Brevet FR2830881A1 — publié le 20030418

L'invention concerne un accouplement rapide servant à fixer des outils de travail sur le bras d'une pelle mécanique, dans lequel est respectivement prévu, sur l'outil de travail et sur le bras de pelle mécanique, un élément de corps d'accouplement, les deux éléments de corps d'accouplement pouvant être fixés l'un à l'autre par une liaison par accrochage et un verrouillage rigide, accouplement dans lequel l'un des éléments de corps d'accouplement est conformé en plaque sur laquelle sont montés les crochets de la liaison par accrochage et des oeillets destinés au verrouillage, en particulier les crochets étant disposés sur la face de la plaque qui est orientée vers l'autre élément de corps d'accouplement et les oeillets étant disposés sur la face de la plaque qui est opposée à l'autre élément de corps d'accouplement, un oeillet disposé sur l'autre élément de corps d'accouplement étant susceptible d'être introduit entre les oeillets disposés sur la plaque, la plaque étant insérée le cas échéant, et, en position d'accouplement, les ouvertures de tous les oeillets se trouvant alignées pour permettre l'introduction d'une goupille d'accouplement. Dans un mode de réalisation connu d'un accouplement de ce type, décrit dans le document AT 384 452 B, la goupille d'accouplement est déplaçable grâce à un levier pivotant relié de façon pivotante, à une extrémité, à l'élément d'accouplement destiné à être fixé sur le bras de pelle et, à l'autre extrémité, à la goupille d'accouplement. Ce levier pivotant, grâce à une unité piston/cylindre hydraulique, est mis en prise lorsqu'il est rentré, ou désengagé lorsqu'il est sorti. Une conformation de ce type présente l'inconvénient que l'actionnement du levier pivotant exige beaucoup de place ; de plus, le levier pivotant, dégagé, est exposé à la boue, aux intempéries et similaires, en raison des conditions d'utilisation de la pelle mécanique ou des outils de travail. De plus, on connaît également des dispositifs d'accouplement dans lesquels la goupille d'accouplement est constituée par un prolongement de la tige de vérin d'un vérin hydraulique, la goupille de verrouillage présente sur la partie qui porte le vérin hydraulique étant montée déplaçable en direction longitudinale et étant susceptible d'être introduite dans une contre-douille opposée coaxialement à la douille de guidage (voir par exemple les documents US 4 586 867 A, DE 1 291 284 A et EP 671 512 A2). Tous ces modes d'exécution présentent l'inconvénient que les forces qui s'appliquent, perpendiculairement à la direction longitudinale de la goupille de verrouillage, dans l'espace libre situé au-delà de la douille de guidage, provoquent un mouvement inverse de la tige de vérin à l'autre extrémité, c'est-à-dire à l'extrémité guidée dans le vérin, de sorte que les pistons qui sont guidés à l'intérieur du vérin, ou que le système guidage de tige de vérin prévu sur le vérin doivent absorber les forces transversales. En outre, pour absorber ces forces, il faut que la tige de vérin présente des dimensions adaptées, ce qui donne des groupes très encombrants. Des commentaires analogues peuvent être faits sur le document WO 00/49233, dans lequel la tige de vérin est fixe et le cylindre externe du vérin est mobile. Dans cette forme de réalisation, la zone externe du vérin, qui pénètre dans la douille d'arrêt, présente une surface latérale de forme tronconique afin de permettre, à l'intérieur, en raison de la pression, un engagement sans jeu. Mais dans ce cas également, les joints du piston ou le système de guidage de la tige de vérin doivent absorber les forces transversales qui, en particulier dans le cas des outils de travail de bras de pelles, sont loin d'être négligeables. L'invention a pour but de fournir un mode de réalisation du type évoqué ci-dessus permettant d'obtenir un dispositif peu encombrant et ne nécessitant pratiquement pas d'entretien. Suivant l'invention, ce but est atteint grâce au fait que la goupille d'accouplement est conformée en goupille de verrouillage intégrant, en son espace intérieur, le vérin hydraulique, la goupille de verrouillage traversant tous les oeillets et étant formée par le cylind, e du vérin hydraulique dont la face externe est constituée par un tube cylindrique. Une telle conformation permet, outre sa construction compacte, une adaptation plus rapide à la transmission de la puissance car, du fait de la compatibilité du système de changement rapide, différents types de pelles mécaniques (dimensions du logement destiné au bras de pelle variables en fonction des indications du fabricant) peuvent être équipés avec un seul et même système. De plus, toutes les forces transversales qui agissent sur la goupille d'accouplement sont absorbées par le tube qui constitue le vérin, les joints et dispositifs de guidage du piston étant ainsi épargnés par les efforts latéraux. En outre, le mode de réalisation exige moins d'entretien, car il n'existe pas de point de liaison ou de partie de liaison entre la goupille de verrouillage et le vérin hydraulique, ce qui raccourcit le temps de montage et réduit les coûts. Cet allègement de l'entretien est également dû au fait qu'il n'existe aucun risque de salissement ou d'endommagement du mécanisme de verrouillage provenant de l'extérieur. De plus, il est possible de disposer de vérins de sections transversales plus réduites, car aucun coincement de leviers, boulons ou autres parties de liaison venant réduire la force de verrouillage n'est possible. En outre, le déplacement du piston nécessite moins de fluide hydraulique, ce qui représente aussi un avantage considérable dans le cas où le dispositif fonctionne à l'aide d'une pompe à main. De plus, les raccords du vérin hydraulique peuvent être conformés plus simplement, étant donné que les tubulures de raccordement ne se déplacent pas lorsque le piston sort, mais que le piston reste immobile. Enfin, lorsque des travaux d'entretien ou de réparation sont nécessaires, l'ensemble du mécanisme de verrouillage peut être échangé simplement, étant donné qu'il suffit de démonter l'ensemble, après avoir déconnecté les raccords hydrauliques et les éventuels raccords électriques. Avantageusement, la goupille de verrouillage peut être montée sur la plaque qui constitue l'élément de corps d'accouplement monté sur le bras de pelle, le vérin hydraulique de la goupille de verrouillage étant susceptible d'être sollicité par le système hydraulique de la pelle. Il est ainsi possible de disposer d'une liaison permanente entre le système hydraulique de la pelle et le système hydraulique de changement d'outil de sorte que, lors du changement d'outils de travail, il n'est pas nécessaire de disposer de source supplémentaire de pression pour le fluide hydraulique. De plus, il est avantageusement possible de prévoir, sur le vérin hydraulique, un dispositif d'affichage pour surveiller la position de la goupille de verrouillage, ce qui permet de contrôler directement la goupille de verrouillage, et ce qui fait que la goupille peut être maintenue dans sa position à l'aide d'une soupape de sécurité. Afin que le conducteur de la pelle, à partir de son poste de commande, puisse directement voir la position du vérin d'accouplement, le dispositif d'affichage peut être conformé en tige indicatrice reliée au cylindre mobile du vérin hydraulique. Suivant une forme de réalisation particulièrement simple, enfin, la tige indicatrice peut être reliée au cylindre sur la face arrière du vérin hydraulique, et peut être montée avec possibilité de sortir du vérin hydraulique dans la direction de déplacement du vérin, ce qui fait que la tige indicatrice indique immédiatement le déplacement du vérin. Un exemple d'exécution de l'invention est représenté sur le dessin. La figure 1 est une vue de côté de l'élément d'accouplement destiné à être monté sur le bras de pelle mécanique. La figure 2 est une vue de dessus de cet élément d'accouplement. La figure 3 est une vue en coupe axiale, à échelle agrandie, du vérin qui constitue la goupille de verrouillage. La figure 4 est une vue, à échelle réduite, du vérin de la figure 3, à l'état monté et rentré, afin de libérer l'outil. La figure 5 représente la même goupille, la goupille d'accouplement étant enfoncée et l'outil de travail étant donc verrouillé. La figure 6 est une vue de côté analogue à la figure 1, dans laquelle les points de raccordement du vérin hydraulique sont représentés en détail. Les figures 7 et 8 sont des vues de dessus analogues à la figure 2, d'un autre exemple d'exécution, la goupille de verrouillage étant, à la figure 7, retirée de l'ouverture et, à la figure 8, introduite dans l'ouverture. Les figures 9 et 10 représentent, en détail, la position des différents éléments du vérin hydraulique placés dans les positions des figures 7 et 8. La référence 1 désigne l'élément d'accouplement susceptible d'être monté sur le bras de pelle mécanique, élément sur lequel sont prévus des bagues 2 ou oeillets destiné (e) s à recevoir la goupille d'accouplement afin d'établir une liaison avec le bras de pelle. Du côté opposé aux bagues ou oeillets 2, l'élément d'accouplement présente un crochet 3 qui coopère avec une partie complémentaire présente sur l'outil de travail. La référence 4 correspond à deux autres oeillets prévus sur l'élément d'accouplement 1, entre lesquels un oeillet de retenue de l'outil de travail est susceptible d'être engagé, de telle sorte que les perçages de tous les oeillets 4 et de l'oeillet de l'outil de travail soient alignés et présentent les mêmes dimensions. Sur l'un des deux oeillets 4 est prévu un dispositif de verrouillage 5 qui comprend une goupille de verrouillage 8 qui peut être enfilée à travers les ouvertures 7 des oeillets 4 ainsi qu'à travers l'ouverture de l'oeillet prévu sur l'outil de travail (non représentée ici). Cette goupille de verrouillage 8 est creuse et, sur sa face située à l'avant, dans la direction d'introduction, est fermée par une plaque 8'. Il est prévu, pour guider la goupille de verrouillage 8, une douille de guidage 9 qui, par l'une de ses extrémités est, dans le cas présent, insérée dans l'un des oeillets 4 et, par l'autre de ses extrémités, est fixée sur un flasque 6', pourvu des oeillets 2, d'une plaque métallique 6 reliant les différents composants de l'élément d'accouplement. A l'intérieur de la goupille de verrouillage 8, un piston 10 est guidé de façon coulissante et étanche et est monté sur une tige de vérin 11. Dans le piston 10 est prévu un perçage 12, qui communique avec un perçage sous pression 13 ménagé dans la tige de vérin 11, le perçage sous pression 13 étant raccordé à un raccord hydraulique 14. Le perçage 12 qui sort du piston 10 débouche dans l'espace intérieur 15 du vérin. Dans la tige de vérin 11 est également prévu un perçage 16 qui débouche de la tige de vérin sur la face arrière du vérin et est relié à un perçage sous pression 17 qui est également raccordé au raccord hydraulique 14 par l'intermédiaire d'une soupape hydraulique. La référence 18 désigne un dispositif de détection prévu sur le vérin qui, dans le cas présent, est conformé en interrupteur manométrique et qui s'applique, par une bille rotative, sur la face externe de la goupille de verrouillage. Pour monter un outil de travail sur l'élément d'accouplement 1, le crochet 3 ou les crochets est/sont tout d'abord amenés en contact avec la ou les partie (s) complémentaire (s) de l'outil de travail, puis l'élément d'accouplement 1 décrit un mouvement basculant tout autour de ces parties complémentaires, jusqu'à ce que la plaque porteuse 6 repose sur la face supérieure de l'outil de travail et que l'oeillet prévu sur l'outil de travail pénètre entre les deux oeillets 4 de telle sorte que les ouvertures 7 des oeillets 4 soient alignées avec l'ouverture de l'oeillet qui est prévu sur l'outil de travail. Ensuite, par le raccord hydraulique 14, du fluide sous pression est introduit, en passant par la conduite 13 et le perçage 12, dans l'espace intérieur du vérin 15, ce qui a pour conséquence que la goupille de verrouillage 8 passe de la position rentrée, représentée aux figures 3 et 4, à la position sortie reproduite à la figure 5. Le dispositif de détection 18, dans ce cas, est conçu de telle sorte que le détecteur n'envoie le signal d'un enclenchement correct que lorsque la goupille de verrouillage 8 est entièrement sortie. Pour que la goupille de verrouillage 8 rentre et libère ainsi l'outil de travail de l'élément d'accouplement 1, grâce à la présence du raccord hydraulique 14 et par l'intermédiaire de la soupape de commutation, du canal 17 et du perçage 16, la partie de l'espace intérieur du vérin 15 qui se trouve derrière le piston est sollicitée en pression ; dans ce cas, le fluide situé devant le piston peut s'écouler, sans pression, par les éléments 12,13 et 14, vers le réservoir de reflux. Ainsi, le piston rentre dans la position représentée aux figures 3 et 4. Le passage de la goupille de verrouillage 8 au niveau de la bille du dispositif de détection 18 indique que l'outil de travail n'est plus correctement verrouillé, ce qui interdit toute poursuite du travail avec l'outil, dans cette position. L'exemple d'exécution représenté aux figures 6 à 10 se distingue fondamentalement de l'exemple d'exécution des figures 1 à 5 par le fait que le détecteur 18 est réalisé en interrupteur de proximité et qu'est désormais prévue, en complément ou à la place du détecteur 18, une tige indicatrice 19 qui est directement reliée au vérin 8 servant de goupille de verrouillage et qui suit son déplacement axial. Il est ainsi possible de constater la position de la goupille de verrouillage directement à partir de celle de la tige indicatrice 19. Comme il ressort des figures 9 et 10, la tige indicatrice est guidée en coulissement, dans le couvercle du vérin hydraulique, dans la direction de déplacement du vérin 8, et est reliée directement à celui-ci à l'extrémité du vérin 8 qui est située du côté du couvercle. Etant donné que la liaison de la tige indicatrice 19 se situe hors de l'espace intérieur du vérin, il n'est pas nécessaire de prévoir de joint entre la tige indicatrice 19 et le couvercle du vérin. Le fonctionnement global de l'exemple d'exécution suivant les figures 6 à 10 est le même que celui de l'exemple d'exécution décrit en premier, et il n'est donc pas nécessaire de procéder à une répétition. REVENDICATIONS 1. Accouplement rapide servant à fixer des outils de travail sur le bras d'une pelle mécanique, dans lequel est respectivement prévu, sur l'outil de travail et sur le bras de pelle mécanique, un élément de corps d'accouplement, les deux éléments de corps d'accouplement pouvant être fixés l'un à l'autre par une liaison par accrochage et un verrouillage rigide, accouplement dans lequel l'un des éléments de corps d'accouplement est conformé en plaque sur laquelle sont montés les crochets de la liaison par accrochage et des oeillets destinés au verrouillage, en particulier les crochets étant disposés sur la face de la plaque qui est orientée vers l'autre élément de corps d'accouplement et les oeillets étant disposés sur la face de la plaque qui est opposée à l'autre élément de corps d'accouplement, un oeillet disposé sur l'autre élément de corps d'accouplement étant susceptible d'être introduit entre les oeillets disposés sur la plaque, la plaque étant insérée le cas échéant, et, en position d'accouplement, les ouvertures de tous les oeillets se trouvant alignées pour permettre l'introduction d'une goupille d'accouplement, caractérisé en ce que la goupille d'accouplement est conformée en goupille de verrouillage (8) intégrant, en son espace intérieur, le vérin hydraulique (8, 9,10, 11, 15), la goupille de verrouillage (8) traversant tous les oeillets (4) et étant formée par le cylindre du vérin hydraulique (8, 9,10, 11, 15) dont la face externe est constituée par un tube cylindrique. 2. Accouplement rapide selon la revendication 1, caractérisé en ce que la goupille de verrouillage (8) peut être montée sur la plaque (6) qui constitue l'élément de corps d'accouplement (1) monté sur le bras de pelle, le vérin hydraulique (8, 9, 10, 11, 15) de la goupille de verrouillage (8) étant susceptible d'être sollicité par le système hydraulique de la pelle. 3. Accouplement rapide selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est prévu, sur le vérin hydraulique (8, 9,10, 11, 15), un dispositif d'affichage (18) pour surveiller la position de la goupille de verrouillage (8). 4. Accouplement rapide selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif d'affichage est conformé en tige indicatrice (19) reliée au cylindre mobile du vérin hydraulique. 5. Accouplement rapide selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tige indicatrice (19) est reliée au cylindre sur la face arrière du vérin hydraulique, et peut être montée avec possibilité de sortir du vérin hydraulique dans la direction de déplacement du vérin.