Brevet FR2027222A1 — publié le 19700925

- 1 - 2027222 La présente invention se rapporte d'une manière générale à une modification du chargement des roues d'un véhicule afin de tirer profit du poids accru que le aol qui se trouve en avant de la roue peut supporter lorsqu'il a été tassé au préa-5 lable. Elle se rapporte particulièrement à la réduction de la résistance de roulement rencontrée dans un ensemble de roues mon-. tées en tandem du type utilisé couramment dans les équipements de construction , tels que les machines à paver à l'aide de béton et d'asphalte,dont les roues avant sont montées sur un bogie. 10 Pour des raisons de commodité de description, la pré sente invention \a être décrite comme mise en oeuvre dans une machine à paver à l'aide d'asphalte,du type décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3.236.163 « Dans ce type de machine à paver, le poids de 3amachine est supporté à l'extrémité 15 avant par un ehariot ou bogie muni de quatre roues. Les roues avant qui se trouvent de chaque côté du bogie roulent sur un sol relativement peu tassé et les roues arrière associées du bogie , qui suivent le même trajet que les roues avant, roulent de ce fait sur un sol qui a déjà été tassé. Dans les constructions antérieu-20 res, le bogie a été monté sur le châssis principal de la machine, sur un essieu disposé à des distances égales entre ses roues. Il en résulte que la roue avant du bogie dans chaque ensemble de roue de celui-ci rencontre une résistance au roulement beaucoup plus élevée que celle que rencontre sa roue arrière associée 25 et la résistance au. roulement totale est relativement élevée* En conséquence, la présente invention a pour but de fournir : - un ensemble de suspension par roues disposées en tandem dans lequel, pour un poids supporté donné, la résistance au 30 roulement rencontrée par la roue avant du tandem, l'ensemble de suspension à deux roues étant destiné à rouler sur un sol meuble, est réduite à la différence des agencements précédents, ce qui permet de réduire la consommation d'énergie, facilite la direction et améliore d'une façon générale le rendement de l'ensemble. 35 - un ensemble de suspension par roues disposées en tan dem dans lequel la résistance au roulement de l'ensemble est réduite par une utilisation optimale des facteurs de répartition de la charge et du taux de tassement des sols dont les densités initiales sont différentes. 40 - des roues montées sur un bogie dont la cqpacité de sup- 69 45076 - 2 - 2027222 port est accrue sur une base meuble en déplaçant une partie du poids porté par la roue avant du bogie pour l'appliquer à la roue arrière de celui-ci de façon à égaliser ^importance de la pénétration de chacune des roues dans la base meuble. 5 - un ensemble de suspension par roues montées sur un bogie destiné à des machines à paver, etc... dans lequel on peut réduire la formation des"ornières"sur 3a route. - un ensemble de suspension à bogie pour une machine à paver présentant des roues avant flottant au maximum ce qui se 10 traduit par une amélioration marquée de la possibilité de la machine à paver de passer sur un terrain meuble. D'autres avantages et caractéristiques dp la présente invention ressortiront au cours de la description détaillée qui va suivre, faite en regard du dessin annexé qui donne à titre 15 explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation conforme à l'invention. Sur ce dessin, La Fig. 1 est une vue latérale d'une machine à paver à l'aide d'asphalte, comprenant la présente invention ; 20 Da Fig. 2 est une vue, très schématique, de la pré sente invention, appliquée à un ensemble de roues d'un bogie du type représenté sur la Fig. 1 et représentant les forces qui constituent la résistance au roulement de l'ensemble ; et La Fig. 3 est une vue semblable à celle de la Fig. 2 25 représentant les forces qui constituent la résistance au .roulement dans un ensemble type de la technique antérieure. Des références numériques semblables seront utilisées pour indiquer des éléments semblables ou correspondants dans les diverses figures du dessin. 30 Une machine à paver à l'aide d'asphalte est indiquée d'une manière générale en 10 sur la Fig. 1. La machine à paver comprend un châsaLs principal ou caisse 12 munie à son extrémité avant d'une trémie 14 et d'un gabarit de surface ou guide 16 à son extrémité arrière. Le guide est supporté par le châssis prin-35 cipal à l'aide d'une structure indiquée en 18 et dont les détails ne se rapportent pas à la présente invention. Un.poste d' opérateur est indiqué en 20 et une source de force .motrice en 22. Il va de soi qu'en fonctionnement normal, la machine se déplace vers la gauche en observant la Fig. 1. L'asphalte brut est 40 déversé dans la trémie 14 et il est transporté vers l'arrière par 69 45076 "3" 2027222 un système de transporteur approprié tel qu'un transporteur à par-lettes dont le brin de retour est indiqué en 24,jusqu'à tme vis 26 qui répartit la matière d'une façon à peu près uniforme en avant du guide 16. La machine à paver est supportée par des grosses roues 5 arrière 30 et par un bogie 32. Le bogie est constitué essentiellement par un châssis auxiliaire ou secondaire 34 qui est articulé à l'aide d'un moyen approprié quelconque, tel qu'un essieu 36, sur un prolongement du châssis principal 12, ce prolongement étant indiqué d'une manière 10 générale en 38. Le châssis du bogie porte un jeu de roues en tandem 40, 42 qui, dans ce cas, sont des roues rigides. Il convient également de noter que dans ce cas, les roues avant et -arrière 40, 42 du bogie, respectivement, présentent le même diamètre. Les renies du bogie sont alignées les unes sur les autres et ainsi que sur 15 la roue arrière 30,ce qui constitue un agencement classique de la technique. Le côté opposé de la machine à paver, en ce qui concerne son extrémité avant, est une image spéculaire du côté qui est représenté. - Il convient de noter que le moyen servant à articuler le 20 bogie sur le châssis principal de la machine à paver, dans ce cas l'essieu 36, est disposé en un point plus rapproché de la roue arrière 42 que de la roue avant 40. Bien que la théorie exacte sur laquelle la présente invention est basée ne puisse être énoncée en toute certitude, du 25 fait par exemple d'une connaissance incomplète de la mécanique des sols, on donne cependant ci-après une explication de l'invention. Sur les Fig. 2 et 3, il convient & noter que le terrain non tassé est indiqué en 44, un terrain prétassé en 46 et un terrain complètement tassé en 48. Le terrain prétassé est bien enten-30 di le terrain sur lequel la roue avant 40 du bogie est passée, et le terrain finalement tassé 48 est le terrain qui a été parcouru de plus par la roue arrière 42 du bogie et qui de ce fait a été soumis progressivement à la totalité de la chargé portée par le bogie. 35 En se reportant maintenant à la Fig. 3, il convient de noter que dans les ensembles de la technique antérieure, l'essieu 36 du bogie était disposé au milieu,entre les centres des roues avant et arrière. Il en résultait que la roue avant 40 du bogie supportait la moitié du poids W agissant sur le bogie et que la 40 roue arrière 42 supportait l'autre moitié du poids Tf, ces poids 69 45076 - 4 - 2027222 étant indiques comme agissant par les centres des roues et étant représentés chacun par le symbole W-/ 2. Bu fait que la roue avant 40 du bogie a été en contact continuel avec le sol le plus meuble et lé moins tassé dans l'en-5 semble, un coin relativement important de sol, indiqué par l'arc de contact 50,a été rencontré par la roue. Pour faciliter la description, la résultante des forces résistantes exercées par le sol contre la roue a été indiqué en 52. Il va de soi, bien entendu, qu'en réalité, tout incrément de surface du sol oppose une résis-10 tance à l'avance de la roue, mais que pour faciliter la description, la somme d'un nombre infini de petites forces peut être représentée par une seule force agissant contre la surface de la roue suivant une direction radiale. A nouveau, pour faciliter la description et mieux la faire comprendre, la force -unique 52 peut 15 être décomposée en une force verticale 54 et une force horizontale 56. Bien entendu, la force verticale 54 est égale au poids qui agit par le centre de la roue,W/2. La valeur de la force résistante horizontale 56, qui est également indiquée comme r3»est une fonction de la densité et des caractéristiques de tassement du so^t du 20 poids de la roue, entre autres facteurs. De même, la surface de contact de la roue arrière 42 et du sol prétassé 46 peut être indiquée d'une façon générale par l'arc de contact 60. A nouveau, la somme du nombre infini de forces agissant contre la surface de la roue peut être représentée par le vec-25 teur de force 62 qui agit ladialement par le centre de la roue. Le vecteur 62 peut être décomposé en une composante verticale 64 et une composante horizontale 70, qui est également indiquée par r4. A nouveau, la composante verticale 64 est égale en valeur et de sens opposé au poids W/2 qui agit par le centre de la roue. Cependant, 30 la valeur de la force résistante au roulement »r4>est un peu inférieure à la force r3 associée à la roue avant 40 du fait que le coin de sol avec lequel la roue 42 est en contact présente une dimension nettement inférieure à celle du coin de sol avec lequel la roue avant 40 est en contact. En d'autres termes, le talus de so^éur lequel 35 la roue arrière 42 doit monter présente une hauteur moindre que le .talus correspondant de sol sur lequel la roue avant 40 doit monter du fait du prétassement du sol effectué par la roue avant 40. Du fait que la profondeur à laquelle la roue arrière- s'enfonce est une fonction de la densité du sol, entre autres, la roue arrière ne 40 s'enfonce pas aussi^profondément que la roue avant pour un poids 69 45076 -5- 2027222 donné. Il convient de noter, cependant, . que la somme des forces de résistance au roulement r3 et r4 est assez importante principalement par le fait que la roue avant 40 s'enfonce sur une distan-5 ce "beaucoup plus grande dans le sol .que ne le fait la roue arrière 42. En se reportant maintenant à la Fig. 2, il convient de noter que pour le même poids total W, la somme des forces de résistance au roulement de l'ensemble est très inférieure à la 10 somme des forças de résistance au roulement de l'ensemble de la technique antérieure représenté sur la Fig. 3> En particulier, la roue avant 40 est en contact avec un coin de sol le long d'un arc, indiqué par l'arc de contact 68. Cet are est très iiÊriaur à la longueur de l'arc 50 correspondant de 15 la roue avant correspondante de l'ensemble de la technique antérieure par le fait que le poids total imposé à la roue avant 40 de la Fig. 2 n'est que les deux-tiers du poids imposé dans l'ensemble de la Fig. 3. Cette diminution di poids appliqué à la roue avant 40 de la Fig. 2 est due au fait que l'essieu 36 à l'aide duquel le 20 bogie est monté sur le prolongement 38 du châssis principal est déplacé par rapport au point milieu de la ligne qui réunit les centres des roues. En particulier, dans ce cas où les roues présentent des diamètres à peu près égaux, l'essieu 36 du bogie a été disposé plus près de la roue arrière 42 que de la roue avant 25 40 et, pour des raisons de commodité de l'illustration, on supposera que la distance entre l'essieu 36 et le centre de la roue arrière 42 n'est que la moitié de la distance entre l'essieu et le centre de la roue avant 40. En même temps, cependant, le poids appliqué à la roue 30 arrière 42 de l'ensemble de la Fig. 2 est égal à une fois et demi le poids appliqué à la roue arrière correspondante 42 de l'ensemble de la Fig. 3, ce qui a pour résultat que la roue arrière 42 de la Fig. 2 s'enfonce plus profondément dans le sol prétassé que ne le fait la roue arrière 42 de la Fig. 3. Il convient de noter amendant 35 que même lorsque la surface de contact représentée par l'arc 70 de la Fig. 2 est plus grand que la surface de contact représentée par l'arc 60 âs la Fig. 3» la somme des forces s'opposant au mouvement de roulement de l'ensemble du bogie de la Fig. 2, c'est à dire la somme de r1 + r2, est inférieure à la somme de r3 et de r4 qui re-40 présente .la résistance de roulement de l'ensemble de la Fig. 3» 69 45076 - 6 - 2027222 Il va de soi que, bien que le comportement du sol lorsqu'il est tassé ne soit pas connu complètement actuellement, on estime que les résultats améliorés que donne la présente invention sont dus au fait que la profondeur du tassement du sol n'est pas 5 directement proportionnelle au poids qui lui est imposé. C'est à dire qu'un sol dont la Plus grande, c'est à dire qui a été prétassé, que^ sol (fe référence, tend à être enfoncé ou tassé suivant un taux moindre qu'un sol non tassé. Il va de soi que la position optimale de l'essieu du bogie 10 dépend d'un grand nombre de facteurs, comprenant les caractéristiques de tassement du sol, les dimensions des roues et peut-être même la vitesse du véhicule. On. pourrait par exemple obtenir;.. "tous les avantages de l'invention en disposant l'essieu du bogie, au point milieu exact entre les essieux des roues si la roue 15 avant présentait un diamètre plus grand que celui de la roue arrière du fait que l'expérience indique que la résistance de roulement r1 de la roue avant est également une fonction de la surface de contact entre le sol et la roue. De ce fait, le concept suivant son aspect le plus général consiste à donner aux distances qui sé-20 parent l'essieu di bogie et chacun des essieux des roues des proportions telles qu'il en résulte une force de résistance au roulement minimalle pour les conditions données d'un ensemble donné, y compris les dimensions des roues, les caractéristiques de tassement du sol et la vitesse de déplacement des roues sur le sol. Dans le mode de 25 réalisation .pratique choisi pour illustrer la présente invention et dans lequel les roues avant et arrière présentent des diamètres égaux, les avantages de la présente invention sont obtenus en dis-possant l'essieu du bogie plus près de l'essieu de la roue arrière que de l'essieu de la roue avant. 30 II va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, mais qu' elle est susceptible de. diverses variantes sans sortir de son cadre. 69 45076 - 7 - 2027222 REVENDICATIONS 1. Ensemble de roues montées en tandem, caractérisé en ce qu'il comprend un certain nombre de roues montées en tandem les unes par rapport aux autres et un ensemble de châssis secon- 5 ' daire sur lequel lesdites roues sont montées, cet ensemble de châssis secondaire comprenant un moyen de montage pivotant servant à monter le châssis secondaire et par suite les roues sur un châssis principal, le moyen de montage pivotant du châssis secondaire étant disposé à un emplacement décalé par rapport au 10 point milieu entre les roues montées en tandem>où la somme des forces de résistance au roulement produites par chacune des roues lorsqu'elles parcourent une surface non rigide est sensiblement à •une valeur minimale. 2. Ensemble de roues montées en tandem suivant la reven-15 dication 1, caractérisécfe plus en ce que la roue disposée à l'arrière supporte -une plus grande proportion du porte transmis du châssis principal par le moyen de montage pivotant au châssis secondaire que ne le fait la roue qui est disposée vers l'avant. 3. Ensemble de roues montées en tandem suivant la reven-20 dication 1, caractérisé de plus en ce que d'abord lesdites roues /' sont au nombre de deux, secondement les roues présentent un diamètre et une largeur tels que chacune d'elles ferait,en les examinant séparément, à peu près la même empreinte dans une base de densité uniforme pour un poids donné, et troisièmement, le moyen cfe 25 montage pivotant du châssis secondaire est disposé plus près de la roue arrière que de la roue avant. 4. Ensemble utilisé en combinaison avec une machine à paver comprenant un châssis principal supporté à son extrémité arrière par des roues arrière du châssis principal, caractérisé 30 en ce qu'il comprend un bogie à roues multiples servant à supporter l'extrémité avant de la machine à paver, ce bogie comprenant : un châssis, deux paires de roues disposées en tandem portées par le châssis du bogie et supportant celui-ci, et un moyen articulant le châssis du bogie sur le châssis principal, les roues de chacune 35 des paires des roues montées en tandem étant disposées, par rapport aux diamètre dâes roues à l'emplacement de l'articulation du châssis de sorte du bogie/que la somme des forces de résistance au roulement produites par chacune des roues est minimale. 5. Ensemble suivant la revendication 4, caractérisé de 40 plus en ce que le moyen servant à articuler le châssis du bogie sur 69 45076 - 8 - 2027222 le châssis principal est disposé plus près de la roue arrière que de la roue avant' dans chacun dés jeux des roues montées en tandem du bogie. 6, Ensemble suivant l'une quelconque des revendications 5 4 ou 5, caractérisé de plus en ce que le moyen servant à articuler le châssis du bogie sur le-châssis principal est un essieu autour duquel peut s'effectuer un déplacement courbe limité du châssis du bogie. 7. Ensemble suivant la revendication 6, caractérisé de -0 plus en ce que les roues du bogie sont des' roues rigides.