La présente invention concerne le domaine des outillages d'excavation de sol, et plus particulièrement, mais pas exclusivement, les machines d'excavation de type benne preneuse.

Les bennes preneuses, appelées également bennes, sont généralement utilisées pour réaliser des parois dans le sol, par exemple des parois moulées ou préfabriquées. Elles peuvent également être utilisées pour réaliser des écrans d'étanchéité ou des barrettes.

Les bennes preneuses comportent traditionnellement un châssis auquel sont articulés deux godets, également appelés « poches », disposés de manière symétrique par rapport à un plan vertical. Chacun des godets est classiquement constitué de deux parois latérales qui s'étendent de part et d'autre d'un dos à géométrie concave, de manière à former une sorte d'auge. Les godets peuvent pivoter grâce à des bras pivotants, actionnés par des vérins ou par des câbles, de manière à ouvrir et fermer la benne preneuse. Les godets sont pourvus de dents.

Certaines machines d'excavation, et notamment les bennes preneuses, comportent un châssis dont l'extrémité inférieure porte un dispositif d'excavation asymétrique. Dans le cas des bennes, cette asymétrie est due au fait que les godets ne comportent pas le même nombre de dents. Cette configuration particulière est imposée par le fait que les dents doivent se chevaucher lorsque les godets sont en position fermée. L'asymétrie des bennes preneuses provoque une déviation verticale non souhaitée du dispositif d'excavation. Pour compenser ce phénomène, il est connu de faire pivoter d'un demi-tour le dispositif d'excavation autour d'un axe vertical, de préférence entre chaque étape d'excavation.

Pour certaines machines, comme par exemple dans le cas des bennes à actionnement mécanique, ce pivotement est généralement réalisé manuellement. Dans d'autres machines d'excavation, il est prévu un moteur permettant de faire pivoter le châssis portant le dispositif d'excavation.

Par exemple, US 7 685 749 décrit une benne preneuse à actionnement hydraulique comprenant un joint tournant qui permet de distribuer l'huile hydraulique dans la benne. Dans ce type de configuration, la partie supérieure du joint tournant est fixe afin de conserver l'alignement des flexibles hydrauliques avec une chambre de distribution circulaire, tandis que la partie inférieure est libre de tourner autour d'un axe vertical. Ce joint tournant peut être motorisé.

Dans EP 0 872 596, le joint tournant est montée entre l'extrémité inférieure d'un tube télescopique et l'extrémité supérieure du châssis.

Un inconvénient du joint tournant est son usure rapide qui risque d'entrainer des fuites d'huiles hydrauliques, lesquelles sont susceptibles de se mélanger à la boue de forage et de polluer le sol.

Un but de l'invention est de fournir une machine d'excavation comportant un mécanisme simplifié permettant la rotation du dispositif d'excavation autour d'un axe longitudinal.

Pour ce faire, l'invention concerne une machine d'excavation pour la réalisation de tranchées dans le sol selon la revendication 1.

On comprend donc que le pivotement du châssis autour de l'axe longitudinal, de préférence un axe vertical, est réalisé lorsque le châssis est en position couplé grâce à la rotation de la partie mobile du tube de guidage. En position couplée, le châssis est guidé en rotation par la partie mobile du tube de guidage, grâce à quoi il est possible de maitriser la rotation du châssis.

Ainsi, selon l'invention, le dispositif de couplage de la partie mobile tourne autour de l'axe longitudinal du tube de guidage de manière à faire tourner l'organe de guidage, et donc le châssis, autour de cet axe longitudinal.

Le dispositif de couplage et l'organe de couplage pourront avantageusement présenter une structure mécaniquement simple, par exemple une barre de section carrée et un tube de section carrée.

Le fait que l'organe de couplage du châssis soit coaxial à l'axe longitudinal du tube de guidage permet de rendre le système de couplage plus robuste que celui décrit dans EP 0 872 596.

Un autre intérêt de l'invention est qu'elle permet également de guider le dispositif d'excavation lors de son introduction dans la tranchée, et ce afin d'éviter une déviation de la trajectoire du dispositif d'excavation. On comprend en effet que l'utilisateur d'une telle machine cherche le plus souvent à construire une tranchée qui soit verticale sur toute sa hauteur. Le contrôle de la trajectoire est donc un aspect important d'une opération d'excavation, surtout lorsque le châssis est monté pendulaire à l'extrémité de câbles. L'invention apporte une solution simple et efficace à cette problématique.

De préférence, le tube de guidage est relié au mât par le biais d'un cardan supérieur.

De préférence, l'opération d'excavation de la tranchée est effectuée lorsque le châssis est en position découplée ou partiellement découplée. Encore de préférence, le passage en position découplée est effectué au moment où le dispositif d'excavation pénètre dans la tranchée ou à tout le moins est introduit entre des murets guides disposés à l'entrée de la tranchée.

Selon une variante, la partie mobile est un tube télescopique, ce qui permet par exemple de faciliter le vidage des godets au-dessus d'un camion lorsque la machine d'excavation est une benne preneuse.

De préférence, le dispositif de couplage de la partie mobile du tube de guidage est également coaxial à l'axe longitudinal de sorte que l'organe de couplage du châssis et le dispositif de couplage de la partie mobile du tube de guidage sont coaxiaux.

De manière préférentielle, le châssis est suspendu au mât par l'intermédiaire d'au moins un câble de sustentation, et le déplacement du câble de sustentation permet de faire passer le châssis entre sa position couplée et sa position découplée.

Avantageusement, le câble de sustentation est fixé à l'organe de couplage et s'étend à l'intérieur du tube de guidage. En d'autres termes, le tube de guidage entoure le câble de sustentation. Par suite, la présence du tube de guidage selon l'invention ne nuit pas au déplacement du câble de sustentation, ni aux opérations d'excavation.

Avantageusement, la machine d'excavation selon l'invention comporte en outre un moyen moteur fixé au tube de guidage pour entraîner en rotation la partie mobile du tube de guidage par rapport à la partie fixe, et la partie mobile du tube de guidage est disposée en dessous de la partie fixe du tube de guidage.

De préférence, mais pas nécessairement, le moyen moteur est attaché à la partie fixe du tube de guidage. Le moyen moteur est par exemple un moteur électrique.

Selon un mode de réalisation préférentiel, l'organe de couplage est une barre qui, en position couplée, vient s'engager par coopération de forme avec la partie mobile du tube de guidage, tandis qu'en position découplée, la barre se situe en dehors de la partie mobile du tube de guidage. Ce mécanisme, particulièrement simple à fabriquer, permet de réaliser l'opération de couplage sans intervention extérieure autre que le déplacement longitudinal du châssis (par exemple par le déplacement du câble de sustentation).

Pour améliorer l'opération de couplage, l'extrémité inférieure de la partie mobile présente avantageusement une forme évasée divergente pour faciliter l'engagement de la barre dans la partie mobile du tube de guidage.

Pour améliorer encore l'opération de couplage/découplage, l'organe de couplage est fixé au châssis par l'intermédiaire d'un cardan. Un intérêt du cardan et de compenser l'éventuel décalage entre l'axe du dispositif de couplage et l'axe de l'organe de couplage.

Dans le mode de réalisation préféré, mais pas exclusivement, la machine d'excavation est une benne preneuse. Selon l'invention, le dispositif d'excavation comporte deux godets montés pivotants par rapport au châssis, les godets étant actionnés grâce à un mécanisme d'actionnement disposé dans le châssis.

Selon l'invention, le mécanisme d'actionnement est actionné par un câble d'actionnement qui s'étend à l'intérieur de l'organe de couplage.

De préférence, les godets de la benne preneuse sont amenés en position fermée lorsqu'on tire sur le câble d'actionnement pour le remonter verticalement vers l'extrémité supérieure du mât. Inversement, les godets de la benne preneuse sont amenés en position ouverte lorsque le câble d'actionnement est relâché.

Ce câble d'actionnement s'étend selon la direction longitudinale du tube de guidage en étant sensiblement parallèle au câble de sustentation. Par suite, le câble d'actionnement et le câble de sustentation s'étendent tous les deux à l'intérieur du tube de guidage. De préférence, seul le câble d'actionnement s'étend à l'intérieur de l'organe de couplage du châssis.

De préférence, l'organe de couplage est muni d'un guide câbles pour maintenir le câble d'actionnement à distance des parois de l'organe de couplage, et ce afin d'éviter l'usure du câble d'actionnement.

La présente invention porte également sur un procédé d'excavation de sol à l'aide d'une machine d'excavation selon l'invention, procédé dans lequel :

• on descend le châssis de manière à amener le dispositif d'excavation en contact avec le sol ;
• on actionne le dispositif d'excavation afin de réaliser l'excavation d'une tranchée dans le sol, le châssis étant alors en position découplée ;
• on remonte le châssis de façon à amener le châssis en position couplée ;
• on fait pivoter la partie mobile du tube de guidage d'un demi-tour de manière à faire pivoter le châssis d'un demi-tour ;
• on descend le châssis pivoté dans la tranchée afin de poursuivre l'excavation de la tranchée.

Lorsque la machine d'excavation est une benne preneuse, on réalise une étape de vidange des godets après avoir remonté le châssis en position couplée.

Avantageusement, le châssis est amené en position couplée lorsque le dispositif d'excavation sort de la tranchée, et est amené en position découplée lors de l'entrée du dispositif d'excavation dans la tranchée. Un intérêt est de contrôle la trajectoire des dispositifs d'excavation lors de l'entrée dans la tranchée et lors de la sortie de la tranchée.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de deux modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :

• la figure 1 représente un exemple d'une machine d'excavation selon l'invention, à savoir une benne preneuse ;
• la figure 2 est une vue partielle, de côté, d'un premier mode de réalisation d'une machine d'excavation selon l'invention, à savoir une benne preneuse mécanique, dans laquelle le châssis est en position couplé ;
• la figure 3 illustre le début de la descente du châssis de la benne preneuse de la figure 2, le dispositif d'excavation étant pris entre deux murets guide pendant que le châssis est amené vers sa position découplée ;
• la figure 4 illustre la poursuite de la descente du dispositif d'excavation dans la tranchée, le châssis étant alors en position découplée ;
• la figure 5 illustre la remontée du châssis et son passage en position couplée ;
• la figure 6 illustre le pivotement du châssis de 180° autour d'un axe vertical, les godets du dispositif d'excavation étant en position fermée ;
• la figure 7 illustre le début de la descente du châssis vers la tranchée, le châssis étant encore en position couplée ; et
• la figure 8 illustre l'étape d'ouverture des godets du dispositif d'excavation de la benne preneuse de la figure 2.

Sur la figure 1, on a représenté une machine d'excavation 10 conforme à la présente invention. En l'espèce, la machine d'excavation est une benne preneuse 10 qui comporte un engin de levage, en l'espèce un porteur à chenille 12, équipé d'un mât 14 à l'extrémité supérieure duquel est suspendu un châssis 16, par l'intermédiaire d'un ou plusieurs câbles de sustentation 18. Le châssis comprend une partie supérieure 16a et une partie inférieure 16b qui portent un dispositif d'excavation 20. Dans cet exemple, le dispositif d'excavation est constitué de deux godets 22 montés pivotants par rapport au châssis 16, les godets 22 étant actionnés grâce à un mécanisme d'actionnement 24 disposé dans le châssis 16. De manière connue par ailleurs, les godets 22 peuvent se trouver en position fermée comme cela est représenté sur la figure 1 ou en position ouverte dans laquelle les deux godets sont éloignés l'un de l'autre. Comme on le constate sur la figure 1, le châssis et le câble de sustentation 18 s'étendent selon une direction sensiblement verticale.

Conformément à l'invention, la machine d'excavation 10 comporte en outre un tube de guidage 30 qui est monté à l'extrémité supérieure 14a du mât et qui s'étend selon un axe longitudinal A dirigé vers le sol. Comme on le voit sur la figure 1, cet axe longitudinal est sensiblement vertical dans cet exemple.

Ce tube de guidage comporte une partie fixe 32 qui est fixée au mât et plus exactement à l'extrémité supérieure du mât, ainsi qu'une partie mobile 34 en forme de tube qui est rotative, par rapport à la partie fixe, autour de l'axe longitudinal A. Dans cet exemple, la machine d'excavation 10 comporte en outre un moyen moteur 36 qui est fixé au tube de guidage pour entraîner en rotation la partie mobile 34 du tube de guidage 30 par rapport à la partie fixe 32. De préférence, la partie mobile 34 du tube de guidage 30 est disposée en dessous de la partie fixe 32 du tube de guidage 30. Dans cet exemple, le moyen moteur est disposé entre la partie fixe 32 et la partie mobile 34 du tube de guidage 30.

Conformément à l'invention, la partie mobile 34 du tube de guidage 30 comporte un dispositif de couplage 38 qui est situé dans cet exemple à l'extrémité inférieure de la partie mobile 34.

Comme on le voit sur les figures 2 à 8, l'extrémité inférieure de la partie mobile 34 est ouverte et présente une forme évasée divergente. Dans cet exemple, le dispositif de couplage 38 du tube de guidage 34 est constitué par l'extrémité inférieure 34a de la partie mobile du tube de guidage. De préférence, la section de la partie inférieure 34a de la partie mobile du tube de guidage présente une section carrée.

En se référant maintenant aux figures 2 et 6, on remarque que la partie supérieure 16a du châssis comporte un organe de couplage 40 en forme de barre qui s'étend verticalement depuis l'extrémité supérieure du châssis. Selon l'invention, l'organe de couplage 40 est coaxial à l'axe longitudinal A. On ajoute que le châssis est prévu pour pivoter autour de l'axe de l'organe de couplage 40, c'est-à-dire autour de l'axe longitudinal A. Dans cet exemple, la section transversale de l'organe de couplage est carrée. Avantageusement, les dimensions de la section de l'organe de couplage 40 correspondent sensiblement aux dimensions de la section du dispositif de couplage 38, ou bien sont légèrement inférieures, de telle manière que l'organe de couplage 40 peut être introduit dans la partie mobile du tube de guidage 34 via le dispositif de couplage 38, c'est-à-dire via l'ouverture ménagée dans l'extrémité inférieure de la partie mobile du tube de guidage.

Dans cet exemple, la section de l'organe de couplage est identique sur toute sa longueur bien que cela ne soit pas indispensable.

On comprend donc que l'association de l'organe de couplage 40 et du dispositif de couplage 38 forme un système de couplage mécanique dans lequel l'organe de couplage forme la partie mâle tandis que le dispositif de couplage 38 forme la partie femelle. Sans sortir du cadre de la présente invention, les parties mâle et femelle pourraient être inversées.

De manière connue par ailleurs, le déplacement vertical du châssis 16 est opéré grâce au déplacement du câble de sustentation 18.

Selon l'invention, le châssis 16 présente une position couplée dans laquelle l'organe de couplage 40 est couplé en rotation avec le dispositif de couplage 38 de la partie mobile 34 du tube de guidage 30 afin de permettre le pivotement du châssis autour de l'axe longitudinal A grâce à la rotation de la partie mobile du tube de guidage 30. En l'espèce, la rotation de la partie mobile 34 du tube de guidage 30 est réalisée grâce au moyen moteur 36, qui est dans cet exemple constitué par un moteur électrique.

On comprend que le couplage réalisé entre l'organe de couplage 40 et le dispositif de couplage 38 est obtenu grâce à la coopération de forme entre la section carrée de l'organe de couplage 40 et la section carrée du dispositif de couplage 38. Bien entendu, d'autres formes de section ou d'autres types de couplage pourraient être choisis et ce sans sortir du cadre de la présente invention.

Toujours selon l'invention, le châssis 16 présente en outre une position découplée dans laquelle l'organe de couplage 40 est découplé du dispositif de couplage 38 de la partie mobile 34 du tube de guidage 30. En position découplée, l'organe de couplage 40 se situe en dehors de la partie mobile 34 du tube de guidage 30 comme on peut le voir notamment sur la figure 4.

On comprend que le déplacement du câble de sustentation 18 permet de faire passer le châssis 16 entre sa position couplée et sa position découplée. A l'aide des figures, on comprend que le passage de la position couplée à la position découplée se fait en descendant le châssis, donc en relâchant le câble de sustentation 18, tandis que le passage entre la position découplée et la position couplée se fait en remontant le châssis, c'est-à-dire en tirant sur le câble de sustentation 18. Comme on peut le voir notamment sur la figure 2, le câble de sustentation 18 est fixé à l'extrémité supérieure 40a de l'organe de couplage 40. En outre, le câble de sustentation 18 s'étend à l'intérieur du tube de guidage 30. On ajoute que le moyen moteur 36 présente en outre un évidement axial permettant le passage de câble et notamment du câble de sustentation 18. En position couplée, le châssis 16 est donc apte à être pivoté autour de l'axe longitudinal A. Plus précisément, le châssis 16 présente une orientation non pivotée dans laquelle le châssis 16 n'a pas pivoté autour de son axe longitudinal A, et une position pivotée dans laquelle le châssis a pivoté de 180° autour de l'axe longitudinal A grâce à la rotation de la partie mobile 34 du tube de guidage 30. A l'aide des figures 2 à 8, on va maintenant décrire un exemple du procédé d'excavation de sol réalisé à l'aide de la machine d'excavation selon l'invention. Dans une première étape, on amène le châssis au-dessus de la zone où l'on souhaite réaliser une tranchée. Dans cet exemple, le sol est préalablement équipé de murets-guides 50 qui définissent l'épaisseur de la tranchée à réaliser. Une fois le châssis correctement positionné au-dessus des murets-guides 50, on descend le châssis 16 de manière à amener le dispositif d'excavation 20 en contact avec le sol. De manière avantageuse, et comme on le voit sur la figure 3, le châssis 16 est amené depuis sa position couplée de la figure 2 vers sa position découplée pendant que le dispositif d'excavation est introduit entre les murets-guides 50 qui flanquent les godets 22.

En d'autres termes, on s'assure du contrôle de la trajectoire verticale du châssis 16 dès lors que ce dernier est encore guidé par le tube de guidage 30 au moment où le dispositif d'excavation commence à s'enfoncer dans le sol. Sur la figure 4, on a représenté le châssis en position découplée, c'est-à-dire que la barre 40 formant l'organe de couplage s'est déplacée verticalement par rapport à la partie mobile du tube de guidage qui reste fixe de manière à sortir hors de la partie mobile du tube de guidage.

Classiquement, lorsque le dispositif d'excavation a pénétré dans le sol, on actionne les godets afin de réaliser l'excavation d'une tranchée dans le sol. A ce moment, le châssis est en position découplée.

Après la fermeture des godets 22, on remonte le châssis 16 de façon à amener le châssis en position couplée comme cela est représenté sur la figure 5. Dans cette position, le châssis présente une orientation non pivotée.

Puis, on fait pivoter la partie mobile 34 du tube de guidage 30 d'un demi-tour de manière à faire pivoter le châssis d'un demi-tour autour de l'axe longitudinal A. Ainsi, comme on le comprend à l'aide de la figure 6, après avoir vidé le contenu des godets, on descend à nouveau le châssis (pivoté de 180°) dans la tranchée afin de poursuivre l'excavation de la tranchée, comme on l'a représenté sur la figure 7. Là encore, le châssis est amené en position découplée lors de l'entrée du dispositif d'excavation dans la tranchée au cours de la descente du châssis. Le principe de fonctionnement de l'invention étant décrit, on va maintenant s'intéresser à deux modes de réalisation de la machine d'excavation 10 selon l'invention.

De préférence, l'organe de couplage 40 présente une longueur comprise entre 4 et 8 mètres, de préférence environ 6 mètres. Cette longueur peut être différente sous réserve qu'elle soit suffisante pour que l'organe de couplage 40 soit encore couplé au dispositif de couplage 38 quand les godets sont au niveau de l'entrée de la tranchée (par exemple au niveau de murettes guides disposées de part et d'autre de l'entrée de la tranchée). En outre, en position haute, les godets doivent pouvoir se vider dans un camion-benne de chantier.

Selon le premier mode de réalisation de l'invention, la machine d'excavation 10 consiste en une benne preneuse de type mécanique. Celle-ci est notamment illustrée sur les figures 2 à 8. Dans le premier mode de réalisation, le mécanisme d'actionnement 24 qui est logé dans le châssis 16 est actionné par un câble d'actionnement 60 qui s'étend selon une direction verticale parallèlement au câble de sustentation 18.

Ce câble d'actionnement 60 s'étend également à l'intérieur du tube de guidage 30. Le câble d'actionnement 60 s'étend en outre à l'intérieur de l'organe de couplage 40 afin d'être lié au mécanisme d'actionnement 24. L'extrémité supérieure de l'organe de couplage 40 est munie en outre d'un guide-câble 62 permettant de guider le déplacement du câble d'actionnement 60 à l'intérieur de l'organe de couplage 40. Ce guide-câble 62 est par exemple muni de galets rotatifs. A l'aide de la figure 8, on comprend que le relâchement du câble d'actionnement 60 permet l'ouverture des godets 22 tandis qu'une traction opérée sur ce câble d'actionnement 60 permet la fermeture des godets 22. Ce mécanisme d'actionnement des godets 22 à l'aide d'un câble d'actionnement est connu par ailleurs.