Brevet FR2096560A1 — publié le 19720218

i 2096560 La présente invention concerne d'une façon générale les rouleaux compresseurs à secousses utilisés pour le compactage du sol, du bitume ou de tout autre matière de revêtement du sol. En général, dans ces rouleaux, le mouvement vibratoire est produit à 5 l'aide d'une ou plusieurs masses excentrées disposées sur un arbre moteur s'étendant axialement à travers le tambour du rouleau . Avec un tel agencement, on obtient des forces dynamiques variables en faisant varier la vitesse de rotation de cet arbre et de ces masses. On fait varier ces forces pour modifier l'amplitude du 10 mouvement du tambour, c'est-à-dire sa course verticale par rapport à la surface du sol, uniquement en faisant varier la vitesse de rotation. Il s'en suit que l'amplitude est liée directement à la vitesse de rotation et qu'il n'est pas possible d'avoir une amplitude élevée avec une faible vitesse de rotation ou vice versa. 15 II est souhaitable que l'opérateur ait la possibilité de régler l'amplitude indépendamment de la vitesse. Cela est du au fait que l'on obtient pour le compacteur des résultats optimals lorsqu'on compacte le sol avec des vibrations à sa fréquence de résonance ou au voisinage de celle-ci. Lorsqu'on fait fonctionner 20 un rouleau compresseur à secousses dans une gamme de fréquences (nombres de vibrations par minute) avec une force dynamique constante, il existe une fréquence à laquelle le sol est compacté beaucoup plus efficacement qu'à toute autre. Toutefois, avec une force dynamique constante, telle que celle due à des masses fixes, l'amplitu-25 de et la fréquence des vibrations ne sont pas séparables. Une fréquence élevée (de rotation) entraine une amplitude élevée (du mouvement vertical) et une faible fréquence, une faible amplitude. Il n'est donc pas possible avec les rouleaux compresseurs à secousses utilisant des masses fixes d'obtenir avec la précision voulue le 30 réglage de l'amplitude à n'importe quelle fréquence donnée. Dans certaines situations, telles que le compactage d'un matelas routier de bitume, il est souhaitable que les vibrations du rouleau présentent une fréquence élevée, mais avec une faible amplitude et, dans d'autres situations, telles que le compactage 35 de couches superficielles du sol relativement tendres, il peut être souhaitable d'avoir une faible fréquence de vibration pour une amplitude relativement élevée. A cet effet, l'invention a pour objet un rouleau compresseur à secousses comprenant un ensemble rotatif moteur monté coaxia-40 lement dans un tambour du rouleau et des moyens pour provoquer un déséquilibre de cet ensemble autour de son axe pendant sa rotation 71 23467 2 2096560 de façon à faire apparaître des vibrations dé ce tambour, caractérisé en ce que l'ensemble rotatif comprend deux chambres qui sont disposées à une certaine distance circonférentielle l'une de l'autre autour de l'axe de rotation de l'ensemble et dont chacune 5 est conçue pour contenir un liquide, une liaison entre ces chambres pour l'écoulement de ce liquide et des moyens de commande pour régler à volonté les quantités de liquide respectivement contenues dans chacune des chambres par transfert de liquide entre celles-ci de façon à régler l'équilibrage de l'ensemble 10 rotatif autour de son axe de rotation. Les chambres sont de préférence disposées sur des côtés diamétralement opposés de l'axe de rotation de l'ensemble rotatif. Cet ensemble rotatif est de préférence équilibré autour de son axe lorsque l'une des chambres est pratiquement remplie de liquide 15 et l'autre vide. Ces chambres sont de préférence délimitées par deux tubes fermés dont les axes sont disposés sur des côtés diamétralement opposés de l'axe de rotation de l'ensemble rotatif et parallèlement à cet axe. 20 Les moyens de commande sont de préférence à gaz sous pres sion et comprennent une source de gaz sous pression, des conduits reliant cette source à chacune des chambres et un robinet monté sur ces conduits pour laisser passer à volonté du gaz sous pression vers l'une ou l'autre des chambres. 25 La liaison entre ces chambres pour l'écoulement du liquide est de préférence oonstituée par un tube qui s'étend diamétralement entre les chambres et dont les extrémités ouvertes sont respectivement disposées dans des régions de chacune des chambres qui sont les plus éloignées de l'axe de rotation de l'ensemble rotatif. 30 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention res- sortiront de la description qui va suivre à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés sur lesquels : la Pig. 1 représente une vue pn coupe longitudinale prise le long de l'axe du tambour d'un rouleau compresseur à secousse 35 conforme à l'invention, certains constituants du mécanisme n'étant représentés que schématiquement, cette coupe étant également faite longitudinalement à travers les tubes de transfert de liquide de 1 'ensemble rotatif du rouleau, l'un de ces tubes étant représenté rempli de liquide ; ^0 la Pig. 2 représente une vue en coupe diamétrale verticale faite à travers la partie inférieure du tambour suivant la ligne 71 23467 2096560 2-2 de la Pig. 1, l'ensemble rotatif étant équilibré autour de son axe de rotation ; la Pig. 3 est une vue analogue à celle de la Pig. 2, mais avec l'ensemble rotatif partiellement déséquilibré de façon à 5 donner au tambour un mouvement d'amplitude limitée ; la Fig. 4 est une vue analogue à celles des Pig. 2 et 3 avec l'ensemble rotatif presque complètement déséquilibré de façon à donner au tambour un mouvement d'amplitude presque maximale. Le rouleau compresseur à secousses représenté est autopro-10 puisé ou attelé à un tracteur et il comprend un châssis présentant des parties 10, qui sont situées à une certaine distance l'une de l'autre dans le sens transversal et dans lesquelles tourillonnent respectivement des tronçons d'arbre 11 et 12 par l'intermédiaire de paliers 14. Ces tronçons d'arbre sont respectivement fixés sui-15 vant le même axe sur chacune des extrémités d'un ensemble rotatif de forme allongée 15 qui sera décrit par la suite plus en détail. Le rouleau comprend, en outre, un tambour 16 comportant des parois latérales circulaires 17 situées à une certaine distance l'une de l'autre et qui tourillonnent en leurs centres l'une sur 20 le tronçon d'arbre 11 et l'autre sur le tronçon d'arbre 12, par exemple à l'aide de roulements 18. Une paroi cylindrique 19 est fixée sur la périphérie de ces parois latérales 17, cette paroi 19 étant destinée à venir rouler au contact de la surface G du sol. On comprend donc que le tambour 16 peut tourner sur les tronçons 25 d'arbre 11 et 12 et que l'ensemble 15 peut, avec ses tronçons d'arbre 11 et 12, tourner de façon indépendante dans les paliers 14 situés tous deux sur le même axè. La rotation du tambour 16 résulte de son roulement au contact de la surface G du sol. L'ensemble 15 est à volonté entraîné par un moteur hydraulique 20 qui est 30 relié au tronçon d'arbre 11. L'ensemble 15 comprend deux tubes de forme allongée 21 et 22 disposés parallèlement à l'axe de rotation de cet ensemble sur des cotés diamétralement opposés de cet axe. Ces tubes sont montés sur des plaques extrêmes oblongues 24 et 25 elles même montées res-35 pectivementsur les extrémités intérieures des tronçons d'arbre 11 et 12. Ces plaques extrêmes ferment les extrémités des tubes 21 et 22, délimitant ainsi à l'intérieur de ces tubes des chambres closes étanches aux liquides 26 et 27. Les diamètres internes des tubes 21 et 22 sont égaux et leurs axes sont situés à des distances égales 40 de l'axe de rotation de l'ensemble 15. "'7 •i rS ~7 ' ! 1 :.i A 0 / 4 2096560 L'épaisseur de la paroi, et par conséquent le diamètre externe du tube 21, sont cependant légèrement plus grands que ceux du tube 22. La différence dans l'épaisseur de la paroi est telle que le tube 21 avec sa chambre 26 vide présente le même poids que le 5 tube 22 avec sa chambre 27 remplie d'un liquide déterminé L tel que de l'huile ou de l'eau, comme le montre la Pig. 1. Dans ces conditions, les tubes 21 et 22 s'équilibrent l'un et l'autre pendant la rotation de l'ensemble 15. Un tube de transfert de liquide 28 s'étend diamétralement 10 entre ces tubes 21 et 22 au milieu de leur longueur et il est fixé à demeure sur eux. Il traverse les parois adjacentes de ces tubes et s'étend diamétralement à travers les chambres 26 et 27 de ces tubes jusqu'en des points situés à proximité des régions les plus éloignées des parois des tubes. Il ménage par conséquent une com-15 munication entre ces cha-nbres 26 et 27. Un passage 30 est ménagé à travers le tronçon d'arbre 12 suivant son axe, l'extrémité interne de ce passage étant fermée à l'aide d'un bouchon 31 qui présente une cavité 32 dans son extrémité externe. Un passage 34 qui traverse ce tronçon d'arbre 12 et la 20 plaque latérale 25 relie cette cavité 32 à la chambre 27. Un second passage 35* qui traverse également les pièces 12 et 25, relie le passage 30 à. la chambre 26. On remarque sur la Pig. 1 que ces passages 34 et 35 communiquent avec les chambres 27 et 26 dans les parties de celles-ci situées le plus près de l'axe de l'ensemble 15. 25 II est également prévu un dispositif à air sous pression 40 qui est représenté schématiquement et qui comprend une source de pression 41 alimentée par une pompe 42. Dans l'extrémité externe du tronçon d'arbre 1? est vissée l'une des extrémités d'un tronçon de tuyau 44 dont l'autre extrémité est reliée à un joint tournant 45. 20 Un second joint 46 est relié au joint 45 et son intérieur communique librement avec le passage 30. L'extrémité interne d'un troisième raccord 47, qui est monté sur le second joint 46, est reliée à un tube 48 qui traverse suivant leur axe les joints 46 et 45, le tronçon de tuyau 44 et le passage 30 jusque dans la cavité 32. Un -55 élément d'étanchéité rotatif annulaire 49 reçoit l'extrémité inter-rieuredutube 48 et réalise un joint étanche à l'air autour de ce tube entre le passage 30 et la cavité 32. Un robinet de commande à quatre voies 50 est monté sur la plate-forme qu'occupe l'opérateur du véhicule tracteur. Une conduite 40 d'air 51 relie la source sous pression 4l au coté entrée du robinet. COPY 71 23467 5 2096560 Un orifice de sortie 52 est' relié par un conduit 54 au raccord 47 et un orifice 56 est relié par un conduit 58 au joint 46. Le robinet présente également un orifice d'échappement 57. On peut actionner à volonté ce robinet à l'aide d'une commande convenable 5 pour faire communiquer le conduit 51 et le conduit 54 et simultanément le conduit 58 et l'orifice d'échappement 57 ou bien au contraire le conduit 51 et le conduit 58 d'une part et le conduit 54 et l'orifice d'échappement 57 d'autre part. On peut également le placer dans une position intermédiaire pour laquelle aucun 10 passage d'air n'est permis à travers lui. Lorsqu'on désire utiliser le tambour 16 en tambour statique, on laisse évidemment l'ensemble rotatif 15 à l'état fou, avec le robinet 50 fermé. Pour réaliser un compactage à secousses, on met en service le moteur hydraulique 20 de façon qu'il fasse tourner 15 tout l'ensemble 15 y compris les tronçons d'arbre 11 et 12 et le tronçon de tuyau 44. Si tout le liquide L se trouve dans la chambre 27, comme le montrent les Fig.1 et 2, les tubes 21 et 22 s'équilibrent l'un l'autre et l'ensemble 15 n'a aucune action vibratoire sur le tambour 16. 20 Pour faire apparaître des forces vibratoires de faible amplitude, l'opérateur régie le robinet 50 de façon à permettre un passage d'air sous pression du réservoir 41 vers la chambre 27 par l'intermédiaire des conduits 51 et 54, du raccord 47, du tube 48, de la cavité 32 et du passage 34. La chambre 26 est simultanément 25 mise à l'atmosphère par l'intermédiaire des passages 35 et 30, du joint 46, du conduit 58 et des orifices 56 et 57 du robinet 50. Il s'ensuit que l'air sous pression qui pénètre dans la chambre 27 repousse du liquide dans la chambre 26 par l'intermédiaire du tube de transfert 28, ce qui amène un déséquilibre entre les deux tubes 20 21 et 22 et fait vibrer l'ensemble 15 et le tambour 16 qui touril-lonne sur lui pendant qu'ils tournent. On comprend bien que la différence de poids entre les tubes 21 et 22 s'accroît de deux fois le poids du liquide transféré étant donné que ce que le tube 22 perd en poids, c'est le tube 21 qui le gagne. Pour chaque kilo 35 de liquide transféré, la différence est donc de deux kilos. La Fig. 3 représente l'état de l'ensemble lorsqu'une quantité relativement faible du liquide L est passée dans la chambre 26. Cela provoque des vibrations du tambour sur la surface du sol dont l'amplitude est plutôt minime comme l'indiquent les lignes limites su-40 périeure et inférieure repérées par les flèches A-A. COPY 71 23467 6 2096560 La Fig. 4 représente l'état du système lorsqu'une quantité relativement importante du liquide L est passée dans la chambre 26. Cela provoque des vibrations du tambour sur la surface du sol dont l'amplitude est relativement élevée comme l'indiquent les li-5 gnes limites supérieure et inférieure repérées par les flèches B-B. Si le transfert du liquide a lieu pendant la rotation de l'ensemble 15, le liquide contenu dans chaque tube 21 et 22 va demeurer, sous l'effet de la force centrifuge, dans les régions extérieures des chambres 26 et 27 comme le représententles Fig. Les régions 10 intérieures des tubes, situées à proximité de l'axe de rotation, servent de poches d'air. Le fait que le tube de transfert 28 s'étend jusqu'à proximité des parties extérieures des parois des tubes 21 et 22 permet d'amener le liquide directement contre la partie extérieure de la paroi du tube qui le reçoit. Cela prévient tout 15 écoulement du liquide dans les passages d'air 34 et 35. On peut donc régler l'amplitude des vibrations entre zéro, avec tout le liquide dans la chambre 27 et une valeur maximale, avec tout ou presque tout le liquide dans la chambre 26. Lorsque l'opérateur désire réduire l'amplitude des vibrations 20 ou arrêter l'opération de compactage, il règle le robinet 50 de façon à faire communiquer les conduits 51 et 58. De l'air sous pression se trouve ainsi admis dan^ia chambre 26 et il repousse le liquide dans la chambre 27 à travers le tube de transfert 28. Pendant ce temps, l'air déplacé par le liquide dans la chambre 27 retourne 25 par le passage le tube 48 et le conduit 5^ vers l'orifice d'échappement 57 du robinet. Une fois atteint l'équilibre voulu de liquide dans les chambres 26 et 27, on amène le robinet 50 dans une position neutre ou position de fermeture qui interdjfc tout passage à la fois d'air sous pression et d'air d'échappement à tra-30 vers ce robinet. On comprend donc que le moteur 20 commande la vitesse de rotation de l'ensemble 15 et par conséquent la fréquence des vibrations et que le robinet 50 commande l'amplitude de ces vibrations. Ces deux réglages sont indépendants et séparés l'un de l'autre. On 35 peut avoir n'importe quelle amplitude voulue pour les vibrations entre zéro et une valeur maximale avec n'importe quelle fréquence voulue entre zéro et une valeur maximale également. L'amplitude peut être réglée rapidement étant donné que la masse qui fait volant est le double de celle du liquide transféré. De plus, il n'est 40 besoin d'aucun réservoir extérieur de liquide. Comme liquide, on peut utiliser, entre autres, de l'huile. Vu la grande variation que 71 23467 7 2096560 l'on peut obtenir à la fois en fréquence et en amplitude, on peut faire vibrer le sol sur lequel on travaille à sa fréquence de résonance ou au voisinage de celle-ci. 71 23467 8 2096560 REVENDICATIONS 1 - Rouleau compresseur à secousses comprenant un ensemble rotatif moteur monté coaxialement dans un tambour du rouleau et des moyens pour provoquer un déséquilibre de cet ensemble autour de son axe pendant sa rotation de façon à faire apparaître des vibra- 5 tions de ce tambour, caractérisé en ce que l'ensemble rotatif (15) comprend deux chambres(21,22 ) qui sont disposées à une certaine distance circonférentMle l'une de l'autre autour de l'axe de rotation de l'ensemble et dont chacune est conçue pour contenir un liquide, une liaison (28) entre ces chambres pour l'écoulement de ce liquide 10 et des moyens de commande (40) pour régler à volonté les quantités de liquide respectivement contenues dans chacune des chambres par transfert de liquide entre celles-ci de façon à,régler l'équilibrage de l'ensemble rotatif autour de son axe de rotation. 2 - Rouleau suivant la revendication 1, caractérisé en ce que 15 les chambres (21,22) sont disposées sur des côtés diamétralement opposés de l'axe de rotation de l'ensemble rotatif (15). 3 - Rouleau suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'ensemble rotatif (15) est équilibré autour de son axe lorsque l'une (22) des chambres est pratiquement 20 remplie de liquide et l'autre (21) vide. 4 - Rouleau suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3i caractérisé en ce que les chambres (21,22) sont délimitées par deux tubes fermés dont les axes sont disposés sur des côtés diamétralement opposés de l'axe de rotation de l'ensemble rotatif (15) et 25parallèlement à ce axe. 5 - Rouleau suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les axes des tubes(21, 22) sont situés à des distances égales de l'axe de rotation de l'ensemble rotatif (15). 6 - Rouleau suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, 30 caractérisé en ce que les moyens de commande (40) sont à gaz sous pression. 7 - Rouleau suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de commande (40) comprennent une source (4l) de gaz sous pression, des conduits reliant cette source à chacune des chambres 35 (21,22) et un robinet (50) monté sur ces conduits pour laisser passer à volonté du gaz sous pression vers l'une ou vers l'autre des chambres. 8 - Rouleau suivant la revendication 7, caractérisé en ce que 71 23467 9 2096560 les conduites s'ouvrent dans chacune des chambres (21,22) dans des régions de celles-ci qui sont au plus près de l'axe de rotation de l'ensemble rotatif (15). 9 - Rouleau suivant l'une quelconque des revendications 1 à ^ 8, caractérisé en ce que la liaison (28) entre les chambres (21, 22) pour l'écoulement du liquide est constituée par un tube qui s'étend diamétralement entre les chambres et dont les extrémités ouvertes sont respectivement disposées dans des régions de chacune des chambres qui sont les plus éloignées de l'axe de rotation de 10 l'ensemble rotatif (15).