Brevet FR2952893A1 — publié le 20110527

SYSTÈME DE DIRECTION POUR VÉHICULES À DEUX OU QUATRE ROUES DIRECTRICES On connaît des systèmes à quatre roues directrices equipant des engins agricoles, et en particulier des automoteurs de pulvérisation. Dans ce cas, ces automoteurs sont équipés d'un dispositif de direction appelé orbitrol, qui commande hydrauliquement les roues directrices avant. Pour obtenir les quatre roues directrices aussi bien en marche avant qu'en marche arrière, un premier capteur mesure l'angle de braquage des roues avant. Un deuxième capteur communiquant avec le premier capteur recopie l'angle de braquage des roues avant et donne une information à un distributeur hydraulique qui commande les roues directrices arrière jusqu'à ce que celles-ci soient au même angle de braquage que les roues avant. Ce principe présente plusieurs inconvénients. En effet, les systèmes existants permettent un passage roues dans roues en marche avant, mais ne permettent pas un passage roues dans roues en marche arrière, du fait que l'information d'angle de braquage est transmise des roues avant aux roues arrière. De plus, les systèmes existants présentent également un problème de sécurité, et particulièrement lors de la conduite des véhicules dans un mode à deux roues directrices à grande vitesse, sur route. Dans ce cas de figure, afin d'éviter tout changement trop rapide de direction, il est nécessaire que le passage du mode deux roues directrices au mode à quatre roues directrices soit empêché. Il existe donc un besoin pour un système à mode deux roues directrices ou quatre roues directrices, permettant d'une part un passage roues dans roues en marche avant comme en marche arrière en mode quatre roues directrices, et d'autre part présentant une sécurité accrue en mode deux roues directrices, empêchant tout passage inopiné en mode quatre roues directrices. Dans la présente description, la position médiane des roues correspond à la position dans laquelle, de chaque côté du véhicule, le plan de la roue avant et le plan de la roue arrière sont alignés. Dans la position médiane des roues avant et des roues arrière, le véhicule avance en ligne droite. On considérera que l'angle de braquage des roues avant est mesuré par un capteur entre le plan de la roue avant gauche dans la position médiane et le plan de la roue avant gauche dans la position braquée, l'angle étant mesuré par rapport à la partie de la roue avant gauche braquée située à l'avant du véhicule et non par rapport à la partie de la roue avant gauche braquée située entre les essieux avant et arrière. Lorsque le véhicule avance, un angle de braquage positif des roues avant correspond à un virage vers la gauche, un angle de braquage négatif des roues avant correspond à un virage vers la droite. On considérera également que l'angle de braquage des roues arrière est mesuré par un capteur entre le plan de la roue arrière gauche dans la position médiane et le plan de la roue arrière gauche dans la position braquée, l'angle étant mesuré par rapport à la partie de la roue arrière gauche braquée située à l'arrière du véhicule et non par rapport à la partie de la roue arrière gauche braquée située entre les essieux avant et arrière. Lorsque le véhicule recule, un angle de braquage positif des roues arrière correspond à un virage vers la gauche, un angle de braquage négatif des roues arrière correspond à un virage vers la droite. Dans la terminologie utilisée dans la présente description, les roues à l'avant dans le sens du déplacement du véhicule correspondent aux roues avant du véhicule quand le véhicule avance, et aux roues arrière du véhicule quand le véhicule recule. L'homme du métier pourra facilement transposer les enseignements de la présente invention en fonction de la position des capteurs et de la convention prise pour mesurer les angles de braquage. La présente invention a donc pour objet un système de direction à mode deux roues directrices ou à mode quatre roues directrices, dans lequel l'arbitral peut commander soit les roues avant, soit les roues arrière d'un système à deux ou quatre roues directrices. La présente invention a donc pour objet un système hydraulique de direction pour véhicule, notamment un automoteur de pulvérisation, comprenant un orbitrol alimenté par une source hydraulique, un premier vérin de direction commandant le braquage de roues avant, un deuxième vérin de direction commandant le braquage de roues arrière, un premier capteur mesurant l'angle de braquage des roues avant, un deuxième capteur mesurant l'angle de braquage des roues arrière et en communication avec le premier capteur, caractérisé par le fait que le système comprend en outre un distributeur de premier type alimenté par une source hydraulique, une première chambre de chaque vérin étant reliée hydrauliquement à une première sortie de l'arbitral et du distributeur de premier type par un premier distributeur de deuxième type à trois orifices et deux états, la deuxième chambre de chaque vérin étant reliée hydrauliquement à la deuxième sortie de l'arbitral et du distributeur de premier type par un deuxième distributeur de deuxième type, les états des distributeurs de deuxième type étant commandés de telle sorte que, dans un sens de déplacement donné du véhicule, l'arbitral commande hydrauliquement le vérin de direction des roues à l'avant dans le sens du déplacement du véhicule, le capteur sur les roues à l'arrière dans le sens du déplacement du véhicule commandant le distributeur de premier type pour alimenter le vérin de direction des roues à l'arrière dans le sens du déplacement du véhicule pour que leur angle de braquage soit égal à une valeur de consigne mesurée par rapport à l'angle de braquage mesuré par le capteur d'angle de braquage des roues à l'avant dans le sens du déplacement du véhicule. Selon des caractéristiques facultatives de l'invention . le système comprend en outre un distributeur à deux orifices et à deux états de troisième type, alimenté par une source hydraulique et commandé par un signal électrique correspondant à un sens du déplacement du véhicule, ledit distributeur de troisième type commandant hydrauliquement les états des distributeurs de deuxième type en fonction du sens de déplacement du véhicule ; l'état par défaut du distributeur de troisième type correspondant à un défaut d'alimentation électrique de celui-ci place les distributeurs de deuxième type dans l'état dans lequel l'arbitral commande hydrauliquement le vérin de direction des roues avant du véhicule ; l'état par défaut du distributeur de premier type correspondant à un défaut d'alimentation électrique de celui-ci place le distributeur de premier type dans l'état dans lequel aucun fluide hydraulique ne peut sortir du distributeur de premier type ; le système comprend un dispositif permettant de sélectionner un déplacement en crabe ou de type virage roues dans roues du véhicule, apte à envoyer un signal aux capteurs, afin de régler la valeur de consigne égale à la valeur de l'angle de braquage mesuré par le capteur d'angle de braquage des roues à l'avant dans le sens du déplacement du véhicule pour un déplacement de type virage roues dans roues du véhicule, et égale à la valeur opposée de l'angle de braquage mesuré par le capteur d'angle de braquage des roues à l'avant dans le sens du déplacement du véhicule pour un déplacement en crabe du véhicule ; le système comprend en outre un premier distributeur de quatrième type entre la première chambre du vérin et le distributeur de deuxième type et un deuxième distributeur de quatrième type entre la deuxième chambre du vérin et le distributeur de deuxième type, les distributeurs de quatrième type étant commandés par un signal électrique pour permettre un passage du fluide hydraulique entre le vérin et l'arbitral ou le distributeur de premier type dans un premier état correspondant à un mode quatre roues directrices du véhicule, et pour empêcher un passage du fluide hydraulique entre le vérin et l'arbitral ou le distributeur de premier type dans un deuxième état correspondant à un mode à deux roues directrices du véhicule ; le capteur est apte à commander les distributeurs pour ramener les roues arrière à une position correspondant à un angle de braquage nul des roues arrière lors du passage du mode quatre roues directrices au mode deux roues directrices du véhicule ; une même source hydraulique peut alimenter l'arbitral et le distributeur de premier type ; et l'état par défaut des distributeurs de quatrième type correspondant à un défaut d'alimentation électrique de ceux-ci placent les distributeurs de quatrième type dans l'état dans lequel le passage de fluide à travers ceux-ci est interdit. Le système de direction de l'invention s'applique de préférence à un véhicule à quatre roues ayant deux roues avant directrices et deux roues arrière directrices. Il est aussi adaptable à des véhicules ayant plusieurs paires de roues avant et/ou arrière directrices, les paires de roues avant directrices braquant toutes suivant le même angle simultanément et les paires de roues arrière directrices braquant toutes suivant le même angle simultanément, et également à un véhicule ayant entre les roues avant directrices et les roues arrière directrices un ou plusieurs essieux centraux, portant des roues non-directrices. Pour ce type de véhicule à essieux centraux portant des roues non-directrices, le déplacement en crabe n'est pas autorisé, mais le déplacement de type roues dans roues en marche avant comme en marche arrière est possible, comme cela est décrit dans la description détaillée suivante en référence à un véhicule à quatre roues. Pour mieux illustrer l'objet de la présente invention, on va maintenant en décrire un mode de 30 réalisation préféré, en référence au dessin annexé. Sur ce dessin : la Figure 1 est une vue schématique du système de direction d'un système à deux ou quatre roues directrices selon la présente invention ; ù la Figure 2 est une vue schématique de la source ; ù la Figure 3 est une vue schématique de dessus des roues en mode deux roues directrices ; ù la Figure 4 est une vue schématique de dessus des roues en mode quatre roues directrices ; et ù la Figure 5 est une vue schématique de dessus des roues en configuration crabe. Si l'on se réfère à la Figure 1, on peut voir qu'il y est représenté un système de direction pour véhicule à mode deux ou quatre roues directrices selon l'invention. Dans un premier mode de réalisation, le système comprend un orbitrol 1 alimenté par une source hydraulique 2, et un distributeur 14 à quatre orifices et trois positions, alimenté par une source hydraulique 15. Des canalisations, respectivement 100, 101, 102, 103 relient l'arbitral 1 à une première entrée de distributeurs hydrauliques 3, 4, 7 et 8 à trois orifices et deux positions A et B. Des canalisations 104 et 105 relient une première sortie du distributeur 14 à une deuxième entrée des distributeurs hydrauliques 3 et 7, et des canalisations 106 et 107 relient une deuxième sortie du distributeur 14 à une deuxième entrée des distributeurs hydrauliques 4 et 8. Les sorties des distributeurs 3 et 4 sont reliées par des canalisations 108 et 109 aux chambres 22 et 23 du vérin de direction 13, qui commande le braquage des roues avant 12. Les sorties des distributeurs 7 et 8 sont reliées respectivement à des entrées de distributeurs à deux orifices et deux positions 9 et 10 par l'intermédiaire de canalisations 110 et 111, et les sorties des distributeurs 9 et 10 sont reliées aux chambres 18 et 19 du vérin de direction 20 par l'intermédiaire de canalisations 112 et 113, lequel vérin de direction 20 commande le braquage des roues arrière 11. Un distributeur 5 à trois orifices et deux positions E et F, commandé électriquement, alimenté par une source hydraulique 6, pilote hydrauliquement par une canalisation 114 les positions des distributeurs 3, 4, 7 et 8. Dans la position A, les distributeurs 3 et 4 envoient dans le vérin de direction 13 le fluide provenant 20 de l'arbitral 1, alimenté depuis la source 2. Dans la position B, les distributeurs 3 et 4 envoient dans le vérin de direction 13 le fluide provenant du distributeur 14, alimenté depuis la source 15. Dans la position A, les distributeurs 7 et 8 25 envoient dans les distributeurs respectivement 10 et 9 le fluide provenant du distributeur 14, alimenté depuis la source 15. Dans la position B, les distributeurs 7 et 8 envoient dans les distributeurs respectivement 10 et 9 le 30 fluide provenant de l'arbitral 1, alimenté depuis la source 2. L'état des distributeurs 9 et 10, passant (C') ou bloqué (C), est commandé par un signal électrique. De même, l'état du distributeur 14, fluide passant dans le circuit hydraulique dans un premier sens (D'), fluide passant dans le circuit hydraulique dans un second sens opposé au premier sens (D"), ou fluide ne circulant pas dans le circuit (D) est commandé par un signal électrique. Enfin, l'état du distributeur 5, passant F ou bloqué E, est lui aussi commandé par un signal électrique. Des capteurs, respectivement 16 et 17, détectent l'angle de braquage des roues, respectivement avant 12 et arrière 11. En marche avant, dans le mode quatre roues directrices, l'absence de signal électrique commande le distributeur 5 à rester dans l'état bloqué E, les distributeurs 3, 4, 7 et 8 n'étant pas pilotés hydrauliquement restent dans l'état A. De même, dans ce mode à quatre roues directrices en marche avant, un signal électrique commande les distributeurs 9 et 10 à passer dans l'état passant C'. Ainsi, dans ce premier mode de fonctionnement du système de l'invention, l'arbitral 1, alimenté hydrauliquement par la source 2, envoie le fluide dans les distributeurs 3 et 4, dans l'état A, qui envoient à leur tour le fluide dans le vérin de direction 13, commandant ainsi un braquage des roues avant 12. L'angle de braquage des roues avant 12 est détecté par le capteur 16. Le capteur 17 recopie l'angle de braquage enregistré par le capteur 16, et commande le distributeur 14, alimenté par la source 15, pour envoyer du fluide par l'intermédiaire des distributeurs 7 et 8 dans l'état A, et des distributeurs 10 et 9 dans l'état passant C', dans le vérin de direction 20 jusqu'à ce que les deux valeurs angulaires mesurées par les capteurs 16 et 17 soient égales ou opposées. En marche arrière, dans le mode quatre roues directrices, un signal électrique commande le distributeur 5 à passer dans l'état passant F, qui commande à son tour hydrauliquement les distributeurs 3, 4, 7 et 8 à passer dans l'état B. De même, dans ce mode à quatre roues directrices en marche arrière, un signal électrique commande les distributeurs 9 et 10 à passer dans l'état passant C'. Ainsi, dans ce deuxième mode de fonctionnement du système de l'invention, l'arbitral 1, alimenté hydrauliquement par la source 2, envoie le fluide dans les distributeurs 7 et 8, dans l'état B, qui envoient à leur tour le fluide par l'intermédiaire des distributeurs 10 et 9 dans l'état passant C', dans le vérin de direction 20, qui commande le braquage des roues arrière 11. L'angle de braquage des roues arrière 11 est détecté par le capteur 17. Le capteur 16 recopie l'angle de braquage enregistré par le capteur 17, et commande le distributeur 14, alimenté par la source 15, pour envoyer du fluide par l'intermédiaire des distributeurs 3 et 4 dans l'état B dans le vérin de direction 20 jusqu'à ce que les deux valeurs angulaires mesurées par les capteurs 17 et 16 soient égales ou opposées. En marche avant avec deux roues directrices uniquement (roues avant), aucun signal électrique ne commande le distributeur 5 qui ne peut donc plus commander hydrauliquement les distributeurs 3 et 4, lesquels restent donc dans l'état A, qui est l'état par défaut des distributeurs 3, 4, 7 et 8 lorsque le distributeur 5 n'est commandé par aucun signal électrique. De même, dans ce mode à deux roues avant directrices en marche avant, un signal électrique délivré par le capteur 17 commande les distributeurs 14, 10 et 9 afin de ramener les roues arrière 11 dans la position médiane représentée sur la Figure 3. Une fois les roues arrière 11 en position médiane, la capteur 17 n'envoie plus de signal électrique pour commander les distributeurs 14, 10 et 9, qui passent donc dans l'état bloqué respectivement D et C, si bien qu'il n'y a plus de circulation de fluide vers le vérin de direction 20, et plus de circulation de fluide du vérin 20 vers les autres distributeurs 7 et 8, et que les roues arrière 11 restent par conséquent dans la position médiane. Comme dans le cas pour la marche avant à quatre roues directrices, l'arbitral 1, alimenté hydrauliquement par la source 2, envoie le fluide dans les distributeurs 3 et 4, dans l'état A, qui envoient à leur tour le fluide dans le vérin de direction 13, commandant ainsi un braquage des roues avant 12. Le système de sécurité consiste en ce que le distributeur 5 n'est pas alimenté électriquement, empêchant les distributeurs 3, 4 de passer à l'état B, et en ce que, après une période où le capteur 17 envoie une consigne électrique aux distributeurs 9, 10 et 14 pour mettre les roues arrière 11 en position médiane, aucune consigne électrique n'est envoyée aux distributeurs 9, 10 et 14, qui empêchent toute circulation de fluide entre les chambres 18 et 19 du vérin de direction 20 des roues arrière 11. Ainsi, non seulement on s'assure que les roues arrière 11 sont dans la position médiane, mais encore on fait en sorte qu'elles ne puissent plus braquer en empêchant toute circulation de fluide dans le circuit des roues arrière 11. Dans un autre mode de réalisation représenté sur la Figure 2, une seule source hydraulique 21 alimente à la 5 fois l'arbitral 1 et le distributeur 14. Les Figures 4 et 5 illustrent les différentes configurations que l'on peut obtenir en mode quatre roues directrices : soit virage roues dans roues (Figure 4), soit déplacement en « crabe » (Figure 5), la configuration 10 étant déterminée par les valeurs relatives des angles mesurés par les capteurs 16 et 17. Pour avoir une configuration selon la Figure 4, les angles mesurés par les capteurs doivent être égaux, tandis que pour avoir une configuration selon la Figure 5, les angles mesurés 15 doivent être opposés. REVENDICATIONS1 Système hydraulique de direction pour véhicule, notamment un automoteur de pulvérisation, comprenant un orbitrol (1) alimenté par une source hydraulique (2 ; 21), un premier vérin de direction (13) commandant le braquage de roues avant (12) du véhicule, un deuxième vérin de direction (20) commandant le braquage de roues arrière (11) du véhicule, un capteur (16) mesurant l'angle de braquage des roues avant (12), un capteur (17) mesurant l'angle de braquage des roues arrière (11) et en communication avec le capteur (16), caractérisé par le fait que le système comprend en outre un distributeur (14) alimenté par une source hydraulique (15 ; 21), une première chambre de chaque vérin (13, 20) étant reliée hydrauliquement à une première sortie de l'arbitral et du distributeur (14) par un premier distributeur à trois orifices et deux états (3, 4, 7, 8), la deuxième chambre de chaque vérin étant reliée hydrauliquement à la deuxième sortie de l'arbitral et du distributeur (14) par un deuxième distributeur (3, 4, 7, 8), les états des distributeurs (3, 4, 7, 8) étant commandés de telle sorte que, dans un sens de déplacement donné du véhicule, l'arbitral (1) commande hydrauliquement le vérin de direction des roues à l'avant dans le sens du déplacement du véhicule, le capteur sur les roues à l'arrière dans le sens du déplacement du véhicule commandant le distributeur (14) pour alimenter le vérin de direction des roues à l'arrière dans le sens du déplacement du véhicule pour que leur angle de braquage soit égal à une valeur de consigne (a) mesurée par rapport à l'angle de braquage (R) mesuré par le capteur d'angle debraquage des roues à l'avant dans le sens du déplacement du véhicule. 2 - Système hydraulique de direction selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un distributeur (5) à deux orifices et à deux états, alimenté par une source hydraulique (6) et commandé par un signal électrique correspondant à un sens du déplacement du véhicule, ledit distributeur (5) commandant hydrauliquement les états des distributeurs (3, 4, 7, 8) en fonction du sens de déplacement du véhicule. 3 - Système hydraulique de direction selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'état par défaut du distributeur (5) correspondant à un défaut d'alimentation électrique de celui-ci place les distributeurs (3, 4, 7, 8) dans l'état dans lequel l'arbitral (1) commande hydrauliquement le vérin de direction (13) des roues avant (12). 4 - Système hydraulique de direction selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'état par défaut du distributeur (14) correspondant à un défaut d'alimentation électrique de celui-ci place le distributeur (14) dans l'état dans lequel aucun fluide hydraulique ne peut sortir du distributeur (14). 5 - Système hydraulique de direction selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif permettant de sélectionner un déplacement en crabe ou de type virage roues dans roues du véhicule, apte à envoyer un signal aux capteurs (16, 17), afin de régler la valeur de consigne (a) égale à la valeur de l'angle de braquage (R) pour un déplacement de type virage roues dans roues du véhicule, et égale à la valeur opposée de l'angle de braquage (R) pour un déplacement en crabe du véhicule. 6 - Système hydraulique de direction selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un premier distributeur (10) entre la première chambre du vérin (20) et le distributeur (7) et un deuxième distributeur (9) entre la deuxième chambre du vérin (20) et le distributeur (8), les distributeurs (9, 10) étant commandés par un signal électrique pour permettre un passage du fluide hydraulique entre le vérin (20) et l'arbitral (1) ou le distributeur (14) dans un premier état correspondant à un mode quatre roues directrices du véhicule, et pour empêcher un passage du fluide hydraulique entre le vérin (20) et l'arbitral (1) ou le distributeur (14) dans un deuxième état correspondant à un mode à deux roues directrices du véhicule. 7 - Système hydraulique de direction selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le capteur (17) est apte à commander les distributeurs (9, 10 ; 14) pour ramener les roues (11) à une position correspondant à un angle de braquage nul des roues (11) lors du passage du mode quatre roues directrices au mode deux roues directrices du véhicule. 8 - Système hydraulique de direction selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'une même source hydraulique (21) alimente l'arbitral (1) et le distributeur (14). 9 - Système hydraulique de direction selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé par le fait que l'état par défaut des distributeurs (9, 10) correspondant à un défaut d'alimentation électrique de ceux-ci placent les distributeurs (9, 10) dans l'état dans lequel le passage de fluide à travers ceux-ci est interdit.