Brevet FR2156485A1 — publié le 19730601

La présente invention est applicable aux pelles mécaniques, dont le bras de godet supporte une benne à demi-coquilles ou autre dispositif de terrassement. Pendant de nombreuses années, on a commandé le mouvement de "cavage" des bras de godet des pelles mécaniques au moyen de câbles actionnés depuis la cabine. Un exemple de ce type de structure est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nQ 1 954 119. Dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique nQ 3 219 212, no 3 143 228 et no 3 143 229, ce mouvement est commandé par des vérins hydrauliques et des vérins dits de "cavage", dont les extrémités inférieures s'articulent sur la flèche, et les tiges de piston extensibles s'articulent par leurs extrémités externes directement sur le support de bras de godet.Dans ce genre de dispositif, lorsque ce support pivote sur la flèche pour élever le bras de godet en augmentant l'angle qu'il forme avec cette dernière, l'effet de levier de la tige du vérin de cavage diminue à mesureur le bras de godet s'élève en s'éloignant de sa position de travail normale, de sorte que cet effet se trouve réduit au minimum précisément au moment où le couple de forces à fournir est le plus important. Il est donc nécessaire d'utiliser un vérin hydraulique de dimensions relativement grandes pour obtenir une puissance suffisante.De plus, dans le dispositif -correspondant aux trois derniers brevets précités, des efforts excessifs s'exercent pour certaines positions de réglage sur l'extrémité externe du vérin, qui en outre fait saillie en dehors de la partie inférieure de la flèche, ce qui entraîne des risques de détérioration du vérin pendant le fonctionnement de la machine. La présente invention est applicable à une pelle mécanique, dont la flèche comporte près de son extrémité externe des pattes saillant vers le haut et sur lesquelles s'articule un sabot ou support de bras de godet, et qui comporte un vérin hydraulique de "cavage" s'articulant à elle par son socle à la flèche et par l'extrémité de la tige de son piston à l'équilibreur de couple selon l'invention. Ce dernier consiste en un tringlage reliant cette extrémité de la tige d'une part aux pattes de la flèche et d'autre part audit sabot, ce tringlage étant agencé de manière à équilibrer les efforts appliqués au cours de l'opération de "cavage" et à maintenir aussi rectiligne que possible la direction de la force exercée par la pression hydraulique. La présente invention concerne donc en général, dans un dispositif du type décrit précédemment, un tringlage perfectionné d'équilibrage de couple permettant de maintenir à la valeur la plus grande possible l'effet de levier pendant que le bras de godet bascule pour se placer parallèlement à la flèche, de commander le mouvement du bras de godet de façon à augmenter l'effet de levier au moment où c'est le plus nécessaire et à permettre ainsi un fonctionnement efficace même lorsque ce bras est dans sa position d'extension maximale dans son sabot, de réduire au minimum en cours de fonctionnement le basculement du vérin hydraulique de façon à le maintenir sensiblement entre les bras de la flèche, et de maintenir proche d'une valeur constante la longueur du "bras de levier" déterminant l'action de "cavage" du bras de godet pendant toute la course du vérin de "cavage", enfin d'utiliser un vérin de "cavage" de dimensions moins grandes qu'auparavant. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation de l'invention. Sur ces dessins la figure 1 est une élévation latérale d'un engin de terrassement comportant un bras de godet réglable supportant une benne à demi-coquilles la figure 2 est une élévation latérale partielle de l'extrémité extérieure de la flèche et d'une partie du bras de godet passant dans le sabot, ce dernier et le bras de godet étant presque parallèles à la flèche ; la figure 3 est une vue par-dessous du dispositif de la figure 2, le bras de godet n'étant pas représenté la figure 4, analogue à la figure 2, représente le sabot incliné vers l'avant et vers le bas par rapport à sa position de la figure 1 ; et la figure 5 représente le sabot dans sa position extrême de basculement vers l'avant, le vérin étant dans sa position de rétraction maximale. Sur la figure 1, la référence 20 désigne la partie tractrice d'un engin de terrassement comportant une plate-forme tournante 21 qui supporte une flèche pivotante 22 dont la position angulaire est déterminée par la tige de piston coulissante 24 d'un vérin hydraulique 23 s'articulant sur elle par son extrémité extérieure. La figure 3 fait ressortir que la flèche est constituée de deux poutres latérales 25 sur le dessus de chacune desquelles fait saillie une patte de support 26 apparente sur la figure 2. Un support ou sabot 28 s'articule à la flèche 25 sur un axe d'articulation 27 reliant les parties supérieures avant des pattes 26,comme représenté sur les figures 2 et 3. Les extrémités de l'axe 27 passent dans les extrémités inférieures de nervures de renforcement 29 situées sur les flancs 30 du sabot dont la section transversale est sensiblement en forme de U comme le montre la figure 3. Un vérin à fluide 31 (généralement hydraulique), dont le socle s'articule avec la flèche en 32 entre les poutres 25 (figure 1), comporte une tige de piston coulissante 33.On donne ci-après à ce vérin le nom de vérin de "cavage", et il est commandé de façon classique depuis la cabine par l'intermédiaire d'un distributeur. Un bras de godet 34 coulissant dans le sabot supporte à son extrémité avant inférieure un outil de terrassement, par exemple une benne à demi-coquilles 35. L'extension et la rétraction de ce bras de godet 34 dans son sabot 28 sont obtenues par un mécanisme approprié non décrit du fait qu'il ne fait pas partie de l'invention. Des bielles de poussée 36, dont les extrémités supérieures sont fixées à un manchon 37 basculant sur un axe d'articulation 38 reliant les parties arrière supérieures des pattes 26, et les extrémités inférieures sont reliées par un maneton 39 passant dans un palier TO monté à l'extrémité extérieure de la tige 33, font décrire à ce maneton 39 au cours du mouvement de cette tige 33 un arc (a) qui ne déborde pas les côtés de la flèche. Des barres de transmission 41 s1 articulent par leurs extrémités supérieures sur un axe 42 reliant les flancs 30 du sabot 28,et par leurs extrémités inférieures à l'extrémité ex extérieure de la tige 33 ainsi qu'aulx extrémités inférieures des bielles 36 au moyen de l'axe d'articulation 39, comme le montrent les figures 2 et 3. Des butées 43 faisant saillie vers le bas à partir des flancs du sabot comportent des évidements terminaux 44 de forme adaptée à celle de bossages 45 de la flèche (figure 3) et entrent en contact avec ces derniers lorsque le bras de godet est dans sa position haute maximale de la figure 2, arrêtant ainsi le mouvement de ce bras. Il est bien entendu possible d'utiliser un autre dispositif d'arrêt approprié. Lorsqu'on veut mettre le bras de godet en position de "cavage", on actionne le vérin de "cavage" 31 au moyen de distributeurs de commande appropriés situés dans la cabine pour rétracter la tige 33 à partir de sa position d'extension maximale de la figure 2. Cette tige 33 tire vers la gauche l'extrémité inférieure des barres 41,et les bielles 36 provoquent le déplacement de l'axe 39 selon l'arc (a). Le bras de godet occupe sur la figure 1 une position légèrement plus basse que celle représentée sur la figure 2. En se poursuivant, la rétraction de la tige du vérin amène le bras de godet à la position angulaire représentée sur la figure 4 qui correspond à une position de travail caractéristique. La position du bras de godet représentée sur la figure 5 correspond à une position de "cavage" maximale et à la rétraction complète de la tige du piston du vérin 31. Lorsque le bras de godet se déplace en sens inverse, c'està-dire lorsqu'il s'élève, le tringlage perfectionné selon l'invention engendre l'effet de levier maximal au moment où c'est le plus nécessaire. Au début du mouvement d'extension du vérin à partir de la position de la figure 5, la barre 41 exerce une poussée sur l'axe 42, et,à mesure que ce mouvement se poursuit, les éléments du tringlage prennent d'abord la position représentée sur la figure 4, puis celle représentée sur la figure 1, enfin celle représentée sur la figure 2.Dans les dispositifs antérieurs où la tige 33 est reliée directement au sabot, une première difficulté vient de sa rencontre avec l'axe d'articulation 27 du sabot et le second inconvénient vient de ceue l'effet de levier diminue entre la position représentée sur la figure 4 et celle représentée sur la figure 2,alors que c'est au contraire à ce moment que le couple à exercer doit être le plus fort. Le nouveau tringlage selon la présente invention permet de maintenir importante la longueur (b) du "bras de levier" efficace pendant tout le mouvement (voir figures 2, 4 et 5). Cétte distance (b) est celle de l'axe d'articulation 27 au-dessus de l'axe d'articulation extrême de la tige de piston 33. On peut voir sur la figure 5 que dans la position d'abaissement maximal du bras de godet, cette distance (b) est minimale, mais elle conserve encore une longueur importante, et c'est au début du mouvement de la tige du piston à partir de la position de la figure 5 que la demande d'énergie est minimale.Quand le bras de godet arrive à peu près à la position représentée sur la figure 4, la longueur (b) du "bras de levier" est la plus grande, ce qui est très favorable du fait que c'est à ce point que la demande d'énergie est maximale lorsque le bras de godet bascule vers le haut à partir de la position de la figure 4 et que la benne est chargée. Cette longueur (b) du "bras de levier" diminue bien entendu à la position extrême représentée sur la figure 2, mais il est rarement nécessaire d'amener le bras de godet dans cette position. En outre, dans toutes les positions représentées, y compris celle de la figure 2, la longueur (b) du "bras de levier" reste toutefois grande. Dans les dispositifs antérieurs où l'extrémité de la tige 33 est reliée directement au sabot, l'effet de levier diminue jusqu'à devenir presque nul dans la position de la figure 2.Dans le cas du dispositif selon l'invention, la poussée du vérin s'exerce sensiblement en ligne droite pendant tout le mouvement. Les figures 2, 4 et 5 font égale- ment ressortir que le vérin 31 ne pivote que d'une faible quantité autour de son axe 32 et ne fait pratiquement jamais saillie par rapport à la flèche. Du fait qu'en cours de fonctionnement la poussée s'exerce sensiblement en ligne droite et que le vérin ne pivote que de la quantité minimale, son extrémité est soumise à des contraintes plus faibles. Le tringlage perfectionné équilibreur de couple rend plus uniforme les contraintes exercées pendant tout le mouvement. Il est donc possible d'utiliser de ce fait un vérin 31 de plus faibles dimensions qu'auparavant, ce vérin conservant largement assez de puissance pour élever le bras de godet avec sa benne remplie et dans sa position d'extension. Dans les dispositifs antérieurs, l'effet de levier se trouve sensiblement réduit précisément au moment où la demande d'énergie est maximale. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. REVFNDICÂTTONS 1. Engin de terrassement comportant une flèche sur laquelle bascule un bras de godet autour d'une première articulation, ledit engin étant caractérisé d'une part par un vérin à fluide sensiblement parallèle à l'axe longitudinal de la flèche et s'articulant par une de ses extrémités avec celle-ci et par sa tige de piston avec une barre de transmission qui s'articule par ailleurs avec le bras de godet en un point situé au-dessus de la tige et écarté longitudinalement de ladite première articulation, et d'autre part par une bielle de poussée s'articulant par son extrémité supérieure avec la flèche en un point situé au-dessus de ladite tige et par son extrémité inférieure à cette tige près du point d'articulation de celle-ci avec ladite barre. 2. Engin de terrassement selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites barre de transmission et bielle de poussée convergent vers le bas. 3. Engin de terrassement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité supérieure de la bielle de poussée est écartée longitudinalement de ladite première articulation. 4. Engin de terrassement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite première articulation est constituée d'un support ou sabot dans lequel coulisse de façon réglable le bras de godet et qui s'articule d'une part avec la flèche et d'autre part avec ladite barre de transmission. 5. Engin de terrassement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le point d'articulation du bras de godet sur la flèche est sensiblement écarté transversalement de la tige de piston, la position et la longueur de la barre de transmission étant calculées de manière à maintenir ce point nettement écarté transversalement de la tige du piston pendant tout le mouvement du bras de godet par rapport à la flèche. 6. Engin de terrassement selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'extrémité extérieure de la flèche est constituée d'éléments latéraux écartés l'un de l'autre et entre lesquels passe le vérin et comportant des pattes de support faisant saillie vers le haut et entre lesquelles s'articulent d'une part ledit sabot et d'autre part l' extrémité supérieure de 1.e bielle de poussée. 7. Engin de terrassement selon la revendication 6, caractérisé en ce que la longueur et la position de la bielle de poussée sont calculées de manière à maintenir nettement entre lesdits éléments latéraux l'arc décrit par le point d'articulation de l'extrémité de la tige de piston pendant tout le mouvement basculant du dispositif. 8. Engin de terrassement selon la revendication 4, caractérisé en-ce que l'extrémité exterieure de la flèche est constituée d'éléments latéraux espacés entre lesquels passe le vérin et comportant des pattes de support faisant saillie vers le haut et entre lesquelles s'articule le sabot, le point d'articulation de ce dernier avec la barre de transmission étant situé vers l'extérieur par rapport à son point d'articulation avec lesdites pattes, ce dernier point d'articulation étant lui-même situé vers l'extérieur par rapport à celui de l'extrémité supérieure de la bielle avec ces mêmes pattes.