Pelle mécanique. L'objet de la présente invention est une pelle mécanique comprenant une benne mon tée à l'extrémité d'un bras rigide et destinée à extraire, saisir et -déplacer des matériaux à déblayer, cette benne étant conduite par ledit bras qui est monté sur un véhicule automo bile.
Les véhicules automobiles équipés d'une pelle de ce genre peuvent être des tracteurs à pneus ou à chenilles, des camions, etc. Dans la plupart des constructions connues de ce type, la benne ne peut être amenée de sa po sition inférieure de travail que dans une seule position élevée, à l'avant du véhicule. S'il s'agit de déverser les matériaux contenus dans la benne, par exemple sur le pont d'un camion, on amène ce dernier à côté de la pelle mécanique, puis l'opérateur élève d'abord la benne dans ladite position et manceuvre en suite ledit véhicule pour le faire tourner sur lui-même.
On a déjà imaginé de supprimer cette dernière opération en prévoyant des pelles mécaniques .dans lesquelles la benne passe par-dessus le toit du véhicule en vue de se déverser vers l'arrière de ce dernier, le ca mion destiné à recevoir les matériaux à dé blayer étant. alors amené à l'arrière du véhi cule. Dans les constructions de ce genre, où l'ensemble de la pelle est constitué par- des leviers mobiles conduisant une benne, on a dû prévoir deux pistons, qu'il faut actionner alternativement pour faire passer la benne de l'avant à l'arrière du véhicule sur lequel elle est montée.
Un troisième piston sert alors à. faire basculer la benne, de manière à en déverser le contenu, à l'instant approprié. Un seul piston ne peut généralement faire tour ner un bras que d'un angle de 90 environ, alors que les deux positions extrêmes de la benne dans ce dernier cas correspondent à des positions du bras qui la conduit, formant entre elles un angle supérieur à 180 . Quoique la nécessité d'actionner alternativement deux pistons complique et ralentisse la tâche de l'opérateur de ladite pelle, on n'était pas par venu jusqu'à présent à opérer ledit mouve ment de la benne à l'aide d'un seul piston.
Le but de l'invention est de prévoir une construction du type décrit ci-dessus, dans la quelle le bras .de la benne tourne d'un angle un peu supérieur à 180 sous l'action d'un seul piston.
La pelle mécanique, objet de l'invention, est caractérisée en ce qu'un piston, actionné par le véhicule automobile, est disposé de ma nière à déplacer l'extrémité dudit bras, oppo sée à celle qui est reliée à la benne, approxi mativement le long d'un arc de cercle, sur une distance correspondant environ à un quart de cercle, des moyens de démultiplication faisant tourner le bras de 180 dans un plan paral lèle audit arc de cercle, à partir d'une posi tion inférieure située à l'avant du véhicule, jusque dans une position située à l'arrière de celui-ci, lorsque l'extrémité de ce bras, qui est déplacée sous l'action du piston, parcourt ledit quart de cercle.
Deux formes d'exécution de la pelle méca nique selon l'invention sont représentées, à titre d'exemple, .au dessin annexé, dans lequel La fig. 1 est une vue de côté de la pre mière forme d'exécution, la benne occupant sa position inférieure à l'avant du véhicule, dans laquelle elle saisit les matériaux à déblayer.
La fig. 2 est une vue analogue à celle de la fig. 1, la benne occupant une position éle vée à l'avant, du véhicule, dans laquelle elle est prête à déverser les matériaux qu'elle con tient.
La fig. 3 est une vue analogue aux figures précédentes, la benne étant .dans sa position supérieure, au-dessus du toit du véhicule.
La fig. 4 est une vue analogue aux figures précédentes, la. benne occupant sa position extrême vers l'arrière du véhicule, dans la quelle elle est prête à déverser les matériaux qu'elle contient.
La fig. 5 est une vue de côté de la fig. 2 dans le sens de la flèche V.
La fig. 6 est une vue de côté de la fig. 1 dans le sens de la flèche VI.
La fig. 7 est une représentation graphique destinée à illustrer le mouvement du bras guidant la benne, et la fig. 8 est une vue -d'un détail de la, deuxième forme d'exécution.
Les mêmes signes de référence désignent les mêmes éléments dans toutes les figures du dessin.
La pelle mécanique représentée est montée sur un tracteur à chenilles 1 de type courant, sur lequel aussi bien les organes de direction 2 et les organes de commande du moteur 3 que ceux destinés .à commander les fonctions de ladite pelle sont rassemblés à un même poste de commande 4 abrité par un toit 5.
Au lieu de monter cette pelle mécanique sur un tracteur à chenilles, on pourrait aussi la placer sur un tracteur ordinaire à pneus, sur un camion ou sur tout autre véhicule automobile.
Le mécanisme de cette pelle est fixé au tracteur au moyen d e montants 6 solidaires du châssis du tracteur et disposés sur les deux côtés du moteur. Les montants situés d'un même côté sont reliés entre eux par deux pla ques 7 parallèles aux flancs du moteur 3. Ces plaques servent de support aux différents organes du mécanisme de la pelle.
Comme ces derniers organes sont les mêmes des deux côtés du moteur 3, seuls ceux qui se trouvent d'un côté seront décrits dans la suite.
Une benne 8, de type courant, munie de crocs 29, est conduite par quatre bras rigides, 10, 14, deux à deux identiques et situés de part et d'autre du moteur 3. Un bras de L'une de ces paires, 10 (fig. 1), est articulé en 9 sur la benne 8, par l'une de ses extrémités. L'au tre extrémité de ce bras 10 présente deux joues embrassant l'extrémité d'un levier 11 (fig. 6). Le bras 10 et le levier 11 sont re liés par un tourillon B traversant lesdites joues du bras 10 et le levier 11, qui sont de ce fait articulés l'un à, l'autre. Le levier 11 est solidaire en rotation d'un arbre A, disposé perpendiculairement aux plaques 7, dans les quelles il est pivoté. Lesdites joues du bras 10 présentent chacune un prolongement 12.
Les extrémités de ces prolongements 12 sont articulées chacune à une extrémité d'une biel- lette 13 par l'intermédiaire d'un tourillon C. Ces deux biellettes sont tourillonnées elles- mêmes sur chacune des plaques 7, autour d'un axe fixe, perpendiculaire auxdites plaques, la biellette intérieure étant en outre solidaire en rotation d'un arbre D.
Le bras 10, le levier 11, les prolongements 12 et les biellettes 13, situés d'un côté du mo teur 3 se meuvent donc parallèlement aux plaques 7.
Les deux arbres A et D sont disposés à une distance l'un de l'autre qui est plus fai ble que la longueur du levier 11. De plus, les biellettes 13 et les prolongements 12 ont. à peu près de la même longueur, qui est égale à la moitié de celle du levier 11. Par longueur des prolongements 12, il faut entendre la dis tance comprise entre les axes des tourillons B et C.
En outre, les emplacements relatifs des arbres A et D, la longueur du levier 11 ainsi que la disposition du bras 10 et des prolonge ments 12 sont prévus de manière que les axes de l'arbre A et des tourillons B et C coupent un plan parallèle aux plaques 7 en trois points qui forment un triangle qui est rec- trngIe au sommet défini par l'axe du toui 1- lon B, lorsque la benne 8 occupe une position voisine de celle représentée dans la fig. 1.
Enfin, lorsque la benne 8 est au voisinage de sa position représentée à la fig. 1, l'axe de l'arbre D coupe ledit plan parallèle aux pla ques 7 approximativement sur l'hypothénuse dudit triangle rectangle.
La benne 8 est maintenue dans la position angulaire voulue autour de l'articulation 9 par les bras 14 qui permettent de déplacer la benne à peu près parallèlement à elle-même. Chacun de ces bras 14 présente deux coudes 15 et 16 (fig. 5 et 6), et il est articulé à la benne en 17. L'autre extrémité du bras 14, présentant deux joues, est articulée, par l'in termédiaire d'un goujon 28, à l'extrémité d'un levier 18, disposé, à la fig. 1, au moins partiellement devant la plaque 7 extérieure. Le levier 18 se meut dans un plan parallèle aux plaques 7 en pivotant autour d'un touril lon 19 porté par la plaque 7 extérieure.
Le levier 11 est relié par une articulation 20 (fig. 2) à l'extrémité de la tige 21 d'un piston hydraulique à double effet 22, dont le cylindre est articulé en 23 au châssis du véhi eule automobile. De même, le levier 18 est relié par une articulation 24 à l'extrémité de la tige 25 d'un second piston hydraulique à double effet 26, dont le cylindre est articulé lui-même en 27 sur le montant 6 du véhicule.
Les éléments décrits (bras 10 avec, prolon gements 12, bras 14, levier 11, biellettes 13, pistons hydrauliques 22 et 26, montants 6 et plaques 7) sont identiques des deux côtés du moteur 3 et sont disposés symétriquement par rapport à un plan médian du véhicule, parallèle à celui de la fig. 1. Afin que les élé ments situés d'un côté du véhicule se dépla cent exactement de la même manière que ceux qui sont situés .de l'autre côté, les arbres A et D passent d'un côté à l'autre du véhicule, au-dessus du moteur (fig. 5 et 6).
Le fonctionnement de la pelle mécanique décrite est le suivant: Dans la position de travail ou de charge- r-_ent de la benne 8, représentée dans la fig. 1. \ < - heline .s est '<B>1</B> ï'!te ;:1 (les<B>1</B> en excavant éventuellement le sol. Selon la con figuration de ce dernier ou l'emplacement des matériaux à saisir, la benne 8 peut être orien tée de façon appropriée, à l'aide des deux pistons hydrauliques 26, qui peuvent être actionnés par l'opérateur de la machine de puis le poste de commande 4, de façon non re présentée.
L'huile envoyée dans ces pistons peut repousser notamment leur tige 25 hors du cylindre, jusque dans la position repré sentée en traits mixtes. Lors de ce mouvement des tiges 25 des deux pistons 26, seuls les le viers 18, les bras 14 et la benne 8 se dépla cent. Cette dernière pivote notamment dans le sens de la flèche a (fig.1) autour de l'arti culation 9 qui reste immobile. Il est bien clair que les tiges 25 des pistons 26 peuvent être bloquées dans une position intermédiaire si tuée entre les deux positions extrêmes repré sentées respectivement en traits pleins et en traits mixtes. La position de ces tiges sera no tamment choisie de manière que les crocs 29 de la benne 8 soient orientés et disposés de manière appropriée pour saisir les matériaux à déblayer ou pour s'enfoncer dans le sol à excaver.
Au moment où la benne 8 est remplie, elle est ramenée dans la position représentée en traits pleins dans la fig. 1, en rentrant les tiges 25 dans les cylindres des pistons 26 par une commande appropriée, non représentée.
A ce moment, la benne 9 peut être élevée de la position représentée à la fig. 1 à celle représentée à la fig. 2, en actionnant les pis tons 22 par des moyens non représentés, dé manière à repousser les tiges 21 de ces pistons vers l'extérieur de leur cylindres.
Il va de soi qu'on peut bloquer momenta nément ces tiges 21 dans la position représen tée à la fig. 2 et déverser le contenu de la benne par exemple sur le pont d'un camion 30, après avoir éventuellement fait tourner sur lui-même le véhicule automobile sur lequel est montée la pelle mécanique. Ce mouvement de déversement de la benne est commandé à nouveau par l'aetionnement des pistons 26 seuls.
On remarquera que l'angle a compris entre le levier 18 et le bras 14 est, en tout cas plus petit que 180 , lorsque la benne est dans une position voisine de celle représentée à la fig. 2, de sorte que les pistons 26 poussent les bras 14 vers l'avant du véhicule et peuvent faire basculer la benne 8 dans le sens de la flèche b (fig. 2) autour de l'articulation 9, immobile, jusque dans la position représentée en traits mixtes dans la fig. 2, dans laquelle les tiges 25 desdits pistons sont parvenues dans leur position extrême vers l'extérieur de leurs cylindres respectifs.
La benne peut na turellement être élevée et maintenue par les pistons 22 à la hauteur désirée, afin d'en déverser le contenu à l'endroit désiré, dans le véhicule à disposition, pont d'un camion, tombereau d'un wagonnet, etc.
Le fonctionnement de la pelle mécanique décrit en référence à la fig. 2 ne diffère en rien de celui des pelles connues. Mais les pos sibilités de la pelle décrite ne sont pas limi tées à la seule opération mentionnée.
Au lieu d'arrêter la benne 8 dans la posi tion représentée à la fig. 2, on peut laisser les pistons 22 continuer d'agir.
La benne 8 passe alors de la position re présentée dans la fig. 2 d'abord à celle re présentée dans la fig. 3, dans laquelle ledit angle a est égal à 180 , puis à celle repré sentée à la fig, 4, dans laquelle cet angle a est à peu près égal à 270 . En raison de la valeur de cet angle, la benne 8 bascule dès lors vers l'arrière, en pivotant dans le sens de la flèche c autour de l'articulation immobile 9, si l'on actionne les pistons 26 de manière à faire sortir les tiges 25 de leurs cylindres respectifs.
Lorsque les tiges 25 sont parvenues dans leur position extrême vers l'extérieur desdits cylindres, les leviers 18, les bras 14 et la benne 8 occupent les positions respectives représentées en traits mixtes dans la fig. 4, et le contenu de la benne 8 peut être déversé sur le pont d'un camion 31 placé à l'arrière du véhicule sur lequel la pelle est montée.
Dans ce dernier cas, la benne 8 peut être amenée plusieurs fois de suite de la position représentée à la fig. 1 à celle représentée à la fig. 4, sans que le véhicule sur lequel. elle est montée ait besoin d'être tourné sur lui-même. Il suffit d'amener le camion 31 dans la posi tion appropriée à l'arrière de la pelle mécani que, d'où il repart dès qu'il est chargé.
Quoique la distance entre les axes du tou rillon B et du goujon 28 ne reste pas cons tante, lorsque la benne passe de la position représentée à la fig. 1 à celle de la fig. 4, les bras 10 et 14 maintiennent la benne à peu près parallèle à elle-même, sur tout son par cours, afin que son contenu ne se déverse pas à un moment inopportun.
En comparant les positions de la benne et plus particulièrement celles .des bras 10 dans les fig. 1 et 4, on remarque que lesdits bras ont tourné approximativement d'un angle de 180 dans leur plan, tandis que les leviers 11 n'ont tourné que de 90 .
Afin d'étudier le mouvement du bras 10 plus en détail, on se référera à la fig. 7, dans laquelle le segment<I>Bo Co</I> représente les pro longements 12 du bras 10 à plus grande échelle. Etant donné que ces prolongements sont solidaires du bras 10, il suffit d'en étu dier le mouvement pour en déduire celui du bras lui-même. Les points Bo et Co correspon dent aux axes des tourillons B et C du bras 10, au moment. où ce bras est dans la position représentée à la fig. 1.
Le tourillon B étant lié au levier 11, le point Bo se déplace sur un cercle 32, dont le centre Z représente l'axe de pivotement de l'arbre A et, par conséquent, du levier 11. Par ailleurs, comme les tourillons C sont liés aux biellettes 13, le point Co se déplace sur un cercle 33, dont le centre Y représente l'axe de pivotement des biellettes.
On a représenté le segment B C dans dif férentes positions correspondant à des points Bo, Bi, <I>B2 ...</I> B9 équidistants. On voit dans la position<I>BI Cl,</I> voisine de la position infé rieure<I>Bo Co,</I> que les trois points Z, Bi, <I>Ci</I> forment un triangle à peu près rectangle en Bi, et que le point Y est approximativement sur l'hypothénuse de ce triangle, les distances, <I>Ci Y</I> et C1 Bi étant à peu près égales.
Lorsque le piston 22 commence à agir dans la position Bo Co, le levier 11 se déplace en tournant, dans le sens inverse à celui des aiguilles de la montre (fig. 1, 2, 3, 4 et 7), et le bras 10 se déplace,de telle manière que les points B et C passent successivement de la position Bo Co à la position B1 Ci, etc., puis B 2 C'2, jusqu'au moment où le piston 22 arrive à.
fin de course et où les points B et C sont arrivés dans la position extrême B9 Co. Le point B a parcouru alors approximative ment un quart de cercle, et le segment B C, représentant les prolongements 12 du bras 10, a effectué une rotation d'un peu phis de 180 dans son plan, également dans le sens inverse à celui des aiguilles de la montre.
Pour se faire une meilleure idée des condi tions dans lesquelles s'effectue ce mouvement dudit bras, il convient d'en considérer les cen tres instantanés de rotation, définis par l'in tersection des paires de rayons tracés à partir (les points B et C correspondants dans les cer cles respectifs, 32 et 33, sur lesquels se dé placent lesdits points.
Ainsi, lorsque les pro longements 1.2 du bras 10 occupent la posi tion Bo Co et que le piston 22 commence à agir, le segment B C tourne autour du point Ho; dans la position B1 C1, il tourne autour du point Il; dans la position B2 C2, il tourne autour du point J'T2 et ainsi de suite;
dans la position B9 C9, il tourne autour du point J19. On voit dans la fig. 7 que le centre instantané de rotation du segment B C, qui est aussi ce lui du bras 10, se rapproche toujours davan tage du segment B C, lorsque la benne s'élève à partir de la position de la fig. 1 et passe au-dessus du toit 5. Cela veut dire que si le point B de ce segment est déplacé à une vi tesse uniforme, la rotation du bras 10 dans son plan est un mouvement accéléré.
En d'au t.res termes, de la position représentée dans la fi-. 1 à celle représentée dans la fig. 2, le bras 10 tourne relativement lentement, de sorte que le chemin de la benne est relative ment petit par rapport à celui qu'elle par court de la position de la fig. 2 à celle de la fig. 4.
D'autre part, dans la position de la fig. 1, le levier 11 et le bras 10 sont disposés â, peu près perpendiculairement à la direc tion de poussée du piston 22, ce qui signifie que le moment exercé par le piston sur le le vier 11 est maximum, et c'est aussi-la position de la benne dans laquelle les plus grandes ré sistances sont opposées à celle-ci par les ma tériaux à déblayer, lorsque la benne s'apprête à les saisir, particulièrement lorsqu'il s'agit de procéder à une excavation du sol.
Lorsque la benne a dépassé la position re présentée à la fig. 2 et se trouve au-dessus du véhicule, le mouvement des bras 10 est accéléré par rapport à celui du levier 11. Quoique le levier 11 ait tourné d'un certain angle et que le moment exercé par le piston 22 sur le levier 11 diminue, si l'on admet que la force exercée par le piston reste constante, le bras 10 a tourné lui d'un angle plus grand que le levier 11, et le bras de la benne est beaucoup plus incliné que ce levier, de sorte que le moment de résistance de la benne par rapport à l'axe de l'arbre A diminue plus ra pidement à partir de la position de la fig. 2 que le moment de force du piston par rapport au même axe.
Ce piston est, par conséquent, moins chargé et il travaille plus aisément pour faire passer la benne par-dessus- le toit du véhicule.
Lorsque la benne a dépassé son point culminant (fig. 3), son propre poids l'entraîne vers l'arrière, jusque dans la position repré sentée à la fig. 4. Le piston 22 doit alors exercer un freinage.
Une fois la benne déversée vers l'arrière du véhicule, le piston 22 doit la ramener vers l'avant. A ce moment-là, le bras de levier :du piston est très faible, et le bras de la benne est relativement plus incliné sur l'horizontale, mais comme -la benne est vide, le piston n'a aucune difficulté à la soulever jusque dans sa position culminante, représentée à la fig. 3. A partir de là, la benne redescend d'elle- même dans la position représentée à la fig: 1, et le piston 22 doit en freiner le mouvement.
Dans la pelle mécanique selon, la deuxième forme d'exécution, représentée à la fig. 8, la disposition générale est analogue à celle de la première forme d'exécution. La fig. 8 ne montre que les détails de construction qui diffèrent de ceux de la première forme d'exé cution.
Au lieu que le bras 34 de la benne pré sente des prolongements, comme le bras 10 dans la première forme d'exécution, il est pourvu, à son extrémité reliée au levier 11, d'un secteur denté 35 maintenu constamment en prise avec un secteur denté 36, fixe par rapport au châssis du véhicule. Comme dans la première forme d'exécution, la tige 21 du piston 22 est reliée au levier 11 par une arti culation 20.
Si les rayons des secteurs dentés 35 et 36 sont choisis égaux, le bras 34 tourne de 180 dans son plan, lorsque l'axe B décrit un angle de 90 autour de l'axe A de pivotement du levier 11. Les deux positions extrêmes du le vier 34 représentées respectivement en traits pleins et en traits mixtes correspondent à celles du bras 10 dans la première forme d'exécution.
On voit dans cette seconde forme d'exécu tion que la vitesse angulaire du bras 34 est égale au double de celle du levier 11 au lieu d'être accélérée par rapport à celle-ci, comme dans le première forme d'exécution. Dans la seconde forme d'exécution, les rapports entre la force du piston et la résistance opposée par la benne, selon la position de cette dernière, sont moins favorables que dans la première forme d'exécution, mais cette pelle étant de construction plus simple que la première, elle convient parfaitement, lorsque les matériaux à déblayer sont légers, comme par exemple des herbes sèches ou des branchages.