Brevet FR2600634A1 — publié le 19871231

DISPOSITIF DE COMMANDE D'ARTICULATION DE DEUX BRAS D'UN ENGIN La présente invention a trait aux engins de levage telles que les grues et concerne plus particulièrement les dispositifs de commande des mouvements d'articulation des différents bras de la flèche équipant de tels engins. D'une manière classique, la flèche d'une grue comporte un bras, appelé bras mobile dans le contexte de la présente invention,qui, à une de ses extrémités, est monté articulé sur un bras, appelé bras fixe et, à l'autre de ses extrémités, doit, au moyen d'un organe de préhension approprié, supporter la charge à soulever. Eventuellement, le bras mobile est télescopique pour pouvoir moduler la longueur dudit bras. La commande du mouvement d'articulation du bras mobile s'opère souvent à l'aide d'un vérin dont le corps d'une part, est monté articulé sur le bras fixe et dont la tête d'autre part, est montée articulée sur le bras mobile.Ce vérin, qui est positionné à l'intérieur du compas que forment les deux bras lorsque le bras mobile est monté- articulé sur son extrémité, peut également être positionné à l'extérieur du compas lorsque ledit bras mobile est articulé sur un point situé sur sa longueur où il définit un levier. Cette disposition du vérin entre les deux bras présente de nombreux inconvénients. D'une part, elle impose un développement des tiges des vérins proportionnel à l'amplitude du débattement du bras mobile. D'autre part, elle limite considérablement l'ouverture du compas à des angles inférieurs à 1000. Pour obtenir des angles supérieurs, il est nécessaire d'utiliser des biellettes de démultiplication qui ne permettent -d'atteindre que des angles de 1200. De telles bielletes ont été décrites et représentées dans le brevet français n02.050.593 pour un l'Procédé de régulation pour le relevage d'un bras articulé sur une structure et dispositif de relevage faisant application du procédé" et dans le brevet français n02.039.262 pour une "Grue hydraulique mobile". La présente invention permet de remédier aux inconvénients des dispositifs classiques qui limitent l'expansion angulaire entre les deux bras fixe et mobile d'une flèche de grue. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de commande du mouvement d'articulation d'une flèche de grue comprenant au moins un bras fixe et un bras mobile articulés à une extrémité, remarquable en ce qu'il comprend - au moins une bielle dont le pied est monté rotatif autour du point d'articulation des deux bras, - un premier vérin calé entre la tête de ladite bielle et le bras fixe, - et un deuxième vérin calé entre la tête de ladite bielle et le bras mobile. La présence de la bielle entre les deux vérins permet, sans effort important, d'obtenir entre le bras fixe et le bras mobile, des débattements dont les angles peuvent facilement dépasser 1800. En effet, les moments des forces appliquées sur le bras mobile pour assurer l'articulation de ce dernier par rapport au bras fixe, sont reportés sur la bielle et déterminés par le produit de la distance séparant les points d'articulation du pied et de la tête de cette dernière par l'intensité de la force qui est appliquée sur la tête de ladite bielle. En outre, pour un même moment, l'intensité des forces à appliquer sur la tête de la bielle est moins importante lorsque l'angle formé par la direction des forces et la droite passant par le pied et la tête de la bielle forme un angle droit ou proche d'un angle droit.Ce dispositif de commande du mouvement d'articulation de la flèche d'une grue est particulièrement caractérisé par la disposition originale de ses organes et notamment par les deux vérins qui, travaillant ensemble selon les mêmes efforts, peuvent être identiques. Ce dispositif de commande est donc particulièrement indiqué pour une production en série des vérins. Selon un premier mode de réalisation préférée de l'invention, les premier et deuxième vérins peuvent être pilotés individuellement par une centrale hydraulique programmée qui gère, en fonction de certains paramètres (pression à l'intérieur des corps des vérins, degré de l'angle d'ouverture du compas formé par les deux bras, etc...), les alimentations des corps des vérins qui assurent les déploiements de leurs tiges. Selon un deuxième mode de réalisation préférée de l'invention, les premier et deuxième vérins sont identiques et sont alimentés simultanément. L'alimentation d'un vérin par rapport à l'autre est assujettie aux différences de pressions décelées à l'intérieur des corps desdits vérins afin que ces derniers travaillent toujours avec les mêmes efforts. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le dispositif de commande du mouvement d'articulation de l'invention comprend une deuxième bielle dont le pied est monté rotatif autour du point d'articulation des deux bras et un troisième vérin calé entre les têtes des deux bielles. Cette deuxième bielle permet d'ouvrir l'expansion angulaire du compas formé par les deux bras tout en limitant l'angle d'ouverture que forment la direction des forces appliquées par les vérins sur leur tête et l'axe des dites bielles passant par le pied et la tête de celles-ci. D'autres bielles peuvent être ainsi disposées en éventail autour du point d'articulation des deux bras afin de décomposer le calcul des moments. Bien que les caractéristiques générales de l'invention considérées comme nouvelles aient été exprimées ci-dessus, de plus amples détails concernant un mode préféré de réalisation d'un dispositif de commande conforme à la présente invention, seront mieux compris en se référant à la description détaillée ci-dessous et aux dessins l'accompagnant où La figure 1 est une vue schématique d'un tel dispositif équipant deux bras d'une flèche de grue disposés dans le prolongement l'un de l'autre; La figure 2 est une vue schématique de la flèche de la figure 1 dans laquelle les deux bras dessinent entre eux un angle aigu; La figure 3 est une vue schématique de la flèche de la figure 1 dans laquelle les deux bras dessinent un angle obtus. La figure 4 est une vue schématique de la flèche de la figure 1 faisant apparaître l'équilibre des moments. La flèche d'une grue se compose d'au moins deux bras dont l'extrémité de l'un, référencé 1 sur l'ensemble des dessins, est articulée sur l'extrémité de l'autre qui, référencé 2, est fixe par rapport par exemple au chassis-porteur de la tourelle d'une grue non représentée. Les deux bras 1 et 2 sont montés en libre rotation (flèche A) autour d'un axe 3. Sur cet axe de rotation 3, est installée une bielle 4 qui est formée de deux -flasques parallèles (une seule étant illustrée sur les dessins) reliés solidairement par une entretoise. Le pied 4a de cette bielle 4 est également monté en libre rotation (flèche A) sur les extrémités de l'axe 3. Conformément aux dispositions principales de l'invention, sur la tête 4b de la bielle 4, un maneton 5 est monté en libre rotation, maneton sur lequel sont articulés d'une part, la tige 6a d'un premier vérin 6 dont le corps 6b est monté articulé sur le bras fixe 2 et d'autre part, le corps 7b d'un deuxième vérin 7 dont la tige est montée articulée sur le bras mobile 1. Ainsi, une combinaison judicieuse des mouvements de déploiement et des mouvements de rétraction des tiges 6a et 7a des vérins 6 et 7 respectivement, permet - lorsque les deux tiges 6a et 7a sont à moitié déployées telles qu'elles sont représentées sur le dessin de la figure 1, de maintenir le bras mobile 1 dans le prolongement du bras fixe 2,; - lorsque les deux tiges 6a et 7a sont complètement rétractées à l'intérieur des corps 6b et 7b, telles qu'elles sont représentées sur le dessin de la figure 2, d'abaisser le bras mobile 1 par rapport à l'horizontale afin de former avec le bras fixe 2 un angle aigu; - lorsque les deux tiges 6a et 7a sont entièrement déployées, telles qu'elles sont représentées sur le dessin de la figure 3, de relever le bras mobile 1 par rapport à l'horizontale afin de former avec le bras fixe 2 un angle obtus. Comme on l'a précisé au début du présent mémoire, les deux vérins 6 et 7 peuvent être commandés individuellement par une centrale hydraulique programmée. Ils peuvent être également commandés simultanément par un distributeur qui gère l'alimentation de chaque corps 6b et 7b en fonction de la pression décelée à l'intérieur desdits vérins. A cet effet, la figure 4 a pour objet d'illustrer l'équilibre des moments s'opérant grâce au dispositif de commande de l'invention. On reconnaît sur ce dessin, le bras mobile 1, le bras fixe 2, l'axe d'articulation 3 des deux bras, la bielle 4, le premier vérin 6, le deuxième vérin 7. Lorsqu'une force F est appliquée à l'extrémité du bras mobile 2 (cette force F représentant la charge à soulever), il en résulte au point d'articulation 3, l'équilibre des moments suivants M = F x d = F6 x d6 = F7 x d7 où:: - d est la distance séparant le point d'application de la force F au point d'articulation 3 et projetée sur une droite normale à la direction de la force F, - F6 est la force du vérin 6 appliquée sur la bielle 4, - F7 est la force du vérin 7 appliquée sur la bielle 4, - d6 est la distance séparant le pied 4a de la tête 4b de la bielle 4, projetée sur une droite normale à la direction de la force F6, - d7 est la distance séparant le pied 4a de la tête 4b de la bielle 4, projetée sur une droite normale à la direction de la force F7. Aussi, l'alimentation simultanée des deux corps 6b et 7b des vérins 6 et 7, est contrôlée automatiquement pour maintenir l'équilibre des moments. Par exemple, si le vérin 6 est aiimenté par la pompe hydraulique pour soulever la charge F, l'intensité de la force F6 augmente et la distance d6 diminue. Pour maintenir l'équilibre des moments, l'alimentation de la pompe hydraulique va se dériver automatiquement vers le vérin F7 afin d'augmenter la force F7 et diminuer la distance d7. Dès que la distance d7 est inférieure à celle de d6, l'alimentation de la pompe se dirige automatiquement vers le corps 6b du vérin 6 afin de rétablir lléquilibre. Ainsi, une alimentation commune des deux vérins 6 et 7 a permis de constater une rotation libre de la bielle 4 autour de l'axe 3 controlée par l'équilibre des moments et qui a tendance à maintenir les égalités qui suivent - d6 = d7 - F6 = F7. On comprend que le dispositif, qui vient d'être ci-dessus décrit et représenté, l'a été en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, divers aménagements, modifications et améliorations pourront être apportés à l'exemple ci-dessus, sans pour autant sortir du cadre de l'invention pris dans ses aspects et dans son esprit les plus larges. Il va de soi bien évidemment que les différents organes nécessaires au fonctionnement du dispositif de l'invention ont été représentés dans leur forme la plus élémentaire, ignorant les accessoires tels que , les supports des axes, les flexibles d'alimentation, les clapets de protection car ceux-ci, qui seront judicieusement agencés par un homme de métier, n'apportent rien de plus à la compréhension des concepts fondamentaux de l'invention. Afin de permettre une meilleure compréhension des dessins, une liste des références avec leurs légendes est ci-après énumérée. 1 ................................ bras mobile 2 ................................ bras fixe 3 - ....,.....-... axe d'articulation 4 ................................ bielle 4a ............................... pied de la bielle 4 4b ............................... tête de la bielle 4 5 ................................ maneton 6 ................................ premier vérin 6a ............................... tige du vérin 6 6b ............................... corps du vérin 6 7 ................................ deuxième vérin 7a ............................... tige du vérin 7 7b ............................... corps du vérin 7 F ................................ la force d'une charge appliquée l'extrémité du bras mobile 2 F6 ............................... la force du vérin 6 appliquée sur la bielle 4, F7 ............................... la force du vérin 7 appliquée sur la bielle 4, d ................................ la distance séparant le point d'application de la force F au point d'articulation 3 et projetée sur une droite normale à la direction de la force F, d6 ............................... la distance séparant le pied 4a de la tête 4b de la bielle 4, projetée sur une droite normale à la direction de la force F6, d7 ............................... la distance séparant le pied 4a de la tête 4b de la bielle 4, projetée sur une droite normale à la direction de la force F7. R.E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif de commande du mouvement d'articulation (flèche A) de deux bras (1 et 2) articulés à une de leurs extrémités dont l'un (2) est fixe et l'autre (1) est mobile par rapport au premier, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il comprend - au moins une bielle (4) dont le pied (4a) est monté rotatif autour du point d'articulation (3) des deux bras (1 et 2), - un premier vérin (6) calé entre la tête (4b) de ladite bielle (4) et le bras fixe (2), - et un deuxième vérin (7) calé entre la tête (4b) de ladite bielle (4) et le bras mobile (1). 2. Dispositif selon la revendication 1, CAI1ACTERISE PAR LE FAIT QUE la susdite bielle est montée en libre rotation autour du point d'articulation (3) des deux bras (1 et 2). 3. Dispositif selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le corps (6b) du premier vérin (6) est articulé sur le br.as fixe (2) et sa tige (6a) est articulée sur la tête (4b) de la bielle (4). 4. Dispositif selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le corps (7b) du deuxième vérin (7) est articulée sur la tête (4b) de la bielle (4) et sa tige (7a) est articulée sur le bras mobile (1). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE la tige (6a) du premier vérin (6) et le corps (7b) du deuxième vérin (7) sont montés articulés autour d'un maneton (5) monté en libre rotation dans la tête (4b) de la susdite bielle (4). 6. Dispositif selon l'ensemble des revendications 1 à 5, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les premier (6) et deuxième (7) vérins sont pilotés individuellement par une centrale hydraulique programmée qui gère les alimentations des corps (6b et 7b) des vérins (6 et 7) qui assurent les déploiements de leurs tiges (6a et 7a). 7. Dispositif selon l'ensemble des revendications 1 à 5, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les premier (6) et deuxième (7) vérins sont identiques et sont alimentés simultanément. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il comprend une deuxième bielle dont le pied est monté rotatif autour du point d'articulation (3) des deux bras (1 et 2) et un troisième vérin calé entre les têtes des deux bielles.