FR2967011A1

FR2967011A1 - Faucheuse-debroussailleuse avec des verins hydrauliques a gestion electronique

Info

Publication number: FR2967011A1
Application number: FR1059283A
Authority: FR
Inventors: Pascal Gautron; Michael Peterschmitt
Original assignee: Kuhn Audureau SAS
Current assignee: Kuhn Audureau SAS
Priority date: 2010-11-10
Filing date: 2010-11-10
Publication date: 2012-05-11
Anticipated expiration: 2030-11-10
Also published as: GB2485439A; GB2485439B; GB201117210D0; FR2967011B1

Abstract

La présente invention concerne une faucheuse-débroussailleuse comportant un bâti et comprenant une tête de coupe (2) placée à l'extrémité d'un bras articulé (3). La faucheuse-débroussailleuse est caractérisée par le fait que ladite tête de coupe (2) et ledit bras articulé (3) sont déplacés dans l'espace au moyen d'au moins un vérin hydraulique (8, 13) dont la course est asservie en boucle fermée en vitesse et ou en position via une commande proportionnelle, auquel sont associés au moins un capteur (9, 10) et un dispositif de contrôle en vue d'obtenir une gestion électronique. La gestion électronique permet notamment de déterminer en temps réel la position d'au moins un vérin hydraulique (8, 13) actionnant ledit bras articulé (3).

Description

Description L'invention concerne une faucheuse-débroussailleuse avec des vérins hydrauliques à gestion électronique. L'entretien des talus de routes, de chemins de fer, de canaux et des accotements est en général réalisé avec des débroussailleuses. Ce type de machine comporte un bâti supportant une tête de coupe mobile portée par un bras orientable et qui est porté par un véhicule, lequel véhicule peut être par exemple un tracteur agricole. La débroussailleuse comporte une tête de coupe constituée principalement par un rotor muni de fléaux ou de marteaux, un rouleau palpeur, un moteur hydraulique et 10 un cadre supportant les différents éléments et qui est relié au bras porteur. La tête de coupe déportée des débroussailleuses tout comme l'outil déporté d'autres machines doit pouvoir suivre précisément la surface de travail et esquiver les obstacles lorsqu'ils se présentent pour ne pas bloquer la machine dans son avancée et ne pas endommager les outils de travail. 15 Pour son fonctionnement la tête de coupe est déplacée au moyen de vérins hydrauliques, lesquels sont portés par le bras articulé relié au bâti. Les vérins et les articulations du bras sont prévus pour permettre des mouvements de la tête de coupe dans un espace aussi large que possible de manière à résoudre tous les problèmes posés par les configurations d'emploi de la machine et des terrains à traiter. 20 Lors du fonctionnement de la tête de coupe, les divers éléments actionnés par les vérins se déplacent à des vitesses variables, notamment lorsque le bras articulé est dit "parallélogramme", les mouvements de la flèche et du balancier sont liés à l'aide d'une bielle. En particulier avec la cinématique parallélogramme et plus généralement lors d'un mouvement du bras porteur d'une faucheuse- 25 débroussailleuse, les bras de levier des vérins évoluent et par conséquent les vitesses angulaires des bras évoluent pour un même débit hydraulique en entrée, ce qui entraîne des chocs lors des fins de course des vérins, ces chocs étant dommageables pour le matériel en tant qu'accélérateurs d'usure et désagréables pour le conducteur de la machine qui ressent les impacts et les bruits induits. Bien que certains vérins soient équipés d'amortisseurs de fin de course, les dispositifs actuels ne sont pas suffisamment fiables et leur coût est par ailleurs assez élevé. L'emploi de ces vérins pose donc un problème économique sans résoudre tout à fait le problème technique de l'amortissement des chocs. Un autre problème rencontré sur les débroussailleuses utilisées à ce jour est que la tête de coupe n'est pas précisément contrôlée dans l'environnement de la machine. Il n'existe pas pour l'opérateur un moyen autre que visuel permettant de savoir où se situe l'outil de travail et comment est positionné le bras articulé. De fait, si le conducteur est distrait ou si un problème d'orientation se produit, l'outil de coupe peut endommager la machine, voire même blesser le conducteur. La sécurité de l'utilisateur et du matériel n'est donc pas optimale. Dans les débroussailleuses connues, le bras articulé portant l'outil de coupe est prévu pour travailler de manière optimale dans une position perpendiculaire à la direction d'avancement. Cette position n'est aujourd'hui pas précisément contrôlée ce qui pose d'une part un problème d'efficience de travail lors du fonctionnement normal de la machine et d'autre part un problème de sécurité lorsque la débroussailleuse est manoeuvrée en marche arrière notamment. En effet, si le conducteur actionne la machine en marche arrière sans avoir relevé et replié le bras articulé le vérin hydraulique peut être arraché, ce qui est extrêmement dommageable. Afin d'améliorer la sécurité de fonctionnement des débroussailleuses et augmenter la durée de vie du matériel il apparait donc nécessaire de contrôler précisément le déplacement de l'outil de coupe, c'est-à-dire contrôler l'action des vérins hydrauliques qui permettent la mobilité des différents segments du bras articulé. L'invention a donc pour objectif de résoudre ces principales difficultés en proposant des nouveaux dispositifs de contrôle sur les faucheuses-débroussailleuses.

La présente invention concerne une faucheuse-débroussailleuse comprenant une tête de coupe placée à l'extrémité d'un bras articulé, la faucheuse-débroussailleuse étant caractérisée par le fait que ladite tête de coupe et ledit bras articulé sont déplacés dans l'espace au moyen d'au moins un vérin hydraulique dont la course est asservie en boucle fermée en vitesse et ou en position via une commande proportionnelle et auquel sont associés au moins un capteur et un dispositif de contrôle en vue d'obtenir une gestion électronique. La gestion électronique permet de déterminer en temps réel la position d'au moins un vérin hydraulique actionnant ledit bras articulé. La gestion électronique est avantageusement utilisée sur un vérin de pivot pour permettre à la fois l'amortissement de fin de course, le choix d'une position de travail différente de la fin de course, le retour automatique à cette position de travail en cas de déplacement vers l'avant ou l'arrière. La gestion électronique est avantageusement utilisée sur un vérin de parallélogramme pour permettre de gérer la vitesse du vérin sur toute sa course et en sus gérer la fin de course dudit vérin.

Les avantages du dispositif de gestion électronique des vérins hydrauliques de la débroussailleuse selon l'invention sont multiples : - les vitesses de déplacement des vérins peuvent être régulées et adaptées en fonction du travail à fournir, ce qui autorise un fonctionnement plus souple, - la fin de course des vérins peut être amortie en évitant les chocs et les 20 problèmes d'usure en relation, la machine fonctionne également de manière moins bruyante, - la connaissance de la position des outils de la débroussailleuse dans l'espace permet de définir des zones d'exclusion, si l'outil approche d'une de ces zones une alarme à destination du conducteur peut être déclenchée, 25 - le contrôle précis du mouvement du bras articulé permet d'éviter les risques d'accident, l'existence des zones d'exclusion et des mouvements autorisés rend l'utilisation de la débroussailleuse plus sûre, - le positionnement du bras articulé et de la tête de coupe peut être reporté vers le poste de pilotage, par exemple au travers d'un dispositif d'affichage, - la gestion électronique des vérins hydrauliques autorise l'emploi de vérins standards au lieu de vérins avec amortisseurs de fins de course, ce qui constitue un avantage économique important pour la réalisation de la débroussailleuse, tout en supprimant les défauts liés à ces matériels. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention se dégageront de la description qui va suivre en regard des dessins annexés qui ne sont donnés qu'à titre d'exemples non limitatifs. Dans ces dessins : - la figure 1 est une vue par l'arrière d'une débroussailleuse selon l'invention possédant un bras articulé avec un vérin de parallélogramme géré électroniquement. - la figure 2 est une vue de détail de la figure 1 montrant le positionnement du capteur de position du bras articulé. - la figure 3 illustre une vue de dessus d'une débroussailleuse possédant un vérin de pivot géré électroniquement. - la figure 4 est une vue de détail de la figure 3 montrant le positionnement d'un capteur de position angulaire du bras articulé. La figure 1 illustre une faucheuse-débroussailleuse selon l'invention, en vue par l'arrière, portée par un tracteur (1) qui permet de la déplacer dans la direction (A) et de l'animer. Cette faucheuse-débroussailleuse comporte une tête de coupe (2) placée à l'extrémité d'un bras articulé (3) qui est fixé sur un basculeur (4). Le basculeur (4) permet le repliement du bras articulé de manière à amener la flèche (5) dans une position relevée proche de la verticale. Le basculeur comporte une bielle (6) reliée par une extrémité à une pièce de liaison (7) sur laquelle se fixe l'extrémité de la flèche (5).

Le déplacement du bras articulé est assuré par un vérin hydraulique dit de parallélogramme (8) qui prend appui par une extrémité sur la flèche et par l'autre extrémité sur le basculeur, dans une configuration représentée sur la figure 1. La figure 2 montre le détail des différents éléments précédemment décrits au niveau 5 du basculeur (4). Au sens de l'invention, la tête de coupe (2) et le bras articulé (3) sont déplacés dans l'espace au moyen d'au moins un vérin hydraulique (8) dont la course est gérée électroniquement. Dans le cas des figures 1 et 2 le vérin (8) est un vérin de parallélogramme permettant de relever et d'abaisser le bras articulé (3) porteur de la 10 tête de coupe (2). Au sens de l'invention, la gestion électronique est réalisée par l'intermédiaire d'au moins un capteur (9) permettant de déterminer la position d'au moins un vérin hydraulique (8) actionnant le bras articulé (3). La course dudit vérin (8) est asservie en boucle fermée en vitesse et ou en position via une commande proportionnelle 15 d'un dispositif de contrôle associé audit capteur (9). De cette manière, il est possible de gérer la vitesse du vérin (8) sur toute sa course et en sus sa fin de course. Plusieurs vérins hydrauliques peuvent être utilisés sur un bras articulé et plusieurs capteurs peuvent être installés sur chaque vérin afin de déterminer précisément les positions du bras articulé (3) et de la tête de coupe (2). 20 La figure 2 montre plus précisément le positionnement d'un capteur (9) placé sur le basculeur (4) et relié à la flèche (5), avantageusement selon l'invention le capteur d'angle (9) est positionné entre le basculeur (4) et la flèche (5) du bras articulé (3). Au sens de l'invention, le capteur peut aussi être un capteur de position placé sur le vérin hydraulique (8) lui-même et différents types de capteurs peuvent être 25 employés pour la même finalité sans sortir du cadre de l'invention. La figure 3 illustre une faucheuse-débroussailleuse selon l'invention en vue de dessus avec un bras articulé (3) porteur d'une tête de coupe (2) comme dans l'exemple précédent. Ledit bras (3) est articulé sur une base (11) du châssis de la machine au moyen d'un axe (12) sensiblement vertical. La débroussailleuse présentée est montrée lors d'un début de marche arrière, lorsque le bras articulé (3) n'est plus perpendiculaire à la direction d'avancement (A), c'est-à-dire lorsqu'il est situé dans une zone devenant dangereuse. Dans cette position il est nécessaire de pouvoir disposer d'une information sur l'angle de la machine par rapport au bras articulé (3) et qu'un signal d'alarme se déclenche ou qu'un blocage de la marche arrière du tracteur s'opère. Le bras articulé (3) est déplaçable autour de l'axe (12) au moyen d'un vérin de pivot (13) relié à la base (11). La course de ce vérin (13) est asservie en boucle fermée en vitesse et en position via une commande proportionnelle. Au moins un capteur (10) et un dispositif de contrôle sont associés audit vérin (13) en vue d'obtenir une gestion électronique. La gestion électronique est utilisée sur le vérin de pivot (13) pour permettre à la fois l'amortissement de fin de course, le choix d'une position de travail différente de la fin de course, le retour automatique à cette position de travail en cas de déplacement vers l'avant ou l'arrière par exemple en cas de déclenchement d'une sécurité mécanique ou hydraulique. La figure 4 montre un agrandissement de la zone de liaison avec le basculeur (4) et la localisation d'un capteur (10) permettant de déterminer la position angulaire du bras articulé (3) par rapport à la base (11) du bâti et à la direction d'avancement (A).

Avantageusement le bras articulé (3) doit être positionné perpendiculairement à cette même direction d'avancement et les moyens de contrôle doivent permettre d'avertir que le bras (3) doit être replié et relevé si le conducteur enclenche la marche arrière, laquelle pourrait conduire à un endommagement ou un arrachement du vérin (13).

Le capteur de positionnement angulaire (10) du bras articulé (3) émet des informations qui permettent de faire fonctionner la tête de coupe (2) dans une position optimale et d'éviter l'accident potentiellement réalisable en cas de marche arrière de la débroussailleuse. Au sens de l'invention le ou les capteurs (9, 10) placés judicieusement pour 30 déterminer la position du bras articulé (3) envoient leurs informations vers un dispositif de contrôle apte à fournir une gestion électronique des différents vérins hydrauliques considérés via une commande proportionnelle. Selon l'invention au moins un capteur (9, 10) fournit une information en temps réel à un dispositif de contrôle agissant sur l'amplitude de course d'au moins un vérin hydraulique (8, 13). En cas de contrôle sur un vérin unique le dispositif est préférentiellement relié au vérin hydraulique (8) permettant le relevage du bras articulé (3). Selon un autre aspect, au moins un capteur (9, 10) fournit une information en temps réel à un dispositif de contrôle agissant sur la vitesse de déplacement d'au moins un vérin hydraulique (8, 13). L'information en provenance d'un capteur unique (9 ou 10) peut permettre de déterminer le volume dans lequel se situe la tête de coupe (2) et autorise, au travers de la gestion électronique, une action sur plusieurs vérins pour maintenir la tête de coupe (2) dans une zone sécurisée.

Un capteur (9) est avantageusement placé sur le basculeur (4) tel que cela a été décrit précédemment, il peut aussi être envisagé de disposer des capteurs sur plusieurs segments du bras articulé, par exemple de placer au niveau de la tête de coupe (2) un autre capteur pour contrôler le vérin hydraulique de positionnement de ladite tête. Les informations en provenance des différents capteurs pouvant être gérées par le dispositif de contrôle apte à déterminer la position du bras (3) et de la tête de coupe (2) dans l'espace et déterminer le positionnement tridimensionnel des éléments à l'intérieur de l'espace de travail. Le dispositif de contrôle est à même de déterminer le blocage des différents vérins (8, 13) pour le cas où la tête de coupe (2) serait déplacée vers une zone dangereuse 25 pour la machine ou pour son conducteur. Ainsi selon l'invention le dispositif de contrôle comporte des spécifications sur l'espace de travail pour la tête de coupe (2) et les possibilités de déplacement du bras articulé (3), lesquelles spécifications correspondent à des zones de fonctionnement autorisées et à des zones d'exclusion. Avantageusement le dispositif de contrôle comporte une alarme lorsque le bras articulé (3) est positionné dans une zone d'exclusion ou dans une configuration hors du domaine de sécurité, notamment lorsque la marche arrière du véhicule est enclenchée. Selon l'invention le dispositif de contrôle comporte un système de transmission de l'information de position de la tête de coupe (2) et/ou du bras articulé (3) vers le poste de pilotage du tracteur.

Ce dispositif de contrôle est de préférence en relation avec un système d'affichage positionné dans la cabine de pilotage du tracteur portant la débroussailleuse de manière à ce que le conducteur puisse visualiser la position du bras articulé (3) et/ou de la tête de coupe (2) en temps réel. Plusieurs variantes sont possibles pour la gestion électronique des vérins hydrauliques sans sortir du cadre de l'invention, il peut par exemple être envisagé de placer un capteur unique ou plusieurs capteurs sur chaque vérin hydraulique comme cela a été précédemment décrit, il peut aussi être envisagé des capteurs de différentes sortes et placés de différentes manières afin de déterminer très précisément la position du bras articulé et de la tête de coupe.

Par ailleurs le contrôle et la gestion des vérins peut être très simplifiés en limitant les courses desdits vérins et en délimitant des zones d'exclusion inapparentes pour le conducteur de la machine, ou consister en une gestion avec un calculateur, des moyens d'affichage et des commandes permettant à l'utilisateur de définir dans une certaine mesure les conditions de travail et les zones d'exclusion, tout cela sans sortir du cadre de l'invention. Le renvoi des informations, notamment lorsque le bras articulé et la tête de coupe approchent d'une zone d'exclusion ou dans des conditions inadéquates, peut se faire de manière simple par un avertisseur sonore ou lumineux, ou être réalisé de manière plus sophistiquée sur un afficheur avec une information complémentaire écrite ou imagée, sans sortir du cadre de l'invention. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés à titre d'exemples, mais elle comprend aussi tous les équivalents 5 techniques ainsi que leurs combinaisons. '

Claims

REVENDICATIONS1- Faucheuse-débroussailleuse comportant un bâti supportant une tête de coupe (2) placée à l'extrémité d'un bras articulé (3), caractérisée par le fait que ladite tête de coupe (2) et ledit bras articulé (3) sont déplacés dans l'espace au moyen d'au moins un vérin hydraulique (8, 13) dont la course est asservie en boucle fermée en vitesse et ou en position via une commande proportionnelle et auquel sont associés au moins un capteur (9, 10) et un dispositif de contrôle en vue d'obtenir une gestion électronique.
2- Faucheuse-débroussailleuse selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la gestion électronique est utilisée sur le vérin hydraulique (13) pour permettre à la fois l'amortissement de fin de course, le choix d'une position de travail différente de la fin de course, le retour automatique à cette position de travail en cas de déplacement vers l'avant ou l'arrière.
3- Faucheuse-débroussailleuse selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la gestion électronique est utilisée sur le vérin hydraulique (8) pour permettre de gérer la vitesse du vérin sur toute sa course et en sus gérer la fin de course dudit vérin.
4- Faucheuse-débroussailleuse selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la gestion électronique est réalisée par l'intermédiaire d'au moins un capteur (9, 10) permettant de déterminer la position d'au moins un vérin hydraulique (8, 13) actionnant le bras articulé (3).
5- Faucheuse-débroussailleuse selon la revendication 4, caractérisée par le fait qu'au moins un capteur (9, 10) fournit une information en temps réel à un dispositif de contrôle agissant sur l'amplitude de course d'au moins un vérin hydraulique (8, 13).
6- Faucheuse-débroussailleuse selon la revendication 4, caractérisée par le fait qu'au moins un capteur (9, 10) fournit une information en temps réel à undispositif de contrôle agissant sur la vitesse de déplacement d'au moins un vérin hydraulique (8, 13).
7- Faucheuse-débroussailleuse selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisée par le fait que le dispositif de contrôle comporte des spécifications sur l'espace de travail pour l'outil de coupe (2) et les possibilités de déplacement du bras articulé (3), lesquelles spécifications correspondent à des zones de fonctionnement autorisées et à des zones d'exclusion.
8- Faucheuse-débroussailleuse selon la revendication 7, caractérisée par le fait que le dispositif de contrôle comporte une alarme lorsque le bras articulé (3) est positionné dans une zone d'exclusion ou dans une configuration hors du domaine de sécurité, notamment lorsque la marche arrière du véhicule est enclenchée.
9- Faucheuse-débroussailleuse selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisée par le fait que le dispositif de contrôle comporte un système de transmission de l'information de position de la tête de coupe (2) et/ou du bras articulé (3) vers le poste de pilotage du tracteur.
10- Faucheuse-débroussailleuse selon la revendication 9, caractérisée par le fait que le dispositif de contrôle est en relation avec un système d'affichage positionné dans la cabine de pilotage du tracteur de manière à ce que le conducteur de la machine puisse visualiser la position du bras articulé (3) et/ou de la tête de coupe (2).
11- Faucheuse-débroussailleuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'elle comporte un basculeur (4) qui porte le bras articulé (3) et que le capteur (9) est un capteur d'angle positionné entre ledit basculeur (4) et la flèche (5) du bras articulé (3).
12- Faucheuse-débroussailleuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le capteur (9) est un capteur de position placé sur le vérin hydraulique (8) lui-même. ' 2967011 12
13- Faucheuse-débroussailleuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée par le fait que le capteur (10) est un capteur d'angle positionné entre la base (11) du bâti et le bras articulé (3).