Brevet FR3132092A1 — publié le 20230728

L’invention concerne un véhicule de travail roulant comportant un bras de levage et un système de commande de direction. Le système de commande de direction est configuré pour recevoir un signal de demande de braquage et un paramètre d’orientation du bras de levage et pour générer un signal de consigne de braquage (D, E) représentatif d’un angle de braquage des roues directrices et destiné à piloter un actionneur de braquage. Le système de commande de direction comporte un module de filtrage (103) configuré pour déterminer un premier plafond de vitesse de variation en fonction du paramètre d’orientation du bras de levage et pour générer le signal de consigne de braquage (D, E) en fonction du signal de demande de braquage de manière qu’une vitesse de variation du signal de consigne de braquage ne dépasse pas le premier plafond de vitesse de variation. Figure pour l’abrégé : Fig. 9 SYSTEME DE COMMANDE DE DIRECTION POUR VÉHICULE DE TRAVAIL ROULANT L’invention se rapporte au domaine des véhicules de travail roulants comportant au moins deux roues directrices et un bras de levage et un système de commande de direction. En particulier, l’invention se rapporte à un véhicule de manutention de charge tel qu’un chariot élévateur à bras télescopique. Arrière-plan technologique Les véhicules de travail, en particulier les véhicules de manutention de charge, sont généralement équipés d’un volant permettant à un opérateur de commander un mouvement de braquage des roues. Cependant, le braquage des roues peut affecter la stabilité du véhicule, en particulier la stabilité latérale. Un braquage trop rapide des roues peut aboutir au renversement du véhicule. Un mouvement de braquage peut ainsi s’avérer dangereux ou pas, en fonction de facteurs susceptibles d’affecter la stabilité du véhicule, comme par exemple une vitesse de marche du véhicule et une position du bras de levage. Il s’agit donc de facteurs à prendre en compte pour la réalisation des mouvements de braquage des roues. US20060180381 A1 décrit un véhicule de manutention de conteneurs comportant une unité de calcul configurée pour déterminer des limitations des mouvements de braquage en fonction de différents paramètres opérationnels. Résumé Une idée à la base de l’invention est de proposer un système de commande de direction qui préserve la stabilité d’un véhicule de travail dans diverses conditions d’exploitation, en particulier pendant des opérations de manutention de charge, et qui permette à un opérateur de contrôler la direction du véhicule en fonction de ses besoins. Pour cela, selon un mode de réalisation, l’invention fournit un véhicule de travail roulant comportant : un corps principal, un bras de levage monté de manière mobile sur le corps principal et destiné à manutentionner des charges, un capteur configuré pour détecter un paramètre d’orientation du bras de levage, un essieu directeur incluant au moins deux roues directrices, un actionneur de braquage couplé aux roues directrices pour modifier un angle de braquage des roues directrices, un organe de commande de direction actionnable par un opérateur pour produire un signal de demande de braquage, et un système de commande de direction configuré pour recevoir le signal de demande de braquage et le paramètre d’orientation du bras de levage et pour générer un signal de consigne de braquage représentatif d’un angle de braquage des roues directrices et destiné à piloter l’actionneur de braquage, le système de commande de direction comportant un module de filtrage configuré pour : déterminer un premier plafond de vitesse de variation en fonction du paramètre d’orientation du bras de levage, générer le signal de consigne de braquage en fonction du signal de demande de braquage de manière qu’une vitesse de variation du signal de consigne de braquage ne dépasse pas le premier plafond de vitesse de variation. Grâce à ces caractéristiques, le premier plafond de vitesse de variation permet d’autoriser un mouvement de braquage plus ou moins rapide en fonction d’une orientation du bras de levage. Une vitesse de variation d’un angle des roues directrices peut ainsi être limitée en fonction du paramètre d’orientation du bras de levage, afin d’assurer un braquage des roues en toute sécurité. Selon des modes de réalisation, un tel véhicule de travail peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. Selon un mode de réalisation, le paramètre d’orientation du bras de levage comporte un angle du bras de levage. Selon un mode de réalisation, l’angle du bras de levage est mesuré par rapport à un référentiel choisi parmi le corps principal et le référentiel terrestre. Le paramètre d’orientation du bras de levage peut concerner un ou plusieurs degrés de liberté du bras de levage, par exemple un degré de liberté en élévation autour d’un axe horizontal et/ou un degré de liberté en orientation autour d’un axe vertical. Selon un mode de réalisation préféré, l’angle du bras de levage est un angle d’élévation autour d’un axe horizontal. Selon un mode de réalisation, le premier plafond de vitesse de variation diminue lorsque l’angle d’élévation du bras de levage augmente. Selon un mode de réalisation, le module de filtrage est en outre configuré pour : déterminer un sens de variation du signal de demande de braquage parmi un sens de virage et un sens de retour, déterminer le premier plafond de vitesse de variation en tant que première valeur du plafond lorsque le sens de variation est le sens de virage est en tant que deuxième valeur de plafond lorsque le sens de variation est le sens de retour, la deuxième valeur de plafond étant plus élevée que la première valeur de plafond. Selon un mode de réalisation, le module de filtrage est configuré pour : déterminer une vitesse de variation minimale parmi une vitesse de variation du signal de demande de braquage et le premier plafond de vitesse de variation, générer le signal de consigne de braquage de manière que la vitesse de variation du signal de consigne de braquage corresponde à la vitesse de variation minimale. Selon un mode de réalisation, le véhicule de travail comporte un capteur pour détecter une vitesse de marche du véhicule. Selon ledit mode de réalisation, le module de filtrage est en outre configuré pour : déterminer un deuxième plafond de vitesse de variation en fonction de la vitesse de marche du véhicule, générer le signal de consigne de braquage en fonction du signal de demande de braquage de manière qu’une vitesse de variation du signal de consigne de braquage ne dépasse pas le deuxième plafond de vitesse de variation. Selon un mode de réalisation, le deuxième plafond de vitesse de variation diminue lorsque la vitesse de marche augmente. Selon un mode de réalisation, le module de filtrage est en outre configuré pour : déterminer un sens de variation du signal de demande de braquage parmi un sens de virage et un sens de retour, déterminer le deuxième plafond de vitesse de variation en tant que troisième valeur de plafond lorsque le sens de variation est le sens de virage et en tant que quatrième valeur de variation lorsque le sens de variation est le sens de retour, la quatrième valeur de plafond étant plus élevée que la troisième valeur de plafond. Selon un mode de réalisation, le module de filtrage est configuré pour : déterminer une vitesse de variation minimale parmi une vitesse de variation du signal de demande de braquage, le premier plafond de vitesse de variation et le deuxième plafond de vitesse de variation, générer le signal de consigne de braquage de manière que la vitesse de variation du signal de consigne de braquage corresponde à la vitesse de variation minimale. Selon un mode de réalisation, le véhicule de travail comporte un capteur pour détecter une vitesse de marche du véhicule. Selon ledit mode de réalisation, le système de commande de direction comporte un module de renormalisation configuré pour : recevoir le signal de demande de braquage depuis l’organe de commande de direction, déterminer un coefficient de renormalisation multiplicatif en fonction de la vitesse de marche du véhicule, générer un signal de demande de braquage renormalisé en fonction du signal de demande de braquage et du coefficient de renormalisation, fournir le signal de demande de braquage renormalisé au module de filtrage. Selon un mode de réalisation, le coefficient de renormalisation multiplicatif diminue lorsque la vitesse de marche augmente. Selon un mode de réalisation, le coefficient de renormalisation multiplicatif atteint un plateau à partir d’une vitesse seuil du véhicule. Selon un mode de réalisation, la vitesse seuil est un paramètre configurable à l’aide d’une interface utilisateur. Par exemple la vitesse seuil est de 20 kilomètres par heure. Selon un mode de réalisation, les valeurs du coefficient de renormalisation, notamment la valeur du plateau, sont configurables à l’aide d’une interface utilisateur. Par exemple, la valeur du plateau est 25%. Selon un mode de réalisation, le système de commande de direction comporte un module de correction configuré pour : recevoir le signal de demande de braquage depuis l’organe de commande de direction, générer un signal de demande de braquage corrigé par application d’une fonction de gain au signal de position, la fonction de gain étant une fonction convexe. Selon un mode de réalisation, le véhicule de travail comporte un capteur pour détecter une vitesse de marche du véhicule. Selon ledit mode de réalisation, le système de commande de direction comporte un module de conversion configuré pour : déterminer un plafond d’angle de braquage en fonction de la vitesse de marche du véhicule, dans lequel le plafond d’angle de braquage diminue lorsque la vitesse de marche augmente, générer le signal de consigne de braquage par application d’une loi de plafonnement audit signal de demande de braquage, de sorte que le signal de consigne de braquage représente une valeur d’angle de braquage inférieure ou égale au plafond d’angle de braquage. Selon un mode de réalisation préféré, le système de commande de direction comprend un correcteur proportionnel intégral dérivé (PID). Selon un mode de réalisation, le système de commande de direction peut être mis en œuvre de façon distribuée. L’organe de commande de direction peut avoir diverses formes, par exemple un levier, un volant, des boutons, un écran tactile etc. Selon un mode de réalisation préféré, l’organe de commande de direction est une manette de direction actionnable par une main ou par un doigt de l’opérateur. Un organe de direction tel qu’une manette de direction permet à l’opérateur de contrôler le mouvement de braquage des roues sans effectuer de mouvement de grande amplitude. La manette de direction n’offre pas une amplitude de déplacement aussi large que le volant, ce qui peut soulever des problématiques liées à la précision du contrôle exercé par l’opérateur. Toutefois, le système de commande, en particulier le module de filtrage, peut être configuré pour éviter qu’un mouvement trop brusque de la manette de direction soit intégralement transmis à l’actionneur de direction. Ainsi, le système de commande de direction est avantageux à la fois pour l’ergonomie offerte à l’opérateur et pour la sécurité de fonctionnement obtenue. Selon un mode de réalisation, le véhicule de travail comporte deux essieux directeurs incluant au moins quatre roues directrices. Selon ledit mode de réalisation, l’actionneur de braquage est couplé aux quatre roues directrices pour modifier un angle de braquage des quatre roues directrices. Selon un mode de réalisation, l’invention fournit aussi un procédé de commande pour commander un actionneur de braquage dans un véhicule de travail roulant, le véhicule de travail comprenant un corps principal, un bras de levage monté de manière mobile sur le corps principal et destiné à manutentionner des charges, un essieu directeur incluant au moins deux roues directrices et ledit actionneur de braquage couplé aux roues directrices pour modifier un angle de braquage des roues directrices, le procédé comprenant : recevoir un signal de demande de braquage depuis un organe de commande de direction actionnable par un opérateur, recevoir un paramètre d’orientation du bras de levage, déterminer un premier plafond de vitesse de variation en fonction d’un paramètre d’orientation du bras de levage, générer un signal de consigne de braquage représentatif d’un angle de braquage des roues directrices en fonction du signal de demande de braquage de manière qu’une vitesse de variation du signal de consigne de braquage ne dépasse pas le premier plafond de vitesse de variation, piloter l’actionneur de braquage en fonction du signal de consigne de braquage. Un tel procédé peut être mis en œuvre par un système de commande de direction unitaire ou distribué. L’invention fournit aussi un système de commande de direction configuré pour mettre en œuvre ce procédé. Brève description des figures L’invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. La est une vue schématique de côté d’un véhicule de travail roulant sous la forme d’un chariot élévateur à bras télescopique auquel est articulé un bras de levage selon un mode de réalisation. La est une vue schématique en perspective d’une manette de commande de direction pouvant être utilisée dans le chariot élévateur de la selon un mode de réalisation. La est une représentation schématique fonctionnelle d’un système de commande de direction pouvant être utilisé dans le chariot élévateur de la en interaction avec des capteurs, un organe de commande de direction et des actionneurs selon un mode de réalisation. La est une représentation schématique fonctionnelle de différents modules pouvant être utilisés dans le système de commande de direction de la selon un mode de réalisation. La est une représentation graphique d’une fonction de gain selon un mode de réalisation. La est une représentation graphique d’une fonction de renormalisation selon un mode de réalisation. La est une représentation graphique d’une première fonction de filtrage selon un mode de réalisation. La est une représentation graphique d’une deuxième fonction de filtrage selon un mode de réalisation. La est une représentation graphique illustrant le fonctionnement d’un module de filtrage selon un mode de réalisation. La est une représentation graphique d’une fonction de conversion convertissant un signal de demande de braquage en un signal de position des roues, selon un mode de réalisation. La est une représentation graphique d’une loi de plafonnement pouvant être mise en œuvre dans la fonction de conversion de la . Véhicule de travail roulant (1) comportant : un corps principal (2), un bras de levage (4) monté de manière mobile sur le corps principal (2) et destiné à manutentionner des charges, un capteur (8) configuré pour détecter un paramètre d’orientation du bras de levage (4), un essieu directeur incluant au moins deux roues directrices (5), un actionneur de braquage (12) couplé aux roues directrices (5) pour modifier un angle de braquage des roues directrices (5), un organe de commande de direction (6) actionnable par un opérateur pour produire un signal de demande de braquage (A), et un système de commande de direction (10) configuré pour recevoir le signal de demande de braquage (A) et le paramètre d’orientation du bras de levage et pour générer un signal de consigne de braquage (D, E) représentatif d’un angle de braquage des roues directrices et destiné à piloter l’actionneur de braquage (12), le système de commande de direction (10) comportant un module de filtrage (103) configuré pour : déterminer un premier plafond de vitesse de variation en fonction du paramètre d’orientation du bras de levage, générer le signal de consigne de braquage (D, E) en fonction du signal de demande de braquage (A) de manière qu’une vitesse de variation du signal de consigne de braquage ne dépasse pas le premier plafond de vitesse de variation. Véhicule de travail selon la revendication 1, dans lequel le paramètre d’orientation du bras de levage comporte un angle du bras de levage. Véhicule de travail selon la revendication 2, dans lequel l’angle du bras de levage est un angle d’élévation autour d’un axe horizontal. Véhicule de travail selon la revendication 3, dans lequel le premier plafond de vitesse de variation diminue lorsque l’angle d’élévation du bras de levage augmente. Véhicule de travail selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le module de filtrage (103) est en outre configuré pour : déterminer un sens de variation du signal de demande de braquage (A) parmi un sens de virage et un sens de retour, déterminer le premier plafond de vitesse de variation en tant que première valeur de plafond lorsque le sens de variation est le sens de virage pour augmenter l’angle de braquage et en tant que deuxième valeur de plafond lorsque le sens de variation est le sens de retour pour diminuer l’angle de braquage, la deuxième valeur de plafond étant plus élevée que la première valeur de plafond. Véhicule selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le module de filtrage (103) est configuré pour : déterminer une vitesse de variation minimale parmi une vitesse de variation du signal de demande de braquage et le premier plafond de vitesse de variation, générer le signal de consigne de braquage (D, E) de manière que la vitesse de variation du signal de consigne de braquage (D, E) corresponde à la vitesse de variation minimale. Véhicule de travail selon l’une des revendications précédentes, comportant un capteur (7) pour détecter une vitesse de marche (v) du véhicule et dans lequel le module de filtrage (103) est en outre configuré pour : déterminer un deuxième plafond de vitesse de variation en fonction de la vitesse de marche du véhicule, générer le signal de consigne de braquage (D, E) en fonction du signal de demande de braquage (A) de manière qu’une vitesse de variation du signal de consigne de braquage (D, E) ne dépasse pas le deuxième plafond de vitesse de variation. Véhicule de travail selon la revendication 7, dans lequel le deuxième plafond de vitesse de variation diminue lorsque la vitesse de marche augmente. Véhicule de travail selon la revendication 7 ou 8, dans lequel le module de filtrage (103) est en outre configuré pour : déterminer un sens de variation du signal de demande de braquage (A) parmi un sens de virage pour augmenter l’angle de braquage et un sens de retour pour diminuer l’angle de braquage, déterminer le deuxième plafond de vitesse de variation en tant que troisième valeur de plafond lorsque le sens de variation est le sens de virage et en tant que quatrième valeur de variation lorsque le sens de variation est le sens de retour, la quatrième valeur de plafond étant plus élevée que la troisième valeur de plafond. Véhicule selon l’une des revendications 7 à 9, dans lequel le module de filtrage (103) est configuré pour : déterminer une vitesse de variation minimale parmi une vitesse de variation du signal de demande de braquage, le premier plafond de vitesse de variation et le deuxième plafond de vitesse de variation, générer le signal de consigne de braquage (D, E) de manière que la vitesse de variation du signal de consigne de braquage (D, E) corresponde à la vitesse de variation minimale. Véhicule de travail selon l’une des revendications précédentes, comportant un capteur (7) pour détecter une vitesse de marche (v) du véhicule et dans lequel le système de commande de direction (10) comporte un module de renormalisation (102) configuré pour : recevoir le signal de demande de braquage (A) depuis l’organe de commande de direction (6), déterminer un coefficient de renormalisation multiplicatif (61) en fonction de la vitesse de marche (v) du véhicule, générer un signal de demande de braquage renormalisé (C) en fonction du signal de demande de braquage (A) et du coefficient de renormalisation multiplicatif (61), fournir le signal de demande de braquage renormalisé (C) au module de filtrage (103). Véhicule de travail selon la revendication 11, dans lequel le coefficient de renormalisation multiplicatif (61) diminue lorsque la vitesse de marche (v) augmente. Véhicule de travail selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le système de commande de direction (10) comporte un module de correction (101) configuré pour : recevoir le signal de demande de braquage (A) depuis l’organe de commande de direction (6), générer un signal de demande de braquage corrigé (B) par application d’une fonction de gain (51) au signal de demande de braquage (A), la fonction de gain (51) étant une fonction convexe. Véhicule de travail selon l’une des revendications précédentes, comportant un capteur (7) pour détecter une vitesse de marche (v) du véhicule et dans lequel le système de commande de direction (10) comporte un module de conversion (104) configuré pour : déterminer un plafond d’angle de braquage en fonction de la vitesse de marche (v) du véhicule, dans lequel le plafond d’angle de braquage diminue lorsque la vitesse de marche (v) augmente, générer le signal de consigne de braquage (E) par application d’une loi de plafonnement audit signal de demande de braquage, de sorte que le signal de consigne de braquage représente une valeur d’angle de braquage inférieure ou égale au plafond d’angle de braquage. Véhicule de travail selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’organe de commande de direction (6) est une manette de direction actionnable par une main ou par un doigt de l’opérateur. Véhicule de travail selon l’une des revendications précédentes, comportant deux essieux directeurs incluant au moins quatre roues directrices (5), et dans lequel l’actionneur de braquage (12) est couplé aux quatre roues directrices pour modifier un angle de braquage des quatre roues directrices. Procédé de commande pour commander un actionneur de braquage (12) dans un véhicule de travail roulant (1), le véhicule de travail (1) comprenant un corps principal (2), un bras de levage (4) monté de manière mobile sur le corps principal (2) et destiné à manutentionner des charges, un essieu directeur incluant au moins deux roues directrices (5) et ledit actionneur de braquage (12) couplé aux roues directrices (5) pour modifier un angle de braquage des roues directrices, ledit procédé comprenant : recevoir un signal de demande de braquage (A) depuis un organe de commande de direction (6) actionnable par un opérateur, recevoir un paramètre d’orientation du bras de levage, déterminer un premier plafond de vitesse de variation en fonction d’un paramètre d’orientation du bras de levage, générer un signal de consigne de braquage (D, E) représentatif d’un angle de braquage des roues directrices en fonction du signal de demande de braquage (A) de manière qu’une vitesse de variation du signal de consigne de braquage (D, E) ne dépasse pas le premier plafond de vitesse de variation, piloter l’actionneur de braquage (12) en fonction du signal de consigne de braquage (D, E).