Brevet FR2150241A1 — publié le 19730406

La présente invention se rapporte à pilon vibrant entouré d'un boitier et dont l'outil de pilonnage est actionné par un moteur par l'intermédiaire d'un mécanisme de commande a manivelle, d'un plateau-piston, guidé par du tiges, et de ressorts interposés entre l'outil et le plateau-piston. Des types de pilons vibrants trEs divers Sont connus. C'est ainsi que l'on connaît un pilon dans lequel un mécanisme de commande à manivelle actionné par un moteur est relié par une bielle à un bâti comprenant du tiges guidées dans des douilles et fermé en haut et en bu par des traverses, ce bti renfermant deux ressorts de com@ression superposés entré lesquels est interposée une traverse relise à l'outil de pilonnage, si bien que les ressorte 'appuient chacun contre cette dernier traverse par une extrémité et contre le bdti par l'autre extrémité. Qn connaît également un pilon vibrant équipé d'un cylindre de guidage ouvert a sa partie supérieure et entourant une partie cylindrique du boîtier de l'engin, ce cylindre de guidage présentant a hauteur de son fond plusieurs douilles de guidage extérieures traversées par des colonnettes solidaires du pied de l'engin et portant chacune deux ressorte superposés entre lesquels est interposé la douille de guidage, si bien que le ressort inférieur eet appliquE A une extrémité contre cette douille et à 1' autre extrémité contre l'outil de pilonnage, tandis que le ressort supérieur est appliqué également à une extrémité contre la douille et à l'autre extrémité contre une butée prévue a l'extrémité supérieure de la colonnette. À l'étude du flux des forces dans les engins qui viennent d'être décrits, on s'aperçoit que l'équilibre des forces de l'outil de pilonnage et du plateaupiston est maintenu par les ressorts interposés entre ces pièces et que la transmission de la force du moteur au pltesu-piston est faite par le mécanisme de commande et la bielle. Les forces résultant de l'accélération non uniforme des mouvements du moteur et du mécanisme de transmission, due aux masses différentes de ces parties, doivent être totalement supportées par les organes de commande. En conséquence, ces derniers sont soumis a des efforts élevés. En effet, dans la pratique, l'outil de pilonnage rencontre souvent des obstacles qui lui offrent une résistance accrue provoquant une diminution brusque de son amplitude d'oscillation dirigée vers le bas et, par suite, un déplacement parallèle de l'axe neutre des oscillations de toutes les masses et, enfin, une augmentation brusque des forces d'accélération verticales. Ces grosses forces sont compensées par des ressorts interposés entre l'outil de pilonnage et le plateau-piston, d'une part, par les organes de commande prévus entre ce plateau et le moteur, d'autre part. Elles exercent de hautes pressions sur les flancs de dents et sur les paliers. Elles causent donc une forte usure des organes de commande. Ceux-ci doivent, de ce fait, entre contr8lés et remplacés assez souvent, ce qui occasionne des frais d'entretien considérables et d'énormes pertes de production. le but de la présente invention est d'obvier aux inconvénients susmentionnés en mettant le plus possible le mécanisme de commande à l'abri des forces résultat de l'accélération non uniforme du moteur et du mécanisme de transmission, et en réduisant les effets des chocs brutaux produits par lesdits obstacles, qu'on ne saurait éviter, au point qu'ils ne conduisent à aucune usure supplémentaire des organes de commande. La solution de ce problème est basé sur l'idée de réaliser une possibilité supplémentaire de transmission de force permettant d'abriter partiellement les organes de commande des chocs verticaux violents dirigés vers le haut en transmettant directement une partie de ces chocs au boîtier de l'engin. Ces résultats sont atteints, conformé ment â l'invention, par le fait que l'outil de pilonnage est relié directement au boîtier par des ressorts. Une forme avantageuse d'exécution du pilon vibrant selonl'invention est caractérisée par des tiges de guidage reliées à l'outil de pilonnage. Une forme d'exécution de l'invention consiste en ce que l'outil de travail est relié indirecte axent au boîtier par des ressorts. A cet effet, les tiges de guidage sont mobiles verticalement dans des douilles de glissement prévues sur le boîtier et sont entourées de ressorts sur leur partie comprise entre l'outil de pilonnage et le plateau-pieton, sur leur partie comprise entre ce plateau et la douille de glissement, enfin sur leur partie 9b21tuEe entre cette douille et des butées solidaires des tiges de guidage. Une forme avantageuse d'exécution du nouvel engin consiste à fixer à la face inférieure du plateau piston un corps cylindrique, dans lequel pénètre une tige de guidage solidarisée à une extrémité de l'outil de pilonnage et se terminant a l'autre extrémité par une butée. Entre celle-ci et le fond dudit corps cylindrique est intercalé un ressort de compression précontraint entourant la tige de guidage. Selon une autre forme d'exécution du pilon objet de l'invention, il est possible de relier di rectement l'outil de pilonnage au boîtier de l'engin en interposant des ressorts entre l'outil et les douilles de glissement solidaires du boîtier, en prévoyant d'autres res sorts entre ces douilles et'les butées solidaires des tiges de guidage et en plaçant un ou des ressorts entre le plateau piston et l'outil, d'une part, le plateau-piston et le couvercle supérieur de l'outil ou les butées solidaires des tiges de guidage, d'autre part. En pratique, on a avantage, pour des raisons constructives, à doter le nouvel engin de ressorts précontraints entourant les tiges de guidage. Celles-ci peuvent être disposées chacune dans les angles d'un triangle équilatéral. L'invention va maintenant être décrite en se référant à plusieurs modes de mise en oeuvre choisis à titre d'exemples non limitatifs et représentés au dessin ci-annexé, dans lequel: La figure 1 montre une disposition du système masses-ressorts de l'engin conforme à la présente invention; La figure 2 montre une autre disposition du système masses-ressorts de l'engin conforme à la présente invention; La figure 3 représente de façon schématique une nouvelle construction suivant la figure 1; La figure 4 représente de façon schématique une nouvelle construction suivant la figure 2; la figure 5 représente de façon schématique une autre construction suivant la figure 2; La figure 6 représente de façon schématique une autre construction suivant la figure 2; La figure 7 est une coupe verticale d'un pilon vibrant selon l'invention; ; La figure 8 est une coupe horizontale suivant la ligne VIII - VIII de la figure 7; La figure 9 est une coupe verticale d'un autre pilon vibrant selon l'invention; La figure 10 est une coupe horizontale suivant la ligne X - X de la figure 9. En figure 1 est représentée une disposition de principe du système masses-ressorts de l'engin faisant l'objet de la présente invention. Dans cette figure: désigne la masse de la partie supérieure de l'engin, d'un moteur d'attaque, d'un réducteur et d'un carter, M2, la masse des parties mécaniques mues en ligne droite par la commande du pilon, dans le sens de l'axe Y1, la la masse de l'organe de travail (outil de pilonnage), F1, des ressorts reliant les masses M1 et M2 entre elles avec l'effet de ressorts de compression et de traction, F2, des ressorts reliant les masses M2 et M3 entre elles avec l'effet de ressorts de compression et de traction, K1, une commande à manivelle, P1, une bielle servant d'organe de liaison et de transmission entre les masses M1 et M2. Les masses M1, M2, et M3 sont relièes entre elles par des moyens de guidage appropriés, de manière a pouvoir se déplacer les unes par rapport aux autres et par rapport au produit à pilonner, dans le sens de l'axe Y1 -Y1,, les axes X1, X2 et X3 restant toujours parallèles. La figure 1 fait ressortir que la masse Mi est plus grande que la masse M3 et que cette dernière est plus grande que la masse M2. En supprimant les ressorts F1 repré sentes dans la figure 1 on obtient le principe de construction des engins de pilonnage connus, dans lesquels le plateau piston M2 est déplacé par la commande à manivelle K1 et la bielle P1, et dont les mouvements alternatifs de monte et baisse sont transmis par les ressorts F2 à l'outil de pilonnage, de manière à faire vibrer ce dernier. Dans ce cas, l'équilibre des forces entre les masses M2 et M3 est maintenu par les ressorts h , tandis que les composantes des forces agissant entra les masses M1 et M2 dans le sens vertical sont supportées exclusivement par les éléments K1 et P1 de la commande à manivelle. De ce fait, lorsque des chocs violents se produisent en pratique, ces efforts supplémentaires élevés ne sont compensés que par les organes de commande (roues dentées, vilebrequin, bielle, paliers), ce qui provoque des pressions accrues sur les flancs de dents et les paliers, d'od il résulte une forte usure de ces organes. En adoptant les ressorts F1 on obtient une liaison élastique entre les masses M1 et M2, qui sont ainsi supportées et reliées par ces ressorts. Dans le cas de cette disposition du système masses-ressorts, lorsqu'il se produit des chocs verticaux, les ressorts F1 supportent une partie des forces d'accélération des masses M1, M2 et sou- lagent ainsi les organes de commande. Tout soulagement dé siré peut être obtenu par un tarage convenable de ces ressorts, mais il y a lieu de veiller à ce que la force d'élasticité produite par eux et dirigée à l'encontre du mouvement de levage du plateau-piston M2 soit inférieure au couple moteur disponible sur le vilebrequin. La disposition représentée dans la gigure 2 permet d'obtenir le meme effet que celle représentée dans la figure 1. La masse M4 est reliée directement à la masse E6 par les ressorts de compression et de traction-24 (ressorts de support), à l'opposé de la figure 1 dans laquelle la masse1 est reliée indirectement à la masse M3 par les ressorts F1 et 22. La masse M5 est accouplée à la masse M6 par un ressort de compression et de traction 25, comme il est connu, le rôle de ce ressort de liaison F5 est donc de transmettre le mouvement d'oscillation de la masse M5 a la masse M6 alors que les ressorts w4 sont destinés à transmettre directement les chocs brutaux au boîtier de l'engin sans l'intermédiaire des organes de commande. les figures 3 à 6 schématisent différentes constructions d'engins vibrants selon l'invention. Ces constructions comportent des ressorts de compression précontraints avec avantage, pour des raisons constructives déduites de la pratique, au lieu des ressorts de compression et de traction prévus dans les figures 1 et 2. En figure 3, la partie supérieure 1 de l'engin correspondant à la masse M1 de la figure 1 renferme une commande à manivelle 2 et une bielle 3 reliée à un plateau-piston 4 correspondant à la masse M2 représentée dans la figure 1. Dans la face supérieure d'un outil de pilonnage 5, qui correspond à la masse M3 de la figure 1, sont insérées plusieurs tiges de guidage 6, mobiles verticalement dans les douilles de glissement 7 de la partie supérieure 1 de l'engin et dans les douilles 8 du plateaupiston 4. Les tiges de guidage 6 sont entourées de ressorts 9, prévus entre le plateau-piston 4 et l'outil de pilonnage 5, de ressorts 1D, disposés entre la partie supérieure 1 de l'engin et le plateau-piston 4, et de ressorts 11 interposés entre le boiter 1 et des butées supérieures 12 solidaires des tiges 6, si bien que le boîtier i, à l'état de repos, s'appuie sur l'outil de pilonnage 5 par l'intermédiaire des ressorts 10, du plateau-piston 4 et des ressorts 9. A l'état de marche, le mouvement de descente du plateau-piston 4 actionné par la commande à manivelle 2 comprime les ressorts 9 de telle sorte que l'outil de pilonnage 5 descende. En même temps, les ressorts 10 sont décomprimés, tandis que les ressorts 11 sont comprimés par l'effet. de l'abaissement des tiges de guidage 6. La montée du plateau-piston 4 a pour effet de comprimer les ressorts 10 et de décomprimer les ressorts 9, 11.. Seul l'effort de compression des ressorts il provoque la remonte de l'outil de pilonnage 5. le mouvement du plateau-piston 4 ne s'exerce donc directement sur le déplacement de l'outil de pilonnage 5 que lors de la descente de ce plateau 4. La construction représentée dans la figure 4 diffère de celle représentée dans la figure 3 en ce qu' & la face inférieure du plateau-piston 4 est fixé un salement cylindrique 14 percé d'un trou 17 par lequel pénôtre dans cet élément 14 une tige de guidage 13 solidarisée de l'outil de pilonnage 5 et pourvue à son extrémité libre d'une butée 16. Un ressort de compression 15 est prévu autour de la tige de guidage 13, ce ressort s'étendant du fond de l'élément 14 à la butée 16. Par conséquent, l'ascension du plateaupiston 4 s'exerce directement sur l'outil de pilonnage 5. Les compressions de ressorts dues à la descente et à la montée de ce plateau 4 exercent donc des efforts moteurs directs sur l'outil de pilonnage 5. Les figures 5 et 6 montrent des constructions d'engins vibrants conformes à l'invention et munies d'un système masses-ressorts correspondant à celui reprE- senté dans la figure 2. Ces constructions comprennent la partie supérieure 20 ou 40 de l'engin et une commande à manivelle 21 ou 41 destinée à déplacer un plateau-piston 26 ou 46, solidaire de l'une des extrémités d'une tige de guidage 23 ou 43, par l'intermédiaire d'une bielle 22 ou 42. Un outil de pilonnage 25 ou 45 est solidarisé de tiges de guidage 29 ou 48, mobiles dans des douilles de glissement 31 ou 50 et munies à leur extrémité libre de butées 30 ou 49. Ces tiges 29 ou 48 sont entourées de ressorts 32 ou 51, entre les éléments 30 et 31 ou 49 et 50, et de ressorts 33 ou 52, entre les douilles 31 ou 50 et le couvercle 24a ou 44a de l'outil de pilonnage 25 ou 45. En figure 5, la tige de guidage 23 et le plateau-piston 26 plongent dans une cavité cylindrique par une ouverture 24 pratiquée dans le couvercle 24a de l'outil de pilonnage 25. Un ressort 27 entoure la tige de guidage 23, entre le couvercle 24a et le plateau-piston 26. Un ressort 28 est interposé entre le plateau-piston 26 et le fond de la cavité cylindrique. L'outil de pilonnage 45 (figure 6) comporte une cavité cylindrique de dimensions supérieures à celles de la cavité de l'outil 25 (figure 5). La première renferme deux ensembles de ressorts parallèles 53, 54, ainsi que deux tiges supplémentaires pour le guidage du plateau piston 46. Ces tiges, entourées des ressorts 53, 54, sont solidarisées par leur extrémité inférieure de l'outil de pilonnage 45 et, par leur extrémité supérieure, aboutissent dans le couvercle 44a ou sont munies d'une butée. À l'état de repos, la partie 20 ou 40 prend appui sur outil de pilonnage 25 ou 45 par l'inter médiaire des ressorts 33 ou 52. A ltétat de marche, ces ressorts 33 ou 52 CoWprivent le ressort 28 ou les ressorts 54 lors de l'abaissement du plateau-piston 26 ou 46, de façon à faire descendre l'outil de pilonnage 25 ou 45. La descente si au1tene des tiges de guidage 29 ou 48 produit la décom pression des ressorts 33 ou 52 et la compression des ressorts 32 ou 51. L'abaissement du plateau-piston 26 ou 46 détermine la décompression du ressort 27 et des ressorts 53. La montée du plateau-piston 26 ou 46, au contraire, provoque la décompression des ressorts 28, 32 ou 54, 51., ainsi que la compression des ressorts 27, 33 ou 53, 52. Grace à cette disposition, le mouvement de descente et le mouvement de montée du plateau-piston 26 ou 46 agissent directement sur l'outil de pilonnage 25 ou 45. Les chocs violents sont transmis directement de l'outil 25 ou 43 au boîtier 20 ou 40 par les ressorts 33 ou 52, ce qui B pour conséquence de soulager les organes de commande et, partant, d'en réduire l'usure. Les figures 7 et 8 donnent respectivenent une coupe verticale et une coupe horizontale d'un pilon vibrant correspondant aux figures 1 et 3. Elles ne montrent que les parties importantes pour l'invention, du pilon et de ses ressorts. Un boîtier cylindrique 63 contient essentiellement une biellé 62, des tiges de guidage 64, des butées 65, des ensembles de ressorts 66, 68, 72, un plateau piston 70 et un outil de pilonnage 74. Un groupe moto-réducteur et le boîtier 63 constituent la partie supérieure 1 correspondant à la masse E11 de la figure 1 et au système masses ressorts de la figure 3. Le plateau-piston 70, des douilles de glissement 69, des axes 71 et une partie de la bielle 62 correspondent à la masse M2, alors que l'organe de travail 74, les tiges de guidage 64 et les mutées 65 correspondent à la masse M3. Les tiges 64 glissent dans les douilles 67 du boîtier 63 et dans les douilles 69 du plateau-piston 70. Il y a intérêt à ce que l'outil de pilonnage 74 soit ajusté à glissement dans le boîtier 63, si bien qu'un mouvement vertical exact peut etre obtenu par les tiges 64 et par le guidage de l'outil 74 dans le boîtier 63. Une bague 73 sert à~diriger l'huile descendante dans un marais 75. Un soufflet 76 relie le boîtier 63 à l'outil de pilonnage 74 et protège les surfaces glissantes de ces parties contre les encrassements. Un amortisseur annulaire 77 placé sur l'outil de pilonnage 74 est destiné à équilibrer les chocs produits entre cet outil et le bottier 63 par les dépassements de la course maximale. Cet amortisseur 77 peut être avantageusement remplacé par plusieurs ressorts répartis sur la circonférence de la partie cylindrique de l'outil 74. Les figures 9 et 10 donnent respectivement une coupe verticale et une coupe horizontale d'un pilon vibrant correspondant aux figures 2, 6 et comportant des ressorts de support et de liaison séparés. Des douilles de glissement 82 sont disposées dans des saillies intérieures 81 prévues sur un boîtier 80. Des villes de glissement 85 sont logées dans un plateau-piston 84. Des tiges de guidage 87, 88 sont solidarisées d'un outil de pilonnage 86. Les tiges 87 glissent dans les douilles 82 et les tiges 88 dans les douilles 85. Le boîtier 80 s'appuie sur l'outil de pilonnage 86, par l'intermédiaire de ressorts 89, 90, et dea ressorts 91, 92 relient le plateau-piston 84 à l'outil 86, de telle façon que tous les éléments oscillants puissent se déplacer les uns par rapports aux autres dans le sens vertical. Comme le font apparaître les figures 8 et 10, les tiges de guidage 64, 87., 88 constituent trois groupages de trois barres Sormant chacun un triangle équilatéral. Comme le montre la figure 9, l'utilisation de ressorts de support et de liaison séparés donne une construction de très faible hauteur d'encombrement, dont le centre de gravité est situé à un niveau peu élevé, car ces ressorts sont montés sur des tiges de guidage séparées, les uns & cssté des autres, au lieu d'hêtre superposés suivant la figure 7. Pour toutes les autres parties, l'engin représenté par la figure 9 est identique à celui représenté par la figure 7. Une lubrification efficace du nouvel engin peut entre obtenue par l'installation d'une petite pompe a piston dans le marais 75 (figure 7). Dans ce cas, le déplacement du plateau-piston 70 par rapport à outil de pilonnage 74 peut être utilisé pour la commande directe ou indirecte de la course de refoulement du piston de ladite pompe, la course d'aspiration de ce piston pouvant être déclenche par un ressort de rappel. On ne prévoit aucune pince pour la liaison de ce piston et du plateau 70. L'huile serait refoulée sur les points de lubrification importants, à travers une ou des conduites, qui aboutiraient sensiblement'au niveau des butées 65, où elles pourraient être maintenues en place. Ce système de lubrification permet de lubrifier toutes les surfaces frottantes (réducteur et commande à manivelle compris) à l'abri des influences gênantes du mouvement des différentes organes et du frottement interne, qui absorberait de la puissance ou se répercuterait sur les pièces de commande. La pompe peut être agencé pour ne refouler que quelques centimètres cubes d'huile par course. Revendications 1. - Pilon vibrant entouré d'un boîtier et dont l'outil de pilonnage est actionné par un moteur par l'intermé diaire d'un mécanisme de commande à manivelle, d'un plateau-piston, guidé par des tiges, et de ressorts interposés entre 11 outil et le plateau-piston, ledit pilon étant remarquable en ce que l'outil de pilonnage est relié directement au boîtier par des ressorts. 2. - Pilon selon la revendication 1, remarquable par des tiges de guidage reliées i l'outil de pilonnage, 3. - Pilon selon la revendication 2, remarquable en ce que les tiges de guidage sont mobiles verticalement dans des douilles de glissements prévues sur le boîtier et sont entourées de ressorts sur leur partie comprise entre l'outil de pilonnage et le plateau-piston, sur leur partie comprise entre ce plateau et la douille de glissement, enfin sur leur partie située entre cette douille et des butées solidaires des tiges de guidage. 4. - Pilon selon la revendication 3, remarquable en ce que l'on fixe au la face inférieure du plateau-piston un corps cylindrique, dans lequel pénètre une tige de guidage solidarisée à une extrémité de 11 outil de pilonnage et se terminant à l'autre extrémité par une butée, w ressort de compression précontraint entourant la tige de guidage étant intercalé entre la butée et le fond dudit corps cylindrique. 5, - Pilon selon la revendication 2, remarquable en ce que l'on peut interposer des ressorts entre l'outil et les douilles de glissement solidaires du boîtier, prévoir d'autres ressorts entre ces douilles et les butées B0- lidaires des tiges de guidage et placer un ou des ressorts entre le plateau-piston et l'outil, d'une part, le plateau-piston et le couvercle supérieur de l'outil ou. les butées solidaires des tiges de guidage, d'autre part d, - Pilon selon l'une quelconque des revendications pré- cédantes, remarquable par des ressorts précontraints entourant les tiges de guidage. 7. - Pilon selon l'une quelconque des revendications pré cémentes, remarquable en ce que les tiges de guidage sont disposées chacune dans les angles d'un triangle équilatéral.