Brevet FR2787595A1 — publié le 20000623

DISPOSITIF DE COEMIE A LEVIER DE COMMADE La présente invention concerne de façon générale un dispositif de commande et plus particulièrement un dispositif de commande comportant un levier de commande et des mécanismes de centrage réglables. Dans le domaine des engins de chantier, en particulier des engins qui réalisent des fonctions de creusement et de char- gement, tels que des excavateurs, des chargeuses pelleteuses et des chargeuses à roue, les outils sont généralement commandés manuellement par divers systèmes de commande actionnés par l'opé- rateur en plus d'autres commandes de fonctions de l'engin. Le système de commande manuel comprend souvent des pédales ainsi que des leviers actionnés à la main. Il existe plusieurs domaines dans lesquels ces types de dispositifs de commande d'outils peuvent être améliorés pour réduire les contraintes et la fatigue imposées à l'opérateur résultant de la manipulation d'un grand nombre de leviers et de pédales. Par exemple, un conducteur d'engin doit manipuler et coordonner la multitude de leviers de commande et de pédales de façon efficace. Pour devenir productif, un opérateur inexpérimenté doit passer par une longue période d'entraînement avant de se familiariser avec les commandes et les fonctions associées. Certains fabricants ont noté les inconvénients de prévoir un trop grand nombre de leviers de conmmande et ont adopté systématiquement des leviers de commande multifonction. Un levier de commnande multifonction est un mécanisme extrêmement souhaita- ble en particulier pour conmmander des fonctions de levage et d'inclinaison sur un engin comprenant un outil tel qu'une lame ou un godet lié à un système de levage. Les difficultés que l'on rencontre avec certains leviers de commande multifonction, ainsi qu'avec certains leviers de commande monofonction, résident dans le caractère répétitif du retour du levier de coanmmande à une position centrale ou neutre quand l'opérateur relâche son action sur le levier. Si le levier de commande ne revient pas de façon régulière à la position centrale ou neutre, l'opérateur peut noter une dérive ou un déplacement indésiré d'un bras de liaison ou de l'outil. Le fait que le levier de commande revienne de façon régulière au centre est critique pour un positionnement précis d'un bras de liaison et de l'outil qui y est lié ainsi que pour fournir un point de référence fiable pour l'opérateur. En outre, il est souhaitable de disposer d'un levier de commande multifonction qui, non seulement revient régulièrement à la position centrale, mais également assure une certaine contre- réaction résistive pour l'opérateur. De plus, il est souhaitable que le levier de commnande multifonctions comporte au moins une position de blocage pour commander une fonction de l'engin. Il est également souhaitable que le levier de commande soit facile- ment préréglé à la position centrale ou neutre avant son instal- lation sur un engin et soit facilement réglable une fois installé sur l'engin. La présente invention vise à résoudre un ou plusieurs des problèmes susmentionnés. Selon un aspect de la présente invention il est prévu un dispositif de commande d'engin comprenant un levier de commande monté en rotation sur un arbre dans un châssis, l'arbre étant disposé selon un premier axe et pouvant tourner autour de celui-ci; deux éléments de butée définis par le levier de conmmande sur des côtés opposés de celui-ci; deux premiers leviers de centrage montés sur l'arbre sur des côtés opposés du levier de cornande, les deux premiers leviers de centrage agissant pour tourner l'un par rapport à l'autre autour du pre- mier axe en réponse à une rotation du levier de commnande; deux premiers éléments de butée réglables définis par les leviers de centrage, les deux premiers éléments de butée réglables agissant pour entrer en contact avec les éléments de butée du levier de commande; deux parties d'arrêt de butée disposées sur les leviers de centrage, les parties d'arrêt de butée agissant pour entrer en contact avec deux premiers éléments d'arrêt disposés sur le châssis; et au moins un premier mécanisme de sollicita- tion connecté entre chaque levier de centrage et des côtés oppo- sés du châssis, chaque premier mécanisme de sollicitation agis- sant pour solliciter chaque levier de centrage à l'encontre des premiers éléments d'arrêt disposés sur le châssis. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le dispositif de commande comprend un premier détecteur de rota- tion lié à une extrémité de l'arbre pour détecter un déplacement du levier de commande autour du premier axe. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le premier détecteur de rotation agit pour commander une première fonction de l'engin. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le chassis comprend deux extensions cylindriques disposées selon un second axe, les extensions cylindriques s'étendant vers l'extérieur par rapport aux extrémités opposées du châssis. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le dispositif de cormmande comprend un boîtier fixe dans lequel chaque extension cylindrique agit pour entrer en contact avec un réceptacle formé dans le boîtier fixe. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le dispositif de commnande comprend un second détecteur de rota- tion lié à une extrémité de l'une des extensions cylindriques pour détecter un déplacement du levier de commande autour du second axe. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le second détecteur de rotation agit pour commander une seconde fonction de l'engin. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le dispositif de commande comprend des premier et second éléments en saillie définis par le châssis, les premier et second éléments en saillie s'étendant à partir du châssis dans la même direction et étant espacés l'un de l'autre de façon à être disposés sur des côtés opposés du second axe. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le dispositif de commande comprend une seconde paire de leviers de centrage montés sur l'une des extensions cylindriques, chaque levier de centrage agissant pour tourner autour du second axe et pour tourner par rapport à l'autre levier de centrage. Selon un mode de réalisation de la présente invention, chacun des deux seconds leviers de centrage définit une première surface de butée qui entre en contact avec une surface de butée respective définie sur les premier et second éléments en saillie du châssis. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le dispositif de commande comprend au moins un second mécanisme de sollicitation disposé entre chacun des deux seconds leviers de centrage et des côtés opposés du boîtier fixe, chaque second mécanisme de sollicitation agissant pour solliciter chacun des deux seconds leviers de centrage contre les surfaces de butée respectives disposées sur les premiers et seconds éléments en saillie du châssis. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le dispositif de commande comprend une deuxième paire d'éléments de butée réglables qui s'étendent à partir du boîtier fixe et entrent en contact avec une partie d'extrémité distale de chacun des deux seconds leviers de centrage respectifs pour centrer la seconde paire de leviers de centrage et donc le chassis et le levier qui y sont montés par rapport au boîtier fixe. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le dispositif de comnande comprend un mécanisme de blocage agis- sant pour maintenir le levier de commande en position tournée autour de l'un des premier et second axes. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le dispositif de commande comprend plusieurs mécanismes de blocage agissant pour maintenir le levier de commande dans une position tournée autour de chacun des premier et second axes. Selon un mode de réalisation de la présente invention, un premier mécanisme de blocage agit pour maintenir le levier de commande dans des première et une seconde positions tournées autour du premier axe. Selon un mode de réalisation de la présente invention, un mécanisme de blocage agit pour maintenir le levier de commande dans des première et seconde positions tournées par rapport au second axe. 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 du dispositif de commande selon la présente invention; la figure 2 est une vue de côté schématique du disposi- tif de cammande de la figure 1, le boîtier étant enlevé; et la figure 3 est une vue de dessus schématique du dispo- sitif de commande de la figure 2. Comme l'illustrent les figures 1 et 3, un dispositif de commande 10 pour un engin (non représenté) comporte un levier de commande 12 monté à rotation sur un arbre 14 dans un châssis 16. L'arbre 14 est disposé selon un premier axe 18 et peut tourner autour de celui-ci. Deux éléments de butée 20 sont définis par le levier de ccmnande 12 sur des côtés opposés de celui-ci. Deux premiers leviers de centrage 22 sont montés sur l'arbre 14 sur des côtés opposés du levier de commande 12. Les deux premiers leviers de centrage 22 agissent pour tourner l'un par rapport à l'autre autour du premier axe 18 en réponse à une rotation du levier de ccmmande 12. Deux premiers éléments de butée réglables 24 sont définis par les deux premiers leviers de centrage 22. Les deux premiers éléments de butée réglables 24 agissent pour entrer en contact avec les éléments de butée 20 du levier de commande. Deux parties d'arrêt de butée 26 (dont l'une est repré- sentée en figure 1) sont situées sur les deux premiers leviers de centrage 22 et agissent pour entrer en contact avec deux premiers éléments d'arrêt 28 (dont l'un est représenté en figure 1) disposés sur le chassis 16. Au moins un premier mécanisme de sol- licitation 30 agit pour solliciter chaque premier levier de centrage 22 contre les premiers éléments d'arrêt respectifs 28 disposés sur le chassis 16. Le premier mécanisme de sollicitation comprend un ressort lié à chaque premier levier de centrage 22 et au chassis 16. Le dispositif de commande 10 comprend un premier détec- teur de rotation 32 relié à une extrémité de l'arbre 14 pour détecter un mouvement du levier de commande 12 autour du premier axe 18. Le premier détecteur de rotation 32 agit pour commander une première fonction de l'engin, par exemple une fonction d'in- clinaison d'outil. On notera que cette fonction est mentionnée uniquement à titre d'exemple et non à titre limitatif. Le chassis 16 comprend deux extensions cylindriques 34 disposées selon un second axe 36. Les extensions cylindriques 34 s'étendent vers l'extérieur à partir des côtés opposés du chassis 16 vers un boîtier fixe 38. Chaque extension cylindrique 34 agit pour entrer en contact avec un réceptacle 40 formé dans le boîtier fixe 38. On notera que le réceptacle 40 ne doit pas nécessairement faire partie intégrante du boîtier fixe 38 mais pourrait être un composant séparé fixé au boîtier fixe 38 sans sortir du domaine de l'invention. Le dispositif de commande 10 comprend un second détec- teur de rotation 42 relié à une extrémité de l'une des extensions cylindriques 34. Le second détecteur de rotation 42 agit pour détecter un déplacement du levier de commande 12 autour de ce contact 36 et permet de commander une seconde fonction de l'engin, telle qu'une fonction de relèvement de bras de liaison. Le dispositif de commande 10 comprend également des premier et second éléments en saillie 44, 46 qui s'étendent à partir du châssis 16 dans la même direction et sont espacés de façon à être positionnés sur des côtés opposés du second axe 36. Comme on le voit mieux en figures 1 et 2, deux seconds leviers de centrage 48 sont montés sur l'une des extensions cylindriques 34. Chacun des deux seconds leviers de centrage 48 agit pour tourner autour du second axe 36 et ils peuvent tourner l'un par rapport à l'autre. Chacun des deux seconds leviers de centrage 48 définit une première surface de butée 50 qui entre en contact avec une surface du butée respective 52 définie sur les premier et second éléments en saillie 44, 46 du châssis 16. Au moins un second mécanisme de sollicitation 54 est disposé entre chacun des seconds leviers de centrage 48 et les cotés opposés du boîtier fixe 38. Chaque second mécanisme de sollicitation 54 agit pour solliciter chacun des seconds leviers de centrage 48 contre les surfaces de butée respectives 52 disposées sur les premier et second éléments en saillie 44, 46 du châssis 16. Chaque second mécanisme de sollicitation 54 comprend un ressort relié à chaque second levier de centrage 48 et au boîtier fixe 38. Une deuxième paire d'éléments de butée réglables 56 s'étend à partir du boîtier fixe 38 et entre en contact avec une partie d'extrémité distale 58 de chacun de la seconde paire de leviers de centrage 48. La seconde paire d'éléments de butée réglables 56 agit pour centrer la second paire de leviers de centrage 48 et en conséquence le châssis 16 et le levier 12 qui y sont montés par rapport au boîtier fixe 38. Le dispositif de commande 10 comprend en outre un méca- nisme de blocage 60 qui agit pour maintenir le levier de commande 12 en position tournée par rapport à l'un des premier et second axes 18, 36. En outre, plusieurs mécanismes de blocage 60 doivent être utilisés pour maintenir le levier de commande 12 dans une position tournée par rapport à chacun des premier et second axes 18, 36. Un mécanisme de blocage mécanique 60 peut être utilisé pour maintenir le levier de commnande 12 dans une position tournée par rapport aux premier et second axes 18, 36, tandis qu'un méca- nisme de blocage électromagnétique peut être utilisé pour maintenir le levier de commande 12 dans l'une quelconque des diverses positions tournées autour des premier et second axes 18, 36. De préférence, chaque mécanisme de blocage respectif 60 agit pour maintenir le levier de commande 12 dans les première et seconde positions tournées autour des axes respectifs 18, 36. APPLICATION INDUSTRIELLE Une application typique du dispositif de commande 10 est de commander de multiples fonctions d'un engin telles que des fonctions d'inclinaison d'outil et de levage de bras de liaison sur une chargeuse à roue. Par exemple, un opérateur saisit le levier de commande 12 et le tourne par rapport à sa position centrale ou neutre autour du premier axe 18 pour exécuter une fonction d'inclinaison d'outil telle qu'une décharge de godet ou un retour arrière. Quand le levier de coTmmande 12 est entraîné en rotation dans une première direction par rapport à l'axe 18, l'un des éléments de butée 20, défini par le levier de commande 12 applique une force dirigée vers le bas sur l'élément de butée réglable 24 respectif et provoque en conséquence la rotation de l'un des deux premiers leviers de centrage 22. La force de rotation appliquée au levier de commande 12 agit à l'encontre de la force de sollicitation de l'un des ressorts du premier méca- nisme de sollicitation 30, ce qui donne à l'opérateur un certain niveau de contre-réaction résistive. Quand l'un des premiers leviers de centrage 22 est entraîné en rotation à l'encontre de la force de sollicitation de l'un des ressorts du premier méca- nisme de sollicitation 30, le premier levier de centrage 22 est déplacé par rapport à son contact avec le premier élément d'arrêt 28. En outre, une rotation du levier de commande 12 amène l'arbre 14 à tourner, ce qui fournit un signal d'entrée au premier détec- teur de rotation 32. Le premier détecteur de rotation 32 fournit en réponse un signal de sortie à un module de commande pour commTnander une fonction de l'engin telle qu'une inclinaison de godet ou un retour arrière. Quand l'opérateur relâche le levier de ccmiande 12, la force de sollicitation du premier mécanisme de sollicitation 30 tire le premier levier de centrage 22 en rotation en contact avec le premier élément d'arrêt 28. Quand le premier levier de centrage 22 est ramené en contact avec le premier élément d'arrêt 28, le premier élément de butée réglable 24 pousse vers le haut sur l'élément de butée 20 du levier de commande 12, amenant le levier de commnande 12 en retour vers la position centrale ou neutre. Dans la position centrale ou neutre, les éléments de butée 20 du levier de commande 12 sont en contact avec les premiers éléments de butée réglables 24 des premiers leviers de centrage 22 tandis que les parties d'arrêt de butée 25 des premiers leviers de centrage 22 sont en contact avec les premiers éléments d'arrêt 28 du chassis 16. Le réglage du levier de commande 12 vers la position centrale ou neutre par rapport au premier axe 18 est facilement obtenu par réglage des premiers éléments de butée réglables 24. Un repérage de la position centrale ou neutre du levier de com- mande 12 peut être obtenu en utilisant une réaction par rapport au premier détecteur de rotation 32 ou en utilisant un repère de centrage du levier fixé au boîtier fixe 38 ou par inspection visuelle de la position du levier de commande 12 et de la stabi- lité résultante ou du défaut de glissement de l'outil et/ou d'un bras de liaison par rapport à sa position respective. A titre d'exemple pratique d'utilisation du dispositif de commrande 10 pour commander une seconde fonction d'un engin, l'opérateur fait tourner le levier de commande 12 depuis la posi- tion centrale ou neutre autour de son contact 36 pour exécuter une fonction de levage ou d'abaissement d'un bras de liaison d'outil. Quand le levier de commande 12 est amené à tourner autour du second axe 36, les arbres 16 tournent dans le boîtier fixe 38, tandis que les extensions cylindriques 34 du châssis 16 tournent dans les réceptacles respectifs 40 du boîtier fixe 38. La force de rotation appliquée au levier de commande 12 par l'opérateur est transférée par l'un des premier et second élé- ments en saillie 44, 46 du châssis 16, selon le sens de rotation, pour provoquer une rotation de l'un des seconds leviers de centrage 48. La surface de butée respective 52 de l'un des premier et second éléments en saillie 44, 46 entre en contact avec la surface de butée respective 50 des seconds leviers de centrage 48. Une rotation du levier de commande 12 agit à l'encontre de la force de sollicitation de l'un des ressorts respectifs du second mécanisme de sollicitation 54 tandis qu'une entrée est fournie au second détecteur de rotation 42 par suite de la rotation des extensions cylindriques 34. Le second détec- teur de rotation 42 communique en réponse un signal de sortie au module de commnande pour commander une fonction de l'engin telle qu'un levage ou un abaissement de bras de liaison. Quand l'opérateur relâche le levier de commande 12, la force de rappel du second mécanisme de sollicitation 54 tire la partie d'extrémité distale 58 du second levier de centrage en rotation 48 en retour en contact avec le second élément de butée réglable respectif 56. Quand le second levier de centrage 48 est ramené en contact avec le second élément de butée réglable 56, la surface de butée 50 sur le second levier de centrage 48 pousse vers le haut la surface de butée respective 52 des premier et second éléments en saillie respectifs 44, 46, amenant le levier de commande 12 et le châssis 16 en retour vers la position centrale ou neutre. Le réglage du levier de commande 12 à la position centrale ou neutre par rapport à son contact 36 est facilement obtenu par réglage des seconds éléments de butée réglables 56. Un repérage de la position centrale ou neutre du levier de commnande 12 peut être obtenu en utilisant une réaction par rapport au second détecteur de rotation 42 ou en utilisant un repère de centrage de levier fixé au boîtier fixe 38, ou par inspection visuelle de la position du levier de commande 12 et de la stabi- lité résultante ou du défaut de glissement de l'outil et/ou de son bras de liaison par rapport à sa position respective Le dispositif de commande 10 peut être équipé d'un mécanisme de blocage 60 pour maintenir le levier de commande 12 dans une position tournée autour de chacun des premier et second axes 18, 36. Divers types de mécanismes de blocage peuvent être utilisés tels que des dispositifs mécaniques, électromagnétiques, hydromécaniques et diverses variantes de ces dispositifs. Le mécanisme de blocage préféré 60 agit pour maintenir le levier de commande 12 dans des première et seconde positions tournées par rapport aux axes 18, 36. Bien entendu, la présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme de 1' art. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande d'engin comprenant: un levier de commande (12) monté à rotation sur un arbre (14) dans un châssis (16), l'arbre étant disposé selon un premier axe (18) et pouvant tourner autour de celui-ci; deux éléments de butée (20) définis par le levier de conmmnande sur des côtés opposés de celui-ci; deux premiers leviers de centrage (22) montés sur l'arbre sur des côtés opposés du levier de commande, les deux premiers leviers de centrage (22) agissant pour tourner l'un par rapport à l'autre autour du premier axe en réponse à une rotation du levier de commande; deux premiers éléments de butée réglables (24) définis par les leviers de centrage (22), les deux premiers éléments de butée réglables (24) agissant pour entrer en contact avec les éléments de butée (20) du levier de commande; deux parties d'arrêt de butée (26) disposées sur les leviers de centrage (22), les parties d'arrêt de butée agissant pour entrer en contact avec deux premiers éléments d'arrêt (28) disposés sur le châssis; et au moins un premier mécanisme de sollicitation (30) connecté entre chaque levier de centrage (22) et des côtés oppo- sés du châssis, chaque premier mécanisme de sollicitation (30) agissant pour solliciter chaque levier de centrage (22) à l'encontre des premiers éléments d'arrêt disposés sur le châssis. 2. Dispositif de commande selon la revendication 1, comprenant un premier détecteur de rotation (32) lié à une extré- mité de l'arbre pour détecter un déplacement du levier de commande autour du premier axe. 3. Dispositif de commande selon la revendication 2, dans lequel le premier détecteur de rotation (32) agit pour commander une première fonction de l'engin. 4. Dispositif de commande selon la revendication 1, dans lequel le châssis (16) comprend deux extensions cylindriques (34) disposées selon un second axe (36), les extensions cylin- driques (34) s'étendant vers l'extérieur par rapport aux extré- mités opposées du châssis. 5. Dispositif de commande selon la revendication 4, comprenant un boîtier fixe (38) dans lequel chaque extension cylindrique (34) agit pour entrer en contact avec un réceptacle (40) formé dans le boîtier fixe. 6. Dispositif de commande selon la revendication 4, comprenant un second détecteur de rotation (42) lié à une extré- mité de l'une des extensions cylindriques (34) pour détecter un déplacement du levier de commande autour du second axe (36). 7. Dispositif de comnande selon la revendication 6, dans lequel le second détecteur de rotation (42) agit pour commander une seconde fonction de l'engin. 8. Dispositif de commande selon la revendication 1, comprenant des premier et second éléments en saillie (44, 46) définis par le châssis, les premier et second éléments en saillie s'étendant à partir du châssis dans la même direction et étant espacés l'un de l'autre de façon à être disposés sur des côtés opposés du second axe (36). 9. Dispositif de commande selon la revendication 8, comprenant une seconde paire de leviers de centrage (48) montés sur l'une des extensions cylindriques (34), chaque levier de centrage agissant pour tourner autour du second axe (36) et pour tourner par rapport à l'autre levier de centrage. 10. Dispositif de commande selon la revendication 9, dans lequel chacun des deux seconds leviers de centrage (48) définit une première surface de butée (50) qui entre en contact avec une surface de butée respective (52) définie sur les premier et second éléments en saillie (44, 46) du châssis. 11. Dispositif de commande selon la revendication 10, comprenant au moins un second mécanisme de sollicitation (54) disposé entre chacun des deux seconds leviers de centrage (48) et des côtés opposés du boîtier fixe, chaque second mécanisme de sollicitation (54) agissant pour solliciter chacun des deux seconds leviers de centrage (48) contre les surfaces de butée respectives disposées sur les premiers et seconds éléments en saillie du châssis. 12. Dispositif de commande selon la revendication 9, comprenant une deuxième paire d'éléments de butée réglables (56) qui s'étendent à partir du boîtier fixe et entrent en contact avec une partie d'extrémité distale de chacun des deux seconds leviers de centrage (48) respectifs pour centrer la seconde paire de leviers de centrage (48) et donc le châssis et le levier qui y sont montés par rapport au boîtier fixe. 13. Dispositif de comnande selon la revendication 4, comprenant un mécanisme de blocage (60) agissant pour maintenir le levier de commande en position tournée autour de l'un des premier et second axes. 14. Dispositif de commande selon la revendication 4, comprenant plusieurs mécanismes de blocage (60) agissant pour maintenir le levier de comnande dans une position tournée autour de chacun des premier et second axes. 15. Dispositif de commande selon la revendication 13, dans lequel un mécanisme de blocage agit pour maintenir le levier de commande dans des première et une seconde positions tournées autour du premier axe. 16. Dispositif de commande selon la revendication 13, dans lequel un mécanisme de blocage agit pour maintenir le levier de commande dans des première et seconde positions tournées par rapport au second axe. 17. Dispositif de commande selon la revendication 13, dans lequel le mécanisme de blocage est de type mécanique. 18. Dispositif de commande selon la revendication 13, dans lequel le mécanisme de blocage est de type électromagné- tique.