Brevet FR2886953A1 — publié le 20061215

Support d'articulation pour outils d'enqin de travaux, constituant une attache rapide ou une partie de l'outil et procédé de fabrication associé La présente invention concerne - pour une classe donnée d'engins de travaux - la fabrication du support d'articulation d'une attache rapide ou d'un outil pivotant à l'extrémité du bras de l'engin. L'invention concerne plus particulièrement un procédé de fabrication d'un support d'articulation fixé au bras de l'engin, destiné à être relié à une attache rapide ou à un outil, ce procédé permettant de faire varier facilement les paramètres clés du mouvement de débattement (cinématique). L'invention vise pour cela l'élaboration à partir d'une même pièce de base, appelée support générique, une large gamme de supports compatibles avec les engins porteurs du marché. De façon connue, les engins de type pelle hydraulique comportent en bout de bras un parallélogramme déformable mu par un vérin qui permet la rotation de l'outil. Cet outil est fixé soit directement au bras soit par l'intermédiaire d'une attache rapide. Il est connu par le brevet n FR 2 657 596 délivré à Morin Frères un dispositif d'attache rapide d'un godet sur une pelle hydraulique. Un tel dispositif est fiable et performant mais doit prendre en compte la grande variété de dimensions et de cinématiques différentes des bras articulés des pelles hydrauliques. II est connu, par la demande de brevet FR 2 854 644 déposée par MORIN SAS, un dispositif d'attache rapide constitué de deux pièces distinctes, qui présente au-dessus d'une partie invariante, un support adapté à chaque machine en termes d'entraxes, de diamètres et de systèmes d'arrêt d'axes. Ces brevets exigent la réalisation d'une pièce propre adaptée à chaque modèle de pelle hydraulique, ce qui impose des stocks de pièces importants et une grande variété de pièces dédiées à chaque machine, notamment les arrêts d'axes. Dans le cas d'un support fixé directement sur l'outil, la problématique est strictement identique, la diversité des dimensions imposées par les constructeurs d'engins requiert une adaptation spécifique de chaque produit à l'engin porteur. La présente invention a pour objet de proposer un support d'articulation d'une conception différente permettant une production plus rapide et plus économique, et offrant une meilleure adaptabilité tout en prenant en compte les contraintes de la cinématique de rotation de l'outil autour du bras de l'engin. o A cet effet, l'invention propose un dispositif de support d'articulation composé d'une partie supérieure comprenant deux flasques latéraux parallèles ayant un écartement constant déterminé pour une classe d'engins porteurs et d'une partie inférieure, caractérisé en ce qu'il comporte: deux paires d'orifices en vis-à-vis, disposés en fonction des positions cinématiques de l'engin porteur, sur les flasques latéraux respectifs; des paliers d'adaptation rapportés par des moyens d'assemblage dans lesdits orifices; et deux membres cylindriques supportés par les paliers d'adaptation 20 et comportant des moyens de blocage en translation et/ou en rotation pour assurer une reprise d'efforts latéraux par les deux flasques. Selon une autre particularité, les membres cylindriques présentent au moins une zone de réception du bras porteur de l'engin, l'étendue en largeur de cette zone de réception étant délimitée et rendue inférieure à l'écartement entre les flasques, par les paliers d'adaptation. Ces membres cylindriques sont immobilisés en translation et/ou en rotation par lesdits paliers d'adaptation et participent ainsi à la résistance mécanique des flasques et de l'ensemble du support. Selon une autre particularité, la partie inférieure comporte au moins un pont transversal permettant de relier de façon rigide les flasques latéraux lesquels comprennent chacun au-dessus des orifices, un bord supérieur dont la forme est adaptée pour un débattement sans collision du dispositif autour du bras de l'engin. La forme de ces bords supérieurs est usinée à partir du support générique objet de l'invention. Selon une autre particularité, le support générique comporte dans sa partie inférieure des moyens de liaison pour que ledit dispositif constitue le 5 coupleur d'une attache rapide. Selon une autre particularité, le support générique comporte en partie inférieure des moyens de fixation à un outil en attache directe. Ainsi, l'invention propose un dispositif support d'articulation assurant la liaison au bras porteur par deux lignes d'axes en partie supérieure, et la liaison en partie inférieure soit à des dispositifs propres à une attache rapide tels que par exemple ceux décrits dans le brevet N FR 2 657 596, soit à des moyens d'accostage à la structure mécano-soudée dans le cas d'un outil à attache directe. La présente invention a également pour objet de proposer un procédé de fabrication d'un support d'articulation permettant de simplifier, pour une classe de machines donnée, le flux de production des équipements destinés aux engins de T.P. A cet effet, l'invention propose un procédé de fabrication d'un dispositif support d'articulation comprenant dans une partie supérieure deux lignes d'axes articulés sur le bras porteur d'un engin de travaux, la partie inférieure de ce support étant prévue pour raccorder un outil de façon amovible ou inamovible, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte: une étape de fabrication d'un support d'articulation générique doté : - dans une partie supérieure, de deux flasques latéraux opposés ayant chacun une surface suffisante pour permettre l'élaboration des orifices de liaison de dimensions propres à chaque engin porteur et variables pour la classe d'engins, et - dans une partie inférieure, de moyens de liaison propres à une attache rapide ou des moyens de liaison directe à un outil; - une première étape de spécialisation incluant un réusinage dans une partie supérieure du support générique pour délimiter sur chaque flasque un nouveau bord supérieur adapté au débattement du support autour du bras de l'engin; - une deuxième étape de perçage de deux paires d'orifices réparties sur les flasques latéraux en dessous des nouveaux bords supérieurs et dont la position sur les flasques est adaptée au débattement propre à chaque engin auquel le dispositif est destiné ; une troisième étape de spécialisation incluant le montage au travers des paires respectives d'orifices de deux membres cylindriques ayant une même longueur prédéterminée, à l'aide de paliers d'adaptation dotés de io moyens de blocage en translation et/ou rotation des membres cylindriques. Le procédé permet ainsi de fabriquer un support d'articulation à partir d'une pièce générique identique pour une classe de machine donnée, les axes et les moyens d'arrêts d'axes étant unifiés, la largeur et le débattement autour du bras étant réglés uniquement par la taille et la position des paliers d'adaptation, propres à chaque engin. Selon une autre particularité, le procédé comporte une étape d'usinage dans la partie inférieure pour former des moyens propres à un système d'attache rapide. Selon une autre particularité, le procédé comporte une étape de 20 préparation dans la partie inférieure pour former des moyens propres à une liaison directe avec l'outil dans le cas d'une d'attache directe. Selon une autre particularité, l'étape de préparation ou d'usinage dans la partie inférieure est réalisée à partir de la pièce support générique non spécialisée. L'invention, avec ses caractéristiques et avantages, ressortira plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre le dispositif conforme à l'invention relié au bras de l'engin et le débattement possible en fonctionnement, lié ici à une attache rapide; - la figure 2 illustre trois stades successifs de fabrication selon l'invention conduisant à partir d'une pièce de base générique à un support d'articulation spécifique destiné ici à un système d'attache rapide; - la figure 3 montre une vue en perspective d'un godet en attache directe muni d'un support d'articulation obtenu par le procédé selon l'invention; - la figure 4 illustre en vue de profil et en coupe,l'art connu de plusieurs attaches rapide d'une même classe de machines, pour en montrer la diversité ; lo - la figure 5 montre une vue en coupe de la connexion au bras d'un support d'articulation conforme à l'invention et la répartition des efforts sur les deux flasques; - la figure 6 représente des logigrammes de déroulement des étapes de fabrication d'un support d'articulation selon deux modes de réalisation préférés de l'invention; L'invention va maintenant être décrite en référence aux figures 1 à 4. De façon connue, les pelles hydrauliques ou engins analogues comportent en bout de bras (A) un parallélogramme déformable mu par un vérin (B) qui permet la rotation de l'outil (E) au moyen du support d'articulation (D). La figure 1 illustre un exemple de débattement (35) permis pour un ensemble attache rapide et outil. Le type de support d'articulation (D) envisagé dans l'invention comprend une partie support (21) supérieure ayant un premier moyen de fixation pour rendre le dispositif (D) mobile en rotation autour d'un premier axe (Xl), et un second moyen de fixation agencé selon un second axe (X2) parallèle au premier axe (Xl) pour recevoir au moins un organe (C) d'entraînement en rotation du dispositif (D). La partie supérieure (21) est solidaire d'une partie inférieure (22) destinée à raccorder un outil (E). On comprendra aisément que les positions relatives des axes Xl et X2 par rapport à l'outil (E) influent directement sur le débattement (35) et les angles caractéristiques (AF) et (AFL). Dans le mode de réalisation de la figure 2, la partie inférieure (22) du dispositif d'articulation (D) comporte des moyens propres au système d'attache rapide décrit dans le brevet N FR 2 657 596. le support constitue alors un coupleur d'une attache rapide. De façon alternative, le dispositif d'articulation (D) peut être assemblé avec l'outil (E) pour constituer une attache directe inamovible, comme illustré à la figure 3. Le dispositif comporte alors en partie inférieure (22) des moyens de liaison à la structure de l'outil (E), par exemple ici des formes d'accostage à la mécano-soudure (200). Comme illustré sur la figure 4, il a été observé par les inventeurs sur les produits de l'art connu, que pour une gamme d'engins porteurs donnés, io la dispersion des entraxes (101, 102, 103, 104), des largeurs entre les deux flasques (301, 302, 303, 304), et des systèmes d'arrêts d'axes (201: rainure; 204:pions; 202:collerette; 203: pion taraudé ) était très étendue. Cette diversité constitue le point de variation le plus marqué en termes industriels dans la production d'un support d'articulation (D). Par ailleurs, la forme et l'écartement des flasques (401, 402, 403, 404) est aujourd'hui adaptée à chaque modèle. Afin de permettre une production en série, l'invention propose un nouveau procédé de fabrication permettant d'adapter de la façon la plus simple le support d'articulation (D) aux dimensions du bras (A) de l'engin. Revenons à la figure 2. L'objet de l'invention consiste d'une part à intégrer au support d'articulation (D), les membres cylindriques (24, 25) formant axes, et à en unifier les arrêts d'axes et d'autre part à créer une forme générique de fonderie ou de mécano soudure ré-usinée à la demande en fonction du modèle de l'engin porteur, la variation des produits restant confinée à : la forme des paliers (4, 5), définis pour ajuster le diamètre (Dl, D2) et la cote largeur intérieure (L1, L2) pour la liaison au bras de l'engin porteur; la position des paliers (4, 5) dans la forme générique, déterminée pour 30 le respect des angles cinématiques et du débattement (AF, AFL, 35); - la forme de liaison extérieure du flasque (11, 12) définie pour éviter toute collision lors du débattement du dispositif (D) autour du bras de l'engin. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif support d'articulation (D) représenté figure 2 est doté de paliers d'adaptation (4, 5) permettant de supporter et guider les membres cylindriques (24, 25) formant les premier et second moyens de fixation à l'engin porteur. Chaque membre cylindrique (24, 25) possède un diamètre déterminé (Dl, D2) et traverse les deux flasques latéraux (11, 12) opposés du dispositif support io (D). Les membres cylindriques ont par exemple une même longueur prédéterminée (L) supérieure à l'écartement (LO) prévu constant entre les flasques (11, 12). Le support d'articulation (D) selon l'invention comprend avantageusement deux paires d'orifices (D31, D32) réparties sur les flasques latéraux (11, 12), de diamètre (D31, D32) supérieur au diamètre déterminé (D1, D2) des membres cylindriques (24, 25) qui leur sont associés. Ainsi, les paliers d'adaptation (4, 5) assurent la position des membres cylindriques (24, 25) dans les paires d'orifices (D31, D32). Le support (D) comporte également des moyens de fixation de chaque palier d'adaptation (4, 5) sur les flancs (11, 12) dans les orifices (D31, D32). Comme illustré à la figure 5, les paliers d'adaptation (4, 5) comportent des moyens (44, 45) de blocage en translation et/ou en rotation des membres cylindriques (24, 25). Selon le mode de réalisation illustré de l'invention, le moyen (45) de blocage est une goupille élastique traversante immobilisant le membre (25) en rotation et en translation, le moyen (44) se limitant à une immobilisation en translation au moyen d'un anneau élastique monté dans une rainure pratiquée dans le membre cylindrique (25). Chaque palier d'adaptation (4, 5) comporte une portion (3) en épaulement tourné vers l'intérieur permettant de délimiter une longueur libre (L1, L2) du membre cylindrique (24, 25) correspondant à la largeur du bras de l'engin, et inférieure à l'écartement (LO) entre les flasques (11, 12). Autrement dit, la largeur intérieure (L1) nécessaire au montage du dispositif support d'articulation (D) sur le bras (A) articulé, est obtenue par la variation de l'épaisseur (3) des paliers (4, 5). Si la plupart des axes des constructeurs comportent un arrêt d'axe unilatéral, les axes liés à la présente invention comportent des moyens de blocage (44, 45) associés ou intégrés aux paliers (4, 5). Un effort (F0) latéral transmis par le bras (A) sur le dispositif support d'articulation (D) sera repris par les forces (F1, F2) respectivement sur les flasques (11, 12). Dans le cas d'un arrêt d'axe unilatéral, l'effort latéral FO serait complètement repris par un seul des flasques, le membre (24, 25) étant incapable de transmettre un io effort axial. Ces moyens de blocage (44, 45) permettent de brider les flasques (11, 12) et participent ainsi à la résistance et à la rigidité de l'ensemble formé par les membres cylindriques, les flasques et le pont (24, 25, 11, 12, 13) . En référence aux figures 1 et 3, la partie support supérieure (21) is comprend, au-dessus des paires d'orifices (D31, D32) un nouveau bord longitudinal (14, Fig. 3) des flasques (11, 12), adapté pour éviter toute collision avec le bras de l'engin au cours du débattement. Ces nouveaux bords sont avantageusement obtenus par ré-usinage d'une partie supérieure (20) du support d'articulation générique (61). En référence à la figure 2 et 6, le procédé de fabrication comporte: - une étape (E0) de fabrication d'un support générique (61) doté de deux flasques latéraux (11, 12) opposés ayant chacun une surface (S) suffisante pour permettre l'élaboration de supports d'articulation de dimensions variées en fonction des contraintes liées au bras articulé (A) du porteur; - une première étape (El) de spécialisation incluant un ré- usinage dans une partie supérieure (20) du support générique (61) pour délimiter sur chaque flasque (11, 12) un nouveau bord supérieur (14) adapté pour permettre un débattement sans collision du dispositif support (D) autour du bras suivant I' axe (X1) ; - une deuxième étape (E2) de spécialisation incluant le perçage de deux paires d'orifices (D31, D32) réparties sur les flasques latéraux (11, 12) en dessous des bords supérieurs (14) issus du ré-usinage pour former une pièce intermédiaire; - une troisième étape de spécialisation de la pièce obtenue, par l'usinage des moyens de liaison (100, 200) de la partie inférieure (22) ; - une quatrième étape (E4) de spécialisation incluant le montage au travers des paires d'orifices (D31, D32) des paliers d'adaptation (4, 5) et de deux membres cylindriques (24, 25) ayant une même longueur prédéterminée (L), et des moyens de blocage (44, 45) en translation et/ou rotation des membres cylindriques. o Selon une autre particularité, le procédé comporte une étape d'usinage (E3) dans la partie inférieure (22) pour former des moyens (100) propres à un système d'attache rapide. Selon une autre particularité, le procédé comporte une étape de préparation (E3) dans la partie inférieure (22) pour former des moyens (200) propres à une liaison directe avec l'outil dans le cas d'une d'attache directe. Naturellement la chronologie des étapes de spécialisation peut être adaptée, les usinages et préparation (100, 200) de la partie inférieure (22) pouvant être par exemple formés directement sur la pièce générique (61), en amont des étapes (El) et/ou (E2). Une telle séquence d'étape permet de constituer une référence d'usinage primaire réutilisable alors pour les étapes ultérieures. Il doit être évident pour les personnes versées dans l'art, que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. y REVENDICATIONS 1. Dispositif de support d'articulation (D) pour engin de travaux doté d'un bras porteur, composé d'une partie supérieure (21) comprenant deux flasques latéraux (11, 12) parallèles ayant un écartement constant (LO) déterminé pour une classe d'engins porteurs et d'une partie inférieure (22), caractérisé en ce qu'il comporte: deux paires d'orifices en vis-àvis (D31, D32) d'axes déterminés (XI, X2), disposées en fonction des positions cinématiques de l'engin porteur, sur les flasques latéraux (11, 12) ; lo des paliers d'adaptation (4, 5) rapportés par des moyens d'assemblage dans lesdits orifices (D31, D32) ; et deux membres cylindriques (24, 25) supportés par les paliers d'adaptation (4, 5) et comportant des moyens de blocage de translation et/ou rotation pour assurer une reprise d'efforts latéraux par les deux flasques (11, 12). 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les membres cylindriques (24, 25) présentent au moins une zone (L1, L2) de réception du bras porteur de l'engin, la largeur de cette zone de réception étant délimitée et rendue inférieure à l'écartement (LO) des flasques (11, 12), par les paliers d'adaptation (4, 5) 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la partie inférieure (22) comporte au moins un pont transversal (13) permettant de relier de façon rigide les flasques latéraux (11, 12), la partie supérieure (21) comprenant au-dessus des orifices (D31, D32) un nouveau bord (14) des flasques (11, 12) adapté pour éviter toute collision du dispositif (D) avec le bras porteur au cours du débattement. 4. Dispositif selon une des revendications 1 à 3, dans lequel la partie inférieure (22) comporte des moyens de liaison pour que ledit dispositif (D) constitue une attache rapide. 5. Dispositif selon une des revendications 1 à 3, dans lequel la partie inférieure (22) comporte des moyens de fixation (200) sur un outil (E) en attache directe. i0 6. Procédé de fabrication d'un dispositif support d'articulation comprenant dans une partie supérieure (21) deux lignes d'axes (X1, X2) liées au bras porteur d'un engin de travaux, la partie inférieure (22) de ce support étant prévue pour raccorder un outil (E) de façon amovible ou inamovible, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte: une étape (E0) de fabrication d'un support générique d'articulation (61) doté de deux flasques latéraux (11, 12) opposés ayant chacun une surface (S) suffisante pour permettre l'élaboration des orifices de liaison de propres à chaque engin porteur et variables pour la classe d'engins; une première étape (El) de spécialisation du support générique (61) incluant un ré usinage dans une partie supérieure (20) pour délimiter sur chaque flasque (11, 12) un nouveau bord supérieur (14) adapté pour permettre un débattement sans collision du dispositif support (D) autour du bras (A) suivant l'axe (X1) de liaison avec le porteur; une deuxième étape (E2) de spécialisation par perçage dans le support issu de la première étape (El) de spécialisation, de deux paires d'orifices (D31, D32) réparties sur les flasques latéraux (11, 12) en dessous des bords supérieurs (14) et dont la position sur les flasques (11, 12) dépend du type d'engin auquel le dispositif (D) est destiné ; une troisième étape de spécialisation par usinage dans la partie inférieure (22) du support issu de la deuxième étape (E2) de spécialisation, de moyens de liaison (100, 200) ; une quatrième étape (E4) de spécialisation par montage dans le support issu de la troisième étape (E3) de spécialisation au travers des paires respectives d'orifices (D31, D32) de deux membres cylindriques (25, 24) ayant une même longueur prédéterminée (L), à l'aide de paliers d'adaptation (4, 5) et de moyens de blocage (44, 45) en translation et/ou rotation des membres cylindriques (24, 25). 7. Procédé selon la revendication 6, comportant une étape d'usinage (E3) dans la partie inférieure (22) pour former des moyens (100) propres à une attache rapide. 8. Procédé selon la revendication 6, comportant une étape de 5 spécialisation (E3) dans la partie inférieure (22) pour former des moyens (200) propres à une attache directe. 9. Procédé selon une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que l'étape de spécialisation (E3) de la partie inférieure (22) est réalisée à partir du support générique (61), en amont des autres étapes de spécialisation (El, E2, E4).