Brevet FR2914932A1 — publié le 20081017

La présente invention concerne un dispositif de montage rapide d'un outil articulé sur le bras d'une machine, notamment sur une machine de terrassement. La machine est par exemple une chargeuse pelleteuse ou une pelle 5 excavatrice hydraulique. L'outil, interchangeable, est par exemple un godet. Par dispositif de montage rapide, on entend un dispositif conçu de telle façon que l'opérateur n'est pas obligé de quitter son poste de pilotage de la machine, par exemple la cabine de la pelleteuse, pour procéder à l'accrochage et au 10 décrochage de l'outil. De manière classique, l'outil est pourvu d'une paire de barreaux cylindriques, parallèles et horizontaux, servant à le solidariser avec le bras de la machine. A l'extrémité du bras -ou balancier- de la machine est monté un 15 coupleur comprenant deux mâchoires adaptées pour venir coiffer chacune l'un des deux barreaux de l'outil. La première mâchoire a approximativement la forme d'un canal en U dans lequel peut s'emboîter l'un des barreaux. La seconde mâchoire est composé de cieux parties, l'une fixe, également en forme générale de U et l'autre, mobile, couramment appelée main hydraulique . 20 La main hydraulique est une pièce qui est par exemple articulée sur le bâti du coupleur, et dont le mouvement, dans un sens ou dans l'autre, est commandé par un vérin hydraulique. Cette pièce est ainsi conformée que, dans un premier état du vérin (par exemple rétracté), elle laisse dégagée l'ouverture en U de la seconde mâchoire, tandis que dans un second état du vérin (par exemple en 25 extension), elle en obture l'ouverture. L'accrochage de l'outil se fait alors que la main hydraulique est escamotée, par mise en place de la première puis de la seconde mâchoire sur les barreaux correspondants, suivie du pivotement de la main hydraulique en position active, dans laquelle elle emprisonne le second barreau. Cet emprisonnement du 30 second barreau empêche également l'échappement du premier barreau hors de sa mâchoire restée ouverte, du fait que les entraxes entre barreaux et entre mâchoires sont identiques et/ou que les embouchures des deux mâchoires sont tournées selon des directions à l'opposé l'une de l'autre. Le décrochage de l'outil se fait par un processus inverse. Le positionnement des mâchoires, pour les rapprocher ou les écarter de 5 l'outil est réalisé par déplacement approprié du bras et pivotement adéquat du coupleur, qui sont commandés également au moyen de vérins hydrauliques qui, tout comme le vérin de commande de la main hydraulique, sont pilotés par l'opérateur depuis la cabine de la machine. La réglementation en la matière oblige les constructeurs à doter le 10 coupleur d'un organe de sécurité mécanique apte à pallier une éventuelle défaillance du vérin de commande de la main hydraulique, par exemple suite à la rupture d'un conduit d'alimentation de ce vérin en fluide hydraulique haute pression. A défaut la défaillance du système hydraulique pourrait en effet 15 permettre le décrochage intempestif et la chute de l'outil, cause possible d'accident. L'organe de sécurité mécanique utilisé à cet effet est généralement une butée amovible, par exemple une tige pouvant être introduite dans des trous récepteurs appropriés, ainsi positionnée qu'elle empêche la main hydraulique de quitter sa position active, dans laquelle elle retient positivement le second barreau. 20 Cette butée doit être mise en place manuellement, après accrochage de l'outil par voie hydraulique, puis retirée manuellement, avant décrochage de l'outil, ce qui oblige par conséquent l'opérateur à quitter temporairement son poste de conduite pour ce faire. A cause de cette contrainte, relativement fastidieuse, certaines 25 personnes oublient ou négligent de recourir à la sécurité mécanique. La présente invention vise à résoudre ce problème, en proposant un dispositif de montage du type susmentionné, qui intègre un organe de sécurité mécanique, dont la mise en place en position active et l'escamotage s'effectuent automatiquement, sans nécessité donc pour l'opérateur de quitter son poste de 30 conduite et de pilotage de la machine. Comme déjà dit, l'invention a donc pour objet un dispositif de montage rapide d'un outil pivotant, articulé sur le bras d'une machine, qui comporte un coupleur intercalé entre le bras et l'outil et pourvu d'une main hydraulique apte à occuper sélectivement soit une première position, dite verrouillée, dans laquelle elle assure la retenue de l'outil sur le bras, soit une seconde position, dite déverrouillée, dans laquelle elle autorise la libération de l'outil par rapport au bras, le coupleur étant en outre pourvu d'un organe de sécurité mécanique susceptible d'occuper soit une position active dans laquelle il constitue une butée qui empêche la main hydraulique de quitter sa position verrouillée, soit une position escamotée dans laquelle il autorise la main hydraulique à quitter sa position verrouillée et à se déplacer vers sa position déverrouillée. Conformément à l'invention, ledit organe de sécurité comprend au moins une masselotte mobile, dont la position est régie par la gravité terrestre, indépendamment de l'orientation du coupleur et de l'outil monté sur celui-ci, ceci sur au moins une portion de course de leur pivotement, cette masselotte étant ainsi positionnée par rapport à la main hydraulique et ainsi conformée, qu'elle occupe sa position escamotée uniquement lorsque l'orientation du coupleur correspond à une position de travail ou de repos de l'outil qui est située au niveau du sol, ou sensiblement au niveau du sol. Grâce à cet agencement, l'opérateur peut rester à son poste, par exemple dans la cabine de sa pelleteuse, aussi bien au cours de l'accouplement de l'outil au bras de la machine qu'au cours du désaccouplement, lequel ne peut se faire que lorsque l'outil se trouve à faible hauteur, au sol ou au niveau du sol. Ce désaccouplement est impossible lorsque l'outil est positionné en hauteur et/ou que son orientation ne correspond pas à un travail effectué au niveau du sol. Tout risque d'accident dû au décrochage de l'outil est ainsi évité. Par ailleurs, selon un certain nombre de caractéristiques additionnelles, non limitatives de l'invention: - la masselotte est suspendue et articulée à la manière d'un pendule à un axe porté par le bâti du coupleur ; - la masselotte est munie d'un contrepoids augmentant sa masse ; - le coupleur est muni de deux butées d'arrêt limitant le débattement angulaire de la masselotte autour de son axe ; - la main hydraulique est articulée à un axe porté par le bâti du coupleur, et son pivotement est assuré par un vérin hydraulique qui agit en extension pour l'amener en position verrouillée et en rétraction pour la ramener en position déverrouillée ; -la main hydraulique a globalement la configuration d'un L dont la branche horizontale vient porter, en position verrouillée, contre le barreau à retenir, tandis que son axe d'articulation au bâti du coupleur est positionné en partie haute de sa branche verticale et que la tige du vérin hydraulique de commande est connectée dans la zone angulaire de liaison de ces deux branches ; - la face dorsale, côté vérin, de la main hydraulique présente un contour galbé concave, tandis que la face inférieure de la masselotte présente un contour arqué convexe, de forme similaire, ces deux faces se trouvant au moins partiellement en regard et proches l'une de l'autre lorsque la masselotte occupe sa position active ; - la main hydraulique est composée d'une paire de flasques identiques solidaires l'un de l'autre et mobiles en bloc, aptes à retenir un barreau de fixation solidaire de l'outil en deux zones décalées suivant la longueur de ce barreau, et que ladite masselotte formant butée mécanique est associée à au moins l'un de ces flasques ; - le dispositif comporte deux masselottes solidaires l'une de l'autre, associées chacune à l'un desdits flasques ; - le dispositif comporte deux masselottes indépendantes, associées chacune à l'un desdits flasques. D'autres caractéristiques et avantages de la description apparaîtront à la 25 lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: La figure 1 est une vue générale, en perspective, de l'extrémité d'un bras de machine, d'un coupleur conforme à l'invention, et d'un outil du genre godet. 30 Les figures 1 et 2 sont des schémas du coupleur, respectivement vu de côté et de dessus. Les figures 4 et 5 montrent, en perspective, sous des angles différents, un mode de réalisation possible de l'organe de sécurité, composé d'une paire de masselottes. La figure 6 est une vue en perspective schématique, avec parties 5 arrachées, du coupleur. Les figures 7 à 10 représentent, vu de côté, le bras d'une machine équipé du godet, montré dans des orientations différentes. Les figures 11 et, 12 et 13 sont des vues de côté schématiques du coupleur dans les positions correspondant respectivement aux figures 7, 8 et 9. 10 Les figures 11A et 12A, analogues aux figures 11 et 12 respectivement, sont destinées à illustrer l'impossibilité de déverrouillage dans ces positions. La figure 13A, analogue à la figure 13 est destinée à illustrer, au contraire, la possibilité de déverrouillage dans cette position. Sur la figure 1, la référence 1 désigne le bras, ou balancier, d'une 15 machine de terrassement et/ou de manutention, notamment utilisée dans les travaux publics, par exemple d'une pelleteuse (non représentée). Ce bras 1, dont seule l'extrémité côté outil est visible sur la figure, peut être levé et déplacé latéralement de manière connue, notamment à l'aide de vérins ou de moteurs appropriés. 20 Le bras 1 comprend une poutre rigide 10 portant un vérin hydraulique 11 - dit vérin de bennage - permettant de faire pivoter l'outil 2 monté au bout du bras, par l'intermédiaire d'un levier de commande coudé et articulé 3. Cet outil est interchangeable. Dans l'exemple illustré l'outil 2 est un godet. 25 Il est accouplé au bras 1 par l'intermédiaire d'un coupleur 4 formé de deux parties 5 et 6 qui sont solidaires l'une de l'autre. Le levier 3 est composé de deux flasques verticaux parallèles identiques 30, articulés à une extrémité sur la poutre 10, au moyen d'un axe horizontal et transversal 300. A leur autre extrémité ces flasques sont reliés par un axe également 30 horizontal et transversal, qui assure le guidage en rotation d'un manchon 31 solidaire d'une biellette 32 dont l'autre extrémité porte un manchon similaire 33. En partie médiane, au niveau du coude, les flasques 30 sont reliés par un axe également horizontal et transversal, qui assure le guidage en rotation d'un manchon 12 fixé à l'extrémité de la tige 110 du vérin 11. La partie supérieure 5 du coupleur est également constituée de deux flasques verticaux identiques et parallèles 50, articulées à une de leurs extrémité à la poutre 10 autour d'un axe horizontal et transversal 500 situé à proximité de l'extrémité libre de la poutre, au-delà de l'axe 300. En partie centrale, les deux flasques 50 sont reliés par un axe 330 sur lequel le manchon 33 précité est articulé. Ils sont également reliés par une tige transversale horizontale 90 qui, comme on le verra plus loin, fait office de butée de fin de course pour la masselotte équipant le dispositif. La partie inférieure 6 du coupleur est également formée d'une paire de flasques verticaux parallèles et identiques 65, d'écartement légèrement plus faible que celui des flasques 50, auxquels ils sont fixés, par exemple par boulonnage ou soudage. Ces flasques 65 présentent des encoches sensiblement en forme de U, l'une 60 tournée vers le bas et l'autre 61 latéralement (si on considère que le coupleur est disposé horizontalement, comme sur la figure 2). De façon connue, la paroi externe du godet 2 est pourvue d'une paire de ferrures 20 supportant deux barreaux horizontaux parallèles, de forme cylindrique (par exemple tubulaires), 21 et 22 qui sont adaptés pour se venir se loger dans la paire d'encoches 60, respectivement 61 du coupleur, lorsqu'on souhaite monter l'outil 2 sur le bras 1. Pour cela, les flasques 65 viennent se positionner entre les ferrures 20. Toujours de façon connue, la partie 6 du coupleur est munie d'une main hydraulique apte à emprisonner l'un desdits barreaux, en l'occurrence le barreau 21, dans l'une des paires d'encoches, en l'occurrence les encoches 61. La main 8 est articulée au bâti du coupleur, autour d'un axe horizontal et transversal 800 qui relie les deux flasques 65. Comme on le voit notamment sur les figures 2 et 3, la main hydraulique, qui porte la référence 8, comprend aussi deux flasques constitués par des plaques verticales identiques et parallèles, qui s'inscrivent entre les flasques 65 ; ces plaques ont, vus de côté, approximativement la forme d'un L dont la branche horizontale vient porter, en position verrouillée, contre le barreau 21, tandis que son axe d'articulation 800 est positionné en partie haute de sa branche verticale. La référence 7 se rapporte à un vérin hydraulique à double effet, disposé entre les deux flasques 65, et dont le corps est articulé autour d'un axe horizontal et transversal 701. L'extrémité de sa tige 70 est connectée à la main 8 via un axe transversal 700 positionné dans la zone angulaire de liaison de ses deux branches en L , entre les deux plaques constituant la main. Au vérin 7 est associé un clapet piloté 71 pourvu de raccords 72 usuels, permettant sa connexion à un circuit hydraulique équipant la machine. La face dorsale, côté vérin, de la main hydraulique présente un contour galbé concave 83. Son autre branche présente une face interne (ou supérieure) également concave et profilée 81 apte à venir s'appliquer contre le barreau 21 pour le retenir contre le fond du canal en U constitué par les encoches 60 lorsqu'il se trouve en position verrouillée, vérin 7 en extension. La face externe (ou inférieure) 82 de cette même branche est convexe. Sur la figure 2, les références 62 et 63 se rapportent à des tôles de renforcement mécanique du bâti de coupleur. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, ce coupleur est 20 muni d'une masselotte 9 qui est articulée autour d'un axe horizontal et transversal 900 et est suspendue à cet axe à la manière d'un pendule. Son chant inférieur a un contour convexe 94, en forme d'arc de cercle centré sur l'axe 900. Plus précisément, comme le montrent les figures 4 et 5, la masselotte 9 25 comprend deux plaques profilées identiques 9a-9b. Celles-ci ont approximativement la forme d'une lame de hache ; elles sont reliées par un manchon 92 formant entretoise qui est emmanché sur l'axe 900. Chaque plaque 9a, 9b est positionnée dans un plan vertical en vis-à-vis d'une des plaques formant la main 8. Elle est alourdie par une masse cylindrique 30 93a, respectivement 93b (voir figure 5). Quelle que soit la position prise par le coupleur, lors de son pivotement autour de l'axe 500, la masselotte 9 conserve une position constante, sous l'effet de la gravité, cette position étant celle représentée à la figure 2. Cependant, cette constance n'est réalisée que dans une certaine plage de débattement angulaire autour de l'axe 900, dont la course est limitée d'un côté par la tige de butée 90 déjà mentionnée, et de l'autre par une seconde tige transversale 91 reliant les deux flasques 65. L'observation de la figure 7, qui montre une position de vidage du godet, permet de comprendre comment la commande en extension du vérin de bennage 11 (flèche K) permet de faire pivoter le godet 2 (flèche R) autour de l'axe 500 via le système de transmission de mouvement à levier 3, biellette 32 et coupleur 4 pour l'amener progressivement (figure 8) vers une position dite de ramassage (figure 9). La rétraction du vérin 11 provoque le pivotement du godet en sens contraire. Pour monter un outil 2 sur le bras 1, le vérin 7 a été préalablement rétracté, ce qui suppose comme on le verra plus loin que la masselotte 9 a été escamotée pour autoriser cette rétraction. L'outil repose sur le sol S dans une position telle qu'illustré sur la figure 10. L'opérateur - depuis son poste de travail sur la machine- positionne le coupleur au dessus des barreaux 22 et 21, et emboîte les paires d'encoches en U 61 et 60 respectivement sur ceux-ci. Ensuite, il commande la mise en extension du vérin 7, ce qui provoque le pivotement de la main 8 autour de son axe 800 en position verrouillée, de retenue du barreau 21. Les deux barreaux (et donc l'outil) sont alors parfaitement solidaires du coupleur. Dès que la main 8 a atteint sa position verrouillée, la masselotte 9 (qui était préalablement escamotée), retrouve sa position naturelle de la figure 2 sous l'effet de son propre poids. Dans cette orientation, une portion de son chant arqué 94 se trouve en regard et à faible distance de la partie dorsale 83 de la main 8 (voir figure 2) ; même si le vérin est rétracté intempestivement ou si son fonctionnement est défectueux, cette main ne peut donc pivoter en sens inverse (vers sa position déverrouillée), que sur une très faible course, laquelle est insuffisante pour permettre l'échappement du barreau 21. Comme on le comprendra à l'observation des figures 11 à 12A, cette sécurité existe dans toutes les positions d'orientation du coupleur, sauf celle de la 5 figure 9 (position de ramassage). On notera que sur les figures 11 à 13A, les barreaux 21, 22 n'ont pas été représentés dans les encoches destinées à les recevoir. La figure 11 correspond à une situation de vidage du godet représentée sur la figure 7. Le godet est ouvert vers le bas. Le coupleur 4 se trouve en position 10 dressée au-dessus de son axe de pivotement 500. On constate que la masselotte 9 est en appui contre la tige de butée 91. Comme dans la situation de la figure 2, une portion de son chant arqué 94 se trouve en regard et à faible distance de la partie dorsale 83 de la main. La figure 11A montre que si le vérin tend à se rétracter, ces deux 15 éléments viennent en butée. La main ne peut pas s'ouvrir suffisamment pour libérer le barreau (non représenté) qu'elle retient. La sécurité mécanique joue donc pleinement son rôle. La figure 12 correspond à une situation intermédiaire entre vidage et ramassage représentée sur la figure 8. Le coupleur 4 est en position inclinée par 20 rapport à son axe de pivotement 500. On constate que la masselotte 9 n'est plus en appui contre une butée. Elle occupe sa position naturelle, suspendue à son axe 900 sous l'action de la gravitation. Comme précédemment, son chant arqué 94 se trouve en regard et à faible distance de la partie dorsale 83 de la main. 25 La figure 12A montre que si le vérin tend à se rétracter, ces deux éléments viennent en butée. La sécurité mécanique joue donc ici également pleinement son rôle. Sur cette figure 12A la référence H désigne le plan horizontal passant par l'axe 500, et la référence A désigne un plan passant par le centre des encoches 30 60 et 61. Ces deux plans forment un angle J qui est par exemple de l'ordre de 40 . La figure 13 correspond à une situation de ramassage ou de repos représentée sur la figure 9. Le godet est ouvert verts le haut. Dans cette position le godet est forcément au ras du sol. Le coupleur 4 est en position inclinée vers le bas, en dessous de son axe de pivotement 500. On constate que la masselotte 9 occupe pratiquemertt sa position naturelle pendulaire, tout en étant juste adossée à la tige de butée 90. Sa face radiale (par rapport à l'axe 900), référencée 95 sur la figure 13, qui est située du côté opposé au contrepoids 93 et qui délimite la zone arquée 94, s'inscrit dans un plan qui passe sensiblement par le centre de l'axe 800 de la main hydraulique. Son chant arqué 94 ne se trouve plus en regard de la partie dorsale 83 de la main. La figure 12A montre que dans cette configuration, le vérin peut se rétracter, car le contour de la main est conformé pour pouvoir juste passer au niveau de l'arête I séparant les faces 94 et 95 de la masselotte, en la contournant. La rétraction du vérin provoque ainsi le déverrouillage (flèche F) et, corrélativement, la libération du barreau 21 qu'elle retenait. Il convient de noter que tant que le vérin est en position rétracté, la masselotte 9 se trouve immobilisée dans la position illustrée sur la figure 13A, étant retenue d'un côté par la butée 90 et de l'autre par la main 8 en position déverrouillée. Elle ne peut donc plus reprendre sa position naturelle pendulaire, même si on modifie l'orientation spatiale du coupleur. Ceci permet à l'opérateur de faire basculer le godet au sol jusqu'à la position de la figure 10 dans laquelle il peut désaccoupler l'outil et en accoupler un nouveau, la main restant dans sa position déverrouillée durant ces opérations. L'angle formé par les plans H et A précités, référencé a sur la figure 13, propice au déverrouillage, est avantageusement de l'ordre de 110 . La masselotte 9 peut être conçue de telle manière que ses deux éléments 25 9a, 9b soient solidaires l'un de l'autre, et pivotent en bloc. Dans une variante, ces éléments peuvent être indépendants, ce qui peut avoir l'avantage que si l'un d'eux ne pivote pas correctement (par suite d'un grippage notamment), l'autre reste opérationnel. Or un seul élément suffit pour empêcher l'ouverture de la main, dont les deux flasques tournent en bloc. 30 La masselotte peut avoir des s formes et des modes d'action différents de ceux décrits ici. L'important est qu'elle empêche le déverrouillage de la main hydraulique quelle que soient l'orientation spatiale du coupleur 4, due à son propre pivotement et/ou au mouvement de levage et d'abaissement du bras 1,, excepté celle de la figure 13, dans laquelle l'outil est au sol, ce qui correspond à la position de ramassage pour un godet. REVENDICATIONS 1, Dispositif de montage rapide d'un outil pivotant (2), articulé sur le bras (1) d'une machine, qui comporte un coupleur (4) intercalé entre le bras et l'outil et pourvu d'une main hydraulique (8) apte à occuper sélectivement soit une première position, dite verrouillée, dans laquelle elle assure la retenue de l'outil sur le bras, soit une seconde position, dite déverrouillée, dans laquelle elle autorise la libération de l'outil par rapport au bras, le coupleur étant en outre pourvu d'un organe de sécurité mécanique susceptible d'occuper soit une position active dans laquelle il constitue une butée qui empêche la main hydraulique (8) de quitter sa position verrouillée, soit une position escamotée dans laquelle il autorise la main hydraulique (8) à quitter sa position verrouillée et à se déplacer vers sa position déverrouillée, caractérisé par le fait que ledit organe de sécurité comprend au moins une masselotte mobile (9), dont la position est régie par la gravité terrestre, indépendamment de l'orientation du coupleur (4) et de l'outil (2) monté sur celui-ci, ceci sur au moins une portion de course de leur pivotement, cette masselotte (9) étant ainsi positionnée par rapport à la main hydraulique (8) et ainsi conformée, qu'elle occupe sa position escamotée uniquement lorsque l'orientation du coupleur correspond à une position de travail ou de repos de l'outil (2) qui est située au niveau du sol, ou sensiblement au niveau du sol. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que 20 ladite masselotte (9) est suspendue et articulée à la manière d'un pendule à un axe (900) porté par le bâti (6) du coupleur. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite masselotte (9) est munie d'un contrepoids (93) augmentant sa masse. 25 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que le coupleur est muni de deux butées d'arrêt (90, 91) limitant le débattement angulaire de la masselotte (9) autour de son axe (900). 5, Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que ladite main hydraulique (8) est articulée à un axe (800) porté par le bâti (6) du coupleur, et son pivotement est assuré par un vérin hydraulique (7) qui agit en extension pour l'amener en position verrouillée et en rétraction pour la ramener en position déverrouillée. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ladite main hydraulique (8) a globalement la configuration d'un L dont la branche horizontale vient porter, en position verrouillée, contre le barreau (21) à retenir, tandis que son axe d'articulation (900) au bâti du coupleur est positionné en partie haute de sa branche verticale et que la tige (70) du vérin hydraulique de commande (7) est connectée à la main hydraulique dans la zone angulaire de liaison de ces deux branches. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la face dorsale, côté vérin, de la main hydraulique (8) présente un contour galbé concave (83), tandis que la face inférieure de la masselotte présente un contour arqué convexe (94), de forme similaire, ces deux faces se trouvant au moins partiellement en regard et proches l'une de l'autre lorsque la masselotte occupe sa position active. 8. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé par le fait que la main hydraulique (8) est composée d'une paire de flasques identiques solidaires l'un de l'autre et mobiles en bloc, aptes à retenir un barreau de fixation (21) porté par l'outil en deux zones décalées suivant la longueur de ce barreau, et que ladite masselotte (9) formant butée mécanique est associée à au moins l'un de ces flasques. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'il comporte deux masselottes (9a, 9b) solidaires l'une de l'autre, associées chacune à 25 l'un desdits flasques. 10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'il comporte deux masselottes (9a, 9b) indépendantes, associées chacune à l'un desdits flasques.