Brevet FR2197092A1 — publié le 19740322

La présente invention est relative à un excavateur hydraulique chargeant par devant. Les excavateurs hydrauliques se sont largement répandus dans l'industrie de la construction à cause de leur souplesse. Dans beaucoup de leurs applications, il est souhaitable que le godet conserve un angle choisi à l'avance par rapport au sol lorsqu'il exécute une coupe et lorsqu'il est soulevé à des fins de chargement. Ceci est particulièrement le cas lorsque l'excavateur fonctionne comme chargeur avec un godet qui s'ouvre vers l'avant ou qui charge par l'avant. L'excavateur applique la puissance au godet pour des opérations de coupe et analogues en manipulant seulement les bras articulés tandis que le véhicule est maintenu normalement dans une position immobile. Ceci contraste avec la machine chargeuse ordinaire dans laquelle la puissance est appliquée au godet, à des fins de chargement, par translation du véhicule lui-même le long du sol. En d'autres termes, la puissance est appliquée au godet de l'excavateur par des bras actionnés hydrauliquement, tandis que la puissance est appliquée au godet du type chargeur par les roues d'entraînement du véhicule. Ainsi, le mouvement du godet dans un excavateur est commandé pendant son fonctionnement par la manipulation du système de bras articulés L'application de puissance au godet par le système de bras articulés exige une commande soigneuse et précise de ces bras eux-même en vue d'obtenir une manipulation convenable du godet. Un excavateur utilise normalement un agencement de bras articulés analogues à des ciseaux, comportant une flèche qui est montée à pivotement à une extrémité du véhicule de l'excavateur et un bras monté à pivotement à l'une de ses extrémités sur l'autre extrémité de la flèche, et un godet monté à pivotement à l'extrémité extérieure du bras. Des poussoirs hydrauliques ou moteurs hydrauliques linéaires sont reliés pour fonctionnement à chacun des éléments flèche, bras et godet et chacun d'eux est muni d'une valve de commande distincte, manipulée par l'opérateur pour commander le moteur respectif. Pour obtenir les opérations qui exigent une coupe sensiblement de niveau, les trois valves doivent être manipulées simultanément par l'opérateur. Ceci exige de la diligence, de l'expérience et de la concentration de la part de l'opérateur. Cette diligence et cette concentration accélèrent la fatigue de l'opérateur qui n'est plus capable de remplir ses fonctions de façon efficace. Un autre problème rencontré avec ces excavateurs est que par suite de la structure géométrique de l'ensemble des bras articulés, l'attitude ou l'angle du godet par rapport à la terre augmente lorsqu'on élève la flèche. Pour empêcher que la charge ne soit déversée au-dessus du dos du godet, l'opérateur doit commander continuellement à la main l'attitude du godet au cours de toute l'étendue de son mouvement. Ceci ajoute au travail que doit exécuter l'opérateur et exige plus de concentration encore de sa part, ce qui augmente sa fatigue et diminue son rendement. La solution de la technique antérieure quant à la commande du niveau du godet pendant le mouvement ascensionnel du bras est décrite à titre d'exemple dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique Nos. 3. 166. 205 accordé le 19 janvier 1965 à W. D. Symmank ; 3. 251. 490 accordé le 17 mai 1966 à G. Guinot ; et 3. 327. 680 accordé le 27 juin 1967 à B. C. Brown. Un agencement semblable est montré dans la demande de brevet britannique No. 1. 200. 133. La solution de la technique antérieure quant à la commande de l'attitude du godet dans les systèmes chargeurs classiques est exposée à titre d'exemple dans les brevets des Etats-Unis d'sérique Nos. 2. 820. 555 accordé le 21 jan- vier 1958 à H. F. Lessman ; 3. 028. 026 accordé le 3 avril 1962 à J. A. Palmberg ; et 3. 220. 581 accordé le 30 novembre 1965 à G. 0. Pedersen et autres. Une demande de brevet australienne No. 242310, acceptée le 24 décembre 1962 apporte une autre solution à ce problème. Bien que les systèmes décrits offrent de façon générale une solution acceptable à la commande de l'attitude du godet pendant le mouvement de l'un ou de l'autre des éléments flèche et bras, ils ne parviennent pas à assurer la commande de l'at- titude pendant le mouvement combiné de la flèche et du bras. Ces agencements de la technique antérieure n'ont pas réussi ncn plus à procurer un système unique dans lequel la commande de l'attitude fonctionne lors du mouvement du bras ou de la flèche. La présente invention a pour but principal de procurer un système de bras articulés d'excavateur hydraulique qui soit capable de maintenir la commande de l'attitude du godet automatiquement pendant le mouvement de développement du bras de l'excavateur. L'invention a pour but encore de procurer un système de bras articulés et des moyens de commande pour un excavateur qui fonctionne pour maintenir automatiquement la commande de l'attitude pendant le mouvement de la structure de la flèche. L'invention a pour but enfin de procurer un système de bras articulésd'excavateur et un système de commande comportant des moyens pour maintenir automatiquement l'attitude du godet pendant le mouvement du bras ou de la flèche ou de ces deux éléments. Suivant la présente invention, on a prévu un système de bras articulés d'excavateur hydraulique convenant particulièrement pour des godets de chargement comportant des moyens à bras articulé ayant pour effet de maintenir l'attitude du godet pendant le mouvement de développement du bras. Des moyens de commande qui répondent au mouvement de la flèche sont prévus pour maintenir le godet dans une attitude choisie à l'avance pendant ce mouvement. Ces buts et d'autres de la présente invention, ainsi que ses avantages, apparaîtront à la lecture de la description suivante considérée en association avec des dessins sur lesquels : - La figure 1 est une vue en élévation latérale d'un excavateur comprenant le système de bras articulés et les moyens de commande suivant la présente invention, le système de bras articulés étant montré dans l'état de retrait total ; - la figure 2 est une vue semblable à la figure 1, montrant les bras articulée dans la position d'extension ou de déploiement total ; - la figure 3 est une vue considérée en général suivant la ligne III-III de la figure 2 ; et - la figure 4 est une vue schématique d'un système de commande hydraulique suivant la présente invention. En se référant à présent aux dessins, et plus particulièrement aux figures 1 et 2, on y voit représenté un système de bras articulés actionnant un godet, ce système de bras étant désigné dans l'ensemble par 10, et porté par un véhicule convenable 12 pour former un excavateur hydraulique qui comprend un bâti supérieur ou plate-forme 14, monté de façon à pouvoir tourner sur un châssis inférieur porteur de chenilles, 16, par l'intermédiaire d'un dispositif porteur 18 permettant la rotation. Le système de bras articulés qui actionne le godet comprend une flèche 20 dont une extrémité est reliée à pivotement au bâti en 22, tandis qu'une paire de vérins hydrauliques de soulèvement, 24, sont montés entre le bâti et la flèche pour commander le mouvement de pivotement de la flèche 20 autour du pivot 22. Les vérins sont disposés individuellement de part et d'autre de la flèche et sont l eliés à ses deux cotés. (Figure 3). Le terme de"vérin hydraulique"est utilisé ici dans le sens usuel pour se rapporter de façon générale à des moteurs hydrauliques connus qui fonctionnent suivant une ligne droite et que l'on appelle aussi des cylindres hydrauliques. Le système de bras articulés du godet comprend un bras 26 dont une extrémité est reliée à pivotement en 28 à texturé- mité extérieure de la flèche 20 et qui peut se déplacer autour du pivot 28 sous l'action d'un vérin hydraulique d'élévation ou de déploiement 30, relié à pivotement à la flèche en 32 et au bras en 34. Le vérin de déploiement 30 est disposé en dessous de la flèche et il est décalé par rapport à l'un des cotés de la ligne centrale de la flèche (figure 3) pour donner place à un cylindre principal dont on parlera ultérieurement. Un godet 36 est monté à pivotement en 38 à l'extrémité inférieure du bras 26 et il est commandé dans son mouvement de pivotement autour de sa monture à pivotement 38 par une paire de vérins de commande de godet, disposés à distance l'un de l'autre, 40, reliés à pivotement à la flèche par un pivot 42. Le pivot 42 est espacé de l'extrémité extérieure de la flèche 20 et il est disposé entre les pivots 22 et 28. Les tiges des vérins de commande du godet 40 sont reliées pour fonctionnement en 44 à une articulation de"poignet"46 qui comprend des bielles 48 et 50 reliées à pivotement, respectivement au godet en 52 et au bras en 54. Les vérins du godet et le bras forment les côtés opposés d'une configuration sensiblement en parallélogramme. L'articulation de"poignet"46 forme un troisième côté du parallélogramme et la partie de la flèche comprise entre les pivots 28 et 42 forme le quatrième côté. Cet ensemble articulé n'est pas un véritable parallélogramme à tout moment puisque la branche définie par les vérins 40 varie en longueur. La bielle 50 peut aussi être plus longue que la distance comprise entre les pivots 28 et 42 pour maintenir un bras de levier convenable sur le godet. Cet agencement où les vérins de commande du godet sont montés sur la flèche, donne environ 30% de capacité de force supplémentaire au système articulé à cylindre de déploiement par rapport au cas des agencements à cylindre montés ordinairement sur le bras. Ceci peut se voir en comparant un diagramme des forces pour les deux agencements de systèmes articulés. Un vérin hydraulique 56, que l'on appellera ci-après le cylindre principal, est monté entre le bâti et la flèche aux pivots 58 et 60, respectivement. Le cylindre principal est disposé en dessous de la flèche et il est décalé par rapport au vérin d'élévation eu de déploiement 30 (voir figure 3). Bien que le terme de "cylindre principal" puisse n'être pas parfaitement exact, on croit que ce terme distingue mieux la fonction ou le mode de fonctionnement de cet élément du système. Le cylindre principal 56 peut être considéré comme fonctionnant comme une pompe dont le fluide est comprimé alternativement des deux côtés du piston qui s'y trouve, en relation avec les côtés alternés des pistons des vérins de godet 40. Cette action a lieu en réponse au mouvement de la flèche 20 avec transmission de force de la flèche au cylindre. Comme montré au schéma de la figure 4, l'extrémité coté tige du cylindre principal 56 communique avec les extrémités coté tige des vérins de commande 40 du godet, et l'extrémité de tête communique avec l'extrémité de tête des vérins 40. Le fonctionnement principal des vérins du godet est commandé par une valve sélectrice 62 que l'on peut faire fonctionner à volonté pour envoyer du fluide sous pression d'une pompe 64 à l'un ou l'autre côté des vérins 40 en passant par les cotée 66 et 68 de l'un et de l'autre cOté au puits 70. Le cylindre principal 56 et les vérins 40 doivent être choisis pour avoir un volume convenable pour opérer le mouvement relatif désiré. Au début de l'opération d'excavation, le système de bras articulés 10 qui actionne le godet, et le godet 36, sont placés comme montré en trait plein à la figure 1. Le vérin 30 d'élévation ou de déploiement est alors déployé, ce qui fait que le bras pivotant 28 et que le godet se déplacent vers l'avant vers la position montrée en traits interrompus à la figure 1. Les vérins 40 de commande du godet agissent sensiblement comme des bielles rigides pendant cette phase et font que le godet tourne dans le sens des aiguilles d'une montre autour du pivot 38, si bien que le godet reste sensiblement de niveau. Pour maintenir une coupe à un même niveau, les vérins élévateurs 24, sous la commande de l'opérateur, seront légèrement déployés pendant la partie initiale de la coupe, et ensuite rétractés pour abaisser la flèche pendant la partie restante de la coupe. Comme le cylindre principal 56 est également rétracté lorsque la flèche est abaissée, le fluide provenant de l'extrémité cOté tête du cylindre principal est en communication avec les extrémités côté tête des vérins de commande du godet, ce qui fait qu'ils se déploient légèrement. (La valve de commande 62 montrée à la figure 4 est dans l'état de fermeture montré). Cependant, la forme géométrique du système de bras articulés réalisant à peu près un parallélogramme qui est formé par les vérins du godet 40, le bras 26, la bielle de"poignet"46, et la partie de flèche comprise entre les pivots 28 et 42, compensent ce déploiement pour maintenir le godet dans une position de niveau. A l'extrémité de la course de déploiement, les vérins de commande du godet sont allongés pour faire tourner le godet en sens contraire à celui des aiguilles d'une montre autour du pivot 38 pour l'amener dans la position de transport montrée en trait plein à la figure 2. Les vérins élévateurs 24 sont alors étendus, faisant pivoter la flèche 20 autour du pivot 22 et élevant le godet dans sa position élevée montrée par les traits interrompus de la figure 2. L'élévation de la flèche fait que le cylindre principal s'allonge et que le fluide provenant du côté tige du cylindre soit mis en communication avec l'extrémité côté tige des vérins de commande du godet, 40. Ceci fait que les vérins 40 se rétractent, faisant pivoter le godet dans le sens des aiguilles d'une montre autour du pivot 38, avec pour effet que l'attitude du godet reste sensiblement constante par rapport à la terre lorsque le godet s'élève. On fait culbuter le godet par rétraction de ses vérins de commande, et l'ensemble du godet, du bras et de la flèche est ramené dans la position initiale d'excavation pour répéter le cycle de chargement. Ainsi, il apparaît clairement de la description qui précède qu'on a réalisé une combinaison nouvelle de système de bras articulésde commande d'un godet et de moyens de commande pour un excavateur qui fonctionne pour maintenir l'attitude choisie à l'avance du godet pendant les opérations de déploiement et d'élévation du godet. Alors qu'une forme de réalisation unique a été décrite, on comprend que l'invention n'est pas limitée à celle-ci. REVENDICATIONS 1. - Exaavateur hydraulique caractérisé en ce qu'il comprend un véhicule qui possède un chariot mobile et une plate-forme tournante portée par ce chariot ; une flèche portée à pivotement à une extrémité de la plate-forme tournante pour faire mouvement autour d'un axe horizontal ; un bras relié à pivotement par une extrémité à l'extrémité extérieure de la flèche ; un godet relié à pivotement à l'autre extrémité du bras ; un vérin hydraulique relié à pivotement par une extrémité à la flèche et par l'autre au godet pour le faire fonctionner ; et des moyens répondant au mouvement de pivotement de la flèche pour maintenir le godet en une attitude choisie à l'avance, sensiblement constante. 2.-Excavateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le vérin hydraulique forme avec le bras les côtés opposés d'une figure constituant sensiblement un parallélogramme. 3.-Excavateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens qui répondent au mouvement de la flèche comprennent un cylindre principal relié pour fonctionnement de façon à être actionné par la flèche ; et des moyens qui font communiquer le fluide sous pression du cylindre principal avec le vérin du godet. 4.-Excavateur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'extrémité côté tête du cylindre principal communique avec l'extrémité côté tête du vérin du godet ; et en ce que l'extrémité côté tige du cylindre principal communique avec l'extrémité côté tige du vérin du godet. 5.-Excavateur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la liaison du vérin du godet à la flèche est écartée de l'extrémité de la flèche. 6.-Excavateur suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un cylindre principal monté de façon à être actionné par la flèche ; et en ce que ce cylindre principal est en communication libre du fluide avec le vérin du godet en sorte que le fonctionnement du cylindre principal transfère du fluide au vérin du godet pour le faire fonctionner. 7.-Excavateur suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le cylindre et le vérin sont en communication par leur côté tête. 8.-Excavateur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le godet s'ouvre en s'écartant du véhicule. 90-Excavateur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le godet s'ouvre en s'écartant du véhicule. 10.-Système de bras articulé porteur de godet et de commande de celui-ci pour un excavateur et un dispositif analogue, caractérisé en ce qu'il comprend une flèche pour être reliée à pivotement à une extrémité d'un véhicule ; un bras relié à pivotement par une extrémité à l'extrémité extérieure de la flèche ; un godet relié à pivotement à l'autre extrémité de la flèche ; un vérin hydraulique pour réaliser le mouvement de pivotement de chacun des éléments flèche, bras et godet ; et des moyens répandant au fonctionnement de la flèche pour actionner le vérin en vue de faire fonctionner le godet. 11. - Système suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le vérin hydraulique forme avec le bras les côtés opposés d'une figure constituant sensiblement un parallélogramme. 12.-Système suivant la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens qui répondent au mouvement de la flèche comprennent un cylindre principal relié pour fonctionnement de façon à être actionné par la flèche ; et des moyens qui font communiquer le fluide sous pression du cylindre principal avec le vérin du godet. 13.-Système suivant la revendication 12, caractérisé en ce que l'extrémité coté tête du cylindre principal communique avec l'extrémité côté tête du vérin du godet ; et en ce que l'extrémité côté tige du cylindre principal communique avec l'extrémité côté tige du vérin du godet. 14.-Système suivant la revendication 11, caractérisé en ce que la liaison du vérin du godet à la flèche est écartée de l'extrémité de la flèche. 15.-Système suivant la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comprend un cylindre principal monté de façon à être actionné par la flèche ; et en ce que le cylindre principal est en communication libre du fluide avec le vérin du godet en sorte que le fonctionnement du cylindre principal transfère du fluide au vérin du godet pour le faire fonctionner. 16.-Système suivant la revendication 14, caractérisé en ce que le cylindre et le vérin sont en communication par leur côté tête. 17.-Système suivant la revendication 13, caracterisé en ce que le godet s'ouvre en s'écartant du véhicule 18.-Système suivant la revendication 15, caractérisé en ce que le godet s'ouvre en s'écartant du véhicule.