Brevet FR2602637A1 — publié le 19880219

La présente invention est relative à un dispositif surélévateur adaptable sur un chargeur de balles de paille ou de foin. La demande de brevet FR-A-2.530.116, au nom de la demanderesse, décrit un dispositif surélévateur adaptable sur un chargeur de balles, qui comprend un bâti qui peut être fixé sur le chargeur, un bras élévateur articulé sur le bâti, une fourche de prise de balles articulée sur le bras élévateur, et des moyens d'accouplement qui peuvent être commandés par un seul vérin. L'actionnement de ce vérin commande à la fois l'écartement de la fourche par rapport au bâti et un changement d'orientation de celle-ci d'environ 90 par rapport au même bâti. Comme le bâti est monté sur le chargeur luimême capable de pivoter d'environ 900 par rapport au tracteur qui le porte, on conçoit qu'on peut obtenir une large gamme d'orientations et de positions par rapport au sol. Dans la pratique courante, toutes les possibilités d'orientation ne sont pes utilisées. En effet, le chargement au sol et le dépôt en hauteur se font avec la fourche sensiblement horizontale et les mouvements de levage ou descente se font avec la fourche légèrement montante. Il est cependant apparu que, dans certaines situations, la gamme des possibilités d'orientation pouvait être agrandie avantageusement, par exemple pour permettre d'orienteur la fourche vers le bas alors qu'elle est en position haute. La présente invention a pour but de répondre à ce problème et de fournir un dispositif surélévateur du type indiqué qui soit capable, à lui seul, de faire pivoter la fourche de chargement de plus de 90 par rapport à son bâti. Dans ce but, l'invention met à profit un certain nombre de particularités des assemblages connus sous le nom de quadrilatère déformable. On sait que l'assemblage de deux bielles articulées chacune en un point fixe différent et reliées entre-elles, de façon articulée, par une traverse constitue un parallélogramme déformable si les bielles sont de longueur égale et si la traverse a une longueur égale à l'écartement des points fixes. Si ces conditions ne sont pas réunies, le quadrilatère formé peut prendre des configurations variées selon les longueurs des bielles et traverse, et l'orientation de la traverse par rapport aux points fixes n'est pas constante.Si on construit un second quadrilatère déformable dont deux côtés adjacents sont formés l'un par une partie de la traverse (ou un prolongement de celle-ci), l'autre par une partie (ou un prolongement)d'une des bielles , la variété des configurations possibles pour l'ensemble est encore augmentée et, dans certains cas, les variations d'orientati d'un élément de l'ensemble peuvent être absolument différentes des variations de l'orientation d'un autre élément, tant par leur sens que par leur importance. Ainsi, avec des assemblages composés d'un très petit nombre total d'éléments articulés entre eux, il est possible d'obtenir un nombre considérable d'effets différents par un choix convenable de leurs dimensions. En particulier , il est possible d'obtenir des mouvements complexes comprenant une partie où la fourche, ou un autre organe,subit un déplacement de grande ampleur avec de faibles changements d'orientation par rapport à un support, et une partie où, au contraire, la fourche reste à peu près au même endroit tout en changeant rapidement d'orientation. En combinant des assemblages du type ci-dessus avec un chargeur articulé sur un tracteur, on a trouvé qu'on pouvait construir'e un appareil capable de charger ou décharger des balles soit par un mouvement horizontal, au sol ou en hauteur, soit par un mouvement horizontal, par exemple en passant par dessus les ridelles d'un camion. L'invention-fournit donc un dispositif de manutention comprenant un bâti, un organe de prise tel qu'une fourche, et un ensemble articulé dont tous les axes d'articulation sont sensiblement parallèles, cet ensemble étant actionné par un vérin unique, ou un groupe unique de vérins fonctionnant en parallèle, pour déplacer l'organe de prise par rapport au bâti et modifier son orientation par rapport audit bâti qui présente pour particularité que ledit ensemble comprend - un bras porteur, articulé sur le bâti et sur lequel est articulé l'organe de prise, une bielle articulée sur le bâti en un autre point que le bras, et une traverse articulée sur le bras et la bielle, et - une biellette, qui relie de façon articulée un point de l'organe de prise distinct de son articulation sur le bras À un point de la traverse distinct des points d'articulation de la traverse sur le bras et la bielle, - les longueurs des côtés du quadrilatère formé par le bâti, le bras, la bielle et la traverse sont tels que la traverse peut venir en prolongement de la bielle ou du bras, - la longueur des côtés du quadrilatère formé par le bras, l'org.ane de prise, la traverse et la biellette sont telles que les côtés formés par le bras et l'organe de prise peuvent venir en prolongement. Ainsi, l'invention s'analyse comme comportant la combinaison de deux quadrilatères déformables. Le premier étant d'un premier type, dans lequel les deux côtés les plus longs sont opposés entre eux et peuvent se croiser, et le second quadrilatère étant d'un second type, dans lequel les deux côtés les plus longs sont adjacents. Dans un quadrilatère du premier type, les pivotements d'un petit côté par rapport à un grand correspondent à des pivotements à peu près du même ordre du petit côté opposé par rapport au même grand côté, sauf lorsque ce petit côté est proche être un prolongement d'un grand côté. A ce moment, en effet, par effet analogue à celui d'une genouillère, des pivotements faibles du premier petit côté correspondent à des pivotements beaucoup plus importants du second petit côté. Le quadrilatère du second type se comporte comme un multiplicateur d'angles : les pivotements d'un petit côté par rapport à l'autre sont égaux à ceux d'un grand côté par rapport à un petit côté adjacent, multipliés par un rapport qui, sans être constant, varie de façon progressive en étant supérieur à un dans un grand domaine. On conçoit qu'en montant un quadrilatère du second type sur un quadrilatère de premier type, on puisse obtenir, pour une large gamme d'orientations des grands côtés du premier quadrilatère, une orientation assez stable d'un petit côté du second quadrilatère, et, à un endroit déterminé de la course, vers la fin de préférence, une variation rapide d'orientation de ce petit côté. Si celui-ci est lié à la fourche d'un dispositif surélévateur, celle-ci pourra facilement être maintenue voisine de l'horizontale sur une partie de son trajet et subir des rotations importantes lors des manoeuvres de prise en charge ou de dépôt. Dans la réalisation pratique, la traverse est très courte par rapport à la bielle. Il en résulte que la position où la traverse est en prolongement du bras ou de la bielle est très proche de celle où ces deux pièces commencent à se croiser. Il est donc avantageux de prévoir que le bras et la bielle puissent atteindre, et même dépasser, cette position, ce qui est possible de façon classique, par exemple en formant la première pièce avec deux barres parallèles, entre lesquelles peuvent passer la seconde pièce, la traverse et lueur articulation. La position du vérinn'est pas absolument critique. toutefois la géométrie limite le nombre d'emplacement possibles. De préférence - le vérin est placé entre un point d'articulation situé sur le bras ou la bielle, et un point d'action situé sur la traverse et distinct des points d'articulation de ladite traverse sur le bras et la bielle, - le point d'action du vérin situé sur la traverse n'est pas aligné avec les points d'articulation de la traverse sur le bras et la bielle, mais décalé par rapport à ces points de telle façon qu'au moins un cinquième de la course du vérin correspond à des positions qui sont au-delà du point où le bras ou la bielle sont en prolongement avec la traverse, en partant d'une position où le bras et la bielle sont à peu près parallèles, - le point d'action du vérin sur la traverse est confondu avec le point d'articulation de la biellette sur ladite traverse, - le vérin a son autre point d'action sur le bras. Suivant une modalité, la traverse est articulée sur le bras en un point intermédiaire de ladite traverse, la bielle et la biellette étant articulées vers les extrémités de cette traverse, et la partie de la traverse comprise entre le bras et la bielle peut venir en prolongement de celle-ci. On peut aussi prévoir que la traverse est articulée sur la bielle en un point intermédiaire de ladite traverse, le bras et la biellette étant articulés vers les extrémités de cette traverse, et la partie de la traverse comprise entre le bras et la bielle peut venir en alignement avec le bras. Ces deux modalités ne sont pas tout à fait équivalentes: la seconde permet une meilleure répartition des masses, au prix d'une petite complication supplémentaire, comme on le verra plus loin. Suivant des modalités pratiques avantageuses - la longueur de la partie du bras comprise entre le bâti et la traverse est entre 4 et 15 fois plus grande que la longueur de la partie de la traverse comprise entre le bras et la bielle, ladite partie du bras étant de longueur analogue, à 20 ó près à celle de la bielle, et - la partie de la traverse comprise entre le bras et la biellette est à peu près de même longueur que la biellette, alors que la partie du bras comprise entre la traverse et l'organe de prise est à peu près de même grandeur que la distance entre les articulations de l'organe de prise sur le bras et sur la biellette, cette distance étant à peu près la moitié de la longueur de la biellette. Les mots "à peu près" signifient ici que des écarts maximaux de 20 ó sont possibles. Il est possible de prévoir que le bâti est constitué par une poutre rigide pourvue d'une part de moyens pour la fixer directement sur la flèche pivotante d'un chargeur qui peut être monté sur un tracteur, et d'autre part, d'une ou plusieurs poutrelles rigides pour relier un autre point de la poutre à un autre point dudit chargeur. Suivant une modalité plus avantageuse quoique plus compliquée, le bâti est constitué par une poutre rigide pourvue de moyens pour la fixer de façon articulée sur la flèche d'un chargeur qui peut être monté sur un tracteur, et ---------il est prévu une ou plusieurs poutrelles rigides pour relier de façon articuléeun autre point de ladite flèche avec un point du bras ou de la bielle distinct des articulations dudit bras ou de ladite bielle sur le bâti ou sur la traverse. L'invention va maintenant être exposée de façon plus détaillée à l'aide d'exemples pratiques, illustrés avec les dessins parmi lesquels Les figures i à 3 sont des vues schématiques de côté d'un dispositif selon l'invention dans trois situations. Les figures 4 et 5 sont des schémas de décomposition du mouvement entre les situations des figures 1 à 3. Les figures 6 à 8 sont des vues d'une variante, analogues aux figures 1 et 3, simplifiées. La figure 9 est une vue analogue à la figure 1, d'une autre variante. Les figures 1 à 3 montrent un tracteur 1, visible en partie, sur lequel est monté un chargeur comprenant un châssis 2 fixe par rapport au tracteur, une flèche 3 articulée en une de ses extrémités sur le châssis par un pivot 4, et un vérin 5 de levage de la flèche par rapport au vérin. En réalité, la flèche comprend deux bras montés de part et d'autre du tracteur, et solidaires l'un de l'autre, et il y a deux vérins 5, l'un de chaque côté du tracteur, agissant en parallèle. Des remarques analogues seraient à faire dans la suite du présent texte : un grand nombre de pièces visibles comme uniques sont en réalité multiples, et chaque vérin décrit peut correspondre à plusieurs vérins agissant en parallèle. A l'extrémité 6 de la flèche 3 qui est opposée au pivot 4 est montée une poutre rigide qui constitue le bâti 7, et qui est maintenue par une poutrelle 8, qui est fixéeen un point intermédiaire 9 de la flèche 3 d'une part, et à l'extrémité opposée 10 du bâti d'autre part. Comme le montre la figure 2, la longueur et 1 'im- plantation de la poutrelle 8 sont calculés pour que, lorsque la flèche 3 est dans sa position la plus basse, le bâti 7 soit à peu près vertical. Le bras porteur 11 est articulé à une de ses extrémités sur l'extrémité 10 du bâti 7. En fait, il y en a deux sur I'extrémité 10, l'un pour le bras, l'autre pour la poutrelle, on peut aussi avoir un pivot unique Sur ce bras porteur sont placés successivement une chape 12 servant de point d'action au vérin 13 de l'ensemble articulé, l'articulation 14 de la traverse 15, et l'articulation 16 de l'organe de prise 17. La chape 12 est située à peu près au 1/5 de la longueur du bras 11, à partir de son extrémité 10, l'articulation 14 à peu près au 1/8 de la longueur du même bras à partir de l'ex- trémité opposée, définie par l'articulation 16, ces chiffres étant donnés à titre de simple illustration. La traverse 15 a la forme d'un levier coudé, où l'articulation 14 occupe une position intermédiaire, et deux autres articulations sont prévues aux deux extrémités : une première articulation 17 relie la traverse 15 à une extrémité d'une bielle 18. L'autre extrémité de cette bielle est articulée sur une chape 19 portée par le bâti 7. On notera que l'articulation 19 n'est pas alignée avec les points 6 et 10. La même géométrie pouvant être obtenue en déplaçant le point 6 sur la flèche 3, mais on a préféré profiter des possibilités de fixation qui préexistent à l'extrémité de la flèche 3. La longueur de la première partie 14-17 de la traverse est à peu près égale à la distance entre les articulations 14 et 16.La longueur et l'implantation de la bielle 18 sont telles que, lorsque la première partie 14-17 de la traverse est alignée avec cette bielle, leur direction commune fait un angle d'environ 80 avec celle du bras 11. La traverse 15 porte, à son extrémité opposée à l'articulation 17, une seconde articulation 20, qui la relie d'une part à la tige du vérin 13, et d'autre part à une biellette 21 dont l'extrémité opposée est articulée en 22 sur l'organe de prise. Celui-ci comprend un corps 23, pourvu des deux articulations 16 et 22, et qui porte deux dents de fourche 24, 25. La longueur de la seconde partiel4-20 de la traverse et celle de la biellette 21 sont à peu près égales entre elles et de l'ordre du double de la distance entre les articulations 14 et 16 portées par le bras 11. D'un autre côté, la distance entre les deux articulations 16 et 22 portées par le corps 23 de l'organe de prise est du même ordre de grandeur (à 10 ó près) que la distance entre les deux articulations 14 et 16. Le quadrilatère 14, 16, 22, 20 est ainsi proche d'un quadrilatère symétrique, avec deux grands côtés adjacents et deux petits côtés adjacents, les deux petits côtés pouvant former un angle saillant ou rentrant. Cette dernière disposition se voit à la figure 3. Les deux parties 14-17 et 14-20 de la traverse 15 font entre elles un angle d'environ 1430, s'ouvrant vers le vérin 13, si bien que, lorsque la première partie 14-17 est alignée avec la bielle 18, la seconde partie 14-20 fait un angle de 450 environ avec le bras porteur 11, et donc avec la tige du vérin 13, ce qui assure une bonne efficacité de celui-ci. La figure 1 montre le dispositif qu'on vient de décrire en en position haute, en train de manipuler une balle de paille ou de foin B, tenue par les dents 24, 25, au-dessus d'une pile de qu-atre autres balles. La figure 2 montre le même dispositif en position basse, en train de manipuler une balle B reposant sur le sol. On observe que le système articulé est complètement replié, et que l'extrémité 6 de la flèche 3 est presque au niveau du sol. Si on veut passer de la position de la figure 1 à celle de la figure 2, tout en maintenant les dents 24,25 avec la même orientation horizontale, il suffit d'agir simultanément sur le vérin 5, qui commande l'orien- tation de la flèche 3 et donc du bâti 7 par rapport au sol, et le vérin 13 qui commande l'orientation des dents 24, 25 par rapport au bâti 7. La figure 3 montre le dispositif en train de manipuler une balle B portée sur une remorque, mais cette fois avec les dents 24, 25 orientées verticalement. Pour passer de la configuration de la figure 1 à celle de la figure 3, on a actionné le vérin 13 jusqu'au voisinage de son extension maximale, sans agir sur le vérin 5. Pour mieux comprendre la géométrie des mouvements, on pourra se reporter aux figures 4 et 5, où sont décomposés certains déplacements de façon schématique. La figure 4 montre un déplacement de haut en bas avec les dents 24, 25 horizontales. On a supposé que l'articulation 19 de la bielle sur le bâti 7 était fixe, afin de rendre la figure plus lisible. Cela est difficile à réaliser avec le dispositif des figures 1 à 3, car il faudrait simultanément déplacer le tracteur 1 et actionner le vérin 5. On conçoit que cela serait plus facile avec un système articulé monté sur un support fixe. La position I correspond à peu près au cas de la figure 2, la position V à celui de la figure 1, et les positions II, III et IV à des cas intermédiaires. L'articulation 10 décrit un arc de cercle d'environ 800 autour de l'articulation 19, pendant que le bras 11 fait une rotation d'environ 1600. La figure 5 montre un pivotement du corps de l'organe de prise, avec les dents 24, 25, depuis l'orientation horizontale jusqu'à l'orientation verticale, sans changement d'orientation du bâti. On n'a pas pu superposer les articulations 10 et 19 pour les différentes positions, car la position du bras 11 et de la bielle 18 varie très peu dans un tel mouvement. La position V est commune aux figures 4 et 5. La position VIII est un peu au-delà de la configuration de la figure 3, et les positions VI et VII sont intermédiaires. Dans la position VI, la bielle et la première partie de la traverse sont alignées. Dans les positions VII et VIII, le bras et la traverse se croisent. On constate qu'une rotation de 180 environ du bras 11 correspond à un pivotement d'environ 1100 de l'organe de prise. Les figures 4 et 5 sont destinées à illustrer les possibilités intéressantes de l'invention, qui ne sont pas limitées à ces deux exemples. Les figures 6 à 8 sont des schémas relatifs à une variante du dispositif qu'on vient de décrire. La différence porte sur la disposition relative du bras 11,de la traverse 15 et de la bielle 18. Sur la figure 6, qui correspond à la figure 1 et à la position V des figures 4 et 5, on voit que la bielle 18 est au-dessus du bras 11 et non plus au-dessous, et qu'elle s'articule sur la traverse 15 au point 17 qui est maintenant intermédiaire, alors que l'articulation 14 de la traverse sur le bras se trouve à une extrémité de celle-ci. Le fonctionnement est le même que pour la première réalisation, en remplaçant le second bras 14-20 de la traverse par un second bras 17-20. Les figures 6 à 8, qui correspondent aux figures 1 à 3, montrent que les possibilités sont les mêmes. Ce second mode de réalisation apporte un léger gain de stabilité, du fait que le bras 11, plus lourd, est plus proche de la flèche 3 du tracteur. En revanche, la bielle 18 doit être élargie pour laisser le passage au vérin 13. La figure 9 illustre une autre variante du dispositif des figures 1 à 3. La poutre 7 formant bâti n'est pas fixée de façon rigide sur la flèche 3, mais elle est montée de façon articulée sur son extrémité 6. La poutrelle 8 est également reliée de façon articulée en 9 à la flèche, et à son autre extrémité, elle ne rejoint plus le bâti 7, elle s'articule en 30 sur l'ex- trémité du bras 11, ce bras étant lui-même relié au bâti 7 par une autre articulation 31, la chape 12 du vérin 13 étant entre ces deux articulations. L'davantage de cette disposition par rapport à celle de la figure 1 est évident si on compare les figures : on voit qutà longueur égale, des composants de l'ensemble articulé, et notamment du bras 1 1 pris dans son ensemble, on obtient une inclinaison beaucoup plus forte du bâti 7 et du bras 11, donc des possibilités de hauteur de levage nettement améliorées. On peut également considérer que, pour un hauteur de levage donnée, on peut prévoir un ensemble fortement allégé. REVENDICATIONS 1. Dispositif de manutention comprenant un bâti (7), un organe de prise (23) tel qu'une fourche, et un ensemble articulé dont tous les axes d'articulation sont sensiblement parallèles, cet ensemble étant actionné par un vérin unique (13), ou un groupe unique de vérins fonctionnant en parallèle, pour déplacer l'organe de prise par rapport au bâti et modifier son orientation par rapport audit bâti, caractérisé en ce que ledit ensemble comprend - un bras porteur (11), articulé sur le bâti (7) et sur lequel est articulé l'organe de prise (23), une bielle (18) articulée sur le bâti en un autre point que le bras (11), et une trave-rse (15) articulée sur lé bras et la bielle, et - une biellette (21), qui relie de façon articulée un point de l'organe de prise (23) distinct de son articulation sur le bras à un point (20) de la traverse (15) distinct des points d'articulation (14, 17) de la traverse sur le bras et la bielle, et en ce que - les longueurs des côtés du quadrilatère (10, 14, 17, 19) formé par le bâti, le bras, la bielle et la traverse sont telles que la traverse peut venir en prolongement de la bielle ou du bras, - les longueurs des côtés du quadrilatère (14, 16, 22, 20) formé par le bras, l'organe de prise, la traverse et la biellette sont telles que les côtés formés par le bras et l'organe de prise peuvent venir en prolongement. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bras (11) et la bielle (18) peuvent se croiser. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bras et la bielle peuvent aller au-delà du points de croisement. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le vérin (13) est placé entre un point d'action (12) situé sur le bras (11) ou la bielle (18) et un point d'action (20) situé sur la traverse et distinct des points d'articulation (14, 17) de ladite traverse sur le bras et la bielle. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le point d'action (20) du vérin 13 situé sur la traverse n'est pas aligné avec les points d'articulation de la traverse (14, 17) sur le bras et la bielle, mais décalé par rapport à ces points de telle façon qu au moins un cinquième de la course du vérin correspond à des positions qui sont au-delà du point où le bras ou la bielle sont en prolongement avec la traverse, en partant d'une position où le bras et la bielle sont à peu près parallèles. 6. Dispositif selon l'une des revendicatiions 4 ou 5, caractérisé en ce que le point d'action (20j du vérin (13) sur la traverse (15) est confondu avec le point d'articulation de la biellette (21) sur ladite traverse. 7. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le vérin a son autre point d'action (12) sur le bras (11). 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la traverse (15) est articulée sur le bras en un point intermédiaire (14) de ladite traverse, la bielle (18) et la biellette (21) étant articulées vers les extrémités de cette traverse (17, 20), et la partie de la traverse comprise entre le bras (7) et la bielle (18) peut venir en prolongement de celle-ci. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la traverse (15) est articulée sur la bielle (18) en un point intermédiaire (17) de ladite traverse, le bras (7) et la biellette (21) étant articulés vers les extrémités (14, 20) de cette traverse, et la partie de la traverse (15) comprise entre le bras (7) et la bielle (18) peut venir en alignement avec le bras (7). 10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que la longueur de la partie du bras (11) comprise entre le bâti (7) et la traverse (15) est entre 4 et 15 fois plus grande que la longueur de la partie de la traverse (15) comprise entre le bras (11) et la bielle (18), ladite partie du bras étant de longueur analogue, à 20duo près à celle de la bielle. 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la partie de la traverse (15) comprise entre le bras (7) et la biellette (21) est à peu près de même longueur que la biellette (21), alors que la partie du bras comprise entre la traverse (15) et I'organe de prise (23) est à peu près de même grandeur que la distance entre les articulations (16, 22) de l'organe de prise (23) sur le bras (7) et sur la biellette (21), cette distance étant à peu près la moitié de la longueur de la biellette. 12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le bâti (7) est constitué par une poutre rigide pourvue d'une part de moyens (6) pour la fixer directement sur la flèche pivotante (3) d'un chargeur (2) qui peut être monté sur un tracteur (1), et d'autre part d'une (8) ou plusieurs poutrelles rigides(pour relier un autre point de la poutre à un autre point dudit chargeur. 13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le bâti (7) est constitué par une poutre rigide pourvue de moyens (6) pour la fixer de façon articulée sur la flèche (3) d'un chargeur qui peut être monté sur un tracteur, et en ce qu'il est prévu une ou plusieurs poutrelles rigides (8) pour relier de façon articulée un autre point (9) de ladite flèche avec un point (30) du bras ou de la bielle, distinct des articulations (19, 31) dudit bras ou de ladite bielle sur le bâti (7) ou sur la traverse (15). 14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il est adapté à la manutention des balles de paille ou de foin.