Brevet FR2888177A1 — publié le 20070112

Domaine de l'invention La présente invention concerne un engin automoteur de transport et de positionnement d'une charge ou d'un outil, comprenant un châssis muni de roues directionnelles et d'une surface de réception de la charge et/ ou de l'outil. Etat de la technique Il existe de multiples types d'engins de transport ou d'engins porte-outils sous forme d'engins automoteurs ou d'engins tractés, par exemple des semi-remorques portant des plates-formes de forage que l'on positionne au-dessus de l'endroit prévu pour le forage d'un puits ou pour la coulée d'une pile de béton. L'engin est immobilisé au-dessus de l'emplacement prévu pour le travail et pendant toute la durée de l'opération; puis après celle-ci, l'engin est libéré pour être transporté au nouvel emplacement de travail. Il existe également des plates-formes de transport qui peu-vent s'abaisser et se soulever, notamment sous forme de semi-remorques pour transporter des charges lourdes telles que par exemple des engins chenillés (bulldozer ou char) pour les embarquer, les transporter sur route. Mais ces différents engins ou plates-formes de transport ont l'inconvénient d'un manque de souplesse de positionnement. Manoeuvrer une semi-remorque portant une plate-forme de forage est une opération délicate pour positionner précisément la plate-forme à l'endroit prévu pour le forage. Ces opérations nécessitent de multiples manoeuvres et de moyens auxiliaires pour permettre le positionnement correct. De même, les plates-formes de semi-remorques pour le transport de charges lourdes, équipées de roues de sustentation à la manière de semi-remorques classiques, n'offrent aucune facilité particulière de manoeuvre et de positionnement. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un engin automoteur de transport et de positionnement d'une charge ou d'un outil permettant de déplacer de manière précise la charge et l'outil et de positionner l'engin et par suite la charge ou l'outil de manière précise par rap- port à un endroit prévu au sol, sans nécessiter de moyens compliqués ou de manoeuvres fastidieuses. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un engin automoteur du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend A) un châssis de forme polygonale comportant: - des roues de sustentation situées en dehors du contour du châssis et 5 aux sommets de son contour, - une surface d'appui sur le sol permettant de reposer le châssis sur le sol, - des moyens de commande et d'entraînement portés par un bras relié au châssis, au-delà du champ de déplacement des roues, ces moyens étant susceptibles d'être posés sur le sol en même temps que le châssis, B) chaque roue reliée au châssis par une articulation d'axe vertical passant par la surface d'appui de la roue au sol à un bras monté pivotant au coin du châssis, autour d'un axe de pivotement vertical, C) un moyen de relevage de la roue par rapport au châssis (2) pour déposer le châssis au sol sur sa surface d'appui ou le relever, D) Au moins l'une des roues étant motrice. L'engin automoteur selon l'invention permet, grâce à la double orientation possible des roues de sustentation, de positionner d'une manière extrêmement simple et précise le châssis par rapport à un emplacement du sol. Comme les axes d'articulation verticaux des bras portant les roues sont situés au sommet du contour polygonal du châssis, ces bras peuvent, suivant l'exécution de l'articulation, effectuer un mouvement de pivotement correspondant sensiblement à l'angle extérieur du sommet du polygone, c'est-à-dire à un angle de 270 si le polygone est un rectangle. Ce pivotement, combiné au pivotement de la roue autour de l'axe vertical passant par la surface d'appui de la roue au sol ou plus particulièrement du centre de cette surface d'appui, permet un positionne- ment extrêmement diversifié des roues pour permettre à l'engin de parcourir des trajectoires extrêmement variées, tenant compte notamment des particularités locales nécessitant un écartement plus ou moins important de telle ou telle roue ou groupe de roues du châssis. Sur des terrains meubles ou fragiles, l'engin selon l'invention se manoeuvre pour effectuer les changements de direction im- portants par exemple passer d'une direction de déplacement à une direc- tion perpendiculaire à celle-ci, simplement par dépose du châssis sur le sol puis pivotement des bras portant les roues ou des roues dans la nou- velle orientation puis relevage du châssis et déplacement. Une telle ma- nceuvre ne détériore pas la surface du sol par le mouvement de pivote- ment ou de rotation des roues sur place. Dans la mesure où le châssis est équipé d'un outil, par exemple travaillant le sol, tel qu'un équipement de forage, le châssis est abaissé de manière à reposer sur le sol par l'intermédiaire de sa surface d'appui et non par les roues, ce qui constitue un moyen de blocage précis du positionnement du châssis par rapport au sol. Des lests peuvent être prévus pour charger le châssis ou l'outil et éviter que celui-ci ne déplace par réaction le châssis par rapport au sol. De plus, dans le cas où l'outil io est de type marteau-piqueur ou autre engendrant en utilisant des vibrations, il est particulièrement avantageux de monter l'outil sur un châssis auxiliaire qui peut se désolidariser par rapport au châssis principal qui porte l'outil, lorsque le châssis principal et le châssis auxiliaire reposent sur le sol, ces deux châssis étant seulement solidarisés lorsque l'ensemble doit être relevé et déplacé. On réduit ainsi de manière très importante le découplage mécanique entre l'outil et le châssis, notamment entre les moyens de commande et d'entraînement et tous organes sensibles aux vibrations portés par le châssis. Cela augmente la fiabilité de l'engin et réduit les travaux d'entretien et de réparation. De plus, le bras qui porte ces moyens de commande et d'entraînement peut comporter des moyens de liaison amortis. En outre, comme ces moyens de commande et d'entraînement reposent eux-mêmes sur le sol lorsque le châssis repose sur le sol et qu'ils sont découplés à ce moment, on réduit ainsi de manière considérable la transmission des mouvements, notamment des vibrations du châssis engendrés par l'outil, vers les moyens de commande et d'entraînement. Suivant une autre caractéristique avantageuse, la roue est portée par une fourche recevant l'axe de la roue, la fourche étant reliée au bras par l'articulation de l'axe vertical. Cette solution est un moyen simple de porter efficacement la roue autour de son axe de pivotement passant par sa surface d'appui au sol. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le moyen de réglage en hauteur de la roue par rapport au châssis est formé d'une cou- lisse dans chaque branche de la fourche recevant l'axe portant la roue, un actionneur commandant le positionnement en hauteur de la roue. Ce moyen de relèvement ou d'abaissement du châssis par rapport à la roue est un moyen très simple puisqu'il n'agit que sur l'axe de la roue et la fourche qui porte cet axe. De plus, la fourche constitue une solution très économique 5 et très fiable pour porter l'axe d'une roue de manière pivotante par rapport au bras. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le moyen de réglage de la hauteur de la roue commande le positionnement entre une position haute d'appui du châssis au sol et une position basse de relève-ment du châssis par rapport au sol. Comme en général le châssis ne doit prendre que deux positions, soit une position relevée de transport, soit une position abaissée, reposant sur le sol pour le chargement, le déchargement ou le travail de l'outil, il est intéressant que le moyen de réglage de la hauteur de la roue travaille uniquement entre ces deux positions. Ce moyen de réglage est avantageusement constitué par un vérin et notamment une paire de vérins associés à chaque branche et coulisse de la fourche, la partie fixe du vérin étant portée par la fourche et l'extrémité de la tige du piston du vérin est reliée à l'axe de la roue. Suivant une autre caractéristique, et comme déjà évoqué ci-dessus, le châssis polygonal peut être de forme rectangulaire ou trapézoïdale. Il est de préférence rectangulaire pour disposer de deux grands côtés sans que l'encombrement de l'engin ne soit trop important dans la direction perpendiculaire aux grands côtés. Cela ne limite nullement le do- maine d'application de l'engin automoteur car on peut, par le pivotement des bras et des roues, toujours disposer le grand côté comme côté utile ou côté de travail. De façon avantageuse, au moins l'une des roues de l'engin est automotrice et en particulier toutes les roues sont automotrices. Cela permet de répartir efficacement la force d'entraînement entre les sommets du châssis et permet d'utiliser des moteurs hydrauliques de puissance et d'encombrement plus réduits qu'un moteur hydraulique unique. De façon avantageuse, l'articulation de la roue et celle du bras sont équipées d'un actionneur, notamment d'un actionneur hydrau- lique respectif, commandé par le poste de commande. Enfin, suivant une autre caractéristique avantageuse, les moyens de commande et d'actionnement sont constitués par un groupe hydraulique relié par l'intermédiaire de distributeurs et de circuits hy- drauliques aux actionneurs et d'un moyen de commande notamment un microprocesseur gérant le fonctionnement des actionneurs selon les instructions fournies aux moyens de commande. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un mode de réalisation d'un engin automoteur de transport et de positionnement d'une charge ou d'un outil représenté schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective de l'engin automoteur, 10 - la figure 2 est une vue de dessus de l'engin, - la figure 3 est une vue de côté de l'engin dont le châssis et les moyens de commande et d'entraînement portés par le châssis reposent sur le sol, - les figures 4A-4F représentent différentes positions de déplacement ou de fonctionnement de l'engin automoteur, en vue de dessus, - la figure 5 est une vue de dessus de l'engin automoteur configuré pour se loger dans un conteneur ou traverser un passage étroit, - la figure 6 est une vue de dessus de l'engin automoteur effectuant un parcours circulaire sur un anneau de cercle de petit rayon, - la figure 7 est une vue de dessus analogue à celle de la figure 1 montrant l'engin automoteur effectuant un parcours sur un trajet circulaire de plus grand rayon. Description d'un mode de réalisation de l'invention Selon la figure 1, l'invention concerne un engin automo- teur 1 de transport et de positionnement d'une charge ou d'un outil représenté schématiquement par des blocs B1, B2, B3. L'outil est par exemple destiné à travailler le sol à un endroit précis comme un équipement de fo-rage que l'on déplace successivement en différents endroits. Il peut égale-ment s'agir d'une charge lourde à transporter localement entre un emplacement de livraison et l'emplacement de l'installation de cette charge comme par exemple un gros transformateur. Enfin il peut s'agir d'un en-gin de transport de conteneurs ou de charge de ce type. D'autres applications sont envisageables. Cet engin automoteur 1 se compose d'un châssis 2 consti- tué ici par un cadre de poutres en I, mécanosoudées formant la surface de réception 21 de la charge ou de l'outil. Ce châssis comporte ou constitue par sa surface inférieure une surface d'appui 22 sur le sol S. Il peut être posé sur le sol ou relevé par rapport à celui-ci. Ce châssis 2 de forme polygonale, ici de forme rectangulaire, est équipé de roues de sustentation 3 situées aux quatre coins 23 du rectangle qu'il forme ou plus généralement aux sommets du polygone constitué par le châssis. Ces roues de sustentation 3 sont situées en de- hors du contour du châssis. Outre les roues de sustentation 3 et la sur-face de réception 21 de la charge et/ou de l'outil, le châssis porte également des moyens de commande et d'entraînement 4 situés en dehors des limites du châssis 2 et aussi des limites de débattement ou du champ de déplacement des roues 3. Ces moyens de commande et d'entraînement 4 sont portés par un bras 41 en col de cygne, fixé au châssis 2 et venant en saillie vers l'extérieur. Les moyens de commande et d'entraînement 4 sont constitués par exemple par un poste de commande 42 recevant un conducteur ou par un poste de commande automatique c'est-à-dire à télécommande ainsi que des différents moyens d'entraînement 43 tels qu'un groupe hydraulique alimentant les différents circuits hydrauliques non représentés des actionneurs du châssis c'est-à-dire des roues 3 (commande de pivotement et de rotation) de leur entraînement ainsi que de l'outil B1, B2, B3 porté par le châssis 2 par l'intermédiaire de distributeurs à tiroirs. Ces moyens de commande et d'entraînement 4 coopèrent également avec des actionneurs interposés de manière générale entre les roues 3 et le châssis 2 pour relever ou abaisser les roues 3 par rapport au châssis 2, c'est-à-dire réciproquement abaisser le châssis ou le relever pour le poser sur le sol S ou le relever par rapport au sol et mettre les roues 3 en appui. La structure des roues 3 et des moyens de liaison entre chaque roue et le châssis 2 sont de préférence identiques. Les différents sommets au coin du châssis sont équivalents. Ainsi chaque roue 3 est reliée au châssis 2 par une articulation 31 d'axe vertical zOzO passant par la surface d'appui de la roue 3 au sol. Cette articulation 31 est elle-même portée par un bras 5 monté pivotant par une articulation au coin 23 du châssis 2 autour d'un autre axe vertical zizi. Au moins l'une des roues 3 et de préférence les quatre roues sont motrices. Chaque roue 3 est ainsi équipée d'un moteur hy- draulique relié par un circuit hydraulique 6 non représenté aux moyens de commande et d'entraînement 4 évoqués ci-dessus. Selon le mode de réalisation représenté, chaque roue 3 est portée par une fourche 32 recevant l'axe transversal de la roue 3, ce der- nier étant ou non équipé d'un moteur hydraulique 6 suivant que la roue est motrice ou non. La fourche 32 ou pièce en forme de U, renversé, est elle-même reliée au bras pivotant 5 par l'articulation 31 d'axe vertical zOzO. Cette articulation 31 est le cas échéant commandée par un ac-tionneur non représenté tel qu'un moteur hydraulique tournant, relié à un circuit de commande associé aux moyens de commande et d'entraînement 4. Le bras pivotant 5 portant la fourche 32 de la roue est relié à une console 7 en forme de U, autour de l'articulation 51 d'axe zizi comme décrit ci-dessus. Le bras pivotant 5 est relié à cet axe 51 constitué par exemple par un cylindre de diamètre relativement important par l'intermédiaire d'un gousset, pour rigidifier l'angle entre le bras pivotant 5 et l'articulation 51 à la console 7. Selon le mode de réalisation représenté, le moyen de réglage en hauteur de chaque roue 3 par rapport au châssis 2 est constitué par le montage réglable de la roue par rapport à la fourche 32. Ainsi les deux bras verticaux 321 de la fourche comportent une coulisse 322 recevant chacune un galet portant un palier de l'axe de la roue 3, l'axe de roue est muni lui-même du moteur hydraulique d'entraînement 6. Ces galets sont associés de chaque côté de la fourche à un vérin de relèvement 8 qui commande le déplacement du galet et par suite de l'axe de la roue 3 par rapport à la fourche 32 pour abaisser ou relever la fourche 32 par rapport à la roue 3, c'est-à-dire commander le mouvement de relèvement ou d'abaissement du châssis 2 par rapport au sol S. Les circuits d'alimentation des vérins de relèvement 8, ceux des moteurs hydrauliques 6 et ceux de l'articulation 31 de la roue, d'axe zOzO, celui de l'articulation 51 du bras 5 d'axe zizi sont de préférence des circuits hydrauliques indépendants reliés aux moyens de commande et d'entraînement 4 portés par le bras 41. Les circuits hydrauliques peuvent passer à l'intérieur du bras 41 de manière à être protégés. Au niveau des moyens de commande et d'entraînement 4, ces circuits sont reliés à des distributeurs notamment des distributeurs à tiroir commandés par la centrale de commande des moyens de commande et d'entraînement pour agir sur les différents moyens de commande, de réglage et d'entraînement et positionner les bras pivotants 5, les four- ches 32, la hauteur de la fourche et du châssis 2 par rapport à la roue 3 et aussi l'entraînement de chaque moteur hydraulique 6 de manière à exécuter avec cet engin automoteur les différents mouvements prévus. Enfin les moyens de commande et d'entraînement peuvent être reliés par un ou plusieurs circuits hydrauliques aux outils B1, B2, B3 portés par le châssis 2 pour les alimenter. La figure 2 est une vue de dessus de l'engin automoteur de transport et de positionnement tel que décrit ci-dessus par exemple pour un déplacement dans la direction XX. Les différents moyens et équipements déjà décrits ci-dessus portent ici les mêmes références et leur description ne sera pas reprise. La figure 3 montre l'engin automoteur 1 de la figure 1, en vue de côté et en position d'appui sur le sol S, les roues 3 étant relevées dans les fourches 32 et par rapport au châssis 2. Dans cette position, le poste de commande et d'entraînement 4 repose également sur le sol et il est dans une certaine mesure découplé mécaniquement du châssis 2 pour que les vibrations engendrées par l'outil au niveau du châssis ne soient transmises par le châssis 2 et le bras 41 au poste de commande et d'entraînement 4. Les figures 4A-4F montrent différentes positions de 20 roues 3pour effectuer des mouvements divers de l'engin automoteur de transport et de positionnement. Il est à remarquer et comme cela apparaît d'ailleurs à la comparaison des figures 4A-4F que les bras 5 portant les roues peuvent balayer un angle d'au moins 180 . Suivant la position de l'axe d'articulation des bras par rapport aux sommets du châssis, un angle de pivotement de 270 c'est-àdire de 3/4 de tour serait également envisageable. Enfin, ces figures montrent que les roues peuvent pivoter autour de leur axe zOzO par rapport à l'extrémité du bras 5, d'un angle de 360 . De manière plus détaillée, la figure 4A montre le position- nement des roues pour un déplacement dans la direction XX. La figure 4B montre un positionnement des roues pour un déplacement de l'engin dans la direction YY. La figure 4C montre un positionnement des roues pour par-courir un trajet circulaire. La figure 4D montre également le positionnement des roues pour un trajet circulaire mais de rayon plus grand que celui correspondant à la position des roues de la figure 4C. La figure 4E montre une position regroupée pour un déplacement dans la direction YY. La figure 4F montre un autre positionnement des roues pour un déplacement dans la direction XX. Ces figures soulignent également l'intérêt du positionne-ment des moyens d'entraînement et de commande 4 au-delà du champ de déplacement des roues 3 portées par les bras 5 et cela quelle que soit l'orientation des roues 3 par rapport aux bras 5 et des bras 5 par rapport au châssis 2. Comme déjà évoqué ci-dessus, le mouvement de direction réalisé par la combinaison du mouvement des bras et des roues autour de leur articulation aux bras peut se faire de manière continue, pendant le déplacement de l'engin. Ce mouvement peut également se faire lorsque l'engin est arrêté et le châssis posé au sol. A ce moment un changement de direction important par exemple pour passer d'un mouvement dans la direction XX à celui dans la direction YY se fait par simple pivotement des bras et nouvelle orientation des roues, sans qu'à ce moment les roues ne touchent le sol et ne risquent de détériorer la surface du sol si celle-ci n'est pas encore stabilisée. La figure 5 montre le regroupement des roues 3 de l'engin de manutention à la figure 4E pour l'engagement de l'engin 1 dans un conteneur de transport CT. Les figures 6 et 7 montrent le positionnement des roues de l'engin pour décrire un trajet circulaire TCPR de petit rayon à la figure 6 et 25 de plus grand rayon TCGR à la figure 7. REVENDICATIONS 1 ) Engin automoteur de transport et de positionnement d'une charge ou d'un outil, comprenant un châssis muni de roues directionnelles et d'une surface de réception de la charge et/ ou de l'outil, caractérisé par A) un châssis (2) de forme polygonale comportant: - des roues de sustentation (3) situées en dehors du contour du châssis (2) et aux sommets (23) de son contour, - une surface d'appui (23) sur le sol (S) permettant de reposer le châssis (2) sur le sol, - des moyens de commande et d'entraînement (4) portés par un bras (41) relié au châssis (2), au- delà du champ de déplacement des roues (3), ces moyens étant susceptibles d'être posés sur le sol en même temps que le châssis (2), B) chaque roue (3) reliée au châssis (2) par une articulation (31) d'axe vertical (zOzO) passant par la surface d'appui de la roue (3) au sol à un bras (5) monté pivotant (51) au coin (23) du châssis (2), autour (51) d'un axe de pivotement vertical (zizi), C) un moyen de relevage (321, 322, 8) de la roue (3) par rapport au châs-20 sis (2) pour déposer le châssis au sol sur sa surface d'appui (23) ou le relever, D) au moins l'une des roues (3) étant motrice (6). 2 ) Engin automoteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la roue (3) est portée par une fourche (32) recevant l'axe de la roue, la fourche (32) étant reliée au bras (5) par l'articulation (31) de l'axe vertical (zOzO). 3 ) Engin automoteur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le moyen de réglage en hauteur de la roue par rapport au châssis est formé d'une coulisse (322) dans chaque branche (321) de la fourche recevant l'axe portant la roue (3), un actionneur (8) commandant le positionnement en hauteur de la roue. 4 ) Engin automoteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de réglage (321, 8) de la hauteur de la roue (3) commande le positionnement entre une position haute d'appui du châssis (2) au sol et une position basse de relèvement du châssis par rapport au sol. 5 ) Engin automoteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de réglage de la hauteur de la roue et du châssis est constitué par au moins un vérin (8) et notamment une paire de vérins (8). 6 ) Engin automoteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le châssis polygonal (2) est de forme rectangulaire et chaque coin (23) est équipé d'une roue (3). 7 ) Engin automoteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la roue motrice (3) est équipée d'un moteur hydraulique (6). 8 ) Engin automoteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'articulation (31) de la roue (3) au bras (5) et celle (51) du bras (5) au châssis (2) sont commandées par des actionneurs. 9 ) Engin automoteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de commande et d'actionnement (4) sont constitués par un groupe hydraulique (43) relié par l'intermédiaire de distributeurs et de circuits hydrauliques aux actionneurs et d'un moyen de commande notamment un microprocesseur gérant le fonctionnement des actionneurs selon les instructions fournies aux moyens de commande.