Brevet FR3149285A1 — publié le 20241206

Véhicule (1) agricole modulaire, comprenant deux modules (2) de traction comprenant chacun des roues ou chenilles, une motorisation et une source d’énergie et une poutre (3) transversale de liaison reliant les deux modules (2) de traction entre eux, une pluralité de câbles électriques et/ou hydrauliques cheminant entre les deux modules de traction. Figure 1 VEHICULE MODULAIRE AVEC BOITIER STRUCTUREL La présente invention concerne un véhicule agricole modulaire comprenant deux modules de traction comprenant chacun des roues ou chenilles, une motorisation et une source d’énergie et une poutre transversale de liaison reliant les deux modules de traction entre eux, une pluralité de câbles électriques et/ou hydrauliques cheminant entre les deux modules de traction. Les tracteurs et véhicules agricoles en tous genres ont considérablement évolué au cours de dernières années. De plus en plus de véhicules sont conçus pour prendre en compte de conditions d’exploitation spécifiques, soit d’ordre technique, environnemental, ou économique. De plus en plus de fonctionnalités complexes sont ajoutées. Cependant, la structure de base des véhicules reste inchangée depuis des décennies. Les châssis sont réalisés séparément des boîtiers de commande. Les boîtiers sont intégrés au châssis lors d’une phase de d’assemblage des véhicules. Les composants électriques et électroniques sont installés dans des boîtiers prémontés avant d’être fixés sur des supports prévus dans la structure. Le câblage des différents éléments est ainsi effectué après l’installation des composants dans la structure. Selon cette structure classique, l’installation du câblage est particulièrement fastidieuse. De nombreux accès sont requis pour permettre de réaliser les passages de câbles et les différents branchements. De plus, ces opérations peuvent s’avérer compliquées pour les opérateurs dû aux passages souvent étroits (en raison des contraintes mécaniques). Les torons de câbles sont préparés en amont sur des « planches à clous ». Ils sont réalisés aux dimensions de l’appareil auquel ils sont destines. Ainsi, les longueurs de câbles sont spécifiques à chaque configuration. Cette approche, bien que généralisée, présente de nombreux inconvénients. Des coffrets et des supports de fixation sont requis pour les éléments électriques. Ceci contribue à une augmentation de la masse, ainsi qu’à la multiplication des opérations de montage. Des cheminements souvent étroits et sinueux (lié à l’architecture du véhicule) sont requis pour faire passer les câbles dans la structure du véhicule pendant le montage, ce qui occasionne un allongement du temps de montage. Si les câbles ne passent pas à l'intérieur de la structure, ils sont alors exposés à l'environnement extérieur, ce qui occasionne des risques de détérioration, accrochages, ruptures, etc. Cela peut aussi nécessiter des carters supplémentaires. L’agencement prévoit des ouvertures d’accès supplémentaires permettant d’accéder aux câbles sur l’ensemble du parcours. Ceci contribue à la fragilisation de la structure. Des capots de protection des différentes trappes d’accès sont requis, engendrant des zones de faiblesses au niveau de l’étanchéité, sans compter la multiplication des vis de fixation. La faible modularité de cette approche limite par ailleurs l’utilisation de câblages spécifiques requérant une machine. Enfin, la conception et le montage sur mesure de chaque type de véhicule alourdit considérablement les opérations de maintenance, qui sont toujours spécifiques pour chaque cas. Il existe donc un besoin pour un véhicule agricole, de préférence un tracteur enjambeur, présentant de meilleures aptitudes pour une fabrication simplifiée et un temps de montage réduit. Pour pallier ces différents inconvénients, l’invention prévoit différents moyens techniques. Tout d’abord, un premier objectif de l’invention consiste à prévoir un véhicule agricole, de préférence de type enjambeur, facile à assembler. Un autre objectif de l’invention consiste à prévoir un véhicule agricole, de préférence de type enjambeur, dont les opérations de maintenance sont simplifiées. Un autre objectif de l’invention consiste à prévoir un véhicule agricole, de préférence de type enjambeur, présentant un maximum d’éléments standards. Pour ce faire, l’invention prévoit un véhicule agricole modulaire comprenant deux modules de traction chacun d’entre eux étant pourvu des roues ou chenilles, une motorisation et une source d’énergie, le véhicule comprenant par ailleurs une poutre transversale de liaison reliant les deux modules de traction entre eux, une pluralité de câbles électriques et/ou hydrauliques cheminant entre les deux modules de traction, dans lequel : -la poutre transversale est un boîtier structurel de câblage comprenant un logement longitudinal pour disposer la pluralité de câbles, ledit boîtier comprenant à chacune de ses extrémités une interface boîtier pour fixation à un des modules de traction ; -chacun des modules de traction comprend une interface module pour fixation au boîtier structurel. Grâce à cet agencement, la poutre traditionnelle devient un boîtier structurel multifonction qui sert à la fois de coffret électrique puisque l’ensembles des composants sont directement fixés dans la structure, et de table de montage. Le boîtier structurel, en position déployée, sans les modules encombrants du reste du véhicule, permet aux opérateurs de travailler simplement et efficacement avec un accès direct pour effectuer les opérations de câblage hors du véhicule. Par la suite, après un éventuel ajustement de positon, le boîtier structurel est fixé au reste du véhicule et devient l’élément de structure mécanique principal de ce véhicule. Il est dimensionné pour assurer la rigidité du véhicule complet. L’architecture proposée permet de réaliser un véhicule modulaire comportant trois éléments clés pouvant être assemblés selon un mode « plug & play ». Cet agencement permet de simplifier considérablement plusieurs des étapes d’assemblage du véhicule parmi les plus chronophages. En outre, l’étape de câblage peut être réalisée dans des conditions idéales, hors du véhicule, par exemple sur une table de travail offrant des conditions ergonomiques optimales, avec le boîtier structurel servant de table de montage. Ensuite, la mise en place du boîtier sur les modules de traction peut être réalisé en une seule étape simple et rapidement effectuée. La construction des modules de traction peut être entièrement réalisé sans la présence d’une poutre de liaison entre deux modules, permettant un gain de place et offrant un accès simplifié aux modules de toutes parts. Enfin, l’agencement en trois éléments clés permet une maintenance simplifiée, pouvant être réalisée par simple dépose de l’élément concerné pour les opérations de maintenance. Par exemple, si un moteur d’un module de traction est hors d’usage, le module concerné peut être retiré et immédiatement remplacé par un module identique en bon état de fonctionnement. La réparation ou changement du moteur défectueux pourra ainsi être réalisée en temps masqué, alors que le véhicule reste opérationnel. Selon un mode de réalisation avantageux, les interfaces de fixation du boîtier structurel permettent de réaliser une fixation selon une pluralités d’agencements angulaires et/ou dimensionnels. De manière avantageuse, le boîtier structurel comporte plusieurs sections orientables angulairement l’une par rapport à l’autre. Ces caractéristiques permettant de réaliser plusieurs modèles de véhicules à partir d’un concept de boîtier unique. Elles permettent aussi de faire évoluer la géométrie d’un véhicule déjà existant simplement en ajustant les paramètres dimensionnels et/ou angulaires. Sur un véhicule donné, la géométrie peut ainsi évoluer de façon dynamique. Selon un autre mode de réalisation avantageux, le boîtier structurel comporte également, à chacune de ses extrémités, un connecteur boîtier pour le câblage agencé dans le logement du boîtier, pour connexion avec un connecteur module correspondant agencé sur chacun des modules de traction. Cette caractéristique permet de réaliser les étapes de pose et dépose du boîtier structurel de façon particulièrement simple et rapide, sans devoir effectuer de multiples opérations successives de connexions d’une part pour les éléments structurels et d’autres part pour chacun des câbles électriques et/ou hydrauliques. De manière avantageuse, le boîtier structurel forme également un élément de carrosserie (ou habillage) du véhicule. Cette caractéristique permet de simplifier et alléger le véhicule grâce à la suppression de pièces d’habillage distinctes. Selon une variante de réalisation, le véhicule agricole est un tracteur enjambeur. Il est également possible d’utiliser une architecture de tracteur enjambeur à d’autres fins que pour un tracteur destiné à enjamber des vignes ou autres types de végétaux. Par exemple, une architecture d’enjambeur peut être utilisée afin de positionner des outils en zone médiane pour effectuer diverses tâches sur l’exploitation agricole. Selon encore un mode de réalisation avantageux, la motorisation et la source d’énergie sont électriques. On utilise par exemple un moteur électrique et une batterie. Ce type de configuration est particulièrement bien adapté pour la conception modulaire en trois parties. De manière avantageuse, le véhicule comporte par ailleurs une tourelle posée sur la partie supérieure du boîtier. La tourelle permet de positionner divers équipement fonctionnels tel qu’un éclairage, des indicateurs d’état, et divers capteurs (caméra, module GPS, liaison radio, etc). Elle permet également, au besoin, d’ajouter une esthétique originale au véhicule. Tous les détails de réalisation sont donnés dans la description qui suit, complétée par les figures 1 à 11, présentées uniquement à des fins d’exemples non limitatifs, et dans lesquelles : Fig.1 la est une vue en perspective d’un exemple de tracteur enjambeur comportant deux modules de traction réunis et fixés entre eux à l’aide d’un boîtier structurel, montré avant la mise en place du boîtier structurel sur les modules de traction ; Fig.2 la montre le tracteur enjambeur de la montré lors de l’assemblage final du boîtier structurel sur les modules de traction; Fig.3 la est une vue en perspective d’un exemple de boîtier structurel en position déployée, prêt pour effectuer les opérations de câblage; Fig.4 la montre le boîtier de la en cours de câblage; Fig.5 la est une vue en perspective d’un premier exemple de boîtier structurel comportant trois sections, montrées ici en position de fixation sur véhicule; Fig.6 la est une vue en perspective du boîtier structurel de la , comportant trois sections, agencées pour assemblage sur un véhicule de largeur inférieure; Fig.7 la est une vue en perspective d’un exemple de tracteur enjambeur comportant un boîtier structurel comportant trois sections; Fig.8 la est une vue en perspective d’un exemple de tracteur à roues comportant un boîtier structurel avec section unique; Fig.9 la est une vue en perspective d’un autre exemple de tracteur enjambeur comportant un boîtier structurel comportant trois sections, avec une tourelle montée sur la section médiane; Fig.10 la est une vue agrandie de l’extrémité d’un boîtier avec connecteur juste avant connexion à un module de traction pourvu d’un un connecteur compatible formant un véhicule modulaire à connexion/déconnexion rapide ; Fig.11 la est une vue de face d’un exemple de tracteur avec architecture enjambeur utilisée pour positionner des outils de travail entre les modules de traction. Définitions : Par « boîtier structurel », on entend, dans un véhicule constitué de deux modules de traction, un boîtier servant à la fois de logement pour le câblage et d’éventuels composants électriques, électroniques et/ou hydrauliques du véhicule et de pièce structurelle de châssis assurant un lien mécanique entre les deux modules de traction du véhicule. Cette double fonction est également assurée par le fait que le boîtier structurel est câblé avant assemblage avec les modules de traction. Le boîtier structurel peut offrir d’autres fonctions complémentaires, tel qu’un élément de carrosserie, tel que décrit plus loin. Le boîtier structurel est avantageusement prévu pour être démontable, procurant alors une fonction de maintenance facilitée pour le véhicule. Les figures 1 et 2 illustrent un exemple d’un véhicule modulaire 1, dans cet exemple un tracteur à architecture enjambeur. Le tracteur est monté sur chenilles 15. Trois modules clés forment, une fois assemblés, le véhicule modulaire 1. Le véhicule est ainsi constitué de deux modules de traction 2, espacés l’un de l’autre, et d’une poutre 3 transversale, connectable à chacun des modules de traction 2 pour les relier et ainsi former le véhicule modulaire. La poutre 3 transversale est conçue pour être montée entre les modules de traction, à une position longitudinale (avant, arrière, médiane) pouvant varier selon le type de véhicule. Chaque module 2 de traction comporte des roues 16 ou chenilles 15, une motorisation et une source d’énergie (non montrés). Du point de vue motricité, chaque module est autonome. Une motorisation de préférence électrique, avec batterie ou pile à combustible est de préférence utilisé. En variante, une motorisation thermique peut aussi être utilisée. Un module de conduite (non montré), permet à un utilisateur de guider le véhicule et assure la synchronisation des deux modules de traction. Le conducteur est positionné soit sur le véhicule ou à distance, dans ce dernier cas avec une télécommande adaptée. Le véhicule peut également être prévu pour fonctionner de façon autonome. La montre en vue de face les trois modules en position de pré-assemblage. La illustre les mêmes modules lors de la mise en place finale, alors que la poutre 3 transversale s’emboîte dans les modules de traction. La poutre 3 transversale a une double fonction, à la fois structurelle, pour assurer un liaison mécanique solide et fiable entre les deux modules de traction, et opérationnelle, pour loger l’ensemble des câbles 10 électriques et/ou hydrauliques cheminant entre les deux modules de traction. Pour mettre en œuvre cette double fonction, la poutre transversale prend la forme d’un boîtier 4 structurel de câblage, tel qu’illustré aux figures 3 et 4. La est une vue en perspective d’un exemple de boîtier 4 structurel, sans câblage. La montre le même boîtier 4 structurel dans lequel une pluralité de câbles 10 sont mis en place. Le boîtier 4 structurel remplie une pluralité de fonctions. Il sert de table de montage permettant aux techniciens d’effectuer la mise en place des câbles 10 électriques et/ou hydraulique de façon simple et efficace, avec une grande aisance, en travaillant hors du véhicule. Dans l’exemple illustré, le boîtier 4 structurel est formé par une poutre en U procurant un logement 5 longitudinal (agencé selon l’axe principal du boîtier) dans lequel les câbles peuvent être mis en place. Si besoin, en plus des câbles 10, des modules fonctionnels 17 électriques, électroniques et/ou hydrauliques peuvent également être disposés dans le logement 5 du boîtier 4 structurel. Pour assurer une parfaite compatibilité entre le boîtier structurel 4 et les modules 2 de traction, ainsi qu’un assemblage satisfaisant à l’ensemble des contraintes mécaniques du véhicule modulaire, les extrémités du boîtier 4 structurel sont agencés pour former une interface 6 boîtier, adapté pour assemblage avec une interface 7 module de traction correspondante, prévue sur chacun des modules de traction. Les figures 1 et 2 illustrent ces interfaces. Dans cet exemple, les interfaces 6 et 7 sont des portions de poutre en forme de U inversés s’emboîtant l’une dans l’autre. Dans cet exemple, un assemblage final par boulon assure le maintien des modules entre eux, avec une grande facilité de désassemblage si besoin. Pour améliorer d’avantage l’ergonomie d’assemblage des modules entre eux, et minimiser les interventions à effectuer sur le véhicule assemblé, un assemblage par connexion rapide, plus souvent désigné par le terme connexion de type « plug & play », peut être prévu entre le boîtier 4 structurel et les modules 2 de traction. Les figures 1, 4 et 10 illustrent ce mode de connexion rapide. Dans l’exemple illustré, la connexion rapide est mise en œuvre par des connecteurs rapides agencés de part et d’autre des modules à connecter. Ainsi, au moins un connecteur boîtier 11 est agencé en extrémité de l’interface 6 boîtier, pour connexion avec au moins un connecteur module 12 correspondant agencé dans l’interface 7 module de chacun des modules 2 de traction. En option, le boîtier 4 structurel peut également assurer une troisième fonction, d’élément 13 de carrosserie, procurant ainsi une protection contre l’environnement extérieur et un rôle esthétique, contribuant au design d’ensemble du véhicule. Les figures 2, 5, 6, 8, 9 et 11 montrent des exemples dans lesquelles au moins une portion du boîtier 4 structurel forme un élément 13 de carrosserie du véhicule. En variante, le boîtier structurel 4 peut encore fournir une autre fonction additionnelle, la modularité, tel que montré dans les exemples des figures 5 à 8. Cette modularité est possible par le fait que le boîtier structurel est avantageusement prévu en au moins deux sections pouvant être agencées entre elles selon une pluralité de positions relatives. Dans les exemples illustrés aux figures 5 à 8, et tel que montré aux figures 3 et 4, le boîtier structurel comporte trois sections, à savoir une section médiane 8 et deux sections latérales 9, coopérant avec la section médiane 8. Aux figures 3 et 4, les trois sections sont agencées à plat, en position idéale pour faciliter les opérations de câblage. Aux figures 5 et 6, on aperçoit le boîtier structurel 4 avec les deux sections latérales 9 inclinées angulairement en regard de la section médiane 8, avec un angle Alpha de 108 degrés. Dans l’exemple de la , les deux sections latérales 9 sont fixées aux extrémités de la section médiane 8. Ce mode de réalisation est utilisé dans les exemples de véhicules des figures 1, 2, 7, 9 et 11. Dans l’exemple de véhicule de la , l’inclinaison angulaire Alpha des sections latérales 9 est augmentée, dans cet exemple à une valeur de 135 degrés. D’autres valeurs angulaires peuvent être utilisées selon les besoins. Dans l’exemple de la , les deux sections latérales 9 sont fixées à la section médiane avec un décalage vers le centre. Enfin, dans l’exemple de véhicule modulaire de la , on utilise un boîtier structurel monopièce longitudinal. Ce véhicule modulaire est par ailleurs monté sur roues 16. La illustre un exemple de véhicule modulaire comportant une tourelle 14 fixée sur le boîtier structurel 4. Cette tourelle 14 sert par exemple pour l’installation d’éclairage, de caméras, lidar, ou autres instrumentations liées au contrôle et à l’opération du véhicule. La montre un autre exemple de véhicule modulaire dans lequel l’espace entre les deux modules de traction est utilisé pour positionner un ou plusieurs outils 18 de travail, par exemple pour effectuer une ou plusieurs opérations sur une parcelle d’exploitation agricole. On note que le véhicule comporte une architecture de type enjambeur, utilisée à d’autres fins que pour surmonter des plans de vigne ou autres. Véhicule (1) agricole modulaire, comprenant deux modules (2) de traction chacun d’entre eux étant pourvu des roues ou chenilles, une motorisation et une source d’énergie, le véhicule comprenant par ailleurs une poutre (3) transversale de liaison reliant les deux modules (2) de traction entre eux, une pluralité de câbles (10) électriques et/ou hydrauliques cheminant entre les deux modules (2) de traction, caractérisé en ce que : la poutre (3) transversale est un boîtier (4) structurel de câblage comprenant un logement (5) longitudinal pour disposer la pluralité de câbles (10), ledit boîtier (4) comprenant à chacune de ses extrémités une interface boîtier (6) pour fixation à un des modules (2) de traction ; chacun des modules de traction comprend une interface module (7) pour fixation au boîtier (4) structurel. Véhicule (1) agricole modulaire selon la revendication 1, dans lequel les interfaces (6) de fixation du boîtier structurel (4) permettent de réaliser une fixation selon une pluralités d’agencements angulaires et/ou dimensionnels. Véhicule (1) agricole modulaire selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel le boîtier (4) structurel comporte plusieurs sections (8, 9) orientables angulairement l’une par rapport à l’autre. Véhicule (1) agricole modulaire selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le boîtier (4) structurel comporte également, à chacune de ses extrémités, un connecteur boîtier (11) pour le câblage agencé dans le logement du boîtier, pour connexion avec un connecteur module (12) correspondant agencé sur chacun des modules de traction. Véhicule (1) agricole modulaire selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le boîtier (4) structurel forme également un élément de carrosserie (13) du véhicule. Véhicule (1) agricole modulaire selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le véhicule agricole est un tracteur enjambeur. Véhicule (1) agricole modulaire selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la motorisation et la source d’énergie sont électriques. Véhicule (1) agricole modulaire selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, comportant par ailleurs une tourelle (14) posée sur la partie supérieure du boîtier.