Brevet FR2727449A1 — publié le 19960531

A La présente invention concerne un dispositif d'arti- culation destiné à monter un outil sur un engin. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif d'articulation qui utilise un bras de levage à la manière d'une flèche pour relier l'outil à l'engin. Dans des engins de terrassement, tels que des char- geuses à roues, un outil tel qu'un godet est monté à l'extrémité frontale de l'engin au moyen d'un dispositif d'articulation qui permet la manipulation du godet afin de fouiller le sol et de charger des matériaux de diverses manières. Le godet est monté sur l'engin, par l'intermédiaire d'un ou plusieurs bras de levage, et est levé dans un plan vertical au moyen d'une paire de vérins hydrauliques qui s'étendent entre le bras de levage et l'engin. Une portion du dispositif d'articulation comprend généralement une combinaison d'articulations qui relie une portion supérieure du godet à un autre vérin hydraulique qui, lorsqu'il est activé, fait pivoter le godet par rapport au bras de levage. Avec ce type d'articulation, des matériaux peuvent être chargés dans le godet en utilisant la force mnotrice du véhicule et peuvent être levés par les bras de levage. Les matériaux peuvent ensuite être déversés dans un camion voisin ou peuvent être transportés dans le godet pour être déposés à un autre endroit. Pendant le fonctionnement de la chargeuse à roues, le godet et le dispositif d'articulation sont soumis à des forces diverses, parfois de forte amplitude. Chaque constituant du dispositif d'articulation doit, pour cette raison, être de taille suffisante et d'une structure adaptée pour supporter les forces rencontrées pendant le fonctionnement. On notera cependant que, outre le fait que la taille et la structure des constituants respectifs d'un dispositif d'articulation sont critiques, le poids de ces constituants est également critique. Il est donc fortement souhaitable de disposer d'un dispositif d'articulation qui est, non seulement suffisamment résistant pour supporter des charges importantes mais qui, de plus, n'augmente pas de manière excessive le poids de l'engin, ce qui risquerait de nuire aux performances de l'engin. Dans certains cas, des dispositifs d'articulation connus utilisent un bras de levage unique au lieu d'une paire de bras de levage qui s'étendent, généralement, entre le godet et l'engin. Une telle structure est décrite dans le brevet américain n 4 768 917 délivré à Anthony L. GARMAN le 6 septembre 1988. Dans cette structure, le dispositif d'inclinaison utilise un levier d'inclinaison qui est un élément allongé ayant trois zones distinctes de liaison qui subissent la plupart des charges pendant le fonctionnement de l'engin. Ces zones de charge sont situées aux points de liaison entre le levier d'inclinaison et le vérin d'inclinaison, et entre les articulations d'inclinaison et le godet. Commre ces zones sont distinctes et sont réparties le long du levier d'inclinaison, la masse du levier d'inclinaison doit être augmentée à chacun de ces endroits pour s'adapter à la charge qui sera appliquée à l'articulation de chacune de ces zones. Bien que cela ne soit pas nécessairement un inconvénient majeur pour des chargeuses à roues qui sont relativement petites, l'augmentation de la masse dans chacune des trois zones de liaison conduit à une augmentation considérable du poids lorsque cette structure est utilisée dans des véhicules de taille importante. Non seulement, l'augmentation du poids nuit aux performances de l'engin, mais elle augmente également considé- rablement le coût des constituants. Un autre inconvénient d'une telle structure est qu'il est nécessaire d'utiliser deux arti- culations d'inclinaison sur des côtés opposés du levier d'inclinaison. Cela augmente non seulement le poids global de l'articulation mais augmente également le nombre de constituants. La présente invention vise à résoudre un ou plusieurs des problèmes cités ci-dessus. Selon un premier aspect, la présente invention prévoit un dispositif d'articulation destiné à relier un outil à un engin. Le dispositif d'articulation comprend une première articulation ayant une première portion terminale reliée à l'outil et une seconde portion terminale reliée à l'engin. La première articulation est susceptible d'être déplacée dans un plan sensiblement vertical par rapport à l'engin. Le dispositif comporte également une seconde articulation ayant une première portion terminale à embranchement définissant une paire de platines espacées l'une de l'autre. Une deuxième portion terminale de la deuxième articulation est reliée à pivotement à l'outil. Le dispositif comprend également une troisième articula- tion ayant une première portion terminale à embranchement, positionnée pour enfourcher la première articulation et, reliée à pivotement à cette dernière. Une deuxième portion terminale de la troisième articulation est positionnée entre les platines définies par la première portion terminale de la seconde arti- culation, et est reliée à pivotement aux platines. Le dispositif ccmporte, en outre, des moyens pour faire pivoter l'outil par rapport à la première articulation, ces moyens ayant une première portion terminale reliée à l'engin et une seconde portion terminale, positionnée entre les platines définies par la première portion terminale de la deuxième articulation, en étant montée à pivotement sur les platines. Selon un autre aspect de la présente invention, il est prévu un dispositif d'articulation pour relier un outil à un engin. Le dispositif d'articulation comprend un bras de levage du type flèche qui possède une première portion terminale à embran- chement montée à pivotement sur l'outil. Une deuxième portion terminale du bras de levage est montée à pivotement sur l'engin à un point situé sensiblement le long de la ligne centrale de l'engin. Le bras de levage est susceptible d'être déplacé par rapport au véhicule le long d'un plan sensiblement vertical. Le dispositif comporte également un levier d'inclinaison ayant une première portion terminale à embranchement définissant une paire de platines espacées l'une de l'autre et une seconde portion terminale qui est montée à pivotement sur l'outil à un point positionné sensiblement sur une ligne centrale définie par l'outil. Le dispositif comporte également une articulation d'inclinaison ayant une première portion terminale à embranche- ment définissant une paire de bras qui sont positionnés sur des côtés opposés du bras de levage et qui sont reliés à pivotement au bras de levage. Une deuxième portion terminale de l'articula- tion d'inclinaison est positionnée entre les platines définies par la première portion terminale du levier d'inclinaison et est montée à pivotement sur ce dernier. Le dispositif comporte en outre un vérin d'inclinaison ayant une première portion terminale qui est montée à pivotement sur l'engin et une deuxième portion terminale qui est positionnée entre les platines définies par la première portion terminale du levier d'inclinaison en étant montée à pivotement sur ces platines. Le vérin d'inclinaison est destiné à être actionné pour déplacer l'outil par rapport au bras de levage. Selon un autre aspect de la présente invention, il est prévu un dispositif d'articulation d'inclinaison destiné à un outil qui est monté sur un engin au moyen d'un bras de levage central destiné à autoriser un déplacement dans un plan sensible- ment vertical. Le dispositif d'articulation comprend un levier d'inclinaison ayant une première portion terminale à embran- chement qui définit une paire de platines espacées l'une de l'autre et une seconde portion terminale qui est reliée à pivotement à l'outil. Le dispositif comporte également une articulation d'inclinaison ayant une première portion terminale à embranchement, positionnée pour enfourcher le bras de levage et reliée à pivotement à ce dernier. Une seconde portion terminale de l'articulation d'inclinaison est positionnée entre les platines espacées l'une de l'autre et définies par le levier d'inclinaison, en étant reliée à pivotement à ces dernières. Le dispositif comporte en outre un vérin d'inclinaison ayant une première portion terminale reliée à l'engin et une seconde por- tion terminale qui est positionnée entre les platines espacées l'une de l'autre et définies par le levier d'inclinaison, et qui est reliée à pivotement sur ces platines. Le vérin d'inclinaison est susceptible d'être déplacé pour provoquer un pivotement de l'outil par rapport au bras de levage. Avec une structure d'articulation telle que décrite ci- dessus, on notera que les constituants sont conformés pour des masses appropriées à chacune des zones de support de charge des constituants respectifs. Il en résulte que le dispositif d'arti- culation confère une quantité maximum de capacité de portance de charge avec un poids global minimum. Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles: la figure 1 est une vue en perspective schématique d'un dispositif d'articulation destiné au fonctionnement d'un godet selon la présente invention; et la figure 2 est une ue en perspective schématique du dispositif d'articulation représenté à la figure 1, vu depuis l'arrière du godet. Les figures nmontrent une articulation de chargeuse 10 qui relie un outil 12 à un châssis 14 d'un engin (non représenté). Bien que l'outil puisse être choisi parmi un grand nombre d'outils divers, le mode de réalisation représenté illustre un godet du type de ceux utilisés classiquement en conjonction avec une chargeuse à roues. Le dispositif d'articulation 10 comprend une première articulation 16 ayant la forme d'un bras de levage directement positionné entre le châssis 14 et le godet 12. Le bras de levage est du type constitué d'une structure de flèche à simple entourage positionnée sensiblement dans un plan vertical qui coïncide avec une ligne centrale définie par l'engin. Bien que le mode de réalisation illustré montre une flèche obtenue à partir d'un moulage en raison de la courbure de la structure, on peut également concevoir que la flèche soit fabriquée autrement. Le bras de levage a une première portion terminale 18 qui est à embranchement pour définir une paire d'éléments de bras espaces (figure 2) qui sont reliés à pivotement au godet 12. Les liaisons entre le godet et les éléments de bras respectifs sont espacées l'une de l'autre en étant équidistantes mais sur des côtés opposés du plan vertical. La seconde portion terminale 22 du bras de levage a une structure pleine, ou sans embranchement, qui présente une largeur réduite par rapport à la première portion terminale et qui est montée à pivotement entre une paire de platines de montage 24 (figure 1) ou toute autre structure adaptée et définie par le châssis 14 le long du plan vertical. Le bras de levage est déplacé sensiblement le long du plan vertical par rapport à l'engin au moyen d'une paire de vérins de levage 26. Chaque vérin de levage a une première portion terminale 28, montée à pivotement sur le châssis 14, et une seconde portion terminale 30 qui est reliée à des surfaces latérales opposées 32 et 34 du bras de levage. La seconde portion terminale 30 de chaque vérin de levage est reliée à pivotement à une protubérance 36 qui s'étend vers l'extérieur depuis la portion latérale, respectivement, 32 ou 34 à un endroit qui est sensiblement à équidistance des première et seconde portions terminales 18 et 22 du bras de levage ainsi que des surfaces supérieure et inférieure 38 et 40 de ce bras. Le godet 12 est articulé, par rapport à son montage sur le bras de levage, au moyen de deuxième et troisième articula- tions, respectivement 42 et 44, qui sont positionnées entre le godet et le bras de levage 16. La seconde articulation ou levier d'inclinaison a une première portion terminale à embranchement 46 qui définit une paire de platines espacées l'une de l'autre 48. Comme il ressort mieux de la figure 2, une seconde portion terminale 50 du levier d'inclinaison 42 a une structure pleine, ou sans embranchement. La largeur de la seconde portion terminale est inférieure à celle de la première portion terminale et elle est montée à pivotement sur le godet. La liaison, entre la seconde portion terminale 50 du levier d'inclinaison et le godet, est située dans la partie supérieure et est centrée entre les liaisons entre les éléments de bras espacés 20 du bras de levage 16 et le godet. Une portion de liaison 52 s'étend entre les première et seconde portions, respectivement 46 et 50, et a une structure sensiblement similaire à celle d'une poutre en I. La troisième articulation, ou articulation d'incli- naison 44, est une articulation en forme de fourche qui a une première portion terminale 54 définissant une paire de portions de jambe 56. L'articulation de levier est positionnée pour encadrer le bras de levage d'une telle manière que chaque portion de jambe 56 est positionnée sur un côté opposé du bras de levage. Chaque portion de jambe 56 est montée à pivotement sur le bras de levage à un endroit qui est positionné sensiblement le long d'un plan qui passe à travers les première et seconde portions terminales 28 et 30 des vérins de levage 26. Une seconde portion terminale 58 de l'articulation d'inclinaison a une structure pleine, ou sans embranchement, qui présente une largeur sensible- ment réduite par rapport à la première portion terminale, de sorte que la seconde portion terminale peut être positionnée entre les platines 48 définies par la première portion terminale du levier d'inclinaison 42 en étant montée à pivotement sur une région inférieure des platines 48. Cette liaison entre la seconde portion terminale 58 de l'articulation d'inclinaison et la première portion terminale du levier d'inclinaison intervient sensiblement le long du plan vertical contenant la ligne centrale du bras de levage 16. Un moyen de pivotement du godet par rapport au bras de levage 16 est prévu sous la forme d'un vérin d'inclinaison 60. Le vérin d'inclinaison 60 a une première portion terminale 62 qui est reliée au châssis 14 et une seconde portion terminale 64 qui est positionnée entre les platines 48, et qui est reliée à pivo- tement à ces dernières. Le point de liaison entre la seconde portion terminale 64 du vérin d'inclinaison et les platines 48 intervient à un point situé le long d'une région supérieure des platines, immédiatement au-dessus de la liaison avec la seconde portion terminale 58 de l'articulation d'inclinaison 44. Lorsque le vérin d'inclinaison 60 est étendu et rétracté, le godet 12 pivote autour de son montage avec les éléments de bras 20 du bras de levage 16 par l'intermédiaire de sa liaison avec le levier d'inclinaison. Le fonctionnement d'un engin tel qu'une chargeuse à roues comprend généralement l'extraction de matériaux du sol ou d'un tas et le déversement de ces matériaux dans un camion voi- sin, ou le déplacement de ces matériaux jusqu'à un autre endroit. Le godet est tout d'abord chargé par l'action de la force motrice de la chargeuse à roues, en étant engagé dans un tas de matériaux. Le godet est simultanément levé par extension des vérins de levage 26 et tourné par rapport à l'engin, ou relevé, par rétractation du vérin d'inclinaison 60. Si les matériaux doivent être déversés dans un camion voisin, le godet est élevé jusqu'à dépasser les parois latérales du camion. L'engin est dirigé vers le camion jusqu'à ce que le godet s'étende au-dessus de la benne et le vérin d'inclinaison 60 est étendu pour faire tourner le godet vers l'extérieur de l'engin afin de déverser les matériaux du godet. Il est parfaitement connu, en particulier dans des engins de taille importante, que les forces appliquées au dispositif d'articulation peuvent être extrêmement importantes, en fonction de la force avec laquelle l'engin est engagé dans le tas de matériaux, du type de matériaux devant être extraits et de la quantité ou du poids du matériau levé et déversé du godet. Pour s'adapter aux charges les plus importantes, il est impératif que les constituants du dispositif d'articulation soient d'une masse suffisante, en particulier dans les zones de liaison entre les différents constituants. Au moyen du dispositif d'articulation 10 décrit ci- dessus, on notera que les points de liaison entre les consti- tuants d'articulation respectifs ont été groupés lorsque cela était possible et ont été prévus avec des masses suffisantes dans ces zones pour s'adapter aux charges nécessaires. Les zones qui ne constituent pas des zones de concentration de charge peuvent ainsi être de taille réduite en étant cependant suffisantes pour supporter des charges importantes. De plus, le positionnement des articulations individuelles les unes par rapport aux autres est également important. Chaque articulation a une portion terminale à embranchement et une portion terminale pleine, ou sans embran- chement. Les articulations sont positionnées d'une manière telle que les portions terminales sans embranchement sont reliées sur les portions terminales à embranchement des articulations voisines, ou à proximité de ces portions terminales à embranche- ment, ce qui permet d'optimiser le transfert de force entre les articulations. En procédant ainsi, le dispositif d'articulation possède une capacité de transport de charges suffisante tout en permettant une réduction notable du poids total du dispositif d'articulation. REVENDICATICOS 1. Dispositif d'articulation destiné à relier un outil (12) à un engin, comprenant: une première articulation (16) ayant une première portion terminale (18) reliée à l'outil (12) et une seconde portion terminale (22) reliée à l'engin, et étant déplaçable dans un plan sensiblement vertical par rapport à l'engin; une seconde articulation (42) ayant une première portion terminale à embranchement (46) définissant une paire de platines (48) espacées l'une de l'autre et une seconde portion terminale (50) reliée à pivotement à l'outil (12); une troisième articulation (44) ayant une première portion terminale à embranchement (54), positionnée pour enfourcher la première articulation (16) et reliée à pivotement à celle-ci, et une seconde portion terminale (58) positionnée entre les platines (48) définies par la première portion terminale (46) de la deuxième articulation (42) en étant reliée à pivotement à cette dernière; et des moyens (60) pour faire pivoter l'outil (12) par rapport à la première articulation (16), lesdits moyens de pivo- tement (60) ayant une première portion terminale (62) reliée à l'engin et une seconde portion terminale (64) positionnée entre les platines (48) définies par la première portion terminale (46) de la deuxième articulation (42), en étant montée à pivotement sur lesdites platines (48). 2. Dispositif d'articulation selon la revendication 1, dans lequel la première articulation (16) est une structure à flèche unitaire dont la première portion terminale (18) est à embranchement pour définir une paire d'éléments de bras espacés (20) et reliés à pivotement à l'outil (12), et dont la seconde portion terminale (22) est sans embranchement et montée à pivo- tement sur une portion de châssis (14) de l'engin, ladite flèche et ledit outil (12) étant sensiblement centrés le long du plan vertical. il 3. Dispositif d'articulation selon la revendication 2, dans lequel la flèche est déplacée le long du plan vertical au moyen d'une paire de vérins de levage (26) ayant, chacun, une première portion terminale (28) reliée au châssis (14) de l'engin et une seconde portion terminale (30) reliée sur des côtés opposés (32, 34) de la flèche à une position qui est sensiblement intermédiaire entre les première (18) et seconde (22) portions terminales de la flèche. 4. Dispositif d'articulation selon la revendication 1, dans lequel la deuxième articulation (42) est un levier d'incli- naison qui définit, en outre, une portion de liaison (52) s'éten- dant entre les première (46) et seconde (50) portions terminales et ayant une structure sensiblement en forme de poutre en I. 5. Dispositif d'articulation selon la revendication 3, dans lequel la troisième articulation (44) est une articulation de pivotement ayant sensiblement une structure de fourche, ladite première portion terminale (58) de l'articulation de pivotement (44) définissant une paire de portions de jambe (56) qui sont montées sur la flèche à une position qui est sensiblement alignée avec un plan passant par les première (28) et seconde (30) portions terminales du vérin de levage (26). 6. Dispositif d'articulation selon la revendication 1, dans lequel la seconde portion terminale (58) de la troisième articulation (44) est reliée à la première portion terminale (46) de la seconde articulation (42), dans une portion inférieure de ladite première portion terminale (46). 7. Dispositif d'articulation selon la revendication 6, dans lequel les moyens de pivotement comprennent en outre un vérin d'inclinaison (60), la seconde portion terminale (64) dudit vérin d'inclinaison (60) étant reliée à une portion supérieure de la première portion terminale (46) de la seconde articulation (42), immédiatement au-dessus du point de liaison entre les seconde (42) et troisième articulations (44).