Brevet FR3091462A1 — publié le 20200710

Description Titre de l'invention : Dispositif de faucheuse-débroussailleuse et engin roulant motorisé équipé nulld'un tel dispositif [0001] La présente invention concerne le domaine des équipements agricoles, et d'entretien des espaces publics et des voiries, en particulier celui des matériels de traitement de la végétation et/ou du sol portés par un véhicule, et a pour objet un dispositif de faucheuse-débroussailleuse et un engin roulant motorisé comprenant un tel dispositif. [0002] Typiquement, les dispositifs du type précité, notamment les machines de coupe pour faucher et/ou débroussailler les bordures de routes, les fossés et les haies comprennent essentiellement un bâti support solidarisé avec le véhicule porteur, un bras articulé en au moins deux parties, à savoir une flèche et un balancier, et un outil, généralement une tête de coupe à disques ou rotor. L'outil est monté par l'intermédiaire d'une liaison articulée (avec un ou plusieurs degrés de liberté) sur l'extrémité non reliée du balancier (extrémité libre du bras) et ledit bras est lui-même monté de manière articulée (avec un ou plusieurs degrés de liberté) sur le bâti support. [0003] Compte tenu des configurations très variées de sols et de végétations, d'une né- cessaire gestion des obstacles et d'une exigence de qualité du travail effectué, il existe une demande de la part des opérateurs pilotant des faucheuses-débroussaillcuses pour mouvoir l'outil sous forme de tête de coupe avec trois degrés de liberté en rotation, par rapport au bras, afin de pouvoir le positionner avec l'orientation la plus adéquate pour le travail à effectuer : par exemple travailler derrière la roue du tracteur, se rapprocher au plus près du tracteur en chemin étroit, faire le tour d'un panneau, travailler en reculant... [0004] Cette liaison triplement articulée reliant l'outil au bras comprend trois axes (axes I, 2, 3) mutuellement perpendiculaires deux à deux et définissant ensemble un repère orthogonal. [0005] Dans la pratique, le suivi de terrain est assuré par l'intermédiaire d'un premier axe (axe 1) et permet l'entretien des fossés et des haies. Le nettoyage autour des panneaux de signalisation est rendu possible par un deuxième axe (axe 2). La rotation autour du troisième axe (axe 3) autorise un travail en chemin étroit avec la tête de coupe orientée verticalement. [0006] Actuellement, différentes cinématiques, avec des degrés de sophistication et d'ergonomie variés, sont disponibles sur le marché en relation avec de telles machines. [0007] La construction la plus courante, et la plus simple, propose de piloter uniquement l'axe 1. Toutefois, cette première solution ne permet pas de faire le tour d'un panneau ou de travailler derrière la roue du tracteur (la tête est alors en biais) lorsque le bras est 2 avancé ou serai avancé. [0008] Une deuxième solution existante, moins limitée que la première solution précitée, met en oeuvre un bras articulé dont la cinématique permet de modifier la position/ l'orientation de l'outil par rapport au tracteur : le bras présente une géométrie variable. Bien que cette solution, avec une construction de bras complexe, permette de travailler avec l'outil positionné devant ou derrière, elle ne permet pas de faire le tour d'un obstacle (par exemple d'un panneau). [0009] Une troisième solution existante, plus sophistiquée que les deux précédentes, consiste à mettre en oeuvre une liaison articulée avec deux axes de rotation. Une telle construction de la machine permet de prendre en compte et de gérer les mouvements de l'outil par rapport au sol (tour d'obstacles ; travail derrière la roue du tracteur ; travail en marche arrière). Néanmoins, l'outil ne peut être relevé en position verticale lorsque le deuxième axe est nécessaire pour travailler derrière la roue du tracteur, et il n'est donc pas possible de travailler en chemin étroit. [0010] La solution la plus optimisée mise en oeuvre actuellement comporte la liaison triplement articulée en rotation évoquée précédemment (pivotement possible autour des trois axes 1, 2 et 3 mutuellement orthogonaux deux à deux). Dans cc cas, l'outil peut être orienté et positionné pour s'adapter à toutes les situations rencontrées sur le terrain et donc théoriquement permettre un travail efficace et soigné, ce quelle que soit la configuration ou topologie existante. [0011] A titre d'exemple de faucheuse-débroussailleuse existante conforme à cette troisième solution, on peut par exemple citer celle commercialisée sous la dénomination TWIGA FLEX - nom déposé - par la société Spearhead. [0012] Cependant, la gestion de ces diverses rotations est fastidieuse et problématique pour l'opérateur, même lorsqu'il est expérimenté et qu'il dispose d'une interface de commande ergonomique. Il en résulte que la position et l'orientation de l'outil, par exemple une tête de coupe, ne sont pas bien gérées et ainsi ledit outil se retrouve fréquemment mal positionné et/ou mal orienté par rapport au sol. [0013] Or, lorsque l'outil n'est pas parallèle au sol, on aboutit à une hauteur de coupe différente entre l'avant et l'arrière de l'outil, et/ou entre son côté droit et son côté gauche. [0014] Dans ce contexte, le but principal de l'invention est de fournir un dispositif de faucheuse-débroussailleuse ou une machine analogue dans lequel l'outil est positionnable et orientable spatialement, tout en faisant état d'une commande ergonomique et fournissant une gestion en position de l'outil pour un travail régulier, par exemple avec une hauteur de coupe constante, et une bonne adaptation au sol et/ou à la végétation à traiter. [0015] A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de faucheuse-débroussailleuse apte 3 et destiné à être porté par un véhicule, notamment pour être monté sur un attelage trois-points à l'arrière d'un tracteur ou sur un véhicule automoteur adapté, ce dispositif comprenant un bâti support destiné à être relié à l'attelage, un bras articulé comportant une flèche et un balancier et un outil solidarisé par l'intermédiaire d'une liaison articulée à trois axes de rotation avec l'extrémité libre du balancier, opposée à la flèche, ces axes étant mutuellement perpendiculaires deux à deux, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de détection, de gestion et d'actionnement configurés pour asservir, en utilisation, l'un des trois axes de rotation précités selon une orientation verticale ou perpendiculaire au sol. [0016] L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : [0017] [fig.1] est une vue en perspective d'un dispositif de faucheuse-débroussaillcuse selon un mode de réalisation de l'invention (destiné à être accroché à un tracteur), équipé de plusieurs types de moyens de détection ; [0018] [fig.2] est une vue en élévation latérale d'un tracteur équipé d'une faucheuse-débroussailleuse selon l'invention ; [0019] [fig.3] est une vue en élévation arrière d'un tracteur équipé d'un dispositif de faucheusedébroussailleuse selon l'invention (l'angle (3 asservi à 0 dans le cadre de l'invention étant volontairement visible sur cette figure) ; [0020] [fig.4A] [0021] [fig.4B] et [0022] [fig.4C] sont des vues partielles de dessus du tracteur équipé du dispositif des figures 3, la tête de coupe étant positionnée et orientée de trois manières différentes, et, [0023] [fig.5A] et [0024] [fig.5B] sont des vues partielles en perspective du tracteur équipé du dispositif des figures 3, la tête de coupe étant positionnée et orientée de deux manières différentes. [0025] Les figures 1 à 5 des dessins montrent toutes un dispositif de faucheuse-dé- broussailleuse 1 apte et destiné à être porté par un véhicule 2, notamment pour être monté sur un attelage 3 (à trois points) à l'arrière d'un tracteur. Le véhicule 2 peut également être réalisé sous forme d'un automoteur sur lequel est adapté une telle faucheuse-déhroussailleuse 1 (variante non représentée). Ce dispositif 1 comprend un bâti support 4 destiné à être relié à l'attelage 3, un bras articulé 5 comportant une flèche 5' et un balancier 5" et un outil 6 solidarisé par l'intermédiaire d'une liaison 7 articulée à trois axes de rotation 7', 7", 7w avec l'extrémité libre du balancier 5", opposée à la flèche 5', ces axes étant mutuellement perpendiculaires deux à deux. [0026] En relation avec cette liaison 7 triplement articulée ressortant des figures annexées, l'homme du métier comprend que le suivi de terrain est assuré par l'intermédiaire du premier axe 7' qui permet l'entretien des fossés et des haies. Le nettoyage autour des panneaux de signalisation est rendu possible par le deuxième axe 7". La rotation autour du troisième axe 7w autorise un travail en chemin étroit avec la tête de coupe orientée verticalement. [0027] Conformément à l'invention, ce dispositif 1 comprend des moyens 8, 9, 10 de détection, de gestion et d'actionnemcnt configurés pour asservir, en utilisation, l'un des trois axes de rotation 7', 7", 7w précités selon une orientation verticale ou perpendiculaire au sol. [0028] Grâce à cet asservissement, non seulement la complexité du pilotage de la position et de l'orientation de l'outil 6 est réduite (un degré de liberté de moins à gérer pour l'opérateur, tout en conservant la faculté de réglage autour des trois axes de rotation 7', 7", 7"', mais le maintien de l'outil 6 dans un plan parallèle au plan du sol peut en outre être garanti en cours d'utilisation. [0029] En accord avec un mode de réalisation préféré de l'invention, la liaison 7 triplement articulée est constituée de trois articulations rotatoires 11, 12, 13 consécutives ou cinématiquement en série entre le bras 5 et l'outil 6 et, dans ce cas, l'axe 7" asservi à la verticale est avantageusement l'axe de la seconde articulation rotatoire ou articulation intermédiaire 12 de la liaison triplement articulée 7. Ainsi, le troisième et dernier axe de rotation 7"' de la chaîne cinématique formée par la liaison triplement articulée 7 est nécessairement situé dans un plan parallèle au plan du sol PS. [0030] Selon une caractéristique constructive avantageuse, au moins une partie de la flèche 5' et au moins une partie du balancier 5" du bras articulé 5 définissent ensemble un plan PB, ou sont situées dans des plans parallèles entre eux, et sont reliées entre elles par un axe de rotation perpendiculaire à ce(s) plan(s), la première articulation rotatoire 11 de la liaison triplement articulée 7 étant parallèle à cet axe de rotation 5"' intégré au bras articulé 5. [0031] Le bras articulé 5 peut comprendre une embase 16 sur laquelle est montée articulée la flèche 5', au niveau de son extrémité opposée au balancier 5- et autour d'un axe de pivotement 16' parallèle à l'axe de rotation [0032] Cette embase 16 est elle-même solidarisée par une liaison articulée 14 avec un axe de rotation 14' au bâti support 4. [0033] Selon une autre caractéristique constructive avantageuse, l'outil 6 consiste en une tête de coupe présentant un plan de coupe PC et l'axe de rotation 7", asservi selon la verticale, de la liaison 7 triplement articulée en rotation, est perpendiculaire à ce plan de coupe PC. [0034] Par exemple, l'outil 6 peut comprendre des moyens de coupe montés sur ou formant un rotor dont l'axe AR est perpendiculaire à la troisième articulation rotatoire 7"' de la liaison triplement articulée 7. [0035] Conformément à une première variante de réalisation, les moyens 8, 9, 10 de détection, de gestion et d'actionnement comprennent un inclinomètre 8' associé à l'axe de rotation 7" à asservir en orientation verticalement et dont les mesures sont traitées (par exemple par une unité de gestion 10 embarquée) pour réaliser (par exemple par l'intermédiaire de moyens d'actionnement 9) l'asservissement de l'orientation dudit axe 7". [0036] Conformément à une seconde variante de réalisation, les moyens 8, 9, 10 de détection, de gestion et d'actionnement intègrent des capteurs 8" de position rotatoire et/ou linéaire au niveau de chaque articulation ou axe d'articulation 5'", 7', 7", 7"', 14' respectivement du bras articulé 5, de la liaison triplement articulée 7 et/ou de la liaison 14 entre le bras articulé 5 et le bâti support 4, ainsi qu'éventuellement au niveau de l'attelage 3 du véhicule 2 portant le dispositif 1. Les informations fournies par ces différents capteurs 8" sont traitées par une unité de gestion 10 configurée pour commander les, ou assister la commande des, moyens d'actionnement 9, par exemple hydrauliques ou électriques, associés aux articulations précitées, ce de manière au moins partiellement automatique, tout en réalisant électroniquement un asservissement selon une orientation verticale (axe perpendiculaire au plan du sol sur lequel roule le véhicule 2) de l'axe de rotation 7" de l'une 12 des articulations 11, 12, 13 de la liaison 7 triplement articulée en rotation. [0037] Ces moyens de gestion 10 et d'actionnement 9 peuvent être présents sur le dispositif 1 (cf figure 1) ou être présents (l'un ou l'autre, ou les deux) sur le véhicule 2. [0038] De tels moyens 8, 9, 10 sont par exemple décrits dans le document FR 3 050 955 de la demanderesse. [0039] En accord avec une caractéristique additionnelle avantageuse de l'invention, ressortant plus particulièrement de la figure 4A, et améliorant davantage encore l'ergonomie de la commande, le dispositif 1 peut en outre comprendre, lorsque la flèche 5' du bras articulé 5 est reliée au bâti support 4 par l'intermédiaire d'une liaison rotatoire primaire 14 avec un axe de rotation 14' orienté verticalement ou perpendiculairement au plan du sol à l'état monté du dispositif 1, des moyens 8, 9, 10 réalisant un asservissement mutuel des positions en rotation, d'une part, du bras 5 autour de l'axe 6 14' de la liaison rotatoire primaire 14 et, d'autre part, de l'outil 6 autour de l'axe 7" (de la seconde articulation 12) de la liaison triplement articulée 7 dont l'orientation est asservie selon la verticale. [0040] Ces moyens 8, 9, 10 d'asservissement réciproque en position angulaire autour des axes de rotation 7" et 14' comprennent par exemple un capteur angulaire 8"' sur l'axe primaire 14' et un capteur angulaire 8"' sur l'axe 7" de la deuxième articulation rotatoire 12 de la liaison triplement articulée 7, et avantageusement des moyens 9, 10 d'actionnement et de gestion réalisant l'asservissement. [0041] Grâce à la caractéristique additionnelle précitée, le troisième axe de rotation 7'" conserve une orientation angulaire fixe par rapport au plan médian PM du véhicule porteur 2 comme le montre la figure 4A (par exemple une orientation parallèle). Le cas échéant, comme le montre cette dernière figure, l'axe 14' de la liaison rotatoire primaire 14 peut être situé dans le plan médian PM du véhicule porteur 2. [0042] Lorsque l'angle entre les axes 7" et 14' est asservi à une valeur de 0°, l'outil 6 est en permanence positionné comme indiqué à la figure 4A (rotor perpendiculaire à la direction d'avance). Dans cette configuration, la tête de coupe 6 est située derrière la roue arrière du tracteur, à plat ou à la verticale (taille d'une haie dans un chemin étroit par exemple). [0043] Lorsque l'angle est asservi à 180', il est possible de travailler en reculant. [0044] Il est aussi possible de prévoir que l'asservissement mutuel des positions en rotation (autour des axes 7" et 14') soit réalisé par variation pilotée, de manière continue, de la différence angulaire entre ces deux positions (permettant ainsi par exemple de faire le tour d'un obstacle avec l'outil 6). [0045] Les moyens 8, 9, 10 précités sont, à titre d'exemples, représentés schématiquement sur la figure 1, les différentes variantes évoquées pour les moyens capteurs 8, à savoir : - 8' : inclinomètre déterminant l'inclinaison p de l'axe 7" de la seconde articulation 12 de la liaison triplement articulée 7 par rapport à la verticale ; - 8" : capteurs de position angulaire au niveau des axes d'articulation bras 5/support 4 - flèche 5'/balancier 5" - axe 7' au moins de la liaison 7 ; - 8"' : capteurs angulaires de parallélisme entre les axes 14' et 7" ; étant représentées cumulativement sur ladite figure 1. [0046] L'invention vise également, comme le montrent les figures 2 à 5, un engin motorisé 15 pour le traitement de la végétation, et le cas échéant le travail du sol, comprenant un véhicule porteur 2, notamment du type tracteur ou véhicule automoteur adapté, et un dispositif 1 de travail et/ou de traitement, porté, alimenté en énergie et, le cas échéant, commandé par ledit véhicule porteur 2. [0047] Cet engin 15 est caractérisé en ce que le dispositif de travail et/ou de traitement est un dispositif de faucheuse-débroussailleuse 1 tel que décrit ci-dessus. 7 [0048] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. 8 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6]