Brevet FR2869195A1 — publié le 20051028

La présente invention concerne une machine pour effectuer des travaux de fauchage/débroussaillage et d'élagage, comprenant un bâti porté par un véhicule, un bras articulé monté pivotant sur le bâti et comprenant une flèche et un balancier, un outil de coupe porté par le balancier, et un vérin de flèche pour faire pivoter le bras sur le bâti de façon à l'amener dans la position de travail adéquate de l'outil. La plage de pivotement du bras articulé des machines actuelles de ce type est importante pour que l'opérateur puisse placer l'outil de coupe dans les positions dans lesquelles les travaux de fauchage, de débroussaillage et d'élagage peuvent être effectués dans les conditions les meilleures. Lorsque l'outil travaille en hauteur pour réaliser des travaux de débroussaillage ou d'élagage, il arrive que le centre de gravité de l'ensemble constitué par le bras articulé et l'outil de coupe vienne de l'autre côté du plan vertical passant par l'axe d'articulation de la flèche sur le bâti. Dans une telle situation, le vérin de flèche n'est toutefois pas en mesure de fournir un effort de traction pour retenir l'ensemble bras- outil, de sorte que celui-ci, entraîné par son propre poids, continue son mouvement de déplacement de l'autre côté du plan vertical en allongeant le vérin de flèche, sans que l'opérateur puisse arrêter ce mouvement. Or, lorsque le vérin de flèche atteint son extension maximum, l'ensemble bras-outil est arrêté brutalement, ce qui engendre une énergie de choc importante risquant de déstabiliser la machine et de provoquer des dommages mécaniques à celle-ci et à ses éléments constitutifs. Par ailleurs, lorsque l'opérateur souhaite replier le bras articulé d'une machine conventionnelle afin de pouvoir transporter celle-ci sous un encombrement minimum, il doit prendre de très grandes précautions pour éviter que le bras vienne heurter la cabine du véhicule porteur, ce qui est fastidieux. La présente invention se propose de remédier aux inconvénients 35 susmentionnés et, pour ce faire, elle a pour objet une machine du type décrit ci-dessus et caractérisée en ce que: - le vérin de flèche comprend un vérin à simple effet et un vérin à double effet dont les cylindres ont un fond commun et sont divisés chacun par un piston pourvu d'une tige en une chambre côté fond et une chambre côté tige; - les chambres côté fond des deux vérins sont reliées entre elles; - la section du piston du vérin à simple effet est plus grande que celle du piston du vérin à double effet; - les chambres des vérins sont reliées à un circuit hydraulique comprenant un réservoir de fluide hydraulique, une pompe, un distributeur à trois positions et quatre orifices, et une valve disposée entre la chambre côté tige du vérin à double effet et le distributeur et pouvant fonctionner dans une première position dans laquelle elle autorise la circulation du fluide hydraulique uniquement du distributeur vers la chambre côté tige du vérin à double effet et une seconde position dans laquelle elle autorise la circulation du fluide hydraulique dans les deux directions; et le distributeur comprend un tiroir pouvant être disposé dans: - une position neutre dans laquelle il interdit la circulation du fluide hydraulique en direction des chambres côté fond des deux vérins et de la chambre côté tige du vérin à double effet; - une position de montée dans laquelle il relie la pompe aux chambres côté fond des deux vérins et la chambre côté tige du vérin à double effet au réservoir; et - une position de descente dans laquelle il relie les chambres côté fond des deux vérins au réservoir et la pompe à la chambre côté tige du vérin à double effet; - l'opérateur disposant la valve dans sa seconde position de fonctionnement et le tiroir du distributeur dans sa position de montée lorsque la flèche pivote au-delà de la position verticale. Les risques pour que le vérin de flèche s'allonge au maximum lorsque le centre de gravité de l'ensemble bras-outil est du côté opposé au plan vertical précité peuvent maintenant être éliminés. Il suffit en effet que l'opérateur positionne le tiroir du distributeur dans sa position de descente et règle la valve sur sa première position de fonctionnement pour diriger dans la chambre côté tige du vérin à double effet le fluide hydraulique nécessaire pour rétracter la tige de celui-ci et ramener ainsi le centre de gravité de l'ensemble bras-outil à proximité ou en deçà du plan vertical La constitution particulière du vérin de flèche permet par 5 ailleurs de réduire fortement les risques de collision entre le bras articulé et la cabine du véhicule porteur. De préférence, le circuit hydraulique comprend un accumulateur oléopneumatique dans sa partie située entre le distributeur et les chambres côté fond des deux vérins. L'accumulateur oléopneumatique est particulièrement avantageux lorsque la machine est utilisée pour effectuer des travaux de fauchage sur le sol. Il permet en effet à l'outil de coupe de suivre les irrégularités du sol en autorisant la tige du vérin à simple effet à se déplacer dans le cylindre de celui-ci en fonction de ces irrégularités. Par ailleurs, le circuit hydraulique peut avantageusement comprendre un organe d'étranglement dans sa partie située entre la valve et la chambre côté tige du vérin à double effet. L'organe d'étranglement permet de contrôler la vitesse de sortie de la tige du vérin à double effet lorsque la valve est dans sa seconde position de fonctionnement et que le tiroir du distributeur est dans sa position de montée. La présente invention concerne également un véhicule portant 25 une machine telle que celle présentée ci-dessus. Un mode d'exécution de la présente invention sera décrit ci-après à titre d'exemple nullement limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique de l'arrière d'une 30 machine conforme à l'invention montée sur un tracteur et effectuant des travaux de fauchage sur le sol; - la figure 2 est un schéma du circuit hydraulique de la machine visible sur la figure 1, le tiroir du distributeur étant dans sa position neutre; - la figure 3 est un schéma représentant le circuit hydraulique alors que le tiroir du distributeur est dans sa position de montée; - la figure 4 est une vue schématique de l'arrière du tracteur et de la machine effectuant des travaux d'élagage près du sol; - la figure 5 est une vue schématique de côté du tracteur et de la machine dont le bâti portant le bras articulé a pivoté d'un angle de 90 ; - la figure 6 est un schéma analogue à celui représenté sur la figure 3 mais dans lequel la tige du vérin à simple effet est complètement sortie; - la figure 7 est une vue schématique de l'arrière du tracteur 10 et de la machine effectuant des travaux d'élagage en hauteur, auprès du tracteur; - la figure 8 est un schéma analogue à celui représenté sur la figure 6 mais dans lequel la valve est dans sa deuxième position de fonctionnement; - la figure 9 est une vue schématique de l'arrière du tracteur et de la machine effectuant des travaux de débroussaillage ou d'élagage à mi- hauteur et près du tracteur, la tige du vérin à double effet étant complètement sortie; - la figure 10 est un schéma analogue à celui représenté sur la 20 figure 2 mais dans lequel la tige du vérin à double effet est complètement sortie; - la figure 11 est une vue schématique de l'arrière du tracteur et de la machine effectuant des travaux d'élagage en hauteur alors que le centre de gravité de l'ensemble bras articulé-outil a été déplacé au-delà du plan vertical passant par l'axe d'articulation de la flèche sur le bâti; et - la figure 12 est un schéma représentant le circuit hydraulique alors que le tiroir du distributeur est dans sa position de descente et que la valve est dans sa première position de fonctionnement. La machine représentée sur les dessins peut être utilisée pour réaliser des travaux de fauchage sur le sol, de débroussaillage et d'élagage au voisinage du sol et d'élagage en hauteur. Elle est installée à l'arrière d'un tracteur 1 et comprend un châssis 2, un bâti 3 monté pivotant sur un axe vertical prévu sur le châssis 2, et un bras articulé 4 monté pivotant sur un axe horizontal 5 porté par le bâti 3. Il va de soi que l'on ne sortirait pas du cadre de la présente invention si le tracteur 1 était remplacé par un tout autre véhicule porteur. Le bras articulé 4 comprend d'une manière connue en soi une flèche 6 dont l'extrémité inférieure est montée pivotante sur l'axe 5 du bâti et un balancier 7 monté pivotant, au voisinage de l'une de ses extrémités, sur un axe horizontal 8 prévu à l'extrémité supérieure de la flèche 6. A son autre extrémité, le balancier porte un outil de coupe 10 conventionnel 9 pouvant être disposé dans différentes positions de travail sous la commande d'un vérin 10. De façon usuelle, un vérin 11 est prévu pour faire pivoter le balancier sur l'axe 8, son cylindre étant articulé sur la flèche 6 tandis que sa tige de piston est articulée à l'extrémité du balancier qui est opposée à l'outil 9. Le bras articulé 4, et plus précisément la flèche 6, peut pivoter sur l'axe horizontal 5 sous la commande d'un vérin de flèche 12 comprenant un vérin à simple effet 13 dont le cylindre 14 renferme un piston 15 pourvu d'une tige 16 articulée sur le bâti 3, et un vérin à double effet 17 dont le cylindre 18 renferme un piston 19 pourvu d'une tige 20 articulée sur la flèche 6. En se référant plus particulièrement aux figures 2, 3, 6, 8, 10 et 12, on constatera que: - les cylindres 14 et 18 des vérins 13 et 17 ont un fond commun 25 21, - le piston 15 divise le cylindre 14 en une chambre côté fond 22 et une chambre côté tige 23, et - le piston 19 divise le cylindre 18 en une chambre côté fond 24 et une chambre côté tige 25. On constatera également que les chambres côté fond 22 et 24 sont reliées entre elles par l'intermédiaire d'un orifice 26 ménagé dans le fond commun 21 et que la section du piston 15 du vérin à simple effet 13 est plus grande que celle du piston 19 du vérin à double effet 17. Comme le montrent par ailleurs clairement les figures ci-dessus, les chambres 22, 23 et 24, 25 des deux vérins 13, 17 sont reliées à un circuit hydraulique 27 comprenant un réservoir de fluide hydraulique 28, une pompe 29, un distributeur 30 à trois positions et quatre orifices, et une valve 31 située entre le distributeur 30 et la chambre côté tige 25 du vérin à double effet 17. Le distributeur 30 est quant à lui relié, d'un côté, à la pompe 29 et au réservoir 28 et, de l'autre, à la valve 31 et aux chambres côté fond 22 et 24 des deux vérins. Il comprend un tiroir pouvant être disposé par l'opérateur dans: - une position neutre visible sur les figures 2 et 10 et dans laquelle il interdit la circulation du fluide hydraulique en direction des chambres côté fond 22 et 24 des deux vérins 13 et 17 et de la chambre côté tige 25 du vérin à double effet 17, - une position de montée visible sur les figures 3, 6 et 8 et dans laquelle il relie la pompe 29 aux chambres côté fond 22 et 24 et la chambre côté tige 25 du vérin à double effet 17 au réservoir 28, et - une position de descente visible sur la figure 12 et dans laquelle il relie les chambres côté fond 22 et 24 au réservoir 28 et la pompe 29 à la chambre côté tige 23 du vérin à double effet 17. Quant à la valve 31, elle est conçue pour fonctionner dans une première position visible sur les figures 2, 3, 6, 10 et 12 et dans laquelle elle autorise la circulation du fluide hydraulique uniquement du distributeur 30 vers la chambre côté tige 25 du vérin à double effet 17, c'est-à-dire lorsque le tiroir du distributeur est dans sa position de descente, et dans une seconde position visible sur la figure 8 et dans laquelle elle autorise la circulation du fluide hydraulique dans les deux directions. On notera ici que l'opérateur doit disposer la valve 31 dans sa seconde position de fonctionnement et le tiroir du distributeur dans sa position de montée pour que la flèche pivote dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Le circuit hydraulique qui vient d'être décrit comprend en outre un accumulateur oléopneumatique 32 dans sa partie située entre le distributeur 30 et les chambres côté fond 22 et 24 des deux vérins, et un organe d'étranglement 33 dans sa partie située entre la valve 31 et la chambre côté tige 25 du vérin à double effet 17. L'accumulateur oléopneumatique 32 permet à la tige 16 du vérin à simple effet 13 de se déplacer lorsque la charge exercée sur elle varie, en particulier lorsque la machine est utilisée pour effectuer des travaux de fauchage sur le sol. Quant à l'organe d'étranglement 33, il permet de contrôler la vitesse de sortie de la tige 20 du vérin à double effet 17 lorsque le tiroir du distributeur 30 est dans sa position de montée et que la valve 31 est dans sa seconde position de fonctionnement. Il évite donc en particulier que le poids de l'ensemble bras 4- outil 9 fasse sortir rapidement la tige 20 lorsque le centre de gravité de cet ensemble s'avance au-delà du plan vertical passant par l'axe d'articulation 5, et risque de destabiliser la machine. On va maintenant décrire le fonctionnement de la machine conforme à l'invention. Lorsque la machine exécute des travaux de fauchage sur le sol, au voisinage du tracteur 1, comme représenté sur la figure 1, le tiroir du distributeur 30 est dans sa position neutre tandis que la valve 31 est réglée sur sa première position de fonctionnement. La tige 20 du vérin à double effet est complètement rétractée alors que la tige 16 du vérin à simple effet est en grande partie sortie, comme représenté sur la figure 2. L'accumulateur 32 permet à la tige 16 d'osciller autour de la position cidessus de sorte que l'outil 9 peut suivre les irrégularités du sol sur lequel sont exécutés les travaux de fauchage. En se référant à la figure 1, on notera que la flèche 6 est inclinée vers le haut et se trouve à droite du plan vertical passant par l'axe 5. Lorsque l'opérateur souhaite effectuer des travaux de fauchage ou de débroussaillage à une hauteur limitée au-dessus du sol, il doit positionner le tiroir du distributeur 30 dans sa position de montée, comme représenté sur la figure 3. Dans cette position, le fluide hydraulique fourni par la pompe 29 pénètre dan la chambre côté fond 22 du vérin à simple effet 13 et 35 fait sortir la tige 16 de celui-ci. Le fluide hydraulique ne peut toutefois pénétrer dans la chambre côté fond 24 du vérin à double effet 17 puisque la valve 31 qui est placée dans sa première position de fonctionnement empêche le fluide hydraulique contenu dans la chambre côté tige 25 du vérin à double effet de sortir. L'opérateur doit positionner le tiroir du distributeur dans sa 5 position neutre lorsque la tige 16 du vérin à simple effet est complètement sortie, comme représenté sur la figure 6. Après l'intervention de l'opérateur, la flèche 6 du bras articulé 4 s'étend pratiquement verticalement, comme représenté sur la figure 4. Sur cette figure, on notera que l'outil 9 est en position de débroussaillage à une hauteur limitée au-dessus du sol et au voisinage du tracteur. En se référant maintenant à la figure 5 qui représente la machine après pivotement de 90 du bâti 3 sur l'axe vertical du châssis 2, on remarquera que les risques de collision entre le bras articulé 4 et la cabine du tracteur 1 sont éliminés. Si maintenant l'opérateur souhaite effectuer des travaux d'élagage en hauteur et à proximité du tracteur, comme représenté sur la figure 7, il suffit qu'il actionne le vérin 11 de façon à rétracter complètement la tige de celui-ci. Pour effectuer des travaux d'élagage à une hauteur d'environ 1 à 2 mètres au-dessus du sol, la flèche 6 doit pivoter dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, au-delà du plan vertical passant par l'axe 5, pour venir dans la position représentée sur la figure 9. A cette fin, l'opérateur doit actionner le vérin 11 de façon à faire sortir complètement la tige de celui-ci. Il doit également placer le tiroir du distributeur 30 dans sa position de montée et régler la valve 31 sur sa seconde position de 30 fonctionnement, comme représenté sur la figure 8. Comme la tige 16 du vérin à simple effet est complètement sortie, le fluide hydraulique fourni par la pompe 29 pénètre dans la chambre côté fond 24 du vérin à double effet 17 tandis que le fluide hydraulique contenu dans la chambre côté tige 25 de ce vérin est évacué dans le réservoir 28 par l'intermédiaire du distributeur 30. La vitesse d'évacuation du fluide, et donc la vitesse de sortie de la tige 20, sont bien entendu contrôlées par l'organe d'étranglement 33. Pour effectuer maintenant des travaux d'élagage en hauteur, de l'autre côté du tracteur, comme représenté sur la figure 11, l'opérateur doit actionner le vérin 11 afin de rétracter la tige de celui-ci. Il doit également placer le tiroir du distributeur 30 dans sa position neutre et laisser la valve 31 dans sa première position de 10 fonctionnement. On notera ici que la valve 31 est conçue pour venir automatiquement dans sa première position de fonctionnement dès que l'opérateur cesse de la maintenir dans sa seconde position. Si maintenant l'opérateur souhaite faire pivoter la flèche dans le sens des aiguilles d'une montre, il suffit qu'il place le tiroir du distributeur 30 dans sa position de descente, comme représenté sur la figure 12. Dans ce cas en effet, la pompe envoie du fluide hydraulique dans la chambre côté tige 25 du vérin à double effet 17, le fluide 20 envoyé ouvrant le clapet anti-retour de la valve 31. Simultanément, du fluide provenant de la chambre côté fond 24 du vérin à double effet 17 est évacué dans le réservoir 28, ce qui permet à la tige 20 de rentrer dans le cylindre 18. Comme la section du piston 19 du vérin à double effet 17 est plus petite que celle du piston 15 du vérin à simple effet 13, on comprend aisément que la tige 20 rentre la première dans le cylindre 18 et que la tige 16 ne peut rentrer dans le cylindre 13 du vérin à simple effet que lorsque la tige 20 est complètement rentrée. Il ressort de ce qui précède que l'ensemble bras 4 - outil 9 ne peut pas, lorsque son centre de gravité est situé de l'autre côté du plan vertical passant par l'axe d'articulation 5 de la flèche 6, allonger le vérin de flèche 12 sous l'effet de son propre poids. Les risques pour que la machine conforme à l'invention soit destabilisée ou endommagée qui étaient à craindre jusqu'ici sont donc éliminés. REVENDICATIONS 1. Machine pour effectuer des travaux de fauchage/débroussaillage et d'élagage, comprenant un bâti (3) porté par un véhicule (1), un bras articulé (4) monté pivotant sur le bâti et comprenant une flèche (6) et un balancier (7), un outil de coupe (9) porté par le balancier, et un vérin de flèche (12) pour faire pivoter le bras sur le bâti de façon à l'amener dans la position de travail adéquate de l'outil, caractérisée en ce que: le vérin de flèche (12) comprend un vérin à simple effet (13) et un vérin à double effet (17) dont les cylindres (14, 18) ont un fond commun (21) et sont divisés chacun par un piston (15; 19) pourvu d'une tige (16; 20) en une chambre côté fond (22; 24) et une chambre côté tige (23; 25); - les chambres côté fond (22, 24) des deux vérins (13, 17) sont 15 reliées entre elles; - la section du piston (15) du vérin à simple effet (13) est plus grande que celle du piston (19) du vérin à double effet (17) ; - les chambres (22, 23; 24, 25) des vérins (15, 17) sont reliées à un circuit hydraulique (27) comprenant un réservoir de fluide hydraulique (28), une pompe (29), un distributeur (30) à trois positions et quatre orifices, et une valve (31) disposée entre la chambre côté tige (25) du vérin à double effet (17) et le distributeur (30) et pouvant fonctionner dans une première position dans laquelle elle autorise la circulation du fluide hydraulique uniquement du distributeur (30) vers la chambre côté tige (25) du vérin à double effet (17) et une seconde position dans laquelle elle autorise la circulation du fluide hydraulique dans les deux directions; et le distributeur comprend un tiroir pouvant être disposé dans: - une position neutre dans laquelle il interdit la circulation du fluide hydraulique en direction des chambres côté fond (22, 24) des deux vérins (13, 17) et de la chambre côté tige (25) du vérin à double effet (17) ; une position de montée dans laquelle il relie la pompe (29) aux chambres côté fond (22, 24) des deux vérins (13, 17) et la chambre côté tige (25) du vérin à double effet (17) au réservoir (28) ; et - une position de descente dans laquelle il relie les chambres côté fond (22, 24) des deux vérins (13, 17) au réservoir (28) et la pompe (29) à la chambre côté tige (25) du vérin à double effet (17); - l'opérateur disposant la valve (31) dans sa seconde position de fonctionnement et le tiroir du distributeur (30) dans sa position de montée lorsque la flèche (6) pivote au-delà de la position verticale. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le circuit hydraulique (27) comprend un accumulateur oléopneumatique (32) dans sa partie située entre le distributeur (30) et les chambres côté fond (22, 24) des deux vérins (13, 17). 3. Machine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le circuit hydraulique (27) comprend un organe d'étranglement (33) dans sa partie située entre la valve (31) et la chambre côté tige (25) du vérin à double effet (17). 4. Véhicule portant une machine selon l'une quelconque des revendications précédentes.