Brevet FR2493370A1 — publié le 19820507

1. La présente invention concerne un bras articulé pour engin d'excavation ou engin de terrassement similaire, qui permet plus particulièrement de procéder à des excava- tions latéralement à l'engin et parallèlement à son sens de déplacement. On sait que les excavatrices comportent un bras d'articulation articulé au centre d'une tourelle rotative sur laquelle est placée une cabine de commande, le bras étant commandé hydrauliquement et comportant une pelle racleuse ou autre moyen similaire d'excavation (godet, godet inversé, etc. ). On sait également que, pour procéder économiquement à des travaux d'excavation dans une direction principalement longitudinale, par exemple de fossés ou de tranchées, une machine du type ci-dessus doit fonctionner en se déplaçant pa- rallèlement au sens d'excavation, c'est-à-dire qu'elle doit être capable de procéder à des excavations parallèlement à son sens de déplacement. On satisfait les conditions précédentes en posi- tionnant la tourelle d'une manière telle que, lorsqu'elle est dans sa position de fonctionnement, le bras d'excavation se trouve placé dans l'axe longitudinal de l'engin, la machi- ne se déplaçant alors suivant le trajet de l'excavation qui doit être faite. Ainsi, l'excavatrice fonctionne en chevau- 2. chant l'excavation qui doit être faite, ses roues ou ses chenilles étant situées de chaque côté de l'endroit d'exca- vation, et l'axe de celle-ci coïncidant ainsi approximative- ment avec l'axe longitudinal de l'engin. Cette façon de procéder est la seule possible dans le cas des excavatrices normales, étant donné que le bras articulé supportant la pelle d'excavation ne peut se dépla- cer que dans le plan dans lequel il se situe, c'est-à-dire qu'il doit se déplacer dans une position coïncidant avec la position d'excavation, tout en maintenant ce plan parallèle au sens de déplacement. Ces considérations sont également valables pour des engins qui ne sont pas des excavatrices, et sont équipés ou peuvent être équipés de bras d'excavation, généralement de petite dimension, tels que des véhicules à tracteur ou des véhicules tout terrain (les tracteurs étant équipés à l'avant d'une pelle et à l'arrière d'une benne d'excavation). Cependant, il est souvent impossible en pratique de chevaucher un endroit d'excavation à cause du manque de pla- ce ou des obstacles naturels ou artificiels que l'on peut rencontrer sur l'un des côtés ou sur les deux côtés de l'en- droit d'excavation, ces obstacles étant par exemple un mur, des colonnes ou des arbres. De façon que les opérations soient faites dans un tel cas, rapidement et économiquement, il est alors nécessai- re d'exécuter l'excavation parallèlement au véhicule de façon qu'il puisse se déplacer sur le côté des obstacles sans les heurter. On a par conséquent construit certains dispositifs permettant de procéder à une excavation latérale parallèle- ment au sens de déplacement. Parmi ces dispositifs, certains ont été conçus spécialement pour des excavatrices et compren- nent un bras articulé qui peut se déplacer à l'extérieur du plan dans lequel il se trouve et est constitué d'un certain nombre de bras rigides articulés les uns sur les autres. Un premier bras articulé sur la tourelle rotative de façon à pouvoir se déplacer dans un plan perpendiculaire 3. au plan de rotation de la tourelle supporte un second bras de courte longueur articulé sur lui de la même manière et se terminant par une plateforme. Un troisième bras est arti- culé sur la plateforme par un axe perpendiculaire au plan de rotation de la tourelle et peut ainsi se déplacer à l'exté- rieur du plan dans lequel se trouvent les deux premiers bras, dans un plan parallèle au plan de la tourelle. Un quatrième bras est articulé sur le troisième bras et supporte la pelle d'excavation, laquelle peut se déplacer dans le plan o se trouve le troisième bras. De cette manière, en faisant tour- ner simultanément la tourelle et le troisième bras, le plan dans lequel la pelle se trouve (c'est-à-dire le plan du troisième bras) coïncide avec le plan d'excavation, alors que l'engin reste parallèle au sens de l'excavation mais peut se déplacer latéralement à celui-ci, même pendant la rotation de la tourelle. Cependant tous ces dispositifs présentent de sé- rieux inconvénients, en particulier ils ont le grave défaut de ne permettre qu'une très mauvaise excavation dans le sens latéral, les parois de l'excavation étant inégales et n'étant pas perpendiculaires au sol,c'est-à-dire au plan de déplacement de la machine, et ces inconvénients entraînent des travaux de finition devant être faits à la main qui sont coûteux. Cela est dû au fait que la pelle d'excavation se déplace suivant une trajectoire incurvée au lieu de se dépla- cer suivant une trajectoire perpendiculaire au sol, car le mouvement du premier bras de l'engin se produit dans un plan qui n'est pas parallèle au plan de fonctionnement de la pel- le. L'objet de la présente invention est un bras arti- culé pour engin d'excavation qui permet de procéder à des excavations latérales, parallèles au sens de déplacement de l'engin sur lequel il est monté, et qui ne souffre pas des inconvénients cités ci-dessus, c'est-àdire qu'il peut déplacer la pelle d'excavation suivant une trajectoire rigou- reusement perpendiculaire au sol, et qui,d'autre part, a une faible largeur hors-tout. 4 2493370 L'objet de la présente invention est par conséquent un bras articulé pouvant être monté sur un engin d'excava- tion mobile sur le terrain de travail, et disposé de façon à procéder à une excavation latéralement au véhicule et pa- rallèlement à son sens de déplacement, bras qui est constitué d'une pluralité de bras rigides articulés les uns sur les autres au moyen de joints, et est caractérisé en ce qu'au moins deux joints articulés permettent un déplacement dans un plan parallèle au sol de travail. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels: - La figure 1 est une vue de côté d'un engin d'exca- vation sur roues, sur laquelle est monté le bras articulé de la présente invention; La figure 2 est une vue en plan de l'engin d'exca- vation de la figure 1, le bras étant déplacé latéralement;et La figure 3 est une vue avant de l'engin d'excava- tion de la figure 1 représentée dans sa position de travail 210 pendant l'excavation d'une tranchée profonde. En liaison avec les figures 1 et 2, la référence 1 représente le sol sur lequel un engin d'excavation 2 se dépla- ce, ce dernier étant constitué d'une tourelle tournante 3, d'un châssis 4, de trains de roulements 5 et d'un bras ar- ticulé d'excavation 29. Un premier bras rigide 7 en acier ou autre matériau robuste est articulé au moyen d'un touril- lon horizontal 33 sur l'avant de la tourelle 3, laquelle peut tourner dans un plan parallèle au sol 1 sur des butées à bil- le 6. Le bras 7 peut tourner dans un plan perpendiculaire au sol 1 et coïncidant avec le plan vertical de symétrie de l'en- gin 2, lorsque la tourelle 3 est immobilisée Un premier vé- rin hydraulique à tige B, articulé sur la tourelle 3 et sur l'extrÉmité extérieure du bras 7, permet de déplacer celui- ci dans ledit plan de façon à l'éloigner ou à le rapprocher du sol 1. Le bras 7 se termine par une fourche 9 qui agit en siège pour un second bras rigide 10 en acier ou autre ma- 5. tériau robuste, articulé sur le bras 7 au moyen d'un joint articulé 34 constitué d'un axe vertical 11 fixé au bras 10 et sensiblement perpendiculaire au sol 1 de sorte que le bras 10 peut tourner dans un plan sensiblement parallèle au plan 1. Une roue dentée est solidaire de l'extrémité supérieure de l'axe 11, et est en prise avec une vis sans fin d'un vérin hydraulique 12 d'un type connu monté sur le bras 7. Sur cette extrémité du bras 7 est également disposé un axe de fixation vertical 13 qui peut s'engager dans des trous 14 pratiqués dans le bras 10 ou dans des pattes 15 en une pièce avec le bras 10. Le bras 10 se termine par une autre extrémité 16 à laquelle est accouplé un troisième bras rigide 19 en acier ou autre matériau robuste au moyen d'une fourche 17 et d'un axe vertical 18 fixé au bras 10 et constituant un joint articulé , ce troisième bras pouvant tourner grâce à l'axe 18 dans un plan sensiblement parallèle au plan 1 et coïncidant en pra- tique avec le plan de rotation du bras 10. Une roue dentée est solidaire de l'extrémité inférieure de l'axe 18 et est en prise avec une vis sans fin d'un vérin hydraulique 20 sem- blable au vérin 12 et fixé sur le bras 19. Ce dernier, à son extrémité extérieure 21 supporte également un axe horizontal d'articulation 36 qui est relié à une zoneintermédiaire d'un quatrième bras rigide 22 dont l'extrémité extérieure est ar- ticulée d'une manière connue sur un bras 40 d'un ensemble con- nu 41 de leviers servant au maniement de la pelle d'excavation ou godet 24. Le fonctionnement du bras 40 est dû au fait qu'il est solidaire de l'extrémité de la tige 25 d'un vérin dont le corps est fixé à une extrémité intérieure 42 du bras 22. Ce dernier peut tourner grâce à l'axe 36 dans un plan perpen- diculaire au sol 1 et parallèle à celui dans lequel le pre- mier bras 7 se déplace et est commandé par un vérin à tige 23 qui est fixé entre son extrémité 42 et l'extrémité inté- rieure 44 du bras 19. Le bras 19 comporte également un axe de fixation vertical 27 qui peut s'engager dans des trous 28 pra- tiqués dans l'extrémité 16 du bras 10. En figure 3 l'engin d'excavation 2 est représenté pen- 6. 2493370 dant qu'il procède à l'excavation d'une tranchée 30, paral- lèle à elle-même, les parois 31 de la tranchée étant parfai- tement parallèles entre elles et perpendiculaires au sol 1 et à une base 32. Ainsi, si l'engin d'excavation 2 est en mesure de chevaucher l'endroit d'excavation, le bras 10 ne sera pas mis en rotation et par conséquent le plan passant par son axe coïncidera avec celui du bras 7 et du bras 19, et la tourelle 3 se trouvant dans la position de non rotation, la totalité du bras articulé 29 fonctionnera dans le plan verti- cal de symétrie de l'excavatrice. Le godet 24 procèdera alors à l'excavation par déplacement des bras 7 et 22 dans ce plan grâce aux joints articulés 33 et 36. Cependant, de façon à procéder à une excavation la- térale, les axes 13 et 27 sont extraits des trous 14 et 28 dans lesquels ils sont situés, et les bras 10 et 19, ainsi libérés, sont mis en rotation au moyen des vérins hydrauli- ques 12 et 20 de sorte que le bras 19 se trouve placé dans un plan parallèle au plan vertical de symétrie de l'excava- trice et par conséquent perpendiculaire au sol mais passant sur le côté de l'excavatrice. D'autres trous 14 et 28 servant de trous de réfé- rence sont prévus qui correspondent à la nouvelle position prise par le bras 10, et permettent la réinsertion des axes 13 et 27 dans les trous de façon à bloquer les bras 10 et 19 et à ne pas surcharger les vérins hydrauliques 12 et 20 pendant les opérations d'excavation. Grâce à cette disposition, la pelle d'excavation 24 et le bras correspondant 22, qui forment un ensemble rigi- de avec le bras 19,assument une position dans le plan d 'exca- vation situé sur le côté de l'excavatrice tout en restant parallèles au bras 7 qui, en étant abaissé, permet l'opéra- tion d'excavation en profondeur. Comme les bras 22 et 19 sup- portant l'auge 24 sont parallèles au bras 7, le mouvement de l'auge 24 se produit d'une manière rigoureusement perpen- diculairement au sol 1, ce qui permet d'obtenir des parois 31 parfaitement plates, parallèles l'une à l'autre et per- 7 2493370 pendiculaires au sol 1. Les avantages offerts par la présente invention ap- paraissent dans la description précédente. D'une manière simple, la présente invention permet d'obtenir un résultat que l'on ne peut atteindre avec les dispositifs de l'art anté- rieur, en ce sens qu'elle permet de procéder à une excava- tion latérale qui est parfaitement perpendiculaire au sol et en même temps présente une profondeur considérable, et cela avec un engin ayant une largeur hors-tout limitée.Lors- que l'engin se déplace sur une route, la largeur peut être ramenée au gabarit de la machine en faisant tourner le bras 19 vers l'arrière pour l'amener à une position appropriée qui est définie par les trous de référence et de fixation, ce qui permet ainsi de réduire sa longueur hors-tout. En outre, toutes les opérations d'excavation sont exécutées sans rotation de la tourelle 3,laquelle n'est dé- placée que pour le déchargement des matériaux extraits qui sont déversés, par exemple, à l'arrière d'un camion. Cette caractéristique permet à l'opérateur de faire fonctionner la machine dans les meilleures conditions possibles, en ayant une excellente visibilité des opérations d'excavation, d'o un travail d'ensemble plus précis et la suppression des opé- rations manuelles de finition coûteuses à l'issue de l'ex- cavation. D'après la description précédente, il apparaît que des modifications peuvent être apportées à la structure de la présente invention sans sortir de son cadre.En particu- lier les bras 10 et 19 peuvent être déplacés dans un plan parallèle au sol par des vérins hydrauliques à tige montés sur le côté des bras et du même typp que les vérins (23, 25) utilisés pour les autres mouvements du bras articulé 29, ou par des moteurs hydrauliques ou manuellement sans vérins ou, en outre, en plaçant l'auge 24 sur le sol et en faisant tour- ner la tourelle 3. La position assumée par les bras 10 et 19 est alors fixée par les axes 13 et 27. De plus, le nombre d'éléments de bras et de joints articulés du bras articulé 29 peut être modifié dans la mesure o il permet un dépla- 8. 2493370 cement de la pelle 24 dans un plan parallèle au plan contenant le premier bras 7 et perpendiculaire au sol 1. Enfin, le bras articulé 29 selon la présente inven- tion peut être monté sur des excavatrices d'un autre type que la machine représentée.En particulier, il peut être mon- té sur la zone arrière de tracteurs du type tout terrain, comprenant par exemple, un coulisseau pouvant coulisser sur des guides perpendiculaires à l'axe longitudinal du véhicu- le. Grâce à ce coulisseau, la distance entre la ligne d'exca- vation et le côté du véhicule peut être encore augmentée. La présente invention n'est pas limitée aux exem- ples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 9. REVENDICATIONS 1 - Bras articulé (29) pouvant se monter sur un en- gin d'excavation (2) mobile sur un sol de travail (1), et disposé de façon à procéder à une excavation (30) latéra- lement à l'engin et parallèlement à son sens de déplace- ment, comprenant une pluralité de bras rigides (7, 10, 19, 22) articulés les uns sur les autres au moyen de joints ar- ticulés (33, 34, 35, 36) caractérisé en ce qu'au moins deux des joints articulés (34, 35) permettent un mouvement dans un plan parallèle au sol de travail (1). 2 - Bras articulé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que tous les joints articulés restants (33, 36) permettent un mouvement dans un plan perpendiculaire au sol de travail (1). 3 - Bras articulé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le dernier bras (22) des bras rigides supporte un godet d'excavation (24) et se déplace dans le plan vertical du plan d'excavation latérale (30), alors qu'un premier bras (7) des bras rigides, qui est arti- culé sur l'engin d'excavation et commande la descente du der- nier bras (22) à une profondeur inférieure au niveau du sol (1), se déplace dans un plan parallèle au plan vertical d'excavation, et parallèle au plan vertical de symétrie de l'engin ou coïncidant avec ce plan. 4 - Bras articulé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier bras rigide (7) se déplace dans un plan perpendiculaire au sol de travail (1), et en ce qu'un second (10) et un troisième (19) bras des bras rigides se déplacent dans un plan parallèle au sol le troisième bras (19) supportant de façon articulée le der- nier bras (22) qui se déplace dans le plan o se trouve le troisième bras (19). - Bras articulé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le second bras (10) et le troi- sième bras (19) peuvent être tournés parallèlement au sol de travail (1) suivant une pluralité de positions relatives et fixés dans ces positions par rapport aux bras contigus îo. 2493370 au moyen d'axes de fixation (13, 27) engagés dans des trous (14, 28) pratiqués dans le second bras (10) et le troisième bras (19). 6 - Bras articulé selon l'une des revendications 1 à 5,caractérisé en ce qu'il comprend des vérins ou des moteurs hydrauliques (12, 20) pour provoquer la rotation du second bras (10) et du troisième bras (19) par rapport aux bras contigus. 7 - Excavatrice, caractérisée en ce qu'elle com- prend un bras articulé (29) selon l'une des revendications 1 à 6. 8 - Dispositif d'excavation pour engin tout ter- rain, caractérisé en ce qu'il comprend un bras articulé (29) selon l'une des revendications 1 à 6,monté sur un coulisseau coulissant perpendiculairement à l'axe longitudinal de l'en- gin au moyen de guides transversaux ayant une longueur égale ou inférieure à la largeur hors-tout de l'engin et montés sur celui-ci.