Brevet FR2851592A1 — publié le 20040827

o Chargeur frontal pour véhicule de travaux publics ou 15 agricoles et véhicule équipé d'un tel chargeur La présente invention concerne un chargeur frontal pour véhicule de travaux publics ou agricoles, ainsi qu'un véhicule équipé d'un tel chargeur. 20 Les chargeurs frontaux existant aujourd'hui sont constitués d'une paire de bras élévateurs agencés pour être reliés de manière articulée au châssis du véhicule. Ces bras comportent, à leur. extrémité libre, un outil, tel qu'un 25 godet ou des fourches avec fonction de cavage. Ces bras sont animés en montée et descente par des vérins hydrauliques alimentés par une centrale hydraulique, telle que le circuit hydraulique du véhicule, contrôlée par un distributeur apte à être relié à la chambre de levage de 30 chacun des vérins par un conduit flexible sur au moins une partie de sa longueur. Les accidents les plus fréquemment observés sur de tels chargeurs frontaux sont relatifs à la rupture du conduit 35 flexible. Cette défaillance du circuit hydraulique entraîne un abaissement rapide des bras élévateurs. En l'absence de dispositif de sécurité, il existe un risque de blesser les personnes pouvant se trouver en dessous des charges levées ou des bras élévateurs. Pour résoudre ce problème, dans le domaine des travaux publics, il a été proposé d'équiper les vérins de levage de valves pilotées hydrauliquement par les chambres opposées des vérins de levage, c'est-à-dire opposées aux chambres 10 sous charge des vérins. Chaque valve pilotée est disposée en sortie de vérin. Elle bloque le vérin en position tant que de l'huile sous pression ne vient pas la piloter par la chambre opposée du vérin de levage. Une telle configuration présente un certain nombre d'inconvénients. Elle ne permet pas notamment de conserver une position flottante des vérins. Cette position flottante permet notamment à un outil placé à l'extrémité des bras élévateurs de suivre le profil du terrain en position basse 20 des bras élévateurs. Cette conception oblige encore à supprimer la fonction dite anti-tangage propre au mouvement des vérins de levage. En effet, pour l'exercice de cette fonction, les chambres des vérins de levage doivent être reliées à des accumulateurs hydrauliques qui permettent 25 l'amortissement des mouvements du chargeur lors des déplacements de l'engin sur route. Enfin, les dispositifs du type précité nécessitent la présence de vérins de levage double effet pour leur fonctionnement, la vidange de la chambre de levage sous charge des vérins ne pouvant pas 30 s'effectuer sous le seul effet de la charge disposée à l'extrémité des bras élévateurs. Enfin, du fait des limitations de tels dispositifs de sécurité, il peut être prévu un dispositif supplémentaire permettant de shunter ou court-circuiter le fonctionnement d'un tel dispositif de 35 sécurité. Ce dispositif supplémentaire se déclenche lorsque le véhicule atteint une vitesse prédéterminée ou à la demande de l'utilisateur par interrupteur électrique. De ce fait, les risques de réalisation d'un accident ne peuvent être complètement éliminés dans le cas d'un véhicule 5 fonctionnant à vitesse élevée. De plus, ces solutions ont des cots trop élevés. C'est pourquoi ces solutions ont jusqu'à présent été écartées. Un but de la présente invention est donc de proposer un 10 chargeur frontal dont la conception du circuit hydraulique des vérins de levage permet d'assurer la sécurité des personnes se trouvant à proximité des charges levées tout en conservant les fonctions position flottante et antitangage des vérins de levage en l'absence de pilotage 15 hydraulique ou électrique. Un autre but de la présente invention est de proposer un chargeur frontal du type précité dont les vérins de levage peuvent être simple ou double effet sans nuire aux 20 propriétés de l'ensemble. A cet effet, l'invention a pour objet un chargeur frontal pour véhicule de travaux publics ou agricoles, du type comportant au moins un, de préférence une paire de bras 25 élévateurs agencés pour être reliés de manière articulée au châssis du véhicule, ce ou ces bras comportant à leur extrémité libre un outil, tel qu'un godet ou des fourches avec fonction de cavage, ce ou ces bras étant animé(s) en montée et descente par un ou des vérin(s) hydraulique(s) 30 alimenté(s) par une centrale hydraulique, telle que le circuit hydraulique du véhicule, contrôlée par un distributeur apte à être relié à la chambre de levage de chacun des vérins par un conduit flexible sur au moins une partie de sa longueur, caractérisé en ce que le conduit 35 d'alimentation en fluide de la chambre de levage sous charge de chaque vérin reliant ladite chambre du vérin au distributeur est équipé d'au moins un organe d'obturation automatique du conduit se fermant lorsque le débit dans ledit conduit dépasse une valeur prédéterminée de manière à 5 immobiliser le ou les bras élévateurs et empêcher une chute intempestive de ces derniers, au moins un régulateur de débit étant interposé entre organe(s) d'obturation et distributeur pour empêcher, en fonctionnement normal du chargeur, une fermeture intempestive du ou des organe(s) 10 d'obturation. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 représente une vue de profil d'un chargeur conforme à l'invention; la figure 2 représente une vue schématique du circuit 20 hydraulique équipant un tel chargeur sécurisé ; la figure 3 représente une vue en coupe d'un organe d'obturation conforme à l'invention et la figure 4 représente une vue en coupe d'un régulateur de débit conforme à l'invention. Comme mentionné ci-dessus, le chargeur 2 frontal, objet de l'invention, est plus particulièrement destiné à équiper un 30 véhicule 1 de travaux publics ou agricoles. Ce chargeur 2 frontal peut être installé en première monte sur un véhicule 1 pour y être fixé de manière permanente ou être rapporté sur ce véhicule 1 et être ainsi fixé de manière amovible sur ce dernier. Dans l'exemple représenté à la 35 figure 1, ce chargeur frontal est monté de manière amovible sur le bâti lA du tracteur. A cet effet, il est prévu une pièce de liaison, représentée en 7 aux figures, entre le bâti lA et les bras 3 élévateurs du chargeur frontal. Ce chargeur 2 frontal est, de manière en soi connue, équipé généralement de deux bras 3 élévateurs reliés de manière articulée par l'intermédiaire de la pièce de liaison 7 au châssis lA du véhicule 1. Ces bras 3 comportent à leur extrémité libre un outil 6, constitué ici par un godet. Ces 10 bras 3 sont animés en montée et descente par des vérins 4 hydrauliques alimentés par le circuit hydraulique du véhicule non représenté. Le débit d'huile du véhicule est contrôlé par un distributeur 8, généralement à tiroir, apte à être relié à la chambre 4A de levage de chacun des vérins 15 4 par un conduit 9 flexible sur au moins une partie 9B, 9C de sa longueur. Ainsi, dans l'exemple représenté à la figure 2, la partie du conduit représentée en 9A est une partie rigide tandis que les parties représentées en 9B et 9C aux figures sont des parties flexibles. Le risque d'un 20 tel chargeur est de voir la partie flexible du conduit 9 se rompre générant alors un abaissement intempestif des bras 3 élévateurs. Pour éviter un tel problème, les conduits 9 d'alimentation en fluide de la chambre 4A de levage sous charge des vérins 4 reliant les chambres 4A des vérins 4 au 25 distributeur 8 sont équipés, en sortie de chambre 4A des vérins 4, d'un organe 10 d'obturation automatique du conduit 9 se fermant lorsque le débit dans ledit conduit 9, en sortie de chambre 4A correspondant à une rentrée de tige du vérin 4, dépasse une valeur prédéterminée. Cette 30 fermeture entraîne une immobilisation des bras 3 élévateurs et empêche ainsi une chute intempestive de ces derniers. L'organe 10 d'obturation est toujours positionné en sortie de chambre 4A de manière à être encore positionné sur une partie rigide du circuit, la partie flexible du conduit 9 35 s'étendant entre cet organe 10 et le distributeur 8. Pour parfaire l'ensemble, au moins un régulateur 11 de débit est interposé entre organe(s) 10 d'obturation et distributeur 8 pour empêcher, en fonctionnement normal du chargeur 2, une fermeture intempestive du ou des organe(s) 10 d'obturation. 5 Dans les exemples représentés, la présence de deux bras 3 élévateurs engendre la présence de deux vérins 4 de levage. Chaque vérin 4 est équipé d'un organe 10 d'obturation tandis que le régulateur il de débit est commun aux deux organes 10 d'obturation. Ce régulateur il de débit est 10 positionné au plus près du distributeur 8 immédiatement en amont de ce dernier, c'est-à-dire sur la portion du conduit 9 s'étendant entre organe 10 d'obturation et distributeur 8. Le détail de l'organe 10 d'obturation est fourni à la figure 3 tandis que le détail du régulateur il de débit est 15 fourni à la figure 4. L'organe 10 d'obturation est constitué d'une valve dite valve parachute. Cette valve parachute comporte un clapet 14 chargé par ressort 15, la pression de tarage du ressort 15 correspondant à la pression en dessous de laquelle ladite valve doit rester 20 ouverte. Au-dessus de cette pression, correspondant à un débit prédéterminé de la partie flexible 9B, 9C du conduit 9 en sortie de chambre 4A, cette valve se ferme par venue en application sur un siège 16 empêchant la vidange de la chambre 4A de levage de chacun des vérins. La vidange étant 25 empêchée, les bras 3 élévateurs sont alors immobilisés. On note dans cette valve que le tarage du ressort 15 peut être réglé par un ensemble écrou/contre-écrou 17. Lorsque se produit une rupture de la partie flexible 9B ou 9C de la conduite 9, le débit augmente en raison de la motricité de 30 la charge. La perte de charge devient supérieure à la tension du ressort 15 et le clapet se ferme quasiinstantanément. Le régulateur de débit il est quant à lui destiné à empêcher une fermeture intempestive de cet organe 10 d'obturation. Il limite donc à l'intérieur du conduit 9 35 une valeur de débit prédéterminée. Ce régulateur Il de débit est du type à deux voies dont l'une est libre pour disposer d'un débit maximal pour l'alimentation des vérins 4 pour le mouvement d'élévation des bras 3 élévateurs tandis que l'autre voie est à débit régulé pour une 5 descente à vitesse contrôlée de l'abaissement des bras 3 élévateurs sous charge. Ainsi, ce régulateur de débit deux voies unidirectionnel est un composant qui laisse passer l'huile librement dans un sens et qui assure la fonction de régulation de débit d'huile dans l'autre sens. Il est donc 10 utilisé comme limiteur de débit. Dans la figure 4, il est représenté dans une position dans laquelle il régule le flux. Ce régulateur Il de débit se compose d'un cylindre 21 avec un piston 18 de régulation et un ressort 19 et d'un diaphragme 20 calibré coulissant librement. Dans le sens 15 BF, le diaphragme 20 est amené en position de travail par l'huile qui le traverse et forme dans le piston de régulation une section de passage annulaire réduite. La perte de charge occasionnée, combinée à la contrainte du ressort 19 de piston 18, permet la régulation de débit sur 20 la base du réglage préalablement défini par le serrage du ressort 20 à l'aide des écrous 22. Dans l'autre sens FB, le diaphragme 20 est complètement sorti du piston 18. La fonction d'étranglement calibrée disparaît et le débit s'écoule librement. Du fait des caractéristiques de l'organe 10 d'obturation et du régulateur 11 de débit, l'organe 10 d'obturation est donc positionné sur la conduite de fluide amenant un fluide à la chambre 4A de levage sous charge de chaque vérin 4. 30 Cet organe 10 d'obturation est relié à ladite chambre 4A par une section 9A de conduite rigide. Ainsi, cet organe 10 d'obturation permet l'entrée libre d'huile vers le vérin 4 dans le sens FB et se bloque en cas de débit d'huile trop élevé en sortie de vérin, c'est-à-dire dans le sens BF. De 35 manière analogue, le régulateur il de débit est positionné au voisinage du distributeur 8 alimentant en fluide les chambres 4A de levage sous charge des vérins 4 de levage et est relié à ce dernier par une conduite rigide. Le régulateur 11 permet la sortie libre d'huile vers les 5 vérins 4 de levage du chargeur (sens FB) et régule tout débit en provenance des vérins de levage (sens BF). Du fait de la conception de cet ensemble, les vérins 4 hydrauliques de levage des bras 3 peuvent être des vérins simple effet ou des vérins double effet. Afin de conserver l'ensemble des fonctions d'un tel chargeur, le distributeur 8 comporte une position dite flottante dans laquelle les chambres 4A, 4B des vérins 4 communiquent entre elles pour permettre un déplacement 15 libre de la tige 4C du vérin 4. Cette position flottante de la commande du chargeur 2 permet à son godet 6 ou, plus généralement, à tout outil équipant l'extrémité des bras 3 élévateurs, lorsque cet outil est posé au sol, de suivre le profil du terrain. Dans ce cas, le tiroir du distributeur 8 20 est configuré de manière à ce que toutes les chambres des vérins de levage du chargeur soient reliées au circuit de retour. Lorsque le chargeur posé au sol avance sur un terrain accidenté, le système ne bloque pas les mouvements de l'outil puisque le débit instantané en sortie de vérin 25 de levage ne peut pas dépasser le débit nécessaire à la fermeture des organes 10 d'obturation. Le chargeur 2 conserve donc bien sa position flottante. Pour parfaire l'ensemble, il peut être prévu, sur une 30 dérivation 9C de la conduite 9 entre chambre 4A de levage sous charge du ou des vérins 4 et distributeur 8, au moins un dispositif 12 d'amortissement hydraulique pour absorber des élévations de pression dans le conduit 9 dues aux mouvements oscillants du ou des bras 3 élévateurs, en 35 particulier ceux générés par déplacement au sol du véhicule 1 équipé d'un tel chargeur 2. Dans les exemples représentés, ce dispositif 12 d'amortissement est constitué d'un accumulateur à membrane. Il est également prévu, sur le conduit 9 de fluide s'étendant entre dispositif 12 5 d'amortissement et organe 10 d'obturation, au voisinage du dispositif 12 d'amortissement, un régulateur 13 de débit supplémentaire. Ce montage permet de conserver la fonction dite anti- tangage du chargeur frontal. En effet, en fonction anti-tangage, les chambres 4A des vérins 4 de 10 levage sont reliées aux accumulateurs hydrauliques 12 qui permettent l'amortissement des mouvements du chargeur 2 lors des déplacements de l'engin. Lorsque le chargeur 2, en fonction anti-tangage, avance sur un terrain accidenté, les accumulateurs ont pour fonction d'absorber l'énergie 15 dissipée par les mouvements du bâti mobile, c'est-à-dire par les mouvements oscillants des bras 3 élévateurs. A nouveau, le débit instantané en sortie de vérins de levage 4 ne peut pas dépasser le réglage du débit des organes 10 d'obturation puisque le débit d'huile entrant dans 20 l'accumulateur côté charge est contrôlé par le régulateur 13 directement positionné au voisinage de celui-ci. Ainsi, la fonction anti-tangage est conservée. Lorsque le circuit est équipé d'un dispositif 12 d'amortissement, le second régulateur 13 de débit, utilisé également comme limiteur de 25 débit directement en sortie de l'accumulateur est positionné sur la conduite, reliant l'accumulateur à la chambre de levage sous charge des vérins de levage et est connecté de manière rigide audit dispositif 12 d'amortissement. A nouveau, ce régulateur 13 permet la 30 sortie libre d'huile vers les vérins de levage du chargeur (sens FB) et régule tout débit en provenance des vérins de levage (sens BF). Le montage ainsi réalisé permet le blocage de charges sur le levage en cas de rupture de conduite dans la zone délimitée par les points X, Y, Z de 35 la figure 2. Afin d'obtenir un fonctionnement optimum de l'organe 10 d'obturation et des régulateurs 11 et 13 de débit, il convient de respecter les règles suivantes. Lorsque le 5 conduit 9 est dépourvu de dispositif 12 d'amortissement, le débit du régulateur il de débit associé au distributeur 8 doit être inférieur à deux fois le débit de l'organe 10 d'obturation. A l'inverse, dans le cas de la présence d'un dispositif 12 d'amortissement, la somme du débit du 10 régulateur 11 de débit associé au distributeur 8 et du débit du régulateur 13 associé au dispositif 12 d'amortissement doit être inférieure à deux fois le débit de l'organe 10 d'obturation. La mesure des débits sur le chargeur non équipé d'organes d'obturation permet 15 d'indiquer quelle valeur de départ attribuer aux régulateurs de débit et aux organes d'obturation. Ainsi, à titre d'exemple, si les mesures de débit sur un chargeur équipé d'un anti-tangage indiquent les réglages suivants régulateur il couplé au distributeur 8 45 1/min 20. régulateur 13 couplé à l'accumulateur 30 1/min organe 10 d'obturation: 40 1/min La règle: débit du régulateur associé au distributeur + débit régulateur associé à accumulateur En effet, 45 1/min + 30 1/min = 75 1/min En fonctionnement normal, le débit sortant des vérins de levage 4 côté charge ne peut dépasser 75 1/min en cumulé, 35 soit 37,5 1/min pour chaque vérin, ce qui reste inférieur au débit de déclenchement des organes 10 d'obturation qui sont réglés à 40 1/min. Dans le cas d'une rupture de flexible dans la zone critique du circuit, le débit sortant de chaque vérin de levage devient supérieur à 40 1/min. Les 5 organes 10 d'obturation se ferment quasi instantanément empêchant la fuite d'huile du vérin côté charge. La charge est bloquée. En résumé, le fonctionnement d'un tel chargeur s'avère 10 particulièrement aisé. Lors de l'utilisation normale du chargeur frontal, le débit de sortie des vérins 4 de levage côté charge est contrôlé par le ou les régulateurs 11, 13 afin qu'il reste toujours en dessous de la valeur de déclenchement des organes 10 d'obturation. Dans ce cas, la 15 perte de charge et l'accumulation de pression sur le clapet 14 restent toujours inférieures à l'action du ressort 15. La valve 10 reste ouverte. Lorsque se produit une rupture du flexible ou de la conduite dans la zone critique 9B ou 9C du circuit, l'augmentation du débit, provoquée par la 20 motricité de la charge, entraîne la fermeture quasi instantanée des deux organes 10 d'obturation, la perte de charge entre B et F étant devenue supérieure à la tension du ressort 15. Pour débloquer le dispositif, il suffit de remplacer les flexibles endommagés puis d'alimenter les 25 vérins 4 de levage dans le sens du levage pour décoller le clapet 14 de son siège 16. REVENDICATIONS 1. Chargeur (2) frontal pour véhicule (1) de travaux publics ou agricoles, du type comportant au moins un, de 5 préférence une paire de bras (3) élévateurs agencés pour être reliés de manière articulée au châssis (lA) du véhicule (1), ce ou ces bras (3) comportant à leur extrémité libre un outil (6), tel qu'un godet ou des fourches avec fonction de cavage, ce ou ces bras (3) étant 10 animé(s) en montée et descente par un ou des vérin(s) (4) hydraulique(s) alimenté(s) par une centrale hydraulique, telle que le circuit hydraulique du véhicule, contrôlée par un distributeur (8) apte à être relié à la chambre (4A) de levage de chacun des vérins (4) par un conduit (9) flexible 15 sur au moins une partie (9B, 9C) de sa longueur, caractérisé en ce que le conduit (9) d'alimentation en fluide de la chambre (4A) de levage sous charge de chaque vérin (4) reliant ladite chambre (4A) du vérin (4) au distributeur (8) est équipé d'au moins un organe (10) d'obturation automatique du conduit (9) se fermant lorsque le débit dans ledit conduit (9) dépasse une valeur prédéterminée de manière à immobiliser le ou les bras (3) élévateurs et empêcher une chute intempestive de ces derniers, au moins un régulateur (il) de débit étant 25 interposé entre organe(s) (10) d'obturation et distributeur (8) pour empêcher, en fonctionnement normal du chargeur (2), une fermeture intempestive du ou des organe(s) (10) d'obturation. 2. Chargeur (2) frontal selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu, sur une dérivation (9C) de la conduite (9) entre chambre (4A) de levage sous charge du ou des vérins (4) et distributeur (8), au moins un dispositif (12) d'amortissement hydraulique pour absorber 35 des élévations de pression dans le conduit (9) dues aux mouvements oscillants du ou des bras (3) élévateurs, en particulier ceux générés par déplacement au sol du véhicule (1) équipé d'un tel chargeur (2). 3. Chargeur (2) frontal selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte, sur le conduit (9) de fluide s'étendant entre dispositif (12) d'amortissement et organe (10) d'obturation, au voisinage du dispositif (12) d'amortissement, un régulateur (13) de débit. 4. Chargeur (2) frontal selon l'une des revendications 2 et caractérisé en ce que le dispositif (12) d'amortissement est un accumulateur à membrane. 15 5. Chargeur (2) frontal selon l'une des revendications 1 à caractérisé en ce que les vérins (4) hydrauliques de levage des bras (3) sont des vérins simple effet. 20 6. Chargeur (2) frontal selon l'une des revendications 1 à caractérisé en ce que les vérins (4) hydrauliques de levage des bras (3) sont des vérins double effet. 25 7. Chargeur (2) frontal selon l'une des revendications 1 à caractérisé en ce que le distributeur (8) comporte une position dite flottante dans laquelle les chambres (4A, 4B) 30 des vérins (4) communiquent entre elles pour permettre un déplacement libre de la tige (4C) du vérin (4). 8. Chargeur (2) frontal selon l'une des revendications 1 à caractérisé en ce que le ou les régulateur(s) (11) de débit sont du type à deux voies dont l'une est libre pour disposer d'un débit maximal pour l'alimentation des vérins (4) pour le mouvement d'élévation des bras (3), l'autre voie étant à débit régulé pour une descente à vitesse 5 contrôlée de l'abaissement des bras (3) élévateurs sous charge. 9. Véhicule (1) de travaux publics ou agricoles du type équipé d'un chargeur (2) frontal, caractérisé en ce que le chargeur (2) frontal est conforme à l'une des revendications 1 à 8.