Activité 9 – Vérin hydraulique d'une benne de camion SITUATION PRO

Ch05 – Pression dans un fluide | Terminale ICCER | ⏱ 30 min

Dernière mise à jour : 3 juin 2026

Ce que tu vas apprendre :

Appliquer la relation de Pascal au vérin hydraulique
Calculer la force de levage d'un vérin télescopique
Comprendre le rôle de la pompe et de la limiteur de pression

🤔 Avant de commencer

Comment soulever 15 tonnes de gravier dans une benne avec une simple commande au tableau de bord ? Quelle pression doit régner dans le vérin ?

Le poids 15 tonnes représente une force de 15 000 × 9,81 ≈ 150 000 N (15 t-force).

Un vérin télescopique de camion-benne a typiquement un piston de 100 mm de diamètre (S = π × 5² = 78,5 cm² = 0,00785 m²).

Pression nécessaire : P = F / S = 150 000 / 0,00785 = 19 100 000 Pa ≈ 191 bar.

D'où l'hydraulique haute pression dans le BTP : la pompe du camion fournit jusqu'à 250 bar. Avec une multiplication par la surface, la force développée est gigantesque. C'est l'amplification de Pascal.

Situation – Hervé, mécanicien poids lourds (Le Havre)

Hervé, mécanicien chez TPMécanique 76 Le Havre, intervient sur un camion-benne Renault K 440 qui ne lève plus correctement sa benne pleine de 18 t. Il doit diagnostiquer si le problème vient de la pompe, du vérin, ou du limiteur.

Document 1 — Vérin télescopique Hyva F4-3

Type : vérin télescopique 4 sections. Course max : 5 200 mm (benne basculée à 50°).
Diamètre premier piston (le plus large) : 240 mm.
Diamètres suivants : 200, 165, 130 mm (sections décroissantes).
Pression max admissible : 260 bar.
Huile : ISO VG 46. Volume total à remplir : 28 L.
Pompe d'entraînement (prise de force PTO sur boîte de vitesses) : débit 40 L/min, P_max 250 bar.
Limiteur de pression réglé à : 230 bar.

📖 Vocabulaire

Vérin télescopique: Vérin composé de plusieurs étages emboîtés qui sortent successivement. Avantage : grande course dans peu de longueur fermée.
Pompe à pistons axiaux: Pompe haute pression utilisée en hydraulique mobile. Débit ajustable par variation de cylindrée. Standard BTP, agricoles, manutention.
Limiteur de pression: Vanne de sécurité qui s'ouvre si P > seuil, renvoie l'huile au réservoir. Protège contre les surcharges.
Distributeur: Vanne à tiroir manœuvrée par le levier de commande : envoie l'huile au vérin (lever), au réservoir (descendre), ou bloque (maintien).

Q1 APP

Force totale à soulever : benne (1,5 t) + charge (15 t) = 16,5 t. Calculer F en newtons.

F = m × g = 16 500 × 9,81 = 161 865 N ≈ 162 kN.

Pratique métier : on dimensionne pour 20 t (8 % de marge sécurité) = 196 kN.

Q2 REA

Pression nécessaire dans la section Ø 240 (la plus large, en début de course).

S = π × R² = π × (0,12)² = 0,0452 m² = 452 cm².

P = F / S = 162 000 / 0,0452 = 3 584 000 Pa ≈ 36 bar.

Faible pression au début, car la section est grande. La benne « lève » facilement.

Q3 REA

Pression dans la dernière section Ø 130 (plus petite, en fin de course).

S = π × (0,065)² = 0,0133 m² = 133 cm².

P = F / S = 162 000 / 0,0133 = 12 200 000 Pa ≈ 122 bar.

3,4× plus élevée que la section 1. C'est cette pression qui détermine le dimensionnement de la pompe.

Toujours dans la limite 230 bar du limiteur. Sécurité OK.

Q4 ANA

Diagnostic Hervé : la benne ne se lève qu'à mi-course puis bloque. Causes possibles ?

Hypothèse 1 : limiteur de pression mal réglé (descendu à 100 bar par erreur). À mi-course, la pression nécessaire dépasse 100 bar → limiteur s'ouvre → l'huile retourne au réservoir → pas de levée.

Diagnostic : mesurer P à mi-course. Si bloque à 100 bar = limiteur. Si bloque à 150-200 bar = autre cause.

Hypothèse 2 : pompe usée (perte de débit). Moins probable car la levée commence normalement.

Hypothèse 3 : fuite interne sur joints du vérin. La pression chute au-delà de mi-course quand le piston atteint la section où la fuite est marquée.

Hypothèse 4 : courroie d'entraînement PTO patinant en charge.

Q5 ANA

Hervé mesure 100 bar au manomètre quand la benne bloque. Le limiteur est-il bien réglé à 230 bar ?

Non, le limiteur s'est probablement déréglé. Action :

Démonter le bouchon du limiteur (vis 6 pans).
Visser de 1 tour = +30 bar typique (selon constructeur).
Pour passer de 100 à 230 bar : ~ 4 tours.
Retester à vide, puis en charge.
Plomber le réglage (norme sécurité TP).

Coût : 0 € (réglage), 1 h main d'œuvre. Test contradictoire avec contrôle TP obligatoire si véhicule en location.

Q6 ANA

Temps de levée. Débit pompe 40 L/min. Volume d'huile à pousser dans le vérin télescopique = 28 L.

Temps théorique = V / Q = 28 / 40 = 0,7 min = 42 s.

En réalité : 50-60 s (rendement pompe + fuites internes minimes + pertes de charge).

Trop rapide = secousses dangereuses. Trop lent = improductif. 60 s = optimal.

Q7 VAL

Sécurité : que se passe-t-il si le conducteur démarre en levant la benne (oubli) ?

Trois protections :

Interlock PTO : la prise de force ne s'active qu'à l'arrêt complet (frein de parc serré). Démarrage impossible avec PTO engagée.
Capteur fin de course sur la benne : si pas en position basse, alarme + immobilisation.
Limiteur de vitesse : si benne pas en bas, max 20 km/h (anti-renversement).

Sans ces protections, accident classique : benne levée heurte un pont, un câble électrique, ou bascule le camion (centre de gravité haut).

Statistiques INRS : 12 accidents/an en France impliquant un camion-benne en circulation avec benne levée.

Q8 COM

Rapport intervention Hervé.

Rapport — Renault K 440 vérin Hyva F4-3 — Hervé (TPMécanique 76 Le Havre)
• Symptôme : benne bloque à mi-course en charge 16,5 t.
• Diagnostic : limiteur déréglé à 100 bar (vs 230 bar consigne).
• Pression nécessaire dernière section : 122 bar (force 162 kN, S 133 cm²).
• Action : retarage limiteur à 230 bar (+4 tours), plombage.
• Essai 16,5 t : levée 58 s, P max mesurée 145 bar. Conforme.
• Coût : 0 € pièces, 1 h main d'œuvre = 75 €.

✅ Auto-évaluation

J'applique P = F / S pour un vérin hydraulique. Je comprends pourquoi un vérin télescopique nécessite des pressions différentes selon la section. Je sais ce qu'est un limiteur de pression.

Bonus — Pourquoi l'huile hydraulique et pas l'eau ?

L'eau a plusieurs défauts pour ce type d'usage :

Pas lubrifiante : les pistons et joints s'useraient en quelques heures (frottement direct métal/métal).
Corrode l'acier : tous les éléments métalliques rouillent en quelques semaines.
Gel à 0 °C : éclatement du circuit.
Évaporation : eau perdue en quelques mois.
Cavitation : se vaporise à 20 °C sous vide partiel (pompe).

L'huile hydraulique (huile minérale + additifs) :

Lubrifie automatiquement les pièces mobiles.
Protège contre la corrosion.
Tient de −30 °C à +90 °C.
Ne s'évapore pas.
Stable, durée de vie 5 000 h ou 5 ans.

Exception : presses industrielles d'usine (mêmes machines depuis 1960) où l'eau-glycol est parfois utilisée pour sa moindre inflammabilité (ateliers à risque feu : forge, fonderie).

À retenir

Vérin hydraulique : F = P × S. À pression constante, la force croît avec la surface.
Vérin télescopique : pression augmente quand la section diminue.
Limiteur de pression : sécurité indispensable contre les surcharges.
Hydraulique mobile : 100-300 bar typique (chantier, agricoles).

📚 §5 (applications) + §9 (vérin) de la leçon Ch05.