnalité du bras télescopique 14 En outre, la fonction de mise à niveau est surveillée à ce stade 15 dans un bloc de commande 68 Si le châssis 12 n'est pas en deçàA de la limite prédéterminée, le contrôleur 30 compare les signaux de position du châssis 12 et les signaux de position du bras télescopique 14 en provenance des inclinomètres 32, 34, respectivement, dans un bloc de décision 70 pour voir si un dé20 placement du bras télescopique 14 placera la machine en position instable Si le châssis 12 n'est pas en deçà de la limite prédéterminée et que toutes les requêtes d'élévation/extension placent l'engin de travaux 10 dans une position instable, à partir du bloc 70, un bloc de contrôle 72 du contrôleur 30 inva25 lide les commandes de l'opérateur en ce qui concerne la fonction d'élévation/extension Toutefois, la fonctionnalité d'abaissement/rétractation est encore autorisée A ce stade, les options de l'opérateur sont fournies à un bloc de commande 74 et permettent à l'opérateur d'envoyer un signal par une entrée d'opéra30 teur (non représentée) pour requérir du contrôleur 30 qu'il envoie un signal vers la vanne de commande 34 pour un déplacement, autorisant un fluide sous pression à circuler vers l'un ou l'autre des vérins hydrauliques 28 ou au moins un des vérins hydrauliques 27 pour fournir une fonction de mise à niveau auto35 matique Si le châssis 12 n'est pas en deçàA de la limite prédéterminée et qu'une requête d'élévation/extension ne placera pas l'engin de travaux 10 dans une position instable (c'est-àdire que l'élévation/extension est dans une plage prédéterminée) dans le bloc 70, un bloc de commande 76 permet à la commande 5 d'opérateur de fournir une fonction d'élévation/extension limitée jusqu'à ce que le contrôleur 30 reçoivent des signaux de l'inclinomètre 34 représentatifs d'une position instable, le contrôleur 30 invalide alors la commande d'opérateur quand à la fonction d'élévation/extension dans le bloc de commande 72. 10 Application Industrielle En fonctionnement, une commande d'entrée d'élévation/ extension est fournie au contrôleur 30 par l'opérateur pour élever/étendre le bras télescopique 14 Pour élever/étendre le bras télescopique 14, le contrôleur 30 reçoit des signaux des 15 premier et second inclinomètres 32, 34 Le contrôleur 30 compare ces signaux à des données mémorisées relatives à l'orientation latérale de l'engin de travaux 10 et à la position du bras télescopique 14 dans le bloc de calcul 62 Le contrôleur 30 détermine alors si l'engin de travaux est dans une position 20 instable dans le bloc de décision 64 Si l'engin de travaux 10 se trouve être dans une orientation latérale sre, le bloc de commande 66 permet d'élever/étendre une charge (c'est-à-dire que les vérins 15 élèvent le bras télescopique 14 ou qu'un vérin étend le bras télescopique 14) et la fonction de mise à niveau 25 est bloquée dans le bloc de commande 68 Le contrôleur 30 détermine si une requête de soulèvement/extension placera l'engin de travaux 10 en position instable dans le bloc de décision 70 Si l'engin de travaux 10 n'est pas dans une orientation latérale sre, le bloc de commande 72 invalide la possibilité d'élever/ 30 étendre une charge de l'engin de travaux 10 Le bloc de commande 74 permet alors à l'opérateur de manoeuvrer le châssis 12 en fournissant une commande au vérin hydraulique 27, 28 pour disposer latéralement l'engin de travaux 10 en position sre de sorte qu'une charge peut être élevée/étendue Ou bien l'opérateur peut 35 abaisser/rétracter le bras télescopique 14 et repositionner l'engin de travaux 10 dans une position latéralement stable Si une requête d'élévation/extension ne place pas l'engin de travaux 10 dans une orientation latérale non sre, le bloc de commande 76 autorise une quantité limitée d'élévation/extension 5 de l'engin de travaux 10 jusqu'à immédiatement avant une condition non sre, puis le bloc de commande 72 invalide la possibilité d'élévation/extension de charge de l'engin de travaux 10. Le bloc de commande 74 permet alors à l'opérateur de manoeuvrer le châssis 12 en fournissant une commande au vérin hydraulique 10 27, 28 pour positionner latéralement l'engin de travaux 10 en position stable de sorte qu'une charge peut être élevée/étendue. Au vu de ce qui précède, il est clair que le procédé selon l'invention fournit un moyen de contrôle de la fonction d'élévation/extension d'un engin de travaux 10 Ce procédé est 15 pour la plus grande partie automatique mais permet une intervention de l'opérateur de façon à mettre à niveau le châssis 12 de la machine 10 par rapport à l'horizontale de façon à ne pas mettre la charge ou la machine dans une situation instable. REVENDICATIONS 1 Procédé de contrôle de la fonction d'élévation/ extension d'un bras d'un engin de travaux ( 10), l'engin de travaux ( 10) comprenant un châssis longitudinal ( 12), un bras 5 télescopique ( 14) et un élément support ( 21), ce procédé comprenant les étapes suivantes: détecter la position du châssis ( 12) et du bras télescopique ( 14) ; comparer les positions détectées du châssis ( 12) et du 10 bras télescopique ( 14) à une limite prédéterminée désirée; et commander l'élévation/extension du bras en réponse à la comparaison entre les positions détectées du châssis ( 12) et du bras télescopique ( 14) avec la limite prédéterminée. 2 Procédé selon la revendication 1, dans lequel la 15 commande d'élévation/extension du bras comprend l'autorisation de la fonction d'élévation/extension si les positions détectées du châssis ( 12) et du bras télescopique ( 14) sont en deçà de la limite prédéterminée. 3 Procédé selon la revendication 1, dans lequel la 20 commande d'élévation/extension du bras inclut l'invalidation de la fonction d'élévation/extension si les positions détectées ne sont pas en deçà de la limite prédéterminée. 4 Procédé selon la revendication 3, comprenant l'autorisation de mettre à niveau automatiquement le châssis ( 12) 25 jusqu'à ce que la position du châssis soit en deçà de la limite prédéterminée. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la commande d'élévation/extension du bras inclut l'autorisation d'une fonction limitée d'élévation/extension si les positions 30 détectées ne sont pas en deçà de la limite prédéterminée. 6 Procédé selon la revendication 5, dans lequel la commande d'élévation/extension du bras inclut l'interdiction de la fonction d'élévation/extension si une augmentation de la fonction d'élévation/extension du bras télescopique doit placer 35 l'engin de travaux ( 10) en position instable.