Brevet FR2840368A1 — publié le 20031205

type a siege perfore. - 1 2840368 DISPOSITIF LLECTRO-HYDULIQUE ET ENGIN DE TVAUX PUBLICS AINSI EQUIPE La presente invention concerne un dispositif electro-hydraulique. La presente invention se rapporte egalernent a un engin de travaux publics equipe d'un dispositif electro-hydraulique pennettant la cornmande d'un bras conplexe avec un nornbre d'actionneurs reduit. Etat de la technique Les engine de travaux publics du type chargeu excavateur ou chargeur ou elevateur, cornme celui decrit dans le document FR- 2.532.671, comprennent un chassis sur lequel est montee une tourelle. Cette tourelle rec. oft un equipenent de travail sous la fonne d'un bras articule, a l'extremite duquel est installe un outil de travail. Cet ortil de travail peut etre soit un godet, soit une benne cllargeuse, soit rn outil hydrauliclue (par exemple, brise roche, tariere, debroussailleuse,...) en fonction du type d'tilisation. Generalen1ent, l'equipement de travail est constitue de quatre elements articules les uns par rapport aux autres, a savoir une fleche articulee par rapport au classis par un ou plusieurs verins de flecle, un bec de fleche (connunement appele aussi volee variable) articule par rapport a la fleche par un ou plusieurs verins de bec de flecle, un bras articule par rapport au bec de fleche par un verin de bras, et enfin un godet ou un outil 11ydraulique articule par rapport au bras grace a un verin. A ceci, peut venir aussi s'ajouter la rotation de la tourelle par rapport au chassis. Les mouvements des recepteurs hydrauliqtles, c'est-a-dire du ou des verins hydrauliques ou du ou des moteurs hydrauliques ou d'autres encore, devant etre actionnes vent done: - - montee et descente de la fleche, - montee et descente du bec de fleche, - ouverture et fenneture du bras, - ouverture et fenneture du godet ou de l'outil hydraulique, - fonctiormement de l'outil hydraulique, et - rotation droite et rotation gauche de la tourelle. - 2 2840368 De maniere generale, la conduite de tels engine s'effectue au moyen de deux actio1eurs a main ou manipulateurs installes dans la cabine de tourelle. Ces nanipulateurs mobiles longitudinalernent et transversalement penettent done la commande de quatre degree de liberte. De fa,con usuelle, pour pouvoir commander tous les degree de liberte de l'equipement de travail perfectionne tel que decrit precedemnent, il est d'usage dtinstaller aussi dans la cabine de tourelle n ou plusieu-s actionneurs a connande au pied, sous la fo1ne de pedales appelees ega] emet pedibulateurs. Ces pedales mobiles longitudinalement pemettent la commande de deux degree de liberte. En ce qui conceme les commandes associees aux nanipulateurs, il existe un standard pour faciliter les manceuvres des conducteurs. Au manipulateur droit, c'est-a dire pris par la maill droite du conducteur: - descente de la fleche dans le sens longitudinal avant, - levee de la fleche dans le sens longitudinal arriere, - ouveture du godet dans le sens transversal droit, et - fenneture du godet dans le sens transversal gauclle. Au malipulateur gauche, c'est-a-dire pris par la main gauche du conducteur: - ouverture du bras dans le sens longitudinal avant, fenneture du bras dans le sens longitudinal arriere, - rotation droite de la tourelle dans le sens transversal droit, et - rotation gaucle de la tourelle dans le sens transversal gauche. En ce qui colcen1e les commandes associees aux pedales, l'une est associee a la montee et a la descente du bec de fleche et l'autre est associee au fonctionnement de l'outil hydraulique (appele aussi fonction supplementaire ou auxiliaire). Cependant, il est impossible pour le conducteur de l'engin de choisir les fonctions et les actiomours qu'il sonhaite selon le type de travail a effectuer. Resume de ['invention Un probleme que se propose de resoudre ['invention est de permettre de conduire un engin munis d'un equipement de travail perfectionne avec un minimum d'actioleurs. Un deuxieme probletne pose est d'equiper un engin de travaux public avec un nombre d'actionneurs inferieur au nombre de recepteurs hydrauliques. - 3 2840368 Un troisieme probleme pose est d'obtenir un dispositif de fonction electro hydraulique pemettant la selection et/ou le couplage et/ou ['inversion de certaines fonctions. Confonement a un premier aspect de ['invention, un dispositif electro hydrauliqtle, caracterise en ce qu'il assure la commande de differents distribrterrs alimentant en fluide respectivement leur recepteur 1lydraulique associe, en fonctiol de la position de differents actionuleurs couples et de ['activation de differelts commutaters electriques. Ce dispositif ou bloc electro- hydraulique de fonctions est un bloc basse pression qui s ' intercale entre les actiomeurs et les distributeurs. En d' autres tenes, c ' est un bloc qui va regir quel est le distributeur ou quels vent les distributeurs pilotes. L'activation d'un commutateur electrique peut pennettre preferentiellement de commallder U1l distibuteur d'u1l recepteur en fonction de la position d'un actionneur. L' activation de deux commutateurs electriques peut permettre de commander deux À dishibutetlrs de deux recepteurs en fonction de la pOSitiO11 de deux actionneurs. Le dispositif electro-hydraulique peut comprendre de maniere avantageuse six electrovales pouvalt etre activees par six commutateurs electriques. Confonnement a un deuxieme aspect de ['invention, un engin de travaux ptblics avec un equipement de travail mu par des recepteurs lydrauliques est caracterise en ce qu'il conpreld un dispositif electro-hydraulique tel que decrit ci-dessus. Confonnement a un troisieme aspect de ['invention, un engin de travaux publics comporte: - un equipement de travail compose de quatre elements articules et se deployant angulairement les uns par rapport aux autres, tme fleche articulee par rapport au chassis, un bec de fleche, tUl bras et un godet ou un outil, et - des moyens permettant de comnander le deplacement angulaire desdits elements les uns par rapport aux autres et de commander le fonctioulement de l'outil. Lesdits moyens de cornmande comprennent: - des recepteurs hydrauliques, apses a nodifier le positionneinent angulaire des elements consecutifs et a faire fonctionner l'outil, l'alinentation en fluide de claque recepteur etant assuree par un distributeur, et - des actiolmeurs delivrant un ordre de comnande actiom1ant les distributeurs. L'engin de kavaux publics est caracteise en ce que qu'il comporte un dispositif electro-hydraulique intercale entre les actionneurs et les distributeurs des recepteurs hydrauliques et pennettant de coupler les distributeurs des recepteurs lydrauliques en fonction de ['activation de differents commutateurs electriques. Les actiouleurs peuvent comprendre un manipulateur droit a pilotage dans ie sens longitudinal et dans le sens transversal, un manipulateur gauche a pilotage dans le sens longitudinal et une pedale. Le dispositif electro-hydraulique peut pennettre d' attribuer au manipu lateur cl ro i t a pilotage dans le sens transversal ['inversion de la commande du godet dans un sens ou dans un autre sees, en fonction de l'actionnement ou non d'un connutateur. Cette inversion est utile lors d'un cllangetnent de fonction de 1'engin de travaux publics de chargeur en chargeur-excavateur et vice-versa. Le dispositif electro-hydraulique peut pennettre d'attribuer au nanipulateur droit a pilotage dans le sens longitudinal soit la commande du deplacement angulaire du bec de flecl1e soit la commande du deplacenent angulaire de la fleche, en fonction de l'actiolmenent ou non de deux commutateurs. Le dispositif electro-hydraulique peut pennettre d'attribuer a la pedale la commande du fonctioement de ltoutil ou la commande du deplacement angulaire de la fleclle, en fonction de l'actionnement ou non d'un commutateur et en fonction de ['absence d'actiomlement de deux autres commutateurs. Le dispositif electro-hydraulique peut pemlettre d'attribuer a la pedale la commande du fonctio1mement de l'outil ou la comnande du deplacement angulaire d bec de fleche, en fonction de l'actiolulenent ou non d'un connutateur et en fonction de l'actionnement de deux autres comunutateurs. Le dispositif electro-hydraulique peut pennettre d'attribuer au manipulateur gauclle a pilotage dans le sens longitudinal la commande du deplacement angulaire du bras ou la commande du deplacement angulaire du bras et du bec de fleche, en fonction de l'actiomlement ou non de deux comrnutateurs. Description des dessins L' invention sera bien comprise et ses divers avantages et differentes caracteristiques ressortiront mieux lors de la description suivante, de l'exemple non limitatif de realisation, en reference aux dessins schematiques annexes, dans lesquels: - la Figure 1 represente un engin de travaux public en confgtiration cllargeur, avec son equipement de travail replie; - la Figure 2 represente l'engin de travaux public de la Figure 1 en confguration chargeur-excavateur, avec son equipement de travail deploye; - la Figure 3 represente le posse de pilotage et le dispositif electrohydraulique; et - La Figure 4 represente le detail du dispositif electrohydraulique et de ses comections. Description detaillee Un engin de travaux public (1) comprend un chassis (2), des roues (3) et une tourelle (4). La tourelle (4) porte un equipement de travail (6) en qratre elements. L es quatre elenents sont: une fleche (7), un bec de fleche (8), un bras (9) et un godet ( I I) (voir Figures 1 et 2). La fleclle (7) est articulee a l'une de ses extrernite (12) par rapport a la toureile (4), et sa position est reglee par un verin de fleche (13) au moyen de deux bras (14 et 16). Le bec de fleche (8) est articule a l'autre des extremites (17) de la fleche (7) et la position angulaire entre le bec de flecle (8) et la fleche (7) est reglee au moyen d'un vein de bec de flecle (18). De meme, le bras (9) est articule a 1'autre extremite (19) du bec de fleche (8) et ['angle correspondent est fonction de la position du verin de bras (21). Enfin, le godet (l l) est accroche a l'extremite (22) du bras (9) et sa position est reglee par le verin de godet (23). Le godet (11) est de type chargeur (voir la Figure l) ou de type excavateur (voir la Figure 2). Ce godet ( 11) peut etre remplace par un autre outi I hydraulique (non represente). Pour piloter l'equipement de travail (6), le conducteur dispose de deux manipulateurs (24 et 26), d'une pedale egalement connue sous le nom de pedibulateur (27), ainsi que de six commutateurs ou intenupteurs sous la fonne de boutons poussoirs (28, 29, 31, 32, 33 et 34) (voir Figure 3). Le premier nanipulateur (24) est dispose a droite du conducteur et il se pilote dans le sens longitudinal (fleche L) et dans le sens transversal (fleche T). Le deuxieme manipulateur (26) est dispose a gaucle du - 6 2840368 conducteur et il ne se deplace que dans le sens transversal (flecl1e T). La pedale (27) s'actionne de teas en 11aut (fleche U). Le premier manipulateur droit (24) comprend deux sorties de ligne 1lydrauligue (36 et 37) coTespondant a son pilotage dans le sens longitdinal (L), et de:x sorties dc ligne lydraulique (38 et 39) coespondant a son pilotage dans le ses transN!ersal (T). Le deuxieme manipulateur gauclle (26) comprend deux sorties de ligne 1lydrauliqre (41 et 42) cor-espondant a son pilotage dans le sens longitudinal (L). La pedale (27) comprend deux sorties de ligne hydraulique (43 et 44) correspondent a son pilotage (U). Les lignes hydrauliques (36, 37, 38, 39, 41, 42, 43 et 4$) vent des lignes de commande basse pression. Le verin de fleche (13) possede un distributeur fleclle (46). Le distributeur fleche (46) compreld deux lignes d'entree (47 et 48). Le verin de bec de fleclle (18) possede un distributeur bec de fleche (49). Le distributeur bec de flecl1e (49) comprend deux lignes d'entree (51 et 52). Le verin de bras (21) possede un distributeur bras (53). Le distibuteur bras (53) comprend deux lignes d' entree (54 et 56). Le verin de godet (23) possede un distributeur godet (57). Le distributeur godet (57) comprend deux lignes d'eltree (58 et 59). Le recepteur assurant un fonctionnement de l'outil possede un distributeur fonctionnement outil (61). Le distribteur fonctionemelt oitil (61) comprend deux lignes d'entree (62 et 63). Le dispositif electro-hydraulique (64) cornprend six electrovalves de commande (66, 67, 68, 69, 71, 72 et 73) respectivement reliees aux six commutateurs (28, 29, 31, 32, 33 et 34). Le fonctionnenent avec les couplages, inversions et commutations, ainsi que les colections electriques et hydrauliques du dispositif electro-hydraulique (64) vont etre expliquees ci-dessous en se referent a la Figure 4. La fonction inversion du godet (11) est utile lors du changement d'un clangement de fonction de l'engin de travaux publics de chargeur en clargeur-excavateur et vice versa. Cette fonction pemet au conducteur de retrouver des sensations norrnalisees. La fonctiol inversion du godet (11) est realisee au manipulateur droit (24) avec pilotage dans le sens trar1sversal (T) et excitation de l'electrovalve (66) sous 1'action du conmutateur (28). Si l'electrovalve (66) n'est pas excitee, alors la sotie de ligne (38) du nanipulateur droit (24) communique avec la ligne d'entree (59) du distributeur godet (57) et la sotie de ligle (39) du manipulateur droit (24) commttriqte avec la ligne d' entree (5 8) du distributeur godet (57). Si l' electrovalve (66) est excitee, alors la sortie - 7 2840368 de ligne (38) du nanipulateur droit (24) communique avec la ligne d'entree (58) du distibuteur godet (57) et la sortie de ligne (39) du manipulateur droit (24) cornnunique avec la ligne d'entree (59) du distributeur godet (57). I1 y a alors inversion des ordres de pilotage pour le distributeur godet (57). La con1n1utation de la flecle (7) avec le bec de flecle (8) est realisee a manipulateur droit (24) avec pilotage da1s le sens longitudinal (L) et excitation des electrovalves (71 et 72) sous 1'action des comnutateurs (33 et 34). Si les electrovalves (71 et 72) ne vent pas excitees, alors la sortie de ligne (36) du llaniplateur droit (24) comnunique avec la ligne d'entree (51) du distributeur bec de flecle () ct la sortie de ligne (37) du manipulateur droit (24) communique avec la li;,ne d' entree (52) du distributeur bec de flecl1e (49). Par consequent le manipulateur droit (24) pilote dans le sens longitudinal (L) la nontee et la desce1te du bec de flecle (8). Si les electrovalves (71 et 72) vent excitees, alors la sortie de ligne (36) du manipulateur droit (24) communique avec la ligne d'entree (47) du distributeur fleche (46) et la sortie de ligne (37) du manipulateur droit (24) connunique avec la ligne d'entree (48) du dishibuteur fleche (46). Par consequent le manipulateur droit (24) . . pilote dans le sens longitudinal (L) la montee et la descente de la flecl1e (7). La conn1utation fonctiolemert de l'outil avec la fleche (7) ou le bec de fleche (8) est realisee a la pedale (27) et excitation de i'electrovalve (69) sous ['action du comnutateur (32). Dans le premier cas, le manipulateur droit (24) comalande ie bec de flecle (8) les electrovalves (7 1 et 72) ' etant pas excitees. Si l 'electrovalve (69) n 'est pas exci tee, alors la sortie de ligne (43) de la pedale (27) communique avec la ligne d'entree (62) du distributeur fonctionnenent outil (61), avec la ligne d'entree (47) du distributeur fleche (46) et avec la ligne d' entree (48) du distributeur flecle (46), et la sortie de ligne (44) de la pedale (27) commul1ique avec la ligne d'entree (63) du distributeur fonctiomement outil (61). Le fait d'envoyer la mene pression de pilotage des deux cotes du meme distlibuteur n'active pas la fonction, car le tiroir du distributeur est en equilibre (meme pression des deux cotes). Dans le cas present, la sortie de ligne (43) de la pedale (27) n'activera que la ligne d'entree (62) du distributeur fonctionnement outil (61). En consequence, la pedale (27) pilote le fonctionnement de l'outil. - 8 2840368 Si l'electrovalve (69) est excitee, alors la sortie de ligne (43) de la pedale (27) conmunique avec la ligne d'eltree (47) du distributeur flecle (46), avec la ligne d'entree (62) du distributeur fonctionnement outil (61) et avec la ligne d'entree (63) du distributeur fonctionnement outil (61), et la sotie de ligne (44) de la pedale (27) communique avec la ligne d' entree (48) du distributeur fleche (46). Comme ci dessus, et compte tenu de la pression equilibree de pilotage du distibuteur fonctionnement outil (61), la sortie de ligne (43) de la pedale (27) n'activera que la ligne d' entree (47) du distibuteur fleche (46). En consequence, la pedale (27) pilote le mouvernent de la flecle (7). Dans un deuxieme cas, le nanipulateur droit (24) commande la Reche (7). Ics; electrovalves (71 et 72) etant excitees. Si l'electrovalve (669) n'est pas excitee alors l. sortie de ligne (43) de la pedale (27) communique avec la ligne d'entree (62) dcr diskibuteur fonctionnetnent outil (61), avec la ligne d'entree (51) du distributeur bec de fleche (49) et avec la ligne d'entree (52) du distributeur bec de flecle (49), et la sortie de ligne (44) de la pedale (27) connunique avec la ligne d' entree (63) du distributeur fonctionnement outil (61). Comme ci dessus, et compte tenu de la pression equiiibree de pilotage d.u distributeur bec de fleche (49), la sortie de ligne (43) de la pedale (27) n'activera que la ligne d'entree (62) du distributeur fonctionnement outil (61). En consequence, la pedale (27) pilote le fonctiomement de l'outil. Si l'electrovalve (69) est excitee, alors la sotie de ligne (43) de]a pedale (27) communique avec la ligne d'entree (51) du distributeur bec de ileclle (49), avec la ligne d'entree (62) du distributeur fonctiolement outil (61) et avec la ligne d'entree (63) du distributeur fonctionnenent outil (61), et la sortie de ligne (44) de la pedale (07) communique avec la ligne d' entree (52) du distributeur bec de fleche (49) . Conme ci dessus, et compte tenu de la pression equilibree de pilotage du distibuteur fonctionnement outil (61), la sortie de ligne (43) de la pedale (27) n'activera que la ligne d'entree (51) du distibuteur bec de flecl1e (49). En consequence, la pedale (27) pilote le mouvement du bec de fleche (8). La fonction de couplage du bras (9) avec le bec de fleche (8) est realisee au manipulateur gauche (26) avec pilotage dans le sens longitudinal (L) et excitation des electrovalves (67 et 68) sous ['action des commutateurs (29 et 31). Si les electrovalves (67 et 68) ne vent pas excitees, alors la sortie de ligne (41) du manipulateur gaucl1e (26) 9 2840368 communique avec la ligne d'entree (54) du distribtteur bras (53), et la sortie de ligne (42) du manipulateur gauche (26) comnunique avec la ligne d'entree (5G) d distributeur bras (53). Par consequent, le nanipulateur gaucle (26? pilote dans le sens longitudinal (L) la montee et la descente du bras (9). Si les electrovalves (67 et 68) vent excitees, alors la sortie de ligne (41) d manipulateur gauche (26) communique avec la ligne d' entree (54) du distributeur bras (53) et avec la ligne d' entree (51) du distributeur bec de fleche (49), et la sortie de ligne (42) du nanipulateur gauche (26) communique avec la ligne d'entree (56) du distibuteur bras (5 3) et avec la ligne d' entree (5 2) du distributeur bec de:fleche (49). l O Par consequent le manipulateur gauche (26) pilote dans le sens longitudinal (L) simultanement le mouvement du bras (9) et du bec de fleche (8). La presente invention n'est pas limitee au node de realisation decrit et illustre de nombreuses modifications peuvent etre realisees sans pour autant sortir du cadre defini par la portee du jeu de revendications. Le nombre de recepteurs, de distributeurs, d'electrovales, de commutateurs et djactiomeurs peut etre variable. Les couplages' inversions et commutations proposees peuvent en outre etre modifiees. - 10 2840368 REVENDICATIONS 1. Dispositif eleetro-hydraulique, earacterise en ce qu'il assure la comllande de differents distributeurs (46,49,53,57,61) alimentant en fluide respectivement leur recepteur hydraulique assoeie (13, 18, 21, 23), en fonction de la position de differents aetioleurs couples (24, 26, 27) et de lactivation de differents comn1utateurs eleetriques (28, 29, 31, 32, 33). 2. Dispositif selon la revendication 1, caracterise en ce que ['activation d'un connutateur eleetrique (28) permet de commander un distributeur (57) d'un reeepteur (23) en fonetion de la position d'un aetionneur (24). 3. Dispositif selon la revendieation,1 ou 2, earacterise en ce que 1'activation de deux eonmutateurs eleetriques (29, 31) pennet de commander deux distributeurs (49, 53) de deux reeepteurs (18, 21) en fonction de la position d'un actio'cr (26). 4. Dispositif selon l'une des revendications precedentes, caracterise en ce qu'i] eonprend six eleetrovannes (66, 67, 68, 69, 71, 72) activees par six commutateurs electiques (28, 29, 31, 32, 33). 5. Engin de travaux publics avee un equipement de travail (6) mu par des reeepteurs hydrauliques (13, 18, 21, 23), earaeterise en ee qu'il eonprend un dispositif electro-hydraulique (64) selon l'une des revendications preeedentes. 6. Engin de travaux publics eomportant: - un equipement de travail (6) compose de quatre elements artieules et se deployant angulairement les uns par rappot aux autres, a savoir une fleche () artieulee par rapport au chassis (2), un bec de fleclle (8). un bras (9) et cr godet (11) ou un outil, - des moyens p ermettant de commander le dep lacement angu laire de s dits elements (7, 8, 9, 11) les uns par rapport aux autres et de eomn1ander le - 11 2840368 fonctiolement de l'outil, lesdits moyens comprenant des recepteurs 11ydrauliques (13, 18, 21, 23), apses a modifier le positiorement angulaire des elements consecutifs et a faire fonctionner l'outil, I'alirnentation en fluide de claque recepteur (13, 18, 21, 23) etant assuree par un distributeur (46, 49, 53, 57, 61), des actionneurs (24, 26, 27) delivrant un ordre de comrande actioat les distributeurs (46, 49, 53, 57, 61), caracteise er ce que qu'il comporte tn dispositif electrolydraliclce (() intercale entre les actionneurs (24, 26, 27) et les distributeurs (46, 49, 53, 57, 61) des recepteurs hydrauliques (13, 18, 21, 23) et pennettant de coupler les distributeurs (46, 49, 53, 57, 61) des recepteurs hydrauliques (13, 18, 21, 23) en fonction de ['activation de differents commutateurs electriques (28, 29, 31, 32, 33). 7. Engin de travaux public selon la revendication6, caracterise en ce que les actionneurs comprement un manipulateur droit (24) a pilotage dans le sens longitudinal (L) et dans le sens transversal (T), un manipulateur gauche (26) a pilotage dans le sens longitudinal (L) et une pedale (27). 8. Engin de travaux public selon la revendication 6 ou 7, caracterise en ce que le dispositif electro-hydraulique (64) pennet d'attribuer au manipulateur droit (24) a pilotage dans le sens transversal (T) I'inversion de la commande du godet (1) dans un sens OU dans un autre sees, en fonctiol de l'actionnement OU non d'un comn1utateLIr (28). 9. Engin de travaux public selon l'une des revendications 6 a 8, caracterise en ce que le dispositif electro-hydraulique (64) permet d'attribuer au manipulateur droit (24) a pilotage dans le sens longitudinal (L) la commande du deplacement angulaire du bec de fleche (8) ou la comrnande du deplacement angulaire de la fleche (7), en fonction de l'actionnement ou non de deux commutateurs (33, 34). - 12 2840368 10. Engin de travaux public selon l'une des revendicatio:s 6 a 9, caracterise el ce que le dispositif electro-hydraulique (64) pennet d'attribuer a la pedale (27) la commande du fonctionnement de l'outil ou la commande du deplacement angulaire de la fleche (7), en fonction de l'actiouement ou non d'un commutateur (32) et en fonction de ['absence d'actio1enlent de deux autres commutateurs (33, 34). 11. Engin de travaux public selon l'une des revendications 6 a l0, caracterise en ce que le dispositif electro-hydraulique (64) pemet d'attribuer a la pedale (27) la commande du fonctionnement de l'outil OU la commande du deplacemelt angulaire du bec de flecle (8), en fonction de I'action:ement OU non d'un commutateur (32) et en fonction de l'actionuement de deux autres commutateurs (33, 34). 12. Engin de travaux public selon l'une des revendications 6 a 11, caracterise en ce que le dispositif electro-hydraulique (64) permet d'attribuer au manipulateur gauche (26) a pilotage dans le sens longitudinal (L) la commande du deplacement angulaire du bras (9) ou la comunande du deplacement angulaire du bras (9) et du bec de fleche (8), en fonction de l'actionnement ou non de deux commutateurs (29, 31). Deposant: GROUPEMECALAC