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WO 2005/017639 PCT/FR2004/001760
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Mécanisme de commande par câble comportant un organe élastiquement
déformable d'assistance à la manoeuvre du câble.
La présente invention est du domaine des
dispositifs de commande par câble d'un organe distant. Elle a pour objet un
mécanisme du genre pour la manoeuvre d'un organe hydraulique distant,
notamment pour un tel organe participant d'un réseau hydraulique à pression
relativement élevée.
On rappelle que d'une manière générale, il est
connu de commander à distance la manoeuvre d'un organe hydraulique, tel que
distributeur ou analogue, à partir d'un mécanisme de commande par câble. II
est
connu de tels mécanismes courants, qui mettent en oeuvre une manette de
commande articulée sur un boîtier et manipulable par un utilisateur, pour
actionner
le câble.
Différentes variantes sont habituellement
proposées selon les conditions d'utilisation de l'organe distant à manoeuvrer,
et
plus particulièrement selon la puissance hydraulique à l'encontre de laquelle
il est
nécessaire d'agir pour manoeuvrer l'organe distant. Dans le cadre d'une
puissance
hydraulique relativement faible, le câble est directement en relation avec
l'organe
distant à manoeuvrer. Dans le cadre d'une puissance hydraulique relativement
élevée, le câble est en relation avec un organe intermédiaire de manoeuvre de
l'organe distant, cet organe intermédiaire exploitant une source de puissance
annexe. Plus particulièrement cet organe intermédiaire, tel qu'un
servomécanisme, est interposé entre le mécanisme de commande par câble, qui
le manoeuvre, et l'organe distant que l'organe intermédiaire manoeuvre à son
tour.
S'impose donc à l'utilisateur souhaitant
commander à distance un organe hydraulique, le choix du type de mécanisme de
commande à mettre en oeuvre en fonction de la puissance hydraulique à
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l'encontre de . laquelle l'organe distant doit être manoeuvré. Ce choix prend
naturellement en compte les coûts en relevant, la mise en oeuvre d'un
mécanisme
de commande comprenant un organe et une source de puissance annexes pour
manoeuvrer l'organe distant impliquant un coût plus élevé d'installation. II
appert à
l'usage que si un ,tel choix s'impose à l'utilisateur de manière évidente
lorsque les
puissances hydrauliques en présence sont manifestement élevées ou faibles, il
reste délicat lorsque la puissance hydraulique prise en considération est une
puissance intermédiaire entre ces puissances élevées ou faibles, ou encore
lorsque l'assistance que procure la manoeuvre de l'organe distant au moyen
d'un
organe intermédiaire relève d'un simple confort offert à l'utilisateur.
Néanmoins,
les habitudes et les préjugés dans le domaine tendent à favoriser
l'utilisation d'un
organe intermédiaire alimenté en puissance à partir d'une source annexe pour
manoeuvrer l'organe distant, y compris, pour des puissances hydrauliques en
présence qui sont intermédiaires entre celles susvisées puissantes et faibles.
II a été proposé des mécanismes de commande
par câble pour engins du génie civil, qui comprennent un levier articulé sur
un
châssis et équipé d'un organe élastiquement déformable, tel qu'un vérin à gaz
ou
à ressort. On pourra notamment se reporter aux documents EP0443828
(BAMFORD EXCAVATORS LTD) et US2329898 (HENNING RAYMOND) qui
décrivent de tels mécanismes, couramment utilisés pour la manoeuvre d'un
mécanisme de freinage. Le ressort à gaz est articulé à ses extrémités sur le
châssis et sur le levier, de sorte que la manoeuvre du levier soit facilitée
pour
l'utilisateur à l'encontre des efforts à fournir pour manoeuvrer l'organe
hydraulique.
L'organisation de ces mécanismes ne permet pas
leur simple transposition à des mécanismes de commande du type mécanique par
câble comprenant un organe de commande dont l'extrémité proximale forme une
manette qui est articulée sur un boîtier, en pivotement au moins sinon de
manière
omnidirectionnelle, tels que pour des mécanismes du genre de ceux décrits par
les documents EP0458313 (MEFLEX) et FR2678082 (T.M.C.). Pour ce type de
mécanisme, le boîtier loge l'organe de commande dont l'extrëmité proximale
formant la manette et émergeant hors du boîtier pour être préhensible par
l'utilisateur, comporte une poignée de préhension en vue de sa manoeuvre en
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mobilité entre une position de repos et au moins une position de travail, dans
laquelle position de travail le câble est actif à l'encontre d'une force de
résistance
exercée par l'organe distant à manoeuvrer. La manette est en outre reliée à un
organe de manceuvre du câble qui est logé à l'intérieur du boîtier et sur
lequel le
câble est ancré, de sorte qu'en position de travail, le câble exerce une
traction
efficace sur l'organe distant.
On notera que l'on connaît plus particulièrement
parmi ce type de mécanismes de commande par câble, ceux, dits joystick, dans
lesquels la manette est articulée omnidirectionellement sur le boîtier pour
exercer
sur le câble un effort tant à la traction qu'à la compression en vue de la
manoeuvre
de l'organe distant à manoeuvrer.
II apparaît que l'encombrement du boîtier logeant
le mécanisme doit rester limité et qu'il est souhaité que la structure du
mécanisme
reste simple, pour non seulement éviter un accroissement de son encombrement,
mais aussi offrir une aisance et un confort d'utilisation, pour un coût
d'obtention le
plus faible possible. Ces contraintes rendent donc rédhibitoire une
organisation
d'une assistance à la ma'noeuvre de ta manette anàlogue à celle d'assistance à
la
manoeuvre d'un levier tel que pour les mécanisme décrits par EP0443828 et
US2329898, et fes habitudes et préjugés dans le domaine susvisés en sont
confortés, pour notamment proposer une ergonomie du mécanisme satisfaisante
pour l'utilisateur.
Le but de la présente invention est de proposer un
mécanisme du type susvisé décrit par EP0458313 et FR2678082 de commande
par câble d'un organe hydraulique distant à manoeuvrer, pour engin du génie
civil
ou analogue, qui permette de manoeuvrer directement à partir du câble un tel
organe distant à l'encontre d'une puissance relativement élevée, tout en
offrant un
encombrement limité et une structure simple du mëcanisme destiné à être logé
dans un boîtier, et une ergonomie procurant pour l'utilisateur une aisance et
confort de mano~uvre satisfaisants. II est plus particulièrement visé par la
présente
invention de proposer un tel mécanisme de commande par câble applicable à un
joystick, dans lequel la manette est articulée omnidirectionellement pour une
action du câble indifféremment tant à la traction qu'à la compression.
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La démarche inventive de la présente invention a
consisté à rompre avec les habitudes prises dans le domaine en proposant un
mécanisme de commande par câble du genre susvisé, dans lequel la mobilité de
l'organe de commande logé à l'intérieur du boîtier entre son passage depuis sa
position de repos vers une position de travail, pour exercer sur le câble l'un
quelconque au moins d'un effort de traction que de compression, est
accompagnée par un organe d'assistance élastiquement déformable constitutif
avec la manette de l'organe de commande. La manette et l'organe élastique sont
aboutés pour être placé en prolongement l'un de l'autre, la manette prenant
appui
à sa base contre l'organe élastiquement déformable pour le maintenir sous
contrainte en position de repos et pour le libérer en position de travail à
l'encontre
d'une résistance exercée par l'organe distant à manceuvrer. L'effort produifi
par
l'utilisateur sur la manette est limité à un effort nécessaire à son
déplacement
directionnel, tandis que l'organe précontraint en position de repos de la
manette
prend appui sur cette dernière pour fournir la puissance nécessaire à la
manoeuvre du câble à l'encontre de la résistance de l'organe distant à
manoeuvrer, dans une limite raisonnable notamment comprise entre les
puissances élevées et faibles susvisées.
Plus précisément et selon la présente invention,
l'organe de commande est composé d'au moins deux tronçons aboutés articulés
l'un à l'autre. Un premier tronçon proximal constitue ladite manette tandis
qu'un
tronçon distal est formé d'un organe élastiquement déformable, qui prend un
appui
articulé contre le boîtier pour constituer un organe d'assistance à Ia
manoeuvre de
la manette. Ces dispositions sont telles qu'en position de repos la manette et
l'organe d'assistance sont disposés dans le prolongement l'un de l'autre pour
la
mise sous contrainte de l'organe d'assistance, et que le passage de cette
position
de repos à une position de travail s'effectue par une inclinaison de la
manette, qui
se trouve alors poussëe à sa base par l'organe d'assistance articulé sur le
boîtier.
On notera plus précisément que l'organe
d'assistance est interposé entre le boîtier et la manette, et qu'en position
de repos
de cette dernière, l'organe d'assistance est disposé dans le prolongement de
la
manette par rapport à laquelle il est orienté coaxialement pour sa mise sous
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contrainte, de sorte qu'une inclinaison de la manette opérée par l'utilisateur
rompt
ledit alignement coaxial pour libérer l'organe d'assistance qui manoeuvre à
son
tour la manette par poussée, l'action de l'utilisateur sur la manette étant
alors
limitée au maintien de cette dernière en une position d'inclinaison désirée.
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II résulte de ces dispositions que sans
accroissement conséquent de la complexité de la structure et de l'encombrement
de l'organe de commande, simplement composé d'au moins deux tronçons
aboutés, l'utilisateur dispose d'un mécanisme de commande par câble offrant
une
10, aisance et un confort d'utilisation idoines, fa prise d'appui de la
manette sur
l'organe d'assistance par l'intermédiaire de son extrémité distale optimisant
l'exploitation par effet de levier de la force exercée par l'organe
d'assistance sur la
manette lors de la manoeuvre du câble.
Un tel agencement relatif entre la manette,
l'organe d'assistance et le boîtier prédispose le mëcanisme proposé par la
présente. invention, à un mécanisme de commande par câble du type joystick,
dans lequei la manette est articulée omnidirectionellement sur le boîtier et
dans
lequel le câble est actif tant à la traction qu'à la compression. On
comprendra
cependant que ces prédispositions ne sont pas limitatives quant à la portée de
la
présente invention et aux applications qui peuvent en être faites, et que
l'organisation de l'articulation de l'organe d'assistance est en
correspondance
avec la mobilité d'articulation de la manette sur le boîtier, notamment
unidirectionnellement ou omnidirectionellement selon le cadre d'application de
l'invention et l'agencement correspondant de l'articulation de la manette sur
le
boîtier, tel qu'en levier ou en joystick..
Selon diffërentes variantes de réalisation, l'organe
d'assistance est l'un quelconque des organes du groupe d'organes comprenant
les ressorts de compression et les vérins à gaz, ou analogues.
Selon une variante de réalisation préférée,
l'organe d'assistance est un vérin à gaz qui est articulé à ses extrémités
correspondantes de fond et de tête sur respectivement l'un quelconque du
boîtier
et de la manette.
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Dans le cas où l'organe d'assistance est articulé
omnidirectionellement sur le boîtier et sur la manette, la liaison de l'organe
d'assistance avec ces derniers est préférentiellement réalisée par
Pintermédiaire
d'articulations en rotule respectives.
~ La présente invention sera mieux comprise, et des
détails en relevant apparaîtront, à la description qui va en être faite d'une
forme
préférée de réalisation, en relation avec les figures des planches annexées,
dans
lesquelles
La fig.1 est une vue en coupe longitudinale
suivant un premier plan transversal, d'un mécanisme de commande par câble
selon une forme préférée de réalisation de l'invention.
Les fig.2 et fig.3 sont des vues en coupe
longitudinale suivant un deuxième plan transversal, orthogonal au précédent,
du
mécanisme de commande par câble représenté sur la fig.1.
Sur les figures, un mécanisme de commande par
câble comprend principalement une manette 1 pourvue à son extrémité distale
d'une poignée de préhension 2, non visible sur les fig.2 et fig.3. Cette
manette est
articûlée sur un boîtier 3 et est reliée à un câble 4 pour la manoeuvre de ce
dernier.
On relèvera les dispositions habituelles dans le
domaine pour le montage en articulation omnidirectionnelle de la manette 1 sur
le
boîtier 3, et pour le montage du câble 4 sur la manette 1, selon l'application
idoine
qui est illustrée du mécanisme proposé par la présente invention, à un
joystick
dans lequel le câble est actif tant à la traction qu'à la compression.
Un organe 5 d'assistance à la manoeuvre du câble
par la manette 1, constitué dans l'exemple de réalisation illustré par un
vérin à
gaz, est interposë entre l'extrémité distale de la manette 1 et le boîtier 3.
Ce vérin
à gaz 5 est articulé en rotule 6 et 7 sur fa manette 1 et sur le boîtier 3,
par
l'intermédiaire respectivement de son extrémité de fond 8 et de son extrémité
de
tête 9. On remarquera que cette disposition du vérin à gaz 5 est préférée pour
limiter les risques de flexion de la tige, mais que de manière analogue 1a
disposition du vérin à gaz est susceptible d'être inversée de l'une à l'autre
de ses
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extrémités sans pour autant déroger aux règles de l'invention qui ont été
énoncées.
Le mécanisme de commande est de préférence
équipé de moyens de réglage de la course de l'organe d'assistance 5, qui sont
avantageusement constitués par un agencement d'un organe 10 d'appui contre le
boîtier 3 de l'organe d'assistance 5, en un organe de réglage de la distance
séparant l'une de l'autre les extrémités 3 et 9 de ce dernier 5.
Sur l'exemple illustré, cet agencement est
constitué par une liaison par filetage, ou analogue, entre le boîtier 3 et
l'organe
d'appui 10. De préférence, l'organe d'appui 10 émerge hors du boîtier pour
permettre d'effectuer depuis l'extérieur du boîtier 3 le réglage recherché. On
relèvera cependant que de manière analogue mais non préférée en raison de la
difficulté de la mise en oeuvre du réglage recherché, des dispositions
équivalentes
peuvent être prises dans la zone d'appui de l'organe d'assistance 5 sur la
manette
1.
Sur la fig.3, la manette 1 est en position de repos,
c'est à dire qu'elle n'exerce aucune action sur le câble 4, tant à la traction
qu'à la
poussée notamment.
- On relèvera qu'à fa manière habitûeile dans le
domaine, la manette 1 est spontanément maintenue en position de repos par
l'intermédiaire de moyens d'immobilisation ou de blocage, non représentés sur
les
figures. Dans cette position de repos, la manette 1 et le vérin à gaz 5 sont
disposés dans le prolongement l'un de l'autre, de sorte que le vérin à gaz 5
soit
placé sous contrainte en position de tige au moins partiellement rentrée.
Sur les fig.1 et fig.2, la manette 1 est en position
de travail, c'est à dire qu'elle exerce sur le câble 4 une force, à la poussée
ou à la
traction, pour manoeuvrer directement un organé de puissance distant, non
représenté sur les figures. La manette 1 est déplace par l'utilisateur jusqu'à
l'incliner suivant un axe A2 concourant à l'axe général A1 d'orientation de la
manette en position de repos, à la manière habituelle dans le domaine. Ce
déplacement de la manette par l'utilisateur, aussi faible soit-il, rompt
l'alignement
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g
entre la manette 1 et l'organe d'assistance 5, pour provoquer la libération de
ce
dernier. La puissance développée alors par l'organe d'assistance 5 est
exploitée
pour exercer sur la manette 1 une force apte à provoquer la manoeuvre du câble
4
à l'encontre de la résistance offerte par l'organe distant, l'effort de
l'utilisateur étant
alors seulement limité au guidage en position de la manette 1.
~n remarquera en se reportant de l'une à l'autre
des fig.1 et fig.2, que l'assistance à la manoeuvre du câble 4 est susceptible
d'intervenir quelle que soit l'orientation spatiale de l'inclinaison A2 de la
manette 1,
notamment grâce à l'aboutement de la manette 1 avec l'organe d'assistance 5 et
au montage en rotule 6 et 7 de ce dernier 5 pour sa liaison avec la manette 1
et fe
boîtier 3. En outre, la prise d'appui de la manette 1 sur l'organe
d'assistance 5 par
l'intermédiaire de son extrémité distafe, optimise l'exploitation par effet de
levier de
la force exercée par l'organe d'assistance 5 sur la manette 1 lors de la
manoeuvre
du câble 4.
