Brevet FR3131334A1 — publié le 20230630

La présente invention appartient au domaine technique du guidage des engins de terrassement, par exemple des pelles mécaniques utilisées pour l’excavation, le creusement, le terrassement, le remblai, etc. L’invention s’applique en particulier à des pelles hydrauliques de petite taille, dotées d’un bras présentant un déport au niveau du pied de flèche ou d’une partie de la flèche, ces pelles de petite taille étant communément désignées sous le nom de « mini-pelles ». L’invention vise plus particulièrement un dispositif de conversion de déplacement angulaire prévu pour être monté sur une flèche d’un tel engin de terrassement et notamment d’une pelle mécanique, de préférence une pelle présentant un déport de flèche, de sorte à permettre de mesurer un déplacement angulaire vertical, mais aussi un déplacement angulaire horizontal de la flèche sur la pelle mécanique. L’invention vise à titre secondaire un engin de terrassement (par exemple une « mini-pelle ») équipé d’un tel dispositif de conversion de déplacement angulaire. Dispositif amélioré de conversion du déplacement angulaire horizontal d’une flèche d’un engin de terrassement La présente invention appartient au domaine technique du guidage des engins de terrassement, par exemple des pelles mécaniques utilisées pour l’excavation, le creusement, le terrassement, le remblai, etc. L’invention s’applique en particulier à des pelles hydrauliques de petite taille, dotées d’un bras présentant un déport au niveau du pied de flèche ou d’une partie de la flèche, ces pelles de petite taille étant communément désignées sous le nom de « mini-pelles ». L’invention vise plus particulièrement un dispositif de conversion de déplacement angulaire prévu pour être monté sur une flèche d’un tel engin de terrassement et notamment d’une pelle mécanique, de préférence une pelle présentant un déport de flèche, de sorte à permettre de mesurer un déplacement angulaire vertical, mais aussi un déplacement angulaire horizontal de la flèche sur la pelle mécanique. L’invention vise à titre secondaire un engin de terrassement (par exemple une « mini-pelle ») équipé d’un tel dispositif de conversion de déplacement angulaire. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Une pelle hydraulique standard, utilisée pour des travaux tels que le creusement, l’excavation ou le remblai, comprend un bras articulé imitant globalement le mouvement d’un bras humain. Ce bras articulé se termine par un godet, adapté pour creuser un terrain. Le bras articulé est relié à la tourelle. Cette dernière comporte une cabine dans laquelle le conducteur est positionné, depuis laquelle le conducteur commande le mouvement du bras. Un bras articulé de pelle hydraulique comporte généralement une « flèche » reliée à la tourelle, articulée à un « balancier » relié à la flèche. Le godet est placé à l’extrémité du balancier. La flèche et le balancier sont généralement actionnés par des vérins hydrauliques respectifs, notamment en rotation autour de leurs articulations. Dans le domaine des pelles mécaniques, on connaît notamment des flèches monobloc, des flèches à volée variable, et des flèches dont le bras présente un déport de flèche. Depuis la tourelle montée sur le châssis, le conducteur dispose généralement d’un système de guidage (comportant par exemple un tableau de bord) lui permettant de connaître plusieurs paramètres de position du bras, tels que la position du godet, l’inclinaison du balancier, ou encore l’inclinaison de la flèche. Le conducteur a accès à ces mesures depuis l’intérieur de la tourelle, ce qui permet de limiter la dépendance du conducteur vis-à-vis des équipiers au sol pour recevoir les informations en temps réel. Les systèmes de guidage de pelle connus peuvent comporter des capteurs de mouvement angulaire fixés sur la flèche, sur le godet, etc. ces capteurs permettant de mesurer un déplacement angulaire vertical des différentes portions du bras par rapport au châssis, ou par rapport à une portion de la flèche, etc. L’information acquise par ces capteurs peut être retranscrite sur le tableau de bord dans la cabine. Le guidage est par exemple réalisé par GPS (« Global Positioning System »). Des pelles hydrauliques plus compactes et de poids réduit, connues sous l’appellation de « mini-pelles », ont été développées et sont désormais largement répandues sur le marché. La flèche du bras d’une telle mini-pelle est généralement centrée et se situe au voisinage de la tourelle. Il a été proposé de fournir dans certaines pelles une articulation mécanique supplémentaire au niveau de la flèche. Le conducteur dispose ainsi d’un degré de liberté supplémentaire pour déplacer le bras et le godet sans modifier sa trajectoire. On parle alors de pelle à « déport de flèche », le pied de flèche et son articulation étant déportés par rapport à la tourelle. Dans une telle architecture, le pied de flèche dispose donc de davantage de mobilité vis-à-vis de la tourelle et du reste du châssis de la pelle mécanique. Les mini-pelles du marché présentent souvent un tel déport de flèche. Dans une pelle à déport de flèche, la flèche peut pivoter par rapport au châssis de la pelle, non seulement verticalement (autour d’un axe de rotation sensiblement parallèle au sol) mais aussi horizontalement (autour d’un axe de rotation sensiblement orthogonal au sol). Pour connaître la position et l’inclinaison de la flèche, il convient donc de mesurer en temps réel le déplacement angulaire selon ces deux directions. Pour fournir ces mesures d’angle, il a été proposé d’équiper le bras de flèche d’une pluralité de capteurs angulaires, capables de positionner le godet par rapport à au moins un autre capteur de type GNSS (« Global Navigation Satellite Systems ») permettant une géolocalisation en temps réel du godet. On utilise par exemple à cet effet un capteur angulaire à bulle d’air chauffée, fonctionnant par gravité. Toutefois, de tels capteurs ne peuvent pas déterminer le déplacement angulaire de la flèche selon les deux directions mentionnées ci-dessus de façon suffisamment précise. Il n’existe donc pas à ce jour à la connaissance de la Déposante un système simple, peu encombrant et peu onéreux adaptable à une pelle présentant un déport de flèche, pour mesurer le déplacement angulaire horizontal de la flèche par rapport au châssis. DESCRIPTION GENERALE DE L’INVENTION Un premier objectif de l’invention est de proposer un système de guidage du bras d’un engin de terrassement permettant de répondre aux problématiques soulevées ci-avant, et qui soit notamment mieux adapté pour contrôler la position du bras d’une pelle à déport de flèche. Un objectif additionnel est de fournir un engin incorporant un dispositif de conversion du déplacement angulaire horizontal de la flèche autour d’un axe de rotation sensiblement vertical (déplacement angulaire qui est donc réalisé horizontalement). Combiné à un capteur de mesure angulaire, ce dispositif de conversion doit permettre une mesure précise, peu sensible aux vibrations de la pelle, et peu sensible à l’usure de la bague entourant l’axe vertical de rotation de la flèche. Ce dispositif est en outre souhaité peu encombrant et peu volumineux, de sorte à s’adapter facilement à une mini-pelle de volume réduit. Un autre objectif est de proposer un dispositif de mesure de déplacement de flèche qui soit peu onéreux et de fabrication simple, notamment en ce qui concerne le(s) capteur(s) angulaire(s), en comparaison avec des capteurs angulaires de type à bulle d’air. On souhaite préférentiellement réutiliser le même type de capteur angulaire qui est déjà usuellement utilisé pour mesurer le déplacement d’une flèche et/ou d’un balancier et/ou d’un godet et/ou d’une tourelle selon l’axe de tangage ou selon l’axe de roulis. Pour répondre à ces objectifs, un premier aspect de l’invention concerne un dispositif de conversion d'un déplacement angulaire horizontal d'une flèche d’un engin de terrassement, par exemple d’une pelle mécanique, le dispositif de conversion étant prévu pour être embarqué sur l’engin de terrassement et comprenant : une pièce prévue pour être montée fixement sur une partie de la flèche, un système de transmission mécanique configuré pour transmettre un déplacement angulaire horizontal de ladite pièce par rapport à un bâti autour d'un premier axe à un organe entraîné, l’organe entraîné étant configuré pour être alors déplacé angulairement autour d'un deuxième axe, perpendiculaire au premier axe, le dispositif comprenant en outre un réceptacle de capteur angulaire configuré pour recevoir un capteur mesurant ledit déplacement angulaire de l’organe entraîné autour du deuxième axe, ledit réceptacle de capteur étant monté sur un support solidaire du bâti en rotation autour du premier axe. Un dispositif de conversion de déplacement angulaire tel que défini ci-avant peut, de manière optionnelle et sans limiter la définition de l’invention, présenter les caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison : Le système de transmission mécanique comprend une première poulie au niveau de la pièce de relais, et comprend une deuxième poulie au niveau de l’organe entraîné. Le système de transmission mécanique comprend un élément de transmission directe entre la première poulie et la deuxième poulie. Ledit élément de transmission directe comprend une courroie, ou un câble de compte-tour, ou une corde, ou une tringle. Le dispositif de conversion comprend un roulement monté entre le support de capteur et la pièce de relais, le roulement étant par exemple un roulement à billes. Le support de capteur comprend une équerre solidaire du bâti. Le réceptacle de capteur angulaire est positionné à une extrémité haute de ladite équerre. Selon un deuxième aspect, la présente invention concerne un engin de terrassement comprenant un bâti, et une flèche comprenant un pied de flèche mobile par rapport audit bâti, ledit engin étant de préférence une pelle mécanique, ledit engin comprenant en outre un dispositif de conversion tel que défini ci-avant, comprenant un capteur de mouvement angulaire pour mesurer un déplacement de la flèche par rapport au bâti autour d’un axe, et comprenant en outre un support solidaire du bâti, le capteur de mouvement angulaire étant monté sur ledit support. De manière optionnelle et non limitative : La pièce de relais reliée au système de transmission mécanique est placée sur le pied de flèche. La flèche comprend une base de flèche partant du pied de flèche, et comprend un bout de flèche à l’extrémité opposée de la flèche. La pièce de relais reliée au système de transmission mécanique est placée sur ledit bout de flèche. Le pied de flèche est déporté par rapport au bâti. La pelle mécanique peut notamment être du type « mini-pelle ». DESCRIPTION GENERALE DES FIGURES D’autres objectifs et avantages de l’invention ressortiront de la lecture de la description ci-après, donnée à titre illustratif et non limitatif, cette description étant complétée par les figures annexées parmi lesquelles : La représente une pelle hydraulique à déport de flèche montée sur des chenilles, vue de profil. La illustre schématiquement un dispositif de conversion de déplacement angulaire horizontal de flèche selon un exemple de réalisation, le dispositif de conversion étant monté sur une pelle hydraulique à déport de flèche, le dispositif étant vu de côté. La illustre schématiquement le même dispositif de conversion, vu du dessus. DESCRIPTION D’UN EXEMPLE DE REALISATION En référence à la , on a représenté une pelle hydraulique 10 selon un exemple. La pelle 10 présente notamment un châssis 14 comprenant un bâti, un bras articulé sur le châssis, et une tourelle 15. On entend par « bâti » un élément de support solidaire des mouvements de la pelle 10. Dans le présent exemple, le bâti 14 est monté sur des chenilles. Le bras articulé est manœuvrable depuis l’intérieur de la tourelle 15 par un conducteur. Plus particulièrement, le bras articulé comprend un balancier 12 et un godet 11 rotatif placé à l’extrémité libre du balancier 12. Le bras comprend en outre une flèche 13 s’étendant depuis un pied de flèche 130 jusqu’au balancier 12. Le bras présente par exemple une articulation entre le godet 11 et le balancier 12, une articulation entre le balancier 12 et le premier membre de flèche, une articulation entre le premier membre de flèche et le deuxième membre de flèche, et une articulation entre le deuxième membre de flèche et le pied de flèche. Chacune de ces articulations est par exemple actionnée par un vérin hydraulique respectif. Dans le cas d’une pelle hydraulique dite à « déport de flèche », la pelle peut être équipée d’un déport de flèche au niveau du pied de flèche, ou entre la base de la flèche et le bout de la flèche. Dans le cas d’un déport de flèche en pied de flèche, le pied de flèche 130 peut être situé à une distance D du bâti 14. La pelle 10 à déport de flèche est par exemple du type « mini-pelle », et présenter un volume et une taille typiquement inférieurs à ceux d’une pelle mécanique de chantier conventionnelle. La mini-pelle est typiquement de masse inférieure ou égale à 2 tonnes, et/ou de longueur inférieure ou égale à 3 mètres. La flèche 13 est mobile en rotation par rapport au bâti 14 principalement autour des deux axes perpendiculaires suivants : un premier axe B sensiblement vertical, passant par le pied de flèche 130 (qui correspond à un déplacement angulaire horizontal de la flèche 13 parallèlement au sol) ; un deuxième axe ici perpendiculaire au premier axe B, ledit axe étant sensiblement parallèle à la surface du sol et passant par le pied de flèche 130 (qui correspond à un déplacement angulaire vertical de la flèche 13 perpendiculairement au sol). Dans le cas où la flèche 13 comprendrait une base de flèche (premier membre de flèche partant du pied de flèche) articulée avec un bout de flèche (deuxième membre de flèche partant de l’extrémité de la base de flèche et articulé avec le balancier), le bout de flèche peut également subir un déplacement angulaire, par exemple horizontal, par rapport à la base de flèche. A titre illustratif, on a représenté sur la la position d’un axe C autour duquel le bout de flèche peut être mobile en rotation par rapport à la base de flèche. On décrit ci-après un dispositif 1 de conversion de déplacement angulaire de la flèche 13, selon un exemple de réalisation de l’invention. Le dispositif 1 permet de convertir en déplacement angulaire vertical le déplacement angulaire horizontal de la flèche 13 autour de l’axe B par rapport au bâti 14. Ce dispositif 1 est illustré sur les Figures 2 et 3 . Il est prévu pour être embarqué sur la flèche 13, par exemple sur le pied de flèche 130. En alternative, ce dispositif 1 de conversion pourrait être utilisé sur un autre type d’engin de terrassement.Le dispositif 1 comprend une pièce de relais 2 qui suit le déplacement angulaire horizontal de la flèche 13. Par exemple, la pièce 2 comprend ici un poteau à l’intérieur d’un cylindre 21 monté sur le pied de flèche 130. Le cylindre 21 est fixé sur une bague 22 qui est de préférence collée au pied de flèche 130, par exemple au niveau de l’axe B. On notera que dans un exemple alternatif où la flèche 13 présenterait un bout de flèche articulé en rotation par rapport à la base de flèche autour d’un axe C (tel qu’illustré sur la ), la pièce de relais 2 pourrait être montée sur une extrémité du bout de flèche, et suivre le déplacement angulaire du bout de flèche autour de l’axe C par rapport à la base de flèche. La pièce 2 comprend au moins une poulie 30 pour transmettre le déplacement angulaire horizontal autour de l’axe B (ou autour de l’axe C dans l’exemple alternatif mentionné ci-dessus). Ici, la pièce 2 comprend deux poulies 30 respectivement placées aux deux extrémités du poteau. Les poulies 30 appartiennent à une transmission mécanique 3. La transmission mécanique 3 comporte également au moins une poulie supplémentaire 31, placée de l’autre côté de la transmission. Ici, la transmission mécanique 3 comprend deux poulies 31 respectivement placées aux deux extrémités d’un organe entraîné 40. La transmission comprend un élément de transmission directe, transmettant le mouvement entre les poulies 30 et les poulies 31. Dans le présent exemple, l’élément de transmission comprend une courroie 32. En remplacement ou en combinaison, l’élément de transmission pourrait comprendre un câble compte-tour et/ou une corde. Les câbles, courroies, etc. reliant les différentes poulies peuvent être soit droits, soit croisés en fonction des besoins. Au besoin, une ou plusieurs poulies intermédiaires peuvent être ajoutées, s’il est nécessaire de rallonger la distance entre le capteur 42 et la partie de flèche portant la pièce de relais 2. Un déplacement angulaire horizontal de la flèche 13 autour de l’axe B est ainsi transmis, via la transmission mécanique 3, à l’organe entraîné 40 qui réalise alors un déplacement angulaire vertical autour de l’axe A. Le dispositif 1 de conversion angulaire est doté d’un réceptacle 4 de capteur, configuré pour recevoir un capteur 42 de mouvement angulaire. Le réceptacle 4 présente par exemple une forme générale de disque, ou alternativement une forme générale rectangulaire. On notera que le capteur 42 peut être amovible par rapport au dispositif 1 de conversion du déplacement angulaire. Une fois positionné sur le réceptacle 4, le capteur 42 est configuré pour mesurer le déplacement angulaire vertical de l’organe entraîné 40 par rapport au bâti 14. Une fréquence de mesure du capteur 42 de mouvement angulaire est par exemple comprise entre 50 Hertz et 150 Hertz, par exemple égale à 100 Hertz. Un avantage important du dispositif 1 est de rendre possible pour la mesure du déplacement angulaire horizontal l’utilisation d’un capteur 42 standard, qui serait utilisé usuellement pour mesurer un déplacement angulaire vertical d’une flèche de pelle. Le capteur 42 est par exemple un capteur angulaire standard à bulle d’air fonctionnant par gravité. Le dispositif 1 de conversion, associé à un tel capteur, permet ainsi de mesurer un déplacement angulaire horizontal de la flèche de pelle. On s’affranchit d’un capteur complexe qui serait spécifiquement dédié à cet effet. Un avantage supplémentaire est que la précision du déplacement angulaire horizontal perçu par ce dispositif n’est pas affectée par un éventuel jeu, qui pourrait exister au niveau de la pièce de relais 2, notamment ici un jeu axial entre le cylindre 21 et la bague 22. Le réceptacle de capteur 4 est de préférence monté soit directement sur le bâti 14, soit sur un support 5 de capteur qui est solidaire du bâti 14 en rotation autour de l’axe B (ou autour de l’axe C dans l’exemple alternatif mentionné ci-dessus). Dans l’exemple illustré sur les Figures 2 et 3, le support 5 de capteur comprend une équerre 50, solidaire du bâti 14. Le capteur 42 est fixé sur l’équerre 50. Ici, le capteur est positionné sur une extrémité haute de l’équerre 50, verticalement à l’opposé du bâti 14. Pour permettre à la pièce de relais 2 d’être déplacée par rapport au support 5 (ce dernier étant solidaire en rotation avec le bâti), un roulement 7 est ici monté entre le support 5 et la pièce de relais 2. Il s’agit par exemple d’un roulement à billes. Dans cet exemple, le support 5 comprend une poutre 51 s’étendant depuis le bâti 14 jusqu’au voisinage du pied 130. La pièce 2 est montée à l’extrémité de la poutre 51, le roulement 7 étant placé entre la pièce 2 et la poutre 51. Dispositif de conversion d'un déplacement angulaire horizontal d'une flèche (13) d’un engin de terrassement (10), le dispositif de conversion étant prévu pour être embarqué sur l’engin de terrassement (10) et comprenant : - une pièce de relais (2) prévue pour être montée fixement sur une partie de la flèche (13), - un système de transmission mécanique (3) configuré pour transmettre à un organe entraîné (40) un déplacement angulaire horizontal de ladite pièce de relais (2) par rapport à un bâti (14) autour d'un premier axe (B), ledit organe entraîné (40) étant alors déplacé angulairement autour d'un deuxième axe (A) perpendiculaire au premier axe (B), le dispositif de conversion comprenant en outre un réceptacle (4) de capteur angulaire configuré pour recevoir un capteur (42) mesurant ledit déplacement angulaire de l’organe entraîné (40) autour du deuxième axe (A), ledit réceptacle (4) de capteur étant monté sur un support de capteur (5) solidaire du bâti (14) en rotation autour du premier axe (B). Dispositif de conversion selon la revendication 1, dans lequel le système de transmission mécanique (3) comprend une première poulie (30) au niveau de la pièce de relais (2) et comprend une deuxième poulie (31) au niveau de l’organe entraîné (40). Dispositif de conversion selon la revendication 2, dans lequel le système de transmission mécanique (3) comprend en outre un élément de transmission directe entre la première poulie (30) et la deuxième poulie (31), l’élément de transmission directe comprenant de préférence une courroie (32) ou un câble de compte-tour ou une corde ou une tringle. Dispositif de conversion selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, le dispositif comprenant en outre un roulement (7) monté entre le support de capteur (5) et la pièce de relais (2), par exemple un roulement à billes. Dispositif de conversion selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, le support de capteur (5) comprenant une équerre (50) solidaire du bâti (14), le réceptacle de capteur (4) étant de préférence positionné à une extrémité haute de ladite équerre (50). 6. Engin de terrassement comprenant un bâti (14), et une flèche (13) comprenant un pied de flèche (130) mobile par rapport au bâti (14), l’engin étant de préférence une pelle mécanique, l’engin comprenant en outre : - un dispositif de conversion (1) de déplacement angulaire selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, - un capteur de mouvement angulaire (42) pour mesurer un déplacement de la flèche (13) par rapport au bâti (14) autour d’un axe (A), - un support (5) solidaire du bâti (14), le capteur de mouvement angulaire (42) étant monté sur le support (5). Engin de terrassement selon la revendication 6, dans lequel la pièce de relais (2) reliée au système de transmission mécanique (3) est placée sur le pied de flèche (130). Engin de terrassement selon la revendication 6, dans lequel la flèche (13) comprend une base de flèche partant du pied de flèche (130), et comprend un bout de flèche à l’extrémité opposée de la flèche (13), la pièce de relais (2) étant placée sur ledit bout de flèche.