EP2110481A1

EP2110481A1 - Dispositif d'inclinaison d'un outil et notamment d'un godet d'un engin de travaux public

Info

Publication number: EP2110481A1
Application number: EP09157821A
Authority: EP
Inventors: Philippe Jandard; Serge Morin; René Sieffert
Original assignee: Ateliers de Constructions du Beaujolais; MORIN
Current assignee: Ateliers de Constructions du Beaujolais; MORIN
Priority date: 2008-04-14
Filing date: 2009-04-10
Publication date: 2009-10-21
Also published as: FR2929968B1; FR2929968A1

Abstract

Ce dispositif d'articulation présente une tête de liaison (19) pouvant être connectée à un bras (300) et un berceau (3) pouvant être relié à l'outil, le berceau (3) pouvant pivoter par rapport à la tête de liaison (19) autour d'un axe de rotation (A) situé dans le plan de débattement du bras (300), caractérisé en ce que le dispositif comprend, au moins un vérin (7) à double tige présentant un corps (10) cylindrique intégrant deux chambres (8,9) délimitées par un piston (13), et deux tiges (11,12) coaxiales liées au piston (13), et dépassant de part et d'autre du corps, les deux tiges étant fixées sur le berceau (3), et au moins une bielle (18) dont une première extrémité est articulée sur le corps (10) et dont la seconde extrémité est articulée sur un flasque primaire (21) supporté par la tête de liaison (19) au niveau d'un arbre de liaison excentré par rapport à l'axe de rotation (”), de sorte qu'une pression appliquée dans l'une ou l'autre des chambres (8,9) cause un déplacement rectiligne du corps (10) de chaque vérin (7) converti par chaque bielle (18) en rotation du berceau (3) autour de l'axe (”).

Description

La présente invention concerne un dispositif d'inclinaison d'un outil et notamment d'un godet d'un engin de travaux public.
Dans le domaine des engins de travaux publics, on connaît un engin de type pelle hydraulique ou pelleteuse qui permet de creuser, lever, prendre, déverser des matériaux à l'aide d'un outil tel qu'un godet.
De façon classique, une pelle hydraulique telle que représentée à la figure 1, est constituée d'un châssis 100 sur pneus ou sur chenilles et présente une plateforme orientable capable de tourner sur 360°, portant une cabine ainsi qu'une structure articulée.
Cette structure articulée présente de manière classique une flèche 200 à l'extrémité de laquelle est articulé en rotation un bras 300, supportant lui-même un godet 2 à son extrémité.
Si l'on se réfère à un référentiel XYZ placé à l'extrémité du bras 300, le godet 2 est, de façon classique, animé d'un mouvement de rotation par rapport à l'axe Z, ce qui permet au godet de creuser et déverser des matériaux.
Il est également connu de disposer entre l'extrémité du bras et le godet, des moyens d'articulation qui permettent d'incliner le godet autour de d'un axe Δ contenu dans le plan XY du bras. Ceci permet notamment de réaliser des travaux de talutage et de finition.
De façon classique, il peut être prévu de disposer deux vérins de part et d'autre de l'articulation du godet pour permettre à celui-ci d'être déplacé en rotation autour de l'axe Δ.
Les moyens d'articulation classiques permettant l'inclinaison du godet ne sont pas entièrement satisfaisants dans la mesure où les vérins disposés de part et d'autre de l'extrémité du bras qui assurent l'inclinaison du godet sont exposés aux chocs; de plus, ces moyens d'articulation sont d'un encombrement important dans le sens transversal et interdisent l'utilisation de godets étroits.
Par ailleurs, on connaît par le document FR 1 468 472 un dispositif d'articulation qui est positionné à l'extrémité d'un bras d'un engin de travaux publics qui présente plusieurs inconvénients. Le dispositif d'articulation montré par ce document comprend un vérin qui est embarqué sur le bras de l'engin ce qui limite l'amplitude angulaire comme l'illustre par exemple la figure 3 de ce document. Comme on peut le voir sur cette figure, le vérin entre en collision avec le godet après une faible variation angulaire car la largeur du vérin et nécessairement plus importante que celle de l'extrémité du bras côté machine. Le dispositif d'articulation montré par FR 1 468 472 est par ailleurs encombrant et n'est pas protégé contre les agressions du milieu.
L'invention a pour but, dans ce contexte technique, de proposer un dispositif d'articulation d'un godet d'un engin de travaux publics qui soit compact, qui soit peu exposé aux chocs et qui maximise l'amplitude angulaire du godet.
L'invention concerne un dispositif d'articulation d'un outil, notamment d'un godet, à un bras d'un engin, présentant une tête de liaison pouvant être connectée à un bras et un berceau pouvant être relié au godet ; le berceau peut pivoter par rapport à la tête de liaison autour d'un axe de rotation (Δ) situé dans le plan de débattement du bras. On précise que, au sens du présent document, le plan de débattement du bras de l'engin est le plan XY du référentiel XYZ précédemment évoqué.
Le dispositif comprend, de plus,
au moins un vérin à double tige présentant :

un corps cylindrique intégrant deux chambres délimitées par un piston, et
deux tiges coaxiales liées au piston, et dépassant de part et d'autre du corps, les deux tiges étant fixées sur le berceau, et

Ainsi, l'invention prévoit une mise en oeuvre tout à fait originale d'un vérin à double tige puisqu'elle prévoit d'interposer ce vérin à double tige entre une tête de liaison et un berceau permettant le pivotement d'un godet. Les deux tiges du vérin sont fixes par rapport au berceau tandis que le corps du vérin est lui-même animé d'un mouvement alternatif. Ce mouvement alternatif du corps du vérin se traduit par une rotation du berceau (et donc du godet) par rapport à la tête de liaison puisque une ou deux bielles relient le corps du vérin à une articulation de la tête. Cette disposition permet ainsi de parvenir à un dispositif très compact dans un sens transversal. Ainsi, ce dispositif peut être utilisé notamment sur un godet de petite largeur.
De manière concrète pour assurer la rotation du berceau par rapport à la tête de liaison, la tête de liaison comprend deux flasques primaires présentant chacun un palier conçu pour recevoir un arbre relié en pivot sur chaque bielle ; de plus, chaque flasque primaire présente un palier conçu pour recevoir un arbre engagé dans un palier ménagé dans le berceau autorisant la rotation du berceau par rapport à la tête de liaison autour de l'axe de rotation (Δ).
Cette disposition prévoit ainsi que la rotation du berceau par rapport à la tête de liaison est réalisée par deux demi-arbres et non pas par un arbre traversant comme cela est le cas dans les dispositifs conventionnels. Cette disposition concourt de manière significative à la compacité du dispositif selon l'invention.
De plus, la tête de liaison peut comprendre deux flasques secondaires parallèles et extérieurs aux flasques primaires, chaque flasque secondaire étant pourvu d'un palier coaxial à l'axe (Δ), conçu pour recevoir un arbre qui est engagé de plus dans un palier du berceau et dans un palier d'un flasque primaire. De plus chaque flasque primaire et chaque flasque secondaire adjacent se placent de part et d'autre du berceau. Selon cette disposition, deux chapes sont formées par chaque couple de flasques primaire et secondaire. Ceci permet de réaliser une liaison pivot particulièrement rigide et robuste entre la tête de liaison et le berceau.
Dans une forme de réalisation, le berceau présente deux paliers coaxiaux conçus pour recevoir chacun un chapeau destiné à maintenir sans jeu chacune des tiges du vérin.
Pour assurer la protection du vérin, le dispositif comprend un carter central qui recouvre le berceau dans sa partie située entre les flasques primaires
De plus, le dispositif peut comprendre deux carters latéraux qui recouvrent le berceau dans ses deux zones délimitées par respectivement un flasque primaire et le berceau.
Selon un aspect important de l'invention en matière de protection du vérin, chacun des flasques primaires présente une forme circulaire centrée sur l'axe de rotation (Δ).
Toujours dans la problématique de la protection de l'hydraulique du dispositif, un conduit d'alimentation de chacune des chambres est ménagé dans chaque tige et chaque chapeau correspondant.
Pour sa bonne compréhension, l'invention est décrite en référence aux dessins ci annexés représentant à titre d'exemple non limitatif, plusieurs formes de réalisation selon celle-ci.

Figure 1 est une représentation générale d'un engin de travaux publics équipé du dispositif selon l'invention.
Figure 2 représente en perspective éclatée les différents constituants participant au dispositif ;
Figure 3 est une vue en coupe passant par III-III de la figure 2 ;
Figure 4 est une vue en coupe similaire à la figure 3, le dispositif étant représenté dans la position extrême inverse à celle de la figure 3 ;
Figure 5 est une vue en perspective d'un godet étroit équipé du dispositif selon l'invention ;
Figure 6 est une vue en perspective d'un dispositif selon l'invention équipé de moyens de connexion amovibles à un outil ;

Comme on peut le voir sur la figure 1, l'invention est destinée à assurer l'articulation d'un godet 2 qui est de facture classique et qui ne nécessite pas de description plus complète.
Dans la forme d'exécution représentée à la figure 1, le dispositif 1 inclut un berceau 3 qui est solidaire de la face supérieure du godet 2.
Sur la figure 1, le berceau 3 peut être solidarisé par soudage et être ainsi relié de manière définitive au godet 2. On verra que d'autres moyens de liaison du berceau 3 sur le godet 2 peuvent être envisagés notamment des moyens de liaison permettant l'amovibilité du godet 2 de type attache rapide.
Le berceau 3, qui peut être une pièce de tôle mécano soudée ou une pièce de fonderie, présente une forme sensiblement parallélépipédique à quatre faces et, comme on peut le voir sur la figure 2, possède quatre paliers 4 et 5 opposés deux à deux disposés sensiblement au niveau de ses grands côtés et de ses petits côtés.
Le berceau 3 est doté de deux paliers opposés 4 qui sont orientés de manière parallèle au godet 2 et de deux paliers 5 qui sont orientés perpendiculairement au godet 2 et dont l'axe est surélevé par rapport à l'axe passant par les deux paliers 4.
Disposé à l'intérieur du berceau 3, on trouve un vérin 7 à double tige. La particularité du montage du vérin 7 dans le berceau 3 peut être plus spécialement appréciée à la figure 3.
Ce vérin 7 à double tige possède, de façon connue en soi, deux tiges coaxiales 11 et 12 qui sont logées dans un corps cylindrique 10 du vérin. Les deux tiges 11 et 12 sont reliées au niveau d'un piston 13 par rapport auquel, comme on va le voir, le corps 10 du vérin 7 se déplace. Le piston 13 délimite avec le corps 10 cylindrique du vérin 7, deux chambres 8 et 9 dans lesquelles un fluide hydraulique sous pression est alternativement introduit.
On voit, ainsi, sur la figure 3, les deux tiges 11 et 12 qui dépassent de part et d'autre du vérin 7. De façon spécifique à l'invention, les deux tiges 11 et 12 sont montées de manière fixe dans les paliers 4 du berceau 3. Pour cela, chaque extrémité libre des tiges 11 et 12 est équipée d'un chapeau 17 qui est lui-même bloqué dans les paliers 4. Chaque chapeau 17 assure une immobilisation de la tige 11 ou de la tige 12 qui lui est associée ; la position axiale des chapeaux 17 dans les paliers 4 peut être ajustée pour supprimer tout jeu entre une tige et un chapeau.
Par conséquent, lorsque l'une des chambres 8 ou 9 est alimentée en fluide hydraulique sous pression, c'est le corps 10 du vérin 7 qui se déplace le long des tiges 11 et 12. Le corps 10 du vérin 7 se déplace de manière alternative à l'intérieur du berceau 3 selon que la pression hydraulique est introduite dans l'une ou l'autre des chambres 8 ou 9.
La figure 3 fait apparaître l'axe (Δ) de pivotement du godet 2 et, décalé par rapport à ce dernier, l'arbre de pivotement 26 de la bielle 18.
La figure 3 fait également apparaître une disposition avantageuse de l'invention qui prévoit que l'alimentation des chambres 8 et 9 est réalisée par des conduits 14 qui sont pratiqués dans les tiges 11 et 12. Les conduits 14 se poursuivent dans chaque chapeau 17 à partir duquel se fait l'alimentation hydraulique.
En revenant à la figure 2, on peut voir que le corps 10 tubulaire du vérin 7 est solidaire d'une bague 15 qui supporte deux tourillons 16 symétriques et diamétralement opposés. La figure 2 ne permet de voir que l'un des deux tourillons 16.
Sur chacun de ces tourillons 16, est chaussée une bielle 18 qui présente deux paliers à chacune de ses extrémités. Chacune de ces bielles 18 est ainsi, à l'une de ses extrémités, articulée à l'un des tourillons 16 qui dépassent du vérin 7, tandis que sa seconde extrémité est articulée sur une tête de liaison qui présente la référence globale 19. La tête de liaison 19 va elle-même se connecter par des moyens appropriés, à l'extrémité d'un bras d'un engin de travaux publics.
Sur la figure 4, on remarque la tête de liaison 19 qui possède deux flasques primaires 21 et optionnellement deux flasques secondaires 24 ; les flasques primaires 21 et secondaires 24 sont reliées par une paroi 25 perpendiculaire. La paroi 25 supporte, par ailleurs, des moyens de connexion à un bras d'engin de travaux publics. Sur l'exemple de la figure 2, ces moyens sont, à titre d'exemple, constitués de deux arbres parallèles 28 et 29. Tout autre moyen de connexion peut être prévu.
La tête de liaison 19 est ainsi pourvue de deux flasques primaires 21 qui sont situés dans l'espace intérieur du berceau 3.
Le berceau 3 et l'outil 2 qui lui est attaché sont articulés en rotation par rapport à la tête de liaison 19 autour d'un axe (Δ) qui est contenu dans le plan de débattement XY du bras 300 de l'engin 100 représenté à titre d'exemple à la figure 1.
Pour réaliser cette liaison pivot, chaque flasque primaire 21 est pourvu d'un palier 27 qui permet d'articuler le berceau 3 et l'outil qui lui est associé de manière amovible ou permanente. Deux arbres 23 sont respectivement engagés dans un palier 5 du berceau 3 et dans un palier 27 d'un flasque primaire 21. Pour rigidifier la liaison pivot entre la tête de liaison 19 et le berceau 3, il peut être prévu, comme cela est montré sur les figures, de doter la tête de liaison 19 de deux flasques secondaires 24 qui viennent se placer à l'extérieur du berceau 3. Les deux flasques secondaires 24 sont chacun pourvus d'un palier 27' coaxial du palier 27 qui est prévu dans chacun des deux flasques primaires 21.
Lorsque la tête de liaison 19 est dotée de flasques secondaires 24, chaque couple de flasques primaire 21 et secondaire 24 forme une chape dans laquelle vient s'engager le berceau 3 et l'arbre 23.
De façon tout à fait originale à l'invention, comme cela apparaît plus clairement à la figure 3, l'extrémité de chacune des bielles 18 est reliée en pivot à chacun des flasques primaires 21. Cette liaison pivot peut être constituée par un arbre 26 supporté sur chaque flasque primaire 21.
Il apparaît, ainsi, que le vérin 7 associé aux flasques primaires 21 et les bielles 18, assure le pilotage de l'inclinaison du godet 2 par rapport à la tête de liaison 19 qui est elle-même positionnée à l'extrémité du bras d'un engin de travaux publics.
Le mécanisme ainsi défini est tel que, en agissant sur l'une ou l'autre des chambres 8 et 9 du vérin 7, on provoque un déplacement du corps 10 de ce dernier et grâce aux bielles 18, on provoque ainsi un déplacement du berceau 3 (et donc du godet 2 qui lui est attaché) par rapport à l'axe (Δ) qui passe par les paliers 5 du berceau et 27, 27' de la tête de liaison 19. Le vérin 7 est donc utilisé de manière tout à fait originale puisque dans la cinématique de la tête de liaison selon l'invention, c'est le déplacement du corps 10 du vérin qui est utilisé pour créer un mouvement et non le déplacement des tiges comme cela est le cas traditionnellement.
Un aspect supplémentaire de l'invention tient à la gestion de la protection du vérin 7 et de son embiellage, qui constitue la partie du dispositif à protéger impérativement.
On note ainsi la présence de moyens de capotage qui peuvent être constitués d'un carter principal 30, fixé sur le berceau 3 et couvrant le vérin 7 et les deux bielles 18, et de deux carters latéraux 31 complétant la protection du vérin 7. Le carter principal 30 présente des formes appropriées pour permettre son accostage sur le berceau 3 et éviter toute collision avec le vérin et l'embiellage au cours du déplacement, tandis que les deux carters latéraux 31 présentent chacun une forme en demi-cercle.
On peut ajouter une autre disposition qui participe à la gestion de l'étanchéité et de la protection du vérin 7.
La difficulté que l'on rencontre pour la réalisation de l'étanchéité est la présence des flasques primaires 21 qui plongent dans le berceau 3 et qui, par conséquent, ne permettent pas d'utiliser un carter qui recouvrirait la totalité du berceau 3.
Il est alors prévu de donner à chacun des flasques primaires 21 une forme circulaire centrée sur l'axe de rotation (Δ). Cette disposition a un effet extrêmement positif sur la protection du vérin 7. En effet, on voit que les carters latéraux 31 sont dotés de retours 32 qui viennent en contact du carter principal 30 de manière à entourer chacun des flasques 21. Grâce à la forme circulaire des flasques primaires 21, le jeu de fonctionnement qui existe entre le bord de chaque flasque primaire 21 et le retour 32 de chaque carter latéral 31 reste constant lors de la rotation du berceau 3. Ce jeu fonctionnel peut donc être réduit de façon significative. Il est par ailleurs possible d'obturer totalement ce jeu de fonctionnement par un joint à lèvre porté par les retours 32 des carters latéraux 31. Ce joint à lèvre vient en appui contre chacun des flasques primaires 21 et ainsi interdit l'introduction de corps étrangers de type boue, graviers etc.. que l'on trouve habituellement dans l'environnement de travail d'un engin de travaux publics.
La figure 5 permet d'apprécier la compacité du dispositif selon l'invention. Cette figure montre un godet 2 étroit recevant le dispositif selon l'invention.
La figure 6 fait apparaître une autre possibilité d'utilisation de l'invention dans laquelle le berceau 3 n'est pas directement fixé sur un godet. Dans cette forme d'utilisation le dispositif selon l'invention reçoit des moyens de connexion de type attache rapide 50, qui sont, en l'espèce, constitués de deux éléments de tôle présentant chacun un palier et un crochet.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits ci-dessus mais elle en embrasse au contraire toutes les formes de réalisation. Ainsi, il pourrait être envisagé de doter le dispositif selon l'invention de deux vérins à la place de l'unique vérin 7 qui est décrit dans l'exemple de réalisation des figures 1 à 6. Cette configuration peut s'avérer bénéfique en termes d'encombrement puisque elle permet d'employer des vérins de petites tailles.

Claims

Dispositif d'articulation (1) d'un outil, notamment d'un godet (2), à un bras (300) d'un engin (100), le dispositif d'articulation présentant une tête de liaison (19) pouvant être connectée à un bras (300) et un berceau (3) pouvant être relié à l'outil, le berceau (3) pouvant pivoter par rapport à la tête de liaison (19) autour d'un axe de rotation (Δ) situé dans le plan de débattement du bras (300), caractérisé en ce que le dispositif comprend,
au moins un vérin (7) à double tige présentant un corps (10) cylindrique intégrant deux chambres (8,9) délimitées par un piston (13), et deux tiges (11,12) coaxiales liées au piston (13), et dépassant de part et d'autre du corps, les deux tiges (11,12) étant fixées sur le berceau (3), et
au moins une bielle (18) dont une première extrémité est articulée sur le corps (10) et dont la seconde extrémité est articulée sur un flasque primaire (21) supporté par la tête de liaison (19) au niveau d'un arbre de liaison excentré par rapport à l'axe de rotation (Δ), de sorte qu'une pression appliquée dans l'une ou l'autre des chambres (8,9) cause un déplacement rectiligne du corps (10) de chaque vérin (7) converti par chaque bielle (18) en rotation du berceau (3) autour de l'axe (Δ).
Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tête de liaison (19) comprend deux flasques primaires (21) présentant chacun un palier (22) conçu pour recevoir un arbre (26) relié en pivot sur chaque bielle (18) et présentant chacun un palier (27) conçu pour recevoir un arbre (23) engagé dans un palier (5) ménagé dans le berceau (3) autorisant la rotation du berceau (3) par rapport à la tête de liaison (19) autour de l'axe de rotation (Δ).
Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tête de liaison (19) comprend deux flasques secondaires (24) parallèles et extérieurs aux flasques primaires (21), chaque flasque secondaire (24) étant pourvu d'un palier (27') coaxial de chaque palier (27) des flasques primaires (21), conçus pour recevoir un arbre (23) formant chape avec un palier (5) du berceau (3).
Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque flasque primaire (21) et chaque flasque secondaire (24) adjacent se placent de part et d'autre du berceau (3).
Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le berceau (3) présente deux paliers (4) coaxiaux conçus pour recevoir chacun un chapeau (17) destiné à maintenir sans jeu chacune des tiges (11,12) du vérin (7).
Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un carter central (30) qui recouvre le berceau (3) dans sa partie située entre les flasques primaires (21)
Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que deux carters latéraux (31) recouvrent le berceau (3) dans ses deux zones délimitées par un flasque primaire (21) et le berceau (3).
Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chacun des flasques primaires (21) présente une forme circulaire centrée sur l'axe de rotation (Δ).
Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'un conduit d'alimentation (14) de chacune des chambres (8,9) est ménagé dans chaque tige (11,12) et chaque chapeau (17) correspondant.