Brevet FR2663383A1 — publié le 19911220

La présente invention concerne un dispositif de liaison pivotante avec une tige ou analogue, notamment une tige de vérin. L'invention concerne également une benne preneuse pourvue d'un vérin d'actionnement ainsi équipé. Les bennes preneuses connues comportent généralement deux godets suspendus de façon articulée à l'extrémité de la tige d'un vérin double effet et reliés par des bielles au corps du vérin. Ces godets peuvent ainsi pivoter à volonté autour de deux axes très voisins, portés par la tige du vérin, équivalents à un axe commun. Les godets peuvent ainsi, soit se rejoindre selon un plan de joint sensiblement vertical pour saisir des matériaux, soit s'écarter l'un de l'autre pour relâcher ces matériaux et le cas échéant retourner prendre une pelletée suivante de ces matériaux. Habituellement, la tige du vérin est fixée au bras de la pelleteuse et le corps se déplace le long de la tige. Les axes de pivotement des deux godets sont en général supportés par un support central relié à l'extrémité inférieure de la tige de vérin. Habituellement, le support central repose lui-meme librement sur la surface supérieure d'un écrou bloqué en position réglable sur un embout inférieur fileté de la tige de vérin. La position de l'écrou sur la tige est réglée de façon que les godets soient juste fermés lorsque le corps du vérin est en position extrême inférieure par rapport à la tige, ce qui correspond pour les godets à une position d'ouverture maximale lorsque le corps du vérin est sensiblement à son autre position extrême. Dans un tel dispositif, des contraintes très fortes s'exercent sur l'embout fileté muni de son écrou ainsi que sur la région de la tige de vérin proche de l'écrou et sur le support central. En effet, les organes ci-dessus transmettent l'effort du vérin qui peut être très important et ils sont très exposés aux chocs contre les matériaux à saisir. En particulier, comme les godets subissent en service de légères rotations autour de l'axe du vérin, cela se traduit par un frottement sous très forte charge entre le support central auquel les godets sont articulés et l'écrou. Il en résulte à l'interface entre le support et l'écrou une forte usure qui nécessite de régler périodiquement l'écrou, faute de quoi la benne preneuse ne pourrait plus se fermer complètement après un certain temps d'utilisation. Au-delà d'une certaine usure il convient d'ailleurs de remplacer cet écrou. En même temps, il se produit une usure très rapide de la région de la tige de vérin proche de l'écrou de butée, car c'est sur cette région que porte et pivote le support central. De plus, bien que les forces s'exerçant sur le support central soient théoriquement toujours dirigées vers le bas, on constate en pratique des rebonds du support central, par conséquent des chocs sur l'écrou, qui rendent encore plus critiques les conditions de travail de l'embout fileté et de l'écrou. Si le support central a du jeu diamétrai sur la tige au vérin, ces mouvements de rebond favorisent en outre l'entrée de particules abrasives et génératrices de frottement entre la tige et l'alésage du support. Dans les conditions habituelles d'utilisation sur des chantiers de construction, on constate que la tige de vérin a ainsi une faible durée de vie. Cela entraine la nécessité de remplacer fréquemment cet organe qui représente plus de la moitié du prix du vérin. A ce coût direct, s'ajoutent le coût d'immobilisation de l'engin et des véhicules de transport associés (camions) ainsi que le coût du transfert en atelier de réparation de l'ensemble "benne preneuse" à remettre en état. La présente invention a pour but de réaliser un dispositif de liaison pivotante avec une tige ou analogue, notamment pour la liaison pivotante d'un support central de benne preneuse avec une tige de vérin, permettant de s'affranchir, dans une très large mesure, du problème du jeu diamétral du support, de l'usure de la tige dans sa région située au niveau du pivotement, et qui empêche l'élément pivotant de décoller significativement de l'écrou ou autre butée réglable. La présente invention a pour objet un dispositif pour monter de façon pivotante un élément muni d'un alésage sur une tige ou analogue traversant cet alésage, ce dispositif comportant des moyens de butée réglables en position sur la tige, l'élément étant monté pivotant autour de la tige et appuyé axialement contre les moyens de butée réglables, caractérisé en ce qu'il comprend une surface tronconique externe, qui est solidaire de ladite tige et s'évase en s'éloignant des moyens de butée, et en ce que l'alésage de l'élément comporte une surface tronconique interne conjuguée de ladite surface tronconique externe, les moyens de butée pouvant prendre par réglage une position dans laquelle ils maintiennent les deux surfaces tronconiques en appui axial mutuel libre. L'invention a également pour objet une benne preneuse comprenant - deux godets - un vérin d'actionnement des deux godets qui sont disposés symétriquement par rapport à une tige du vérin - un support monté pivotant sur la tige, auquel sont articulés les godets - un dispositif de liaison pivotante du support avec la tige ; et - deux bielles s'étendant chacune entre l'un des godets et le corps du vérin, caractérisée en ce que le dispositif de liaison pivotante est conforme à l'une des revendications 1 à 7, le support constituant l'élément muni d'un alésage. L'appui axial entre les surfaces tronconiques qui s'évasent en direction opposée à la butée empêche l'élément pivotant de s'écarter significativement de la butée. L'usure résultant des contraintes, des chocs et du pivotement sous charge sur la tige de vérin peut être aisément compensée par un simple réglage des moyens de butée réglables. Cela permet de réduire de façon importante la fréquence de remplacement de la tige et par conséquent le coût de la maintenance. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront dans la description que l'on va donner maintenant, à titre non limitatif, d'un mode de réalisation de cette invention, en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en élévation d'une benne preneuse selon l'invention en position d'ouverture, le godet droit de la benne présentant un arrachement et une coupe partielle - la figure 2 est une vue en élévation avec demi-coupe axiale, à échelle agrandie, du dispositif de liaison pivotante entre la tige de vérin et le support central de la benne de la figure 1 ; et - la figure 3 est une vue de dessus du support central de la figure 2. Une benne preneuse 1 conforme à l'invention (voir figure 1) comprend un vérin 2 ayant une tige centrale 3 accrochée par une extrémité supérieure 5 à un bras mobile d'un engin de chantier non représenté, tel qu'une pelleteuse. Le vérin 2 est du type à double tige, c'est-àdire que la tige 3 sort par les deux extrémités d'un corps 7 du vérin, le corps 7 pouvant coulisser le long de la tige, laquelle est élargie à l'intérieur du corps pour former un piston. De plus, le vérin est à double effet, c'est-à-dire que le corps est déplaçable à force dans un sens ou dans l'autre le long de la tige, selon que de l'huile sous pression est envoyée dans l'une ou dans l'autre des extrémités du corps du vérin. La benne comprend en outre deux godets 15 qui sont articulés chacun par un axe 19 tourillonnant dans un trou 10 (figure 2) ménagé dans un support central 23 dont un alésage est traversé par la tige 3 du vérin 2, d'axe géométrique Z. Les deux axes 19 sont parallèles l'un à l'autre et voisins l'un de l'autre. L'alésage du support central 23 comporte une surface tronconique interne 31 conjuguée d'une surface tronconique externe 33 qui est solidaire de la tige 3 (voir figure 2). Les surfaces tronconiques 31 et 33 s'évasent en s'éloignant de l'extrémité inférieure de la tige constituée par un embout fileté 25. Au montage, après avoir enfilé le support 23 sur la tige 3 de façon à faire venir en contact mutuel doux les surfaces 31 et 33, on visse un écrou 20 sur l'embout fileté 25 et on règle sa position pour qu'une face d'extrémité 35 de l'écrou vienne en contact doux avec une face d'extrémité 37 du support 23, les surfaces 35 et 37 étant sensiblement planes et perpendiculaires à l'axe Z. Le support 23 peut ainsi tourner autour de l'axe Z par rapport à la tige 3 et à l'écrou 20 bloqué sur elle. Plus précisément, le support 23 est prisonnier axialement entre l'écrou 20 et la surface tronconique extérieure 33. La pente des surfaces tronconiques 31 et 33 par rapport à leur axe Z est suffisante pour qu'une force d'appui axial entre elles ne produise qu'un effet de serrage qui est spontanément réversible dès la disparition de l'effort, et non pas un serrage qui ne serait réversible qu'à condition d'appliquer un effort en sens inverse. Dans l'exemple , cette pente est de 5030', mais pourrait être plus élevée, notamment si le coefficient de frottement entre les surfaces 31 et 33 est relativement élevé. L'écrou 10 est un écrou partiellement fendu d'un type classique ou de préférence un écrou borgne selon la demande nO 90 07 497 du 15 Juin 1990 au nom du Demandeur, comprenant deux demi-écrous serrables sur l'embout 25 par des vis tangentielles. Dans un cas comme dans l'autre, l'écrou 20 peut être bloqué en n importe quelle position sur l'embout 25 sans s'appuyer fortement sur la face 37. Dans le mode de réalisation représenté, la surface tronconique 33 solidaire de la tige 3 est constituée par une surface externe d'un manchon 39. Ce manchon 39 est bloqué sur la tige par emmanchement conique autobloquant entre un alésage conique 41 du manchon et une portée conique conjuguée 43 ménagée sur la tige 3 du vérin. L'alésage conique 41 et la portée conique 43 s'évasent dans le même sens que la surface tronconique externe du manchon, c'est-à-dire en direction opposée à l'écrou 20 formant butée réglable. Par "emmanchement conique autobloquant" on entend un emmanchement fixe qui en raison de la valeur faible de la pente des surfaces coniques concernées ne peut être défait qu'en exerçant une action positive telle que des chocs ou un chauffage, ou encore un effort axial dans le sens du désemmanchement. A titre d'exemple, la pente de la surface de l'alésage conique 41 et de la portée conique 43 par rapport à l'axe Z du manchon est de 1025', ctest-à-dire nettement moindre que la pente précitée des surfaces tronconiques 31 et 33. Le support 23 réalisé en acier reçoit avantageusement un traitement de surface du type sulfinisation, consistant dans un durcissement superficiel accompagné de la présence de liaison soufrées ayant un effet auto-lubrifiant. Ce traitement affecte notamment la face tronconique interne 33, la surface d'extrémité 37 et les trous 10. Dans ces conditions, le coefficient de frottement entre le support 23 et le manchon 39 est faible, et c'est pourquoi une pente de l'ordre de 50 pour les surfaces tronconiques 31 et 33 suffit pour éviter que leur emmanchement soit autobloquant. Au contraire, le manchon 39 réalisé en acier non traité a un coefficient de frottement relativement élevé sur la portée 43 de la tige 3. Le manchon 39 peut être monté sur la tige 3 par emmanchement à chaud, mais à température modérée, par exemple entre 500 et 2000 C. I1 est avantageux que le manchon 39 forme sur la tige 3 un épaulement 44 à son extrémité vers laquelle s'évase la surface tronconique externe 31. L'épaulement 44 permet d'extraire aisément le manchon 39 en actionnant le corps 7 du vérin 2 vers le bas après avoir intercalé entre l'épaulement 44 et le corps 7 (en trait mixte à la figure 2) les deux branches 51 d'un outil en forme de fourche. L'extrémité de la surface tronconique interne 31 opposée à l'écrou 20 comporte un élargissement 53 dans lequel est monté un joint d'étanchéité 55. la surface tronconique interne comporte en outre une gorge périphérique 57 reliée à un raccord 59 pour une pompe à graisse. D'autres tels raccords 61, également pratiqués dans le support 23, débouchent dans les trous 10. L'extrémité supérieure du corps 7 est solidaire d'une pièce formant support d'articulation 9 pour deux paires de bielles 11 symétriques par rapport à l'axe longitudinal Z du vérin. Une bielle de chaque paire est visible à la figure 1, l'autre étant cachée par celle qui est visible. Les deux bielles d'une même paire pivotent autour d'un même axe 12 porté par le support 9 et sont articulées, à leurs extrémités opposées à l'axe 12, à un même axe 17, supporté par la paroi de fond de l'un respectif des deux godets 15, disposés symétriquement par rapport à l'axe Z du vérin 2. Pour passer de la position d'ouverture maximale représentée à une position de fermeture non représentée de la benne 1, on fait descendre le corps 7 le long de la tige 3 pour que les bielles 11 fassent pivoter les godets 15 autour de leur axe respectif 19 jusqu'à ce que les bords ouverts 26 des godets 15 soient jointifs dans un plan contenant l'axe Z du vérin 2. Pendant ce mouvement, toute la force du vérin peut être nécessaire si les matériaux à saisir dans la benne offrent une résistance maximale. Cette force appliquée par les bielles 11 est transmise par les godets 15 au support 23 qui la transmet lui-même intégralement à l'écrou 20, et au filetage reliant l'écrou 20 à l'embout 25.Pendant ces efforts, la résistance rencontrée par les godets est en général non symétrique et il en résulte de légères rotations, autour de l'axe Z du vérin, sous très forte pression, entre les deux surfaces 35 et 37, avec possibilité de forces radiales importantes entre les surfaces tronconiques 31 et 33. Les rotations précitées sont encore bien plus importantes si la benne preneuse est du type rotatif, c'est-à-dire avec possibilité de commander une rotation du corps 7 du vérin et des godets 15 autour de la tige 3. De plus, des contraintes plus ou moins fortes peuvent parfois provenir de certaines répartitions irrégulières des matériaux à saisir, lorsque par exemple des masses de ces matériaux bloquent par l'intérieur les parois des godets dans leur mouvement descendant. Dans un tel cas, comme les matériaux forment butée pour les godets, la pression motrice du vérin tend à faire remonter les axes 19, qui exercent alors une forte pression sur les trous 10 du support central 23. La remontée du support 23 le long de la tige 3 est alors empêchée par l'appui axial entre les surfaces tronconiques 31 et 33 du support 23 et respectivement du manchon 39. Le manchon 39 est lui-même empêché d'effectuer un tel mouvement le long de la tige 3 compte-tenu du sens de la conicité de l'alésage 41 et de la portée 43. Après une certaine durée d'exploitation de la benne preneuse ci-dessus, les usures constatées d'une part sur les surfaces tronconiques en contact 31 et 33, et d'autre part sur les faces d'extrémité en contact 35 et 37, ont toutes deux pour effet d'accroître le jeu minimal existant initialement entre les surfaces tronconiques 31 et 33. Lorsque le jeu ainsi accru dépasse la limite admissible, il est possible, par une seule opération de réglage de la position de l'écrou de butée 20, de rattraper le jeu excessif résultant de l'usure des surfaces tronconiques 31 et 33 et des surfaces 35 et 37. Ce réglage peut évidemment être opéré sur le site même du chantier, l'immobilisation étant réduite au minimum. Ce n'est qu'après une durée d'exploitation beaucoup plus longue, lorsque l'usure du manchon 39 est telle que, par exemple, son épaisseur résiduelle ne permet plus de garantir sa tenue mécanique à l'égard des chocs se produisant habituellement, que l'on doit procéder au remplacement de ce manchon Pour cela, après avoir démonté l'écrou 20 et le support central 23, on peut par exemple utiliser l'outil en forme de fourche précédemment évoqué 51 pour extraire le manchon 39 et le remplacer par un manchon neuf. La tige de vérin n'est donc pas à remplacer. Au total, le dispositif de l'invention permet de rattrapper facilement tous les jeux en cours d'exploitation et accroit considérablement la durée de vie de la tige de vérin, cette durée de vie devenant du même ordre que celle des autre parties du vérin. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation que l'on vient de décrire, et on peut leur apporter de nombreuses modifications sans sortir du cadre de cette invention. L'orifice axial du manchon 39 peut avoir une section transversale non circulaire, par exemple polygonale. Le manchon 39 peut être solidarisé avec la tige 3 par des moyens de fixation amovibles tels que des vis ou des boulons. L'invention permet aussi de réaliser la surface tronconique externe directement sur la tige du vérin. En effet, si cette surface est usée, la tige du vérin n'est pas nécessairement à remplacer puisque le jeu en résultant est rattrapable en réglant les moyes de butée. L'invention est applicable à des liaisons pivotantes très diverses, notamment les liaisons travaillant sous forte charge avec une direction d'effort axial prépondérante (supportée par la butée) et une autre occasionnelle supportée par l'appui axial entre les surfaces tronconiques 31 et 33. Si par exemple l'effort prépondérant était dirigé vers le corps d'un vérin (dans une application autre qu'une benne preneuse), l'écrou pourrait être non borgne et monté sur la tige en-deçà de la surface extérieure tronconique, qui s'évaserait vers l'extrémité de la tige. REVENDICATIONS 1. Dispositif de liaison pivotante pour monter de façon pivotante un élément (23) muni d'un alésage (3) sur une tige ou analogue, traversant cet alésage, ce dispositif comportant des moyens de butée (20) réglables en position sur la tige (3), l'élément (23) étant monté pivotant autour de la tige (3) et appuyé axialement contre les moyens de butée réglables (20), caractérisé en ce qu'il comprend une surface tronconique externe (33), qui est solidaire de ladite tige (3) et s'évase en s'éloignant des moyens de butée (20), et en ce que l'alésage de l'élément (23) comporte une surface tronconique interne (31) conjuguée de ladite surface tronconique externe (33), les moyens de butée (20) pouvant prendre par réglage une position dans laquelle ils maintiennent les deux surfaces tronconiques en appui axial mutuel libre. 2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la surface tronconique externe (33) est portée par un manchon (39) fixé à la tige (3). 3. Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que le manchon (39) est bloqué sur la tige (3) par emmanchement conique autobloquant entre un alésage conique (41) du manchon (39) et une portée conique conjuguée (43) de la tige (3), l'alésage conique (41) et la portée conique (43) s'évasant dans le même sens que la surface tronconique externe (33) du manchon (39). 4. Dispositif conforme à la revendication 3, dans lequel la tige est une tige (3) de vérin (2), caractérisé en ce que le manchon (39) est emmanché sur la tige (3) à proximité des moyens de butée (20). 5. Dispositif conforme à l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la pente de la surface tronconique externe (33) du manchon (39) par rapport à son axe est supérieure à celle de son alésage conique (41) par rapport à l'axe de cet alésage. 6. Dispositif conforme à l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le manchon (39) forme sur la tige (3) un épaulement (44) à son extrémité vers laquelle s'évasela surface tronconique externe (33). 7. Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit élément (23) est traité en surface, de préférence par sulfinisation, pour réduire au moins sur la surface tronconique interne (31) et sur une face (37) de contact avec les moyens de butée (20), pour réduire son coefficient de frottement et augmenter sa dureté au contact avec les moyens de butée (20) et avec la surface tronconique externe (33). 8. Benne preneuse (1) comprenant - deux godets (15) - un vérin (2) d'actionnement des deux godets (15) qui sont disposés symétriquement par rapport à une tige (3) du vérin (2) - un support (23) monté pivotant sur la tige, auquel sont articulés les godets (15) - un dispositif de liaison pivotante du support avec la tige ; et - deux bielles s'étendant chacune entre l'un des godets et le corps du vérin, caractérisé en ce que le dispositif de liaison pivotante est conforme à une des revendications 1 à 7, le support constituant l'élément muni d'un alésage. 9. Benne preneuse conforme à la revendication 8, caractérisée en ce que le support (23) comprend des trous (10) de passage pour des axes (19) de pivotement des godets, caractérisée en ce que les trous (10), la surface tronconique interne (31) et une face (37) d'appui contre les moyens de butée (20) ont fait l'objet d'un traitement de surface à effet durcissant et anti-friction, en particulier un traitement de sulfinisation.