FR3092101A1 - Nacelle elevatrice apte a une utilisation tout terrain en exterieur - Google Patents

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Abstract

La nacelle élévatrice extérieure tout terrain comprend un mécanisme de levage (2) d’une plate-forme de travail (3), monté sur un châssis (1) doté d’un pont avant (12) et arrière (13) pourvus de roues (10, 11). La puissance motrice pour déplacer la nacelle élévatrice au sol est fournie par un premier moteur électrique (M1) et celle pour actionner le mécanisme de levage (2) est fournie par un deuxième moteur électrique (M2) via une pompe hydraulique (50) qu’il entraine. Les moteurs (M1, M2) sont alimentés par une batterie (20) rechargeable par un ou plusieurs chargeurs monophasés (31, 32, 33) à bord de la nacelle élévatrice à partir d’un réseau électrique monophasé ou triphasé, un emplacement (39) étant en outre prévu pour le montage d’un groupe électrogène (40) destiné à être branché au(x) chargeur(s) (31, 32, 33) pour recharger la batterie (20). La nacelle élévatrice est plus respectueuse de l’environnement et silencieuse. Figure pour l’abrégé : Fig. 4

Description

NACELLE ELEVATRICE APTE A UNE UTILISATION TOUT TERRAIN EN EXTERIEUR
La présente invention concerne le domaine des plates-formes élévatrices mobiles de personnel (désignées aussi par l’acronyme PEMP) encore communément appelées nacelles élévatrices. Plus particulièrement, l’invention concerne une nacelle élévatrice apte à une utilisation tout terrain en extérieur.
Les nacelles élévatrices sont des machines destinées à permettre à une ou plusieurs personnes de travailler en hauteur. Pour cela, elles comprennent une plate-forme de travail prévue pour recevoir une ou plusieurs personnes. Elle est supportée par un mécanisme de levage qui permet de l’élever depuis une position abaissée sur le châssis de la nacelle élévatrice jusqu’à la position de travail souhaitée en hauteur. Le mécanisme de levage est généralement actionné par un circuit hydraulique.
Il existe des nacelles élévatrices automotrices prévues pour une utilisation extérieure tout-terrain. Celles-ci évoluent sur des chantiers ou d’autres lieux extérieurs souvent dépourvus d’accès à un réseau d’alimentation électrique ou ne procurant qu’un temps d’accès limité à celui-ci. Pour cette raison, elles sont habituellement mues par un moteur à combustion interne et sont dotées d’un réservoir à carburant assurant une autonomie de travail acceptable, le ravitaillement en carburant pouvant le cas échéant se faire sur le lieu d’intervention de la nacelle élévatrice. Le moteur à combustion interne entraine une ou plusieurs pompes hydrauliques du circuit hydraulique assurant l’actionnement du mécanisme de levage de la plate-forme de travail et l’alimentation d’une motorisation hydraulique servant à entrainer des roues de la nacelle élévatrice aux fins de translation au sol.
Un inconvénient de ce type de nacelle élévatrice est la pollution environnementale et sonore due respectivement aux rejets de gaz d’échappement du moteur à combustion interne et au bruit de ce dernier.
Un autre inconvénient de ce type de nacelles élévatrices est qu’elles ne sont pas utilisables à l’intérieur des bâtiments en raison précisément des rejets de gaz d’échappement et du bruit du moteur à combustion interne.
En sens inverse, il existe des nacelles élévatrices électriques développées spécifiquement pour un usage à l’intérieur des bâtiments. La force motrice pour les différents mouvements est fournie par des moteurs électriques alimentés par une ou plusieurs batteries électriques rechargeables. Plus particulièrement, chaque roue de la nacelle élévatrice est équipée d’un moteur électrique aux fins de la translation au sol et un autre moteur électrique est dédié à l’actionnement d’une pompe hydraulique d’un circuit hydraulique servant à l’actionnement du mécanisme de levage de la plate-forme de travail. De ce fait, ces nacelles élévatrices sont respectueuses de l’environnement et silencieuses. La nacelle élévatrice est en outre équipée d’un chargeur monophasé pour recharger la ou les batteries par branchement sur le réseau d’alimentation secteur monophasé. L’opération de charge des batteries a généralement lieu pendant toute la nuit de manière que la nacelle élévatrice soit utilisable le lendemain avec une autonomie correspondant à au moins une journée de travail.
Mais ces nacelles élévatrices électriques ne sont pas conçues pour une utilisation extérieure tout terrain. En effet, elles ne sont pas aptes au franchissement d’obstacles, notamment eu égard à leur faible garde au sol, à la puissance insuffisante des moteurs électriques entrainant les roues et au positionnement de ces moteurs les exposant aux chocs dans un environnement tout terrain. Elles ne sont pas non plus conçues pour assurer une stabilité suffisante en extérieur, par exemple lorsque le terrain n’est pas plat et horizontal, du point de vue de l’empattement et en raison de l’absence de pieds stabilisateurs. De plus, leur autonomie est insuffisante du fait que les nacelles élévatrices prévues pour une utilisation extérieure tout terrain sont plus consommatrices d’énergie, notamment parce qu’elles requièrent une motorisation plus puissante aux fins de franchissement d’obstacles et qu’elles disposent aussi d’organes auxiliaires tels que des pieds stabilisateurs qu’il convient d’actionner. Cela est d’autant plus le cas en l’absence d’accès à un réseau d’alimentation électrique sur leur lieu d’intervention, ou encore d’un temps d’accès limité à celui-ci ne permettant par une recharge suffisante.
Plus généralement, il existe un préjugé technique selon lequel les nacelles élévatrices électriques, dépourvues de moteur à combustion interne, ne sont pas adaptables à un usage tout terrain en extérieur essentiellement du fait d’une autonomie de travail jugée insuffisante eu égard, d’une part, à la taille des batteries électriques rechargeables qu’il est possible d’installer sur la nacelle élévatrice et, eu égard, d’autre part, à leur besoin accru de puissance, aux conditions environnementales variables, notamment en termes de température, qui sont défavorables aux batteries électriques, ainsi qu’une accessibilité insuffisante à un réseau d’alimentation électrique pour recharger les batteries. Ce préjugé technique est encore renforcé dans le cas des nacelles élévatrices à ciseaux lesquelles sont souvent placées à un endroit d’utilisation donné sur un chantier sur une période longue dépassant une ou plusieurs journées. En effet, déplacer la nacelle élévatrice aux fins de recharger les batteries impliquerait ensuite de repositionner la nacelle élévatrice au même endroit, ce qui est synonyme de perte de temps et d’énergie pour les utilisateurs.
Plus récemment, il a été proposé des nacelles élévatrices à motorisation hybride, c’est-à-dire doté d’une motorisation électrique et d’un moteur à combustion interne. Ce type de nacelle élévatrice est utilisable en intérieur grâce à la motorisation électrique et en extérieur en utilisant le moteur à combustion interne. Les deux moteurs peuvent éventuellement être couplés en tandem pour fournir un à-coup de puissance dans certaines circonstances. Un exemple d’une telle nacelle élévatrice est divulgué par EP 1 967 486 A1. Mais ces nacelles élévatrices à motorisation hybride ont aussi pour inconvénient d’être une source de pollution environnementale et sonore liée au moteur à combustion interne.
Le but de la présente invention est de fournir une nacelle élévatrice limitant sensiblement les inconvénients précités.
Plus particulièrement, l’invention vise à fournir une nacelle élévatrice pouvant être utilisée en tout terrain à l’extérieur tout en limitant sensiblement la pollution environnementale et sonore.
A cette fin, la présente invention propose une nacelle élévatrice apte à une utilisation tout terrain en extérieur, comprenant :
  • un châssis muni d’au moins deux roues avant et d’au moins deux roues arrière permettant la translation de la nacelle élévatrice au sol,
  • une plate-forme de travail,
  • un mécanisme de levage de la plate-forme de travail lequel est monté sur le châssis,
  • au moins un premier moteur électrique servant à fournir la puissance motrice pour déplacer la nacelle élévatrice au sol,
  • au moins un deuxième moteur électrique servant à fournir la puissance motrice pour actionner le mécanisme de levage de la plate-forme de travail,
  • au moins une batterie électrique rechargeable servant à alimenter l’au moins un premier et l’au moins un deuxième moteur électrique,
dans laquelle :
  • la puissance motrice pour déplacer la nacelle élévatrice au sol est toujours fournie exclusivement par l’au moins un premier moteur électrique, et
  • la puissance motrice pour actionner le mécanisme de levage de la plate-forme de travail est toujours fournie exclusivement par l’au moins un deuxième moteur électrique,
la nacelle élévatrice comprenant en outre :
  • un pont avant muni des deux roues avant et un pont arrière muni des deux roues arrière, l’un au moins des ponts étant un pont de transmission servant à transmettre la force motrice de l’au moins un premier moteur électrique aux roues correspondantes,
  • au moins un chargeur monophasé servant à recharger l’au moins une batterie électrique rechargeable par branchement à un réseau d’alimentation électrique monophasé ; et
  • un emplacement prévu pour le montage de préférence amovible d’un groupe électrogène destiné à être branché à au moins l’un des chargeurs pour recharger la batterie.
La nacelle élévatrice selon l’invention est plus respectueuse de l’environnement et silencieuse du fait qu’elle utilise exclusivement des moteurs électriques pour fournir les forces motrices nécessaires à la translation de la nacelle élévatrice au sol et à l’actionnement du mécanisme de levage. De ce fait, la nacelle élévatrice peut aussi être utilisée non seulement en extérieur, mais aussi à l’intérieur d’un bâtiment. De plus, les moteurs électriques ont un meilleur rendement énergétique que les moteurs à combustion interne et ne présentent pas de risque de fuite de fluide hydraulique comme dans le cas de moteurs hydrauliques. Le fait que les roues de la nacelle élévatrice soient montées sur un pont avant et un pont arrière permet d’adapter la nacelle élévatrice à une utilisation tout terrain en extérieur, étant donné leur robustesse et fiabilité et le fait que le ou les premiers moteurs électriques ne sont pas placés au niveau des roues, étant précisé que la puissance fournie par le ou les premiers moteurs électriques est choisie de façon appropriée. Si en utilisation, l’autonomie de la ou des batteries s’avérait insuffisante sans qu’un réseau d’énergie électrique approprié soit disponible, un groupe électrogène peut être monté sur la nacelle élévatrice à l’emplacement prévu afin de recharger la ou les batteries rechargeables, ce qui permet d’accroître l’autonomie d’utilisation de la nacelle élévatrice. Plus généralement, ses composants électriques et autres sont avantageusement choisis de manière à réduire la consommation d’énergie laquelle peut en outre être optimisée par une électronique de commande à bord de la nacelle élévatrice. L’invention a donc surmonté le préjugé technique selon lequel il n’est pas possible de développer des nacelles élévatrices électriques, dépourvues de moteur à combustion interne, pour un usage tout terrain en extérieur.
Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, il peut être prévu la possibilité d’équiper la nacelle élévatrice de deux ou trois chargeurs monophasés, ce qui fournit une souplesse de charge de la ou des batteries rechargeables selon qu’une source d’énergie électrique monophasée ou multiphasée, habituellement triphasée, est disponible. Lorsqu’une source d’énergie électrique monophasée appropriée est disponible, il peut être prévu d’y brancher un seul des chargeurs monophasés. Au contraire, lorsqu’une source d’énergie électrique multiphasée appropriée, en particulier triphasée, est disponible, chacun des chargeurs monophasés – s’il y en a deux ou trois - est préférentiellement branché sur l’une respective des phases, ce qui permet une charge sensiblement plus rapide de la ou des batteries que dans le cas précédent. De plus, le recours à au moins deux, préférentiellement trois chargeurs monophasés plutôt qu’à par exemple un chargeur monophasé et un chargeur triphasé distinct est plus économique et moins encombrant.
Plus généralement, suivant des modes de réalisation préférés, l’invention comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
  • la nacelle élévatrice comprend trois emplacements prévus chacun pour recevoir un chargeur monophasé respectif, la nacelle élévatrice étant en outre prévue pour pouvoir brancher chaque chargeur monophasé reçu dans un emplacement à une phase respective et à un neutre d’un réseau d’alimentation électrique triphasé de manière à pouvoir charger l’au moins une batterie électrique rechargeable à partir du courant de deux ou trois phases du réseau d’alimentation électrique triphasé ;
  • un chargeur monophasé respectif est reçu dans deux des emplacements ou dans les trois ;
  • la nacelle élévatrice comprend trois chargeurs monophasés dimensionnés de manière à pouvoir charger l’au moins une batterie électrique rechargeable à 80% de sa capacité en moins de 3 h lorsqu’ils sont branchés à un réseau d’alimentation triphasé approprié ;
  • la nacelle élévatrice comprend en outre un circuit hydraulique servant à actionner le mécanisme de levage et comprenant au moins une pompe hydraulique, dans laquelle l’au moins un deuxième moteur électrique sert à entrainer l’au moins une pompe hydraulique ;
  • le circuit hydraulique comprend une seule pompe hydraulique ;
  • l’au moins une batterie électrique rechargeable, l’au moins un chargeur monophasé et le cas échéant les trois emplacements pour recevoir les chargeurs monophasés sont situés sur un premier côté latéral du châssis par rapport au mécanisme de levage, et l’au moins un deuxième moteur électrique, l’au moins une pompe hydraulique et l’emplacement prévu pour le montage du groupe électrogène sont situés sur un deuxième côté latéral par rapport au mécanisme de levage, le deuxième côté latéral étant de l’autre côté du châssis par rapport au premier côté latéral ;
  • le pont avant et le pont arrière constituent chacun un pont de transmission servant à transmettre la force motrice de l’au moins un premier moteur électrique aux roues correspondantes ;
  • la nacelle élévatrice comprend un seul premier moteur électrique ;
  • la nacelle élévatrice comprend un seul deuxième moteur électrique ;
  • l’au moins un premier moteur électrique et/ou l’au moins un deuxième moteur électrique sont des moteurs à courant alternatif fonctionnant à une tension nominale inférieure ou égale à 50 VCA, la nacelle élévatrice comprenant au moins un onduleur servant à alimenter l’au moins un premier et/ou l’au moins un deuxième moteur électrique à partir de l’au moins une batterie électrique rechargeable ;
  • la tension nominale de l’au moins une batterie électrique rechargeable est inférieure ou égale à 50 VCC ;
  • la nacelle élévatrice comprend un groupe électrogène apte à être monté de manière amovible à l’emplacement prévu à cet effet, et des moyens de raccordement électrique du groupe électrogène à au moins l’un des chargeurs monophasés, le groupe électrogène présentant de préférence un réservoir de carburant dont le volume permet de charger l’au moins une batterie électrique rechargeable à au moins 50 % de sa capacité ;
  • la nacelle élévatrice comprend une électronique de bord prévue pour identifier le type de groupe électrogène et d’adapter la courbe de charge de l’au moins une batterie électrique rechargeable en fonction du type de groupe électrogène identifié ;
  • la nacelle élévatrice comprend une électronique de bord prévue pour provoquer automatiquement la mise en route du groupe électrogène lorsque le niveau de charge de l’au moins une batterie électrique rechargeable passe en dessous d’un seuil prédéterminé ;
  • la nacelle élévatrice comprend une électronique de bord configurée pour limiter les pics de puissance absorbés par l’au moins un premier et l’au moins un deuxième moteur électrique, et/ou pour limiter la puissance délivrée à l’au moins un premier moteur électrique et à l’au moins un deuxième moteur électrique en fonction d’au moins un paramètre de l’au moins une batterie électrique rechargeable tel qu’un état de vieillissement de l’au moins une batterie ou la température actuelle de l’au moins une batterie électrique rechargeable ;
  • la nacelle élévatrice comprend en outre une prise électrique monophasée installée sur la plate-forme de travail, la nacelle élévatrice étant prévue pour alimenter la prise électrique monophasée par une ou plusieurs des possibilités suivantes :
    • le branchement à un réseau d’alimentation électrique monophasé,
    • l’alimentation par l’au moins une batterie électrique rechargeable via un onduleur dont est équipé la nacelle élévatrice, et
    • l’alimentation par le groupe électrogène ;
  • la nacelle élévatrice comprend en outre une prise électrique triphasée installée sur la plate-forme de travail, la nacelle élévatrice étant prévue pour alimenter la prise électrique triphasée par branchement à un réseau d’alimentation électrique triphasé ou par le groupe électrogène ;
  • le mécanisme de levage de la plate-forme de travail est du type à ciseaux.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d’un mode de réalisation préféré de l'invention, donnée à titre d'exemple et en référence au dessin annexé.
représente une vue en perspective d’une nacelle élévatrice selon un mode de réalisation de l’invention observée depuis son côté droit, la plate-forme de travail étant en position abaissée.
représente une vue en perspective de cette nacelle élévatrice, mais observée depuis son côté gauche et la plate-forme de travail étant en position levée.
est une vue similaire à celle de la figure 1, mais le groupe électrogène étant enlevé de la nacelle élévatrice.
est un schéma synoptique des circuits électriques et hydrauliques de la nacelle élévatrice.
est un schéma synoptique illustrant des possibilités d’alimentation électrique mis à disposition sur la nacelle élévatrice.
est une vue de dessus du châssis de la nacelle élévatrice, équipé des capotages latéraux logeant une partie des composants électriques et hydrauliques de la nacelle élévatrice.
est une vue du côté gauche de la nacelle élévatrice, le capotage latéral étant enlevé.
est une vue du côté droit de la nacelle élévatrice, le capotage latéral étant enlevé.
La nacelle élévatrice illustrée comprend un châssis 1, un mécanisme de levage 2 monté sur le châssis 1 et une plate-forme de travail 3 supportée par le mécanisme de levage 2. La plate-forme de travail 3 comprend classiquement un plancher et un garde-corps et est prévu pour recevoir des personnes à bord, et éventuellement du matériel.
La nacelle élévatrice est du type à ciseaux. Autrement dit, le mécanisme de levage 2 est un mécanisme de levage à ciseaux : ce type de mécanisme de levage est connu en soi. Il comprend des poutres articulées en leur centre à la façon de ciseaux, ces mécanismes en ciseaux étant montés les uns au-dessus des autres par leurs extrémités qui sont reliées de manière pivotante afin de pouvoir se replier et se déployer en hauteur. Un ou plusieurs vérins hydrauliques 4 permettent de déployer ou replier le mécanisme de levage 2 pour lever la plate-forme de travail 3 à la hauteur de travail souhaitée et l’abaisser sur le châssis 1.
Le châssis 1 est pourvu d’au moins deux roues avant 10 et d’au moins deux roues arrière 11 par le biais desquelles le châssis 1 repose au sol et qui permettent de déplacer la nacelle élévatrice au sol. Comme cela est visible dans les figures, le côté avant de la nacelle élévatrice est désigné par AV, le côté arrière par AR, le côté gauche par G et le côté droit par D.
Comme cela est visible sur la figure 5, les roues avant 10 sont montées sur un essieu d’un pont avant 12 et les roues arrière 11 sont montées sur un essieu d’un pont arrière 13. Il est avantageux que toutes les roues 10, 11 soient motrices, et donc que la nacelle élévatrice soit dotée d’une transmission intégrale. Autrement dit, les ponts avant et arrière 12, 13 sont des ponts de transmission et ils sont reliés tous les deux à un même moteur électrique M1 aux fins d’entrainement en rotation des roues de chacun. Il peut être classiquement prévu un réducteur de vitesse 16 par le biais duquel la rotation de l’arbre de sortie du moteur électrique M1 est transmise aux ponts avant et arrière 12, 13. Bien entendu, une réduction de vitesse de rotation peut également être mise en œuvre au niveau du différentiel de chaque pont 12, 13 et/ou au niveau de l’accouplement des roues 10, 11. De préférence, chacun des ponts 12, 13 intègre classiquement un différentiel permettant aux roues correspondantes de tourner à des vitesses différentes. En l’occurrence, le moteur M1 est monté sur l’un des ponts tandis que son mouvement de rotation est transmis à l’autre pont par le biais d’un arbre de transmission 14 accouplé à chacune de ses extrémités par le biais d’un joint de cardan respectif 17. Un différentiel central 15 est de préférence prévu pour répartir les efforts entre les essieux avant et arrière et permettre des différences de vitesses de roulage entre les deux essieux.
En l’occurrence, les roues avant 10 sont directrices, mais en variante il peut s’agir des roues arrière 11. Suivant une autre variante, les quatre roues 10, 11 sont directrices.
Le recours à quatre roues motrices est particulièrement adapté à une utilisation de la nacelle élévatrice en tout terrain à l’extérieur, notamment pour le franchissement d’obstacle. De plus, le recours à une transmission intégrale est économique puisqu’un seul moteur électrique est requis pour l’entrainement des roues avant et arrière. De plus, les ponts avant et arrière 12, 13, le moteur électrique M1 et l’arbre de transmission 14 et autres composants associés peuvent être avantageusement préassemblé en un sous-ensemble prêt à être monté sur le châssis 1, procurant ainsi un gain de temps lors de l’assemblage de la nacelle élévatrice qui s’en trouve simplifié.
En variante, il peut être prévu deux moteurs électriques M1, l’un dédié à l’entrainement des roues avant 10 et l’autre dédié à l’entrainement des roues arrière 11. Dans ce cas, chacun de ces deux moteurs peut être monté directement sur le pont de transmission correspondant. Il est cependant plus économique de recourir à un seul moteur électrique M1 pour l’entrainement des roues.
Suivant une autre variante, la nacelle élévatrice est dotée de deux roues motrices seulement, soit celles à l’avant, soit celles à l’arrière, avec un moteur électrique M1 pour les entrainer.
Le moteur électrique M1 est de préférence exclusivement dédié à l’entrainement des roues. C’est le cas aussi s’il y a plusieurs moteurs électriques M1 pour entrainer les roues.
De façon générale, le fait d’équiper la nacelle élévatrice d’un pont avant 12 et d’un pont arrière 13 permet de la rendre apte à une utilisation tout terrain en extérieur, notamment en prévoyant une garde au sol appropriée sans que la localisation du ou des moteurs électriques soient gênantes. Plus généralement, la conception mécanique de la nacelle élévatrice est adaptée à un usage tout terrain en extérieur similairement aux nacelles élévatrices existantes prévues pour une telle utilisation, notamment en termes d’empattement et de résistance mécanique.
La figure 4 est un schéma synoptique des circuits électriques et hydrauliques de la nacelle élévatrice. Comme illustré, la nacelle élévatrice comprend une batterie 20 destinée à alimenter les différents composants électriques de la nacelle élévatrice. En variante, la nacelle élévatrice peut comporter plusieurs batteries branchées en série et/ou en parallèle, variante qui est dans la suite assimilée à une seule batterie 20. La batterie est de préférence prévue pour assurer à la nacelle élévatrice une autonomie de fonctionnement d’au moins une journée normale de travail.
La nacelle élévatrice comprend au moins un premier chargeur monophasé 31 destiné à recharger la batterie 20 via un circuit 21 de gestion de la batterie 20. Il est de préférence prévu pour accepter en entrée une tension alternative correspondant à la tension secteur monophasé du pays dans lequel la nacelle élévatrice est utilisée.
Pour rappel, en Europe, la tension secteur monophasé est généralement de 230 VAC 50 HZ. Pour beaucoup de pays dans le monde, elle est comprise dans l’intervalle allant de 220 VAC à 240 VAC, généralement à 50 Hz, parfois 60 Hz. Dans de nombreux pays du continent américain et dans d’autres pays encore, la tension secteur monophasée est de 110 à 127 VAC, généralement à 60 HZ, parfois 50 Hz. Au Japon, elle est de 100 VAC, 60 Hz ou 50Hz selon les régions.
De ce fait, le chargeur 31 peut avantageusement être prévu pour un intervalle de tension secteur monophasée de manière à être adaptée à un usage dans différents pays, par exemple de 110 VAC à 230 VAC, voire 100 VAC à 240 VAC.
La nacelle élévatrice peut comprendre deux autre chargeurs monophasés 32, 33 prévus, ensemble avec le premier chargeur 31, pour recharger la batterie 20 - via le circuit 21 de gestion de la batterie 20 - à partir d’un réseau secteur triphasé.
A cette fin, la nacelle élévatrice est équipée d’un câble muni d’une fiche standard 34 ou d’une prise standard ou de tout autre moyen approprié pour permettre de brancher l’un des chargeurs monophasés 31 à 33 à une prise monophasée standard du réseau électrique secteur pour le pays concerné. Elle est équipée d’un deuxième câble muni d’une fiche standard 35 ou d’une prise standard ou de tout autre moyen approprié pour permettre de brancher la nacelle élévatrice à une prise triphasée standard d’un réseau électrique triphasé.
Cette possibilité est avantageuse lorsque le courant maximal délivré par une prise standard du réseau secteur monophasé n’est pas compatible avec une charge rapide de la batterie 20. C’est le cas typiquement de la plupart des réseaux secteurs monophasés à 220 VAC ou 230 VAC pour lesquels une prise standard est prévue pour délivrer 16 A au maximum. Un réseau d’alimentation triphasé permet une charge de la batterie 20 sensiblement plus rapide que dans le cas d’un réseau d’alimentation monophasé puisque la puissance maximale pouvant être fournie par les trois phases simultanément est supérieure à celle d’une seule phase et que la puissance de sortie des chargeurs 31 à 33 est additionnée.
De ce point de vue, chacun de chargeurs 31, 32, 33 est préférentiellement prévu pour accepter en entrée au moins une tension monophasée de 220VAC ou 230 VAC. Ainsi, la batterie 20 peut être rechargée au choix par branchement du premier chargeur 31 à un réseau secteur monophasé à la tension correspondante – ou à une autre tension qu’il accepte éventuellement en entrée - ou bien par branchement des trois chargeurs 31, 32, 33 à un réseau triphasé de 380 VAC ou 400 VAC, chaque chargeur étant alors branché entre une phase respective et le neutre de manière à recevoir une tension d’entrée de 220 VAC ou 230 VAC.
Les chargeurs 32, 33 peuvent être prévus que pour une tension monophasée de 220 VAC ou 230 VAC tandis que le premier chargeur 31 peut être prévu pour un intervalle de tension comme mentionné plus haut. En variante, les trois chargeurs 31, 32, 33 sont identiques et prévus pour un intervalle de tension comme mentionné à propos du premier chargeur 31.
Il est avantageux que les chargeurs 31 à 33 soient aptes à charger ensemble la batterie 20 à 80% de sa capacité en moins de 3 heures, voire moins de 2,5 heures, préférentiellement en 2 heures, dès lors bien entendu que le réseau d’alimentation électrique triphasé auquel ils sont branchés est apte à fournir la puissance requise. En comparaison, la charge de la batterie 20 à 80 % de sa capacité par un seul chargeur monophasé nécessiterait alors entre environ 6 à 8 heures. Il est envisageable aussi de permettre une charge de la batterie 20 par deux phases seulement en utilisant ou équipant la nacelle élévatrice de seulement deux des trois chargeurs 31 à 33. La nacelle élévatrice est préférentiellement conçue pour présenter trois emplacements prévus chacun pour le montage de l’un respectif des chargeurs 31, 32, 33. Ainsi, la même nacelle élévatrice peut être équipée d’un à trois chargeurs 31, 32, 33 selon le souhait.
L’électronique de bord 70 est de préférence prévue pour adapter la courbe de charge de la batterie 20 selon les possibilités du réseau électrique secteur du pays concerné et selon qu’elle est faite à partie du réseau secteur monophasé ou triphasé. Pour cela, il peut être prévu que le pays soit indiqué à l’électronique de bord 70 par l’opérateur par le biais du pupitre 75. La nacelle élévatrice est prévue pour y monter de manière amovible un groupe électrogène 40. Le groupe électrogène 40 est destiné à recharger la batterie 20 afin d’accroitre l’autonomie de fonctionnement de la nacelle élévatrice, notamment dans le cas où il n’y a pas d’accès à un réseau secteur ou une autre source d’énergie électrique aux fins de recharger la batterie 20. Plus précisément, la charge de la batterie 20 se fait via les trois chargeurs 31 à 33 ou l’un d’entre eux selon que le groupe électrogène 40 fournit en sortie un courant triphasé ou monophasé.
La nacelle élévatrice est équipée d’un circuit hydraulique alimentant les vérins hydrauliques 4 servant à actionner le mécanisme de levage 2. Ce circuit hydraulique comprend une pompe hydraulique 50 - en variante, plusieurs - qui est entrainée par un deuxième moteur électrique M2. Il comprend aussi un distributeur hydraulique 60 par le biais duquel les différents actionneurs hydrauliques sont alimentés en fluide hydraulique, en particulier les vérins hydrauliques 4. Celui-ci alimente aussi d’autres actionneurs hydrauliques – non tous représentés - tels que ceux servant à commander l’orientation des roues directrices 10 et/ou 11, à étendre ou rétracter quatre pieds stabilisateurs 19 agencés chacun à un coin du châssis 2 et à libérer les freins des roues 10, 11. Il peut aussi avantageusement être prévu un ou deux actionneurs hydrauliques - non représentés – alimentés par le distributeur hydraulique 60 et servant à bloquer et libérer sélectivement le différentiel de l’un des ponts avant et arrière 12, 13 ou les deux, en cas de patinage des roues 10 et/ou 11.
En variante, il peut être prévu plusieurs moteurs électriques M2 entrainant une ou plusieurs pompes hydrauliques 50 d’un circuit hydraulique commun ou de circuits hydrauliques distincts. Il est cependant plus économique de recourir à une seule pompe hydraulique 50 et à un seul moteur électrique M2 pour entrainer celle-ci.
Le ou les moteurs électriques M2 sont de préférence exclusivement dédiés à l’entrainement de la pompe hydraulique 50 ou de l’ensemble des pompes hydrauliques s’il y en a plusieurs, du ou des circuits hydrauliques.
La nacelle élévatrice est dépourvue de moteur à combustion interne, que ce soit pour déplacer la nacelle élévatrice au sol ou pour actionner le mécanisme de levage 2 ou d’autres actionneurs hydrauliques. En effet, la puissance motrice est toujours fournie à la ou les pompes hydrauliques par le ou les moteurs électriques M2. Autrement dit, la puissance motrice pour actionner le mécanisme de levage de la plate-forme de travail est toujours fournie exclusivement par le ou les moteurs électriques M2 (hormis bien entendu l’action éventuelle de la gravité). Il en va évidemment de même pour les autres actionneurs hydrauliques mentionnés plus haut.
Similairement, la puissance motrice pour entrainer les roues 10 et/ou 11 selon le cas, et donc pour déplacer la nacelle élévatrice au sol, est toujours fournie exclusivement par le ou les moteurs électriques M1 dédiés à cette fonction (hormis bien entendu l’action éventuelle de la gravité).
Les moteurs électriques M1 et M2 sont avantageusement des moteurs à courant alternatif de préférence triphasé car ceux-ci ont un meilleur rendement comparé aux autres types de moteurs. Ils sont alimentés par la batterie 20 par le biais d’un onduleur 41, 42 respectif convertissant la tension continue de la batterie 20 en tension alternative.
La nacelle élévatrice est aussi équipée d’une électronique de bord 70 comprenant par exemple un calculateur, pour commander le distributeur hydraulique 70, les chargeurs 31 à 33, ainsi que les moteurs électriques M1 et M2 via leur onduleur respectif 41, 42. La liaison de communication entre l’électronique de commande 70 et ces composants, ou du moins ceux qui sont distants, peut se faire par un bus tel qu’un bus de données CAN conforme à la norme ISO 11898.
L’électronique de bord 70 est préférentiellement configurée pour gérer de manière optimisée la consommation d’énergie électrique des différents composants, tout particulièrement des moteurs électriques M1, M2, ceci afin d’optimiser l’autonomie de la batterie 20. En particulier, elle peut être avantageusement prévue pour limiter les pics de puissance des moteurs électriques M1 et M2 en fournissant progressivement la puissance à ceux-ci, par exemple lors d’une commande de levage de la plate-forme de travail 3 ou d’une commande de déplacement au sol. L’électronique de bord peut aussi être configurée pour appliquer une consigne de limitation de puissance aux onduleurs 41 et 42 – voire aussi à l’onduleur 22 mentionné plus bas – en fonction de l’état de la batterie 20, par exemple en fonction de leur vieillissement ou de leur température.
L’électronique de bord 70 peut aussi être prévue pour identifier le type de groupe électrogène 40 monté le cas échéant sur la nacelle élévatrice, s’il est prévu qu’elle puisse fonctionner avec différents modèles de groupe électrogènes, ce qui permet à l’électronique de bord 70 d’adapter la courbe de charge à la puissance maximale que le groupe électrogène peut fournir. Par ailleurs, l’électronique de bord 70 peut être prévue pour provoquer automatiquement la mise en route du groupe électrogène 40 lorsque le niveau de charge de la batterie 20 passe en dessous d’un seuil prédéterminé. Bien entendu, il peut être prévu que l’opérateur ait lui-même la possibilité de mettre en route le groupe électrogène 40.
Pour des raisons de sécurité des utilisateurs, il est avantageux que l’ensemble des circuits électriques de la nacelle élévatrice – exception faite de l’entrée des chargeurs 31 à 33 – fonctionnent à une tension inférieure ou égale à 50 V, et que donc la tension nominale des moteurs électriques soit inférieure à 50 VCA, de même que la tension délivrée par la batterie 20 soit inférieure ou égale à 50 VCC.
La figure 5 illustre des possibilités d’alimentation électrique mis à disposition sur la nacelle élévatrice.
Pour la charge à partir du réseau électrique secteur, un commutateur 80 permet de relier le premier chargeur 31 au choix, soit au câble monophasé muni de la fiche 34 ou similaire – déjà mentionné à propos de la figure 4 - aux fins de branchement à une alimentation secteur monophasée, soit à une ligne triphasée aux fins de branchement à une phase et le neutre d’une source d’alimentation triphasée, le câble reliant les deux autres chargeurs 32, 33 à une phase respective et le neutre de la source d’alimentation triphasée.
Un commutateur 81 permet de sélectionner au choix une source d’alimentation triphasée parmi le câble muni de la fiche 35 ou similaire – déjà mentionné à propos de la figure 4 - aux fins de branchement à une alimentation secteur triphasée, soit à la sortie triphasée du groupe électrogène 40 par le biais d’une fiche 82 et d’une prise correspondante 83.
Il peut être prévu une prise électrique standard monophasée 84 sur la plate-forme de travail 3 destinée à être alimentée à la tension secteur monophasée du pays concerné, ce qui permet avantageusement aux utilisateurs de la plate-forme de travail 3 d’y brancher un appareil électrique.
La prise 84 est alimentée via une ligne électrique descendant jusqu’au châssis 1, par exemple le long du système de levage 2.
Il peut être prévu que cette ligne électrique puisse être alimentée par une ou plusieurs des manières suivantes :
  • par branchement au réseau secteur monophasé, par exemple par une fiche dédiée 85 ou autre moyen approprié,
  • par branchement à la sortie d’un onduleur dédié 22 dont l’entrée est reliée à la batterie 20, et/ou
  • par branchement à la sortie du groupe électrogène 40, en particulier entre une phase et le neutre de celle-ci s’il s’agit d’un groupe électrogène triphasé comme dans notre exemple.
Dans le détail de mise en œuvre, il est prévu le cas échéant des commutateurs pour permettre de brancher sélectivement la ligne électrique comme souhaité. Lorsque les trois possibilités sont prévues, il peut être prévu un commutateur 86 pour le branchement, soit à la fiche 85 ou similaire, soit à une alimentation par la nacelle élévatrice, un autre commutateur 87 permettant de sélectionner le branchement soit à l’onduleur 22, soit au groupe électrogène 40.
Le branchement au groupe électrogène 40 peut par exemple se faire par le biais d’une fiche monophasée standard 88 se branchant sur une prise monophasée correspondante 89 reliée à une phase et au neutre du groupe électrogène 40, de préférence par le biais d’un interrupteur 90. La prise 89 est de préférence agencée sur le châssis 1 et peut servir de prise auxiliaire que les utilisateurs peuvent aussi utiliser pour y brancher un appareil électrique quelconque.
Il peut aussi être prévu une prise électrique standard triphasée 91 sur la plate-forme de travail 3 destinée à être alimentée à la tension secteur triphasée du pays concerné, ce qui permet avantageusement aux utilisateurs de la plate-forme de travail 3 d’y brancher un appareil électrique. La prise 91 est alimentée via une ligne électrique descendant jusqu’au châssis 1, par exemple le long du système de levage 2. Elle est munie d’une fiche triphasée standard 92 prévue pour être branchée au choix à une prise du réseau électrique secteur, soit à une prise de sortie du groupe électrogène 40. Les commutateurs 80, 81, 86, 87 et 90 et l’onduleur 22 peuvent être commandés par l’électronique de bord 70 – mentionné en référence à la figure 4 – notamment en fonction des commandes d’un opérateur. Il peut être prévu sur le pupitre de commande à borde de la plate-forme de travail 3 un bouton de commande ou similaire pour mettre la prise 84 et/ou la prise 91 selon le cas sous tension. Similairement, il peut être prévu de permettre à l’opérateur de sélectionner la source d’alimentation de la prise 84 par exemple au niveau du pupitre 75 sur le châssis 1.
Les figures 6 à 8 illustrent l’implantation physique des principaux composants électriques et hydrauliques sur la nacelle élévatrice.
Comme illustré sur la figure 7, la batterie 20 et les chargeurs 31, 32 et 33 sont situés sur un premier côté latéral du châssis 1 par rapport au mécanisme de levage 2, c’est-à-dire sur le côté gauche G dans notre exemple. Les chargeurs 31, 32 et 33 sont chacun reçus dans un emplacement respectif 61, 62 et 63 prévu à cet effet. Les emplacements 62 et/ou 63 restent dépourvus de leur chargeur 32 et/ou 33 dans le cas où la nacelle élévatrice ne comprend qu’un seul chargeur ou deux. Le circuit 21 de gestion de la batterie 20, ainsi que les onduleurs 41, 42 peuvent aussi être agencés de ce côté latérale du châssis 1. Ces composants sont logés à l’intérieur d’un capotage 82 visible sur les figures 2 et 6.
Comme illustré par la figure 8 (dans laquelle les pneus des roues 10, 11 et les pieds stabilisateurs 19 ont été omis par commodité), le moteur électrique M2 et la pompe hydraulique 50 sont agencés sur le côté latéral opposé du châssis 1 par rapport au mécanisme de levage 2, c’est-à-dire sur le côté droit D dans notre exemple. Le distributeur hydraulique 60 est de préférence agencé sur ce même côté. Il y est aussi prévu un pupitre de commande 75 derrière lequel est agencé l’électronique de commande 70. Le pupitre de commande 75 est aussi visible sur la figure 1. Ces composants sont logés à l’intérieur d’un capotage 81 visible sur les figures 1, 3 et 6. Bien entendu, il peut être classiquement prévu un autre pupitre de commande fixe ou amovible à bord de la plate-forme de travail 3.
Comme ces composants sont moins encombrants que la batterie 20, un emplacement 39 est prévu de ce côté latéral du châssis pour le montage amovible du groupe électrogène 40 : cf. la figure 3 où l’emplacement 39 est représenté en l’absence du groupe électrogène 40. Eu égard à son poids, le groupe électrogène 40 est préférentiellement placé dans son emplacement 39 ou enlevé de celui-ci au moyen d’un chariot à fourche. Un dispositif de maintien en position du groupe électrogène 40 dans son emplacement 39 – non représenté - est préférentiellement prévu : celui-ci peut être de tout type approprié. Il est avantageux de prévoir un dispositif de verrouillage du groupe électrogène 40 dans son emplacement 39 aux fins de protection contre le vol.
Un exemple de dimensionnement des composants est comme suit dans le cas d’une nacelle élévatrice prévue pour le levage d’une charge maximale de 750 kg jusqu’à une hauteur maximale de 18 m :
  • la batterie 20 a une tension nominale de 48 VCC et une capacité de 420 A.h,
  • le moteur M1 est de type alternatif triphasé de tension nominale 32 VCA, 50 Hz, et d’une puissance de sortie maximale de 6,3 KW,
  • le moteur M2 est de type alternatif triphasé de tension nominale 32 VCA, 50 Hz, et d’une puissance de sortie maximale de 40,5 KW,
  • les chargeurs 31 à 33 acceptent chacun en entrée une tension alternative comprise entre 110 et 230 VCA et fournissent chacun en sortie une tension de 48 VCC et une puissance maximale de 3 KW,
  • selon les versions, le groupe électrogène est choisi pour fournir une tension alternative monophasée entre 110 VCA et 230 VCA ou bien triphasée de 400 VCA, et pour fournir une puissance maximale choisie dans une plage allant de 6 KW à 9KW, la capacité de son réservoir à carburant étant choisie entre 10 et 30 litres.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et au mode de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art. Ainsi, elle peut être appliquée à des nacelles élévatrices ayant un mécanisme de levage de la plate-forme de travail d’un type différent. Il peut s’agir par exemple d’un bras télescopique articulé supportant à son extrémité supérieure la plate-forme de travail 3. Il peut aussi inclure dans ce cas une tourelle montée pivotante sur le châssis 1 autour d’un axe vertical laquelle supporte le bras télescopique. Dans ce dernier cas, les composants électriques et hydrauliques peuvent avantageusement être agencés sur la tourelle, exception faite du ou des moteurs M1 pour entrainer les roues avant et/ou arrière 10, 11.

Claims (15)

  1. Nacelle élévatrice apte à une utilisation tout terrain en extérieur, comprenant :
    • un châssis (1) muni d’au moins deux roues avant (10) et d’au moins deux roues arrière (11) permettant la translation de la nacelle élévatrice au sol,
    • une plate-forme de travail (3),
    • un mécanisme de levage (2) de la plate-forme de travail (3) lequel est monté sur le châssis (1),
    • au moins un premier moteur électrique (M1) servant à fournir la puissance motrice pour déplacer la nacelle élévatrice au sol,
    • au moins un deuxième moteur électrique (M2) servant à fournir la puissance motrice pour actionner le mécanisme de levage (2) de la plate-forme de travail (3),
    • au moins une batterie électrique rechargeable (20) servant à alimenter l’au moins un premier et l’au moins un deuxième moteur électrique (M1, M2),
    dans laquelle :
    la puissance motrice pour déplacer la nacelle élévatrice au sol est toujours fournie exclusivement par l’au moins un premier moteur électrique (M1), et
    • la puissance motrice pour actionner le mécanisme de levage (2) de la plate-forme de travail (3) est toujours fournie exclusivement par l’au moins un deuxième moteur électrique (M2),
    la nacelle élévatrice comprenant en outre :
    • un pont avant (12) muni des deux roues avant (10) et un pont arrière (13) muni des deux roues arrière (11), l’un au moins des ponts étant un pont de transmission servant à transmettre la force motrice de l’au moins un premier moteur électrique (M1) aux roues correspondantes,
    • au moins un chargeur monophasé (31, 32, 33) servant à recharger l’au moins une batterie électrique rechargeable (20) par branchement à un réseau d’alimentation électrique monophasé ; et
    • un emplacement (39) prévu pour le montage de préférence amovible d’un groupe électrogène (40) destiné à être branché à au moins l’un des chargeurs (31, 32, 33) pour recharger la batterie (20).
  2. Nacelle élévatrice selon la revendication 1, comprenant trois emplacements (61, 62, 63) prévus chacun pour recevoir un chargeur monophasé respectif (31, 32, 33), la nacelle élévatrice étant en outre prévue pour pouvoir brancher chaque chargeur monophasé reçu dans un emplacement à une phase respective et à un neutre d’un réseau d’alimentation électrique triphasé de manière à pouvoir charger l’au moins une batterie électrique rechargeable (20) à partir du courant de deux ou trois phases du réseau d’alimentation électrique triphasé.
  3. Nacelle élévatrice selon la revendication 2, dans laquelle un chargeur monophasé respectif est reçu dans deux des emplacements (61, 62, 63) ou dans les trois.
  4. Nacelle élévatrice selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant trois chargeurs monophasés (31, 32, 33) dimensionnés de manière à pouvoir charger l’au moins une batterie électrique rechargeable (20) à 80% de sa capacité en moins de 3 h lorsqu’ils sont branchés à un réseau d’alimentation triphasé approprié.
  5. Nacelle élévatrice selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant en outre un circuit hydraulique servant à actionner le mécanisme de levage (2) et comprenant au moins une pompe hydraulique (50), dans laquelle l’au moins un deuxième moteur électrique (M2) sert à entrainer l’au moins une pompe hydraulique (50), le circuit hydraulique comprenant de préférence une seule pompe hydraulique (50).
  6. Nacelle élévatrice selon la revendication 5 dans laquelle :
    • l’au moins une batterie électrique rechargeable (20), l’au moins un chargeur monophasé (31, 32, 33) et le cas échéant les trois emplacements (61, 62, 63) pour recevoir les chargeurs monophasés sont situés sur un premier côté latéral (G) du châssis (1) par rapport au mécanisme de levage (2), et
    • l’au moins un deuxième moteur électrique (M2), l’au moins une pompe hydraulique (50) et l’emplacement (39) prévu pour le montage du groupe électrogène (40) sont situés sur un deuxième côté latéral (D) par rapport au mécanisme de levage (2), le deuxième côté latéral (D) étant de l’autre côté du châssis (2) par rapport au premier côté latéral (G).
  7. Nacelle élévatrice selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle le pont avant (12) et le pont arrière (13) constituent chacun un pont de transmission servant à transmettre la force motrice de l’au moins un premier moteur électrique (M1) aux roues correspondantes (10, 11).
  8. Nacelle élévatrice selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant un seul premier moteur électrique (M1) et/ou un seul deuxième moteur électrique (M2).
  9. Nacelle élévatrice selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle l’au moins un premier moteur électrique (M1) et/ou l’au moins un deuxième moteur électrique (M2) sont des moteurs à courant alternatif fonctionnant à une tension nominale inférieure ou égale à 50 VCA, la nacelle élévatrice comprenant au moins un onduleur (41 ; 42) servant à alimenter l’au moins un premier et/ou l’au moins un deuxième moteur électrique (M1, M2) à partir de l’au moins une batterie électrique rechargeable (20), la tension nominale de l’au moins une batterie électrique rechargeable (20) étant inférieure ou égale à 50 VCC.
  10. Nacelle élévatrice selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant un groupe électrogène (40) apte à être monté de manière amovible à l’emplacement (39) prévu à cet effet, et des moyens de raccordement électrique (34, 35) du groupe électrogène (40) à au moins l’un des chargeurs monophasés (31, 32, 33), le groupe électrogène (40) présentant de préférence un réservoir de carburant dont le volume permet de charger l’au moins une batterie électrique rechargeable (20) à au moins 50 % de sa capacité.
  11. Nacelle élévatrice selon la revendication 10, comprenant une électronique de bord (70) prévue pour :
    • identifier le type de groupe électrogène (40) et d’adapter la courbe de charge de l’au moins une batterie électrique rechargeable (20) en fonction du type de groupe électrogène identifié ; et/ou
    • provoquer automatiquement la mise en route du groupe électrogène (40) lorsque le niveau de charge de l’au moins une batterie électrique rechargeable (20) passe en dessous d’un seuil prédéterminé.
  12. Nacelle élévatrice selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, comprenant une électronique de bord (70) configurée pour :
    • limiter les pics de puissance absorbés par l’au moins un premier et l’au moins un deuxième moteur électrique (M2), et/ou
    • limiter la puissance délivrée à l’au moins un premier moteur électrique (M1) et à l’au moins un deuxième moteur électrique (M2) en fonction d’au moins un paramètre de l’au moins une batterie électrique rechargeable (20) tel qu’un état de vieillissement de l’au moins une batterie électrique rechargeable (20) ou la température actuelle de l’au moins une batterie électrique rechargeable (20).
  13. Nacelle élévatrice selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, comprenant en outre une prise électrique monophasée (84) installée sur la plate-forme de travail (3), la nacelle élévatrice étant prévue pour alimenter la prise électrique monophasée par une ou plusieurs des possibilités suivantes :
    • le branchement à un réseau d’alimentation électrique monophasé,
    • l’alimentation par l’au moins une batterie électrique rechargeable (20) via un onduleur (22) dont est équipé la nacelle élévatrice, et
    • l’alimentation par le groupe électrogène (40).
  14. Nacelle élévatrice selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, comprenant en outre une prise électrique triphasée (84) installée sur la plate-forme de travail (3), la nacelle élévatrice étant prévue pour alimenter la prise électrique triphasée par branchement à un réseau d’alimentation électrique triphasé ou par le groupe électrogène (40).
  15. Nacelle élévatrice selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, dans laquelle le mécanisme de levage de la plate-forme de travail est du type à ciseaux.
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