Brevet FR3019197A1 — publié le 20151002

La présente invention est relative au perfectionnement d'un système d'engagement pour la sécurisation d'un ensemble d'attache rapide d'un outil sur l'extrémité d'un bras d'un engin de génie civil. Il est connu par le document FR 2 944 534, un tel système 5 d'engagement pour la sécurisation d'un ensemble d'attache rapide d'un outil sur l'extrémité d'un bras articulé d'un engin sans intervention manuelle du conducteur de l'engin. Le système enseigné propose un dispositif d'immobilisation pouvant être adjoint à un ensemble d'attache rapide afin de garantir le blocage 10 des moyens de verrouillage assurant le maintien de la connexion entre le bras et l'outil. En pratique, le fonctionnement d'un système d'engagement tel que précité est satisfaisant puisque il permet de connecter un outil à un bras d'un engin de génie civil sans intervention manuelle et assure le verrouillage de la 15 connexion ainsi que le blocage des moyens de verrouillage. Cependant, l'évolution des besoins en matière de sécurité impose que l'ensemble d'attache rapide satisfasse à plusieurs nouveaux cas de figure. Ainsi les systèmes d'attaches rapides pour engins de génie civil doivent maintenant être équipés d'un système de verrouillage principal et d'un système 20 de sécurité secondaire qui garantissent que l'attache rapide reste verrouillée dans les conditions prévisibles d'utilisation. Dans ce contexte technique, un but de la présente invention est de proposer un système d'engagement pour la sécurisation d'un ensemble d'attache rapide, qui réponde aux évolutions précitées. 25 Dans sa définition générale, l'invention concerne un système d'engagement d'un ensemble d'attache rapide comprenant, un dispositif de connexion fixé sur un outil et comprenant une surface d'engagement, et un coupleur d'attache rapide disposé à l'extrémité d'un bras d'un engin de génie civil conçu pour se connecter au dispositif de connexion. 30 En outre le coupleur d'attache rapide comprend une came de verrouillage montée en pivot sur un arbre et susceptible de pivoter entre une position libre dans laquelle le coupleur d'attache rapide et le dispositif de connexion ne sont pas solidaires et une position de verrouillage dans laquelle la came de verrouillage est en appui contre la surface d'engagement du 35 dispositif de connexion. De plus, le système d'engagement comprend des moyens de blocage, de la came de verrouillage dans sa position de verrouillage, qui comprennent : - un pointeau mobile, - un pion de blocage mobile entre une position rétractée dans laquelle le pion de blocage est retenu par un pointeau mobile à l'intérieur du système d'engagement et une position de blocage dans laquelle le pion de blocage émerge du système d'engagement, - une butée du coupleur sur laquelle le pion de blocage est susceptible d'appuyer lorsque la came de verrouillage pivote vers sa position libre. Avantageusement, l'utilisation d'une came de verrouillage en appui contre une surface d'engagement du dispositif de connexion permet au système d'engagement selon l'invention de s'affranchir des risques d'usures liés au matage des éléments métalliques en appui. En effet la géométrie de la came de verrouillage permet d'augmenter la surface d'appui de la came de verrouillage sur la surface d'engagement en cas d'usure des pièces. En outre, les moyens de blocages mis en oeuvre garantissent la pérennité de la liaison et la sécurité des opérateurs, en interdisant le 20 déverrouillage du système d'engagement. Par ailleurs, l'arbre présente une réduction locale de rayon adaptée pour faire passer le pointeau mobile de sa position de retenue du pion de blocage vers sa position désengagée. En outre, l'angle entre l'axe de la réduction locale de rayon et le 25 rayon médian de la came est tel que la réduction locale de rayon fait passer le pointeau dans sa position désengagée lorsque la came de verrouillage se place en face de la surface d'engagement. Ainsi, dès que le système d'engagement est sur le point d'être verrouillé, le pointeau mobile est désengagé pour libérer le pion de blocage. Le 30 pion de blocage interdit alors le déverrouillage du système d'engagement. Selon un mode de réalisation, le système d'engagement peut comprendre un perçage borgne de blocage sensiblement parallèle à l'axe de l'arbre. Selon le même mode de réalisation, le système d'engagement peut également comprendre un perçage de commande orthogonal à l'axe de l'arbre 35 débouchant sur l'arbre à sa première extrémité et débouchant dans le perçage de blocage à sa seconde extrémité. Préférentiellement, le pointeau mobile peut comprendre une vis de pression à bille orientable et un écrou. Ainsi l'utilisation d'une vis de pression à bille orientable permet de préserver la tête du pointeau d'une usure prématurée liée aux frottements mécaniques. De plus l'utilisation conjointe d'un écrou permet d'ajuster la position du pointeau mobile par rapport au méplat de l'arbre et par rapport à l'encoche présente dans le pion de verrouillage. En outre, la bille orientable peut être positionnée sur un ressort incorporé dans la vis de pression à bille orientable. Avantageusement, la présence d'un ressort au sein de la vis de pression à bille orientable permet à la bille d'être mobile en translation par rapport à la vis de pression. La bille peut ainsi s'enfoncer légèrement dans la vis en cas de pression contrant l'action du ressort. Ainsi, en cas d'une forte pression exercée sur la bille celle-ci, en s'enfonçant dans la vis, peut se dégager de l'encoche et ainsi faire passer le pion de blocage en position de blocage. Par ailleurs, un ressort peut être présent au fond dudit perçage de blocage et peut exercer une pression sur le pion de blocage, en vue de le faire passer de sa position rétractée à sa position de blocage. Ainsi, sous l'action du ressort, le pion de blocage passe 20 automatiquement en position de blocage dès que le pointeau mobile est en position désengagée. En outre, le perçage de commande peut présenter un épaulement sur la portion d'extrémité débouchant dans le perçage de blocage, et dans lequel un ressort positionné sur l'épaulement exerce une pression sur l'écrou , 25 en vue de faire passer le pointeau mobile de sa position de retenue du pion de blocage à sa position désengagée. Selon un mode de réalisation, le pion de blocage peut présenter une encoche destinée à accueillir la bille orientable de la vis de pression à bille orientable. 30 Par ailleurs, au moins un ressort cylindrique de torsion peut être enroulé autour de l'arbre et peut présenter une première extrémité liée au coupleur d'attache rapide et une seconde extrémité liée au système d'engagement. L'action du ressort de torsion tend à faire pivoter la came de verrouillage de sa position libre vers sa position de verrouillage. 35 Ainsi l'action du ressort peut tendre à faire pivoter la came de verrouillage de sa position libre vers sa position de verrouillage. En outre, le système d'engagement comporte un logement cylindrique d'axe parallèle à l'axe de l'arbre, permettant d'articuler un levier pour exercer un effort contrant l'action du ressort de torsion et permettant le déverrouillage du système d'engagement. L'utilisation d'un outil spécifique pour déverrouiller le système permet de forcer le pion de blocage à reprendre une position rétractée, d'utiliser le bras de levier pour contrer l'action du ressort de torsion, et ainsi déverrouiller le système. Pour sa bonne compréhension, l'invention est décrite en référence 10 aux figures ci-annexées représentant à titre d'exemple non limitatif une forme de réalisation d'un système d'engagement selon celle-ci. La figure 1 montre une vue d'ensemble, en perspective, d'un ensemble d'attache rapide ; La figure 2 montre une vue d'ensemble, en coupe, d'un ensemble 15 d'attache rapide dans lequel la came de verrouillage est en position de verrouillage ; La figure 3 montre une vue d'ensemble, en coupe, d'un ensemble d'attache rapide dans lequel le pion de blocage est en appui sur la butée du coupleur ; 20 La figure 4 montre une vue en perspective du système d'engagement ; La figure 5 montre une vue en coupe du système d'engagement ; La figure 6 montre une vue d'ensemble en perspective et en coupe partielle, d'un ensemble d'attache rapide dans lequel le pion de blocage est 25 rétracté ; La figure 7 montre une vue en perspective de l'arbre ; La figure 8 montre une vue en coupe du système d'engagement et de l'arbre ; La figure 9 montre une vue d'ensemble en coupe partielle du 30 système d'engagement lors de la phase de démontage. La figure 1 montre en perspective d'un ensemble d'attache rapide 1 comprenant un dispositif de connexion 21 fixé sur un outil 20 et un coupleur d'attache rapide 10 qui est fixé à l'extrémité du bras d'un engin de génie civil. Le dispositif de connexion 21 peut être un ensemble monobloc 35 réalisé en fonderie. Comme cela est visible sur la figure 2, le dispositif de connexion 21 qui est fixé sur l'outil 20 comprend essentiellement trois zones fonctionnelles ; deux tourillons coaxiaux 25, deux surfaces d'appui 26 concaves et une surface d'engagement 28. Le coupleur d'attache rapide 10 comprend pour sa part les éléments fonctionnels suivants : - Deux flasques 12 reliées par un réseau d'entretoises 13 maintenant à distance les flasques 12 ; - Deux crochets 11 destinés à venir s'engager sur les deux tourillons 25 du dispositif de connexion 21 ; - Un arbre 101 destiné à venir se positionner sur les surfaces d'appui 26 - Un système d'engagement 100, visible en détail sur la figure 4, pivotant par rapport à l'arbre 101 et comprenant une came de verrouillage 110 destinée à venir se placer contre la surface d'engagement 28 lorsque les crochets 11 sont engagés dans les tourillons 25 et lorsque l'arbre 101 est au contact des surfaces d'appui 26. Le verrouillage du coupleur d'attache rapide 10 est assuré par la rotation du système d'engagement 100 qui est commandé par deux ressorts de torsions 102. Il est ainsi visible sur la figure 5 que les ressorts de torsion 102 peuvent être enroulés autour de l'arbre 101. Chacun des deux ressorts 102 pouvant être assemblé à l'une de ses deux extrémités au système d'engagement 100, au travers d'un perçage borgne non représenté ici. La seconde extrémité de chacun des deux ressorts de torsion 102 pouvant être assemblée au coupleur 10. De la sorte les ressorts de torsion 102 peuvent exercer un effort entre le coupleur 10 et le système d'engagement 100. Comme cela est observable sur la figure 6, le système d'engagement 100 comprend en outre un perçage borgne 111 parallèle à l'axe 30 de l'arbre 101. Un pion de blocage 130 rétractable est positionné à l'intérieur du perçage borgne 111. Un ressort 133 positionné entre le fond du perçage borgne 111 et le pion de blocage 130, exerce une poussée permettant au pion de blocage 35 130 de sortir partiellement du perçage borgne 111. Le pion de blocage 130 a pour objet d'empêcher le déverrouillage de l'ensemble d'attache rapide 1. Ainsi, comme cela est visible sur la figure 3, lors d'une rotation contraire au sens de rotation permettant le verrouillage de l'ensemble d'attache rapide 1, le pion de blocage 130 vient en appui contre la butée 15 du coupleur 10. De la sorte, le pion de blocage 130 interdit le déverrouillage de l'ensemble d'attache rapide 1, en bloquant une rotation contraire au sens de verrouillage de la came de verrouillage 110 contre la surface d'engagement 28. Le système d'engagement 100 comprend aussi un perçage 112, orthogonal à l'axe de rotation de l'arbre 101, débouchant à sa première extrémité dans le perçage borgne 111 et débouchant à sa seconde extrémité dans la paroi inférieure 119 du système d'engagement 100. En outre le perçage débouchant 112 traverse l'axe de rotation du système d'engagement 100. Un pointeau mobile 150, destiné à commander le pion de blocage 130, coulisse dans le perçage débouchant 112. Un épaulement 153 est présent à l'extrémité du perçage 112 débouchant dans le perçage borgne 111. Comme cela est visible sur la figure 5, le pointeau mobile 150 est 20 positionné dans le perçage 112, entre l'arbre 101 et l'épaulement 153. Le pointeau mobile 150 comprend une vis de pression à bille orientable 155 et un écrou 151. La bille 154, de la vis de pression à bille orientable 155, est montée sur un ressort 156. De la sorte la bille 154 peut s'enfoncer légèrement dans le 25 corps de la vis 155 en cas de forte pression. Un ressort 152 est enroulé autour du pointeau mobile 150. Le ressort 152 est lié d'une part à l'épaulement 153 et d'autre part à l'écrou 151. Ainsi le ressort 152 exerce une pression, sur l'écrou 151, destinée à appuyer le pointeau mobile 150 contre l'arbre 101. 30 Comme cela est remarquable sur la figure 5, le pion de blocage 130 comporte une encoche 131. L'encoche 131 est destinée à recevoir la bille 152 de la vis de pression à bille orientable 155. De la sorte, le pion de blocage 130 est maintenu rétracté par le pointeau mobile 150, comme on peut le voir sur la 35 figure 6. De plus, afin de garantir l'étanchéité de l'intérieur du système d'engagement 100 et de permettre la lubrification des éléments en rotation, un bouchon 113 est positionné à l'extrémité extérieure du perçage débouchant 112. Le bouchon 113 affleure la paroi inférieure 119 du système d'engagement 100. Comme cela est observable sur la figure 7, l'arbre 101 comprend une réduction locale de rayon 103. Dans le mode de réalisation ici présenté la réduction locale de rayon 103 forme un méplat. La réduction locale de rayon 103 est positionnée de manière à autoriser la descente du pointeau mobile 150 en cas de rotation inverse au sens de verrouillage de l'arbre 101. Ainsi lorsque l'arbre 101 entame une rotation en vue du verrouillage, le pointeau mobile 150 est déplacé et libère le pion de blocage 130. De la sorte, en cas d'une soudaine rotation inverse de l'arbre 101, le pion de blocage 130 interdit le déverrouillage de l'ensemble d'attache rapide 1. En outre d'interdire une rotation inverse au sens de verrouillage, du système d'engagement 100 rapport à l'arbre 101, une vis 104 implantée dans l'arbre 101 est positionnée en butée contre une surface 105 du système d'engagement 100, tel que cela est visible sur les figures 1 et 8. Afin de désengager l'ensemble d'attache rapide 1, il est nécessaire 20 de forcer la rétractation du pion de blocage 130. Une poignée de déverrouillage 30 est fournie à l'opérateur. Comme on peut le voir sur la figure 8, la poignée de déverrouillage 30 présente, une surface d'appui 31 de forme sensiblement cylindrique, un bras de désengagement 32 et un levier préhensible 33. 25 Les trois composants 31, 32, et 33 de la poignée de déverrouillage sont agencés de manière à présenter sensiblement une géométrie en Y. Afin de désengager l'ensemble d'attache rapide 1, l'opérateur peut saisir l'extrémité du levier préhensible 33 et peut positionner la surface d'appui 31 au contact de l'arbre à cames 101. Afin de permettre le déverrouillage de 30 l'ensemble d'attache rapide 1, le bras de désengagement 32 doit être positionné contre le système d'engagement 100 afin de maintenir le pion de blocage 130 en position rétractée. Il est alors possible pour l'opérateur d'exercer, sur la poignée de déverrouillage 30, un effort contrant l'action des ressorts 102 et permettant le 35 désengagement du système d'engagement 100. Ainsi l'invention propose un système d'engagement qui s'affranchit de l'usure liée au matage en utilisant une came de verrouillage en appui contre une surface d'engagement. De plus en utilisant avantageusement un pion de blocage en appui contre une butée, le dispositif selon l'invention garantit la pérennité de la liaison et la sécurité des opérateurs. Comme il va de soit, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution du dispositif décrite ci-dessus à titre d'exemple, elle embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation.10 REVENDICATIONS1. Système d'engagement (100) d'un ensemble d'attache rapide (1) comprenant, un dispositif de connexion (21) fixé sur un outil (20) et comprenant 5 une surface d'engagement (28), et un coupleur d'attache rapide (10) disposé à l'extrémité d'un bras d'un engin de génie civil conçu pour se connecter au dispositif de connexion (21) comprenant une came de verrouillage (110) montée en pivot sur un arbre (101) et susceptible de pivoter entre (i) une position libre dans laquelle le coupleur d'attache rapide (10) et le dispositif de 10 connexion (21) sont désolidarisés et (ii) une position de verrouillage dans laquelle la came de verrouillage (110) est en appui contre la surface d'engagement (28) du dispositif de connexion (21) ; caractérisé en ce que le système d'engagement (100) comprend des moyens de blocage de la came de verrouillage (110), dans sa position de 15 verrouillage, qui comprennent, (i) un pointeau mobile (150), (ii) un pion de blocage (130) mobile entre une position rétractée dans laquelle le pion de blocage (130) est retenu par un pointeau mobile (150) à l'intérieur du système d'engagement (100) et une position de blocage dans 20 laquelle le pion de blocage (130) émerge du système d'engagement (100), (iii) une butée (15) du coupleur (10) sur laquelle le pion de blocage (130) est susceptible d'appuyer lorsque la came de verrouillage (110) pivote vers sa position libre. 25 2. Système d'engagement (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre (101) présente une réduction locale de rayon (103) adaptée pour faire passer le pointeau mobile (150) de sa position de retenue du pion de blocage (130) vers sa position désengagée, lors de la rotation de l'arbre (101). 30 3. Système d'engagement (100) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'angle entre l'axe de la réduction locale de rayon (103) et le rayon médian de la came de verrouillage (110) est tel que la réduction locale de rayon (103) fait passer le pointeau mobile (150) dans sa position désengagée, lorsque la came de verrouillage (110) se place en face de la 35 surface d'engagement (28). 4. Système d'engagement (100) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un perçage borgne (111) de blocage sensiblement parallèle à l'axe de l'arbre (101), et en ce que le système d'engagement (100) comprend un perçage de commande (112) orthogonal à l'axe de l'arbre (101) débouchant sur l'arbre (101) à sa première extrémité et débouchant dans le perçage de blocage (111) à sa seconde extrémité. 5. Système d'engagement (100) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le pointeau mobile (150) comprend une vis de pression à 10 bille orientable (155) et un écrou (151). 6. Système d'engagement selon la revendication 5, caractérisé en ce que la bille orientable (154) est positionnée sur un ressort (156) incorporé dans la vis de pression à bille orientable (155). 15 7. Système d'engagement (100) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un ressort (133) présent au fond dudit perçage de blocage (111) exerçant une pression sur le pion de blocage (130) , en vue de le faire passer de sa position rétractée à sa position de blocage. 20 8. Système d'engagement (100) selon l'une des revendications 6 à 7, caractérisé en ce que ledit perçage de commande (112) présente un épaulement (153) sur la portion d'extrémité débouchant dans le perçage de blocage (111), et en ce qu'un ressort (152) positionné sur l'épaulement (153) 25 exerce une pression sur l'écrou (151) selon la revendication 6, en vue de faire passer le pointeau mobile (150) de sa position de retenue du pion de blocage (130) à sa position désengagée. 9. Système d'engagement (100) selon l'une des revendications 6 à 8, 30 caractérisé en ce que le pion de blocage (130) présente une encoche (131) destinée à accueillir la bille orientable (154) de la vis de pression à bille orientable (155) selon la revendication 6. 10. Système d'engagement (100) selon l'une des revendications 1 à 9, 35 caractérisé en ce qu'il comprend au moins un ressort cylindrique de torsion (102) enroulé autour de l'arbre (101) et présentant une première extrémité liéeau coupleur d'attache rapide (10) et une seconde extrémité liée au système d'engagement (100), l'action du ressort de torsion (102) tendant à faire pivoter la came de verrouillage (110) de sa position libre vers sa position de verrouillage. 11. Système d'engagement (100) selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisé en ce qu'il comporte un logement cylindrique (117) d'axe parallèle à l'axe de l'arbre (101), permettant d'articuler un levier (30) pour exercer un effort contrant l'action du ressort de torsion (102) et permettant le déverrouillage du système d'engagement (100).