Brevet FR2183571A1 — publié le 19731221

La présente invention concerne un dispositif de malaxage des sols agencé pour & re tiré par un véhicule tracteur et destiné à Qtre utilisé aussi bien pour l'agriculture que pour des travaux publics. On connaft des dispositifs de ce genre destinés à l'agriculture, qui comprennent un caisson sur lequel sont montés plusieurs porte-outils rotatifs, ainsi qu'un levier reliant le caisson au tracteur et des moyens pour commander la rotation des porteoutils à partir du tracteur. Dans ces dispositifs, I'entranement en rotation des porte-outils est assuré par une boite d'engrenages commandant des jeux de pignons associés aux porte-outils, cette bote étant elle-même actionnée par le tracteur, par 1' intermé- diaire d'un arbre de prise de force. Ces systèmes d'engrenages permettent de faire tourner l'ensemble des rotors porte-outils à une vitesse bien définie. Lorsqu'on veut obtenir une vitesse de rotation différente, il faut changer les jeux de pignons ce qui présente divers inconvénients : pertes de temps pour le démontage et le remontage des pignons, nécessité de disposer d'un jeu de pignons pour chaque vitesse de rotation, risque de perte d'accessoires, difficulté pour combiner la vitesse de rotation des porte-outils avec la vitesse du tracteur. Ces dispositifs présentent encore d'autres inconvénients - La bote de vitesse étant entraînée en rotation par le moteur du tracteur, la puissance de ce moteur doit être d'autant plus élevée que la terre à malaxer est plus dure ou que l'on veut disposer d'un nombre de porte-outils plus élevé. En pratique la puissance nécessaire peut varier entre 85 et 120 chevaux environ. - La transmission mécanique du mouvement par des systèmes d'engrenages entraîne une importante perte de puissance qui abaisse très sensiblement le rendement de l'appareil. - Tous les porte-outils sont solidaires en rotation de la bote de vitesse, de sorte que l'arrêt d'un seul des porte-outils par un obstàcle dur entraîne le blocage de l'ensemble des porte-outils, avec risque de rupture des pignons. Par ailleurs, dans certains appareils connus, on a prévu d'incliner sur leur trajectoire les lames coupantes constituant les outils, afin de diminuer la surface de frottement de l'outil sur le sol et d'augmenter l'effet de coupe. Toutefois cette inclinaison n'est pas réglable, ce qui empêche de l'adapter à la nature du sol à travailler et limite par conséquent dans nombre de cas l'amélioration escomptée. L'invention a pour but de remédier à ces divers inconvénients en réalisant un dispositif dans lequel le système de transmission du mouvement ne nécessite aucun démontage et remontage de pièces pour changer de vitesse, tout en étant capable de fonctionner avec un tracteur de puissance moyenne et avec un rendement très supérieur à celui des appareils connus. Le dispositif de malaxage des sols visé par l'invention est agencé pour être tiré par un véhicule tracteur, et comprend un caisson sur lequel est monté au moins un porte-outils rotatif ce dispositif comprenant également un levier reliant le caisson au tracteur et des moyens pour commander la rotation du porteoutils à partir du tracteur. Suivant l'invention, ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte au moins un moteur hydraulique pour l'entraînement du porte-outils. rigidement rigidement Cet entratnement n'est donc pas/tributaire de la vitesse du tracteur, ce qui représente un avantage considérable. Suivant une réalisation préférée, le moteur hydraulique est rotatif, et le dispositif comprend une pompe hydraulique disposée sur le levier reliant le caisson au tracteur, cette pompe alimentant le moteur et étant commandée à partir du tracteur. La transmission mécanique du mouvement par botte de vitesse et systèmes de pignons est ainsi remplacée très avantageusement par un système hydraulique dans lequel les pertes d'énergie sont réduites à des valeurs très faibles, ce qui assure au dispositif un rendement optimum. D'autres particularités et avantages de l'invention apparat- tront encore au cours de la description détaillée qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, on a représenté une réalisation de l'invention. La figure 1 est une vue en perspective avec arrachement partiel d'une réalisation du dispositif conforme à l'invention. La figure 2 est un schéma du système hydraulique assurant l'entraînement des porte-outils. La figure 3 est une vue de dessus de la réalisation de la figure 1, le caisson étant représenté dans deux positions successives. La figure 4 est une vue en élévation latérale de la réalisation de la figure 1. La figure 5 est une vue en élévation partielle montrant le système d'attache du dispositif au véhicule tracteur. La figure 6 est une coupe axiale partielle du caisson et du système d'articulation du levier sur le caisson. La figure 7 est une coupe suivant VII-VII de la figure 6. La figure 8 est une coupe partielle montrant la liaison entre un moteur hydraulique et le porte-outils correspondant. La figure 9 est une vue de dessus d'un porte-outils à quatre branches. La figure 10 est une coupe partielle d'un porte-outils. Les figures 11 et 12 sont des vues d'un outil en élévation décalées de 90 degrés. La figure 13 est une coupe transversale dSune branche d'un porte-outils sur laquelle est monté un outil. Sur la vue en perspective de la figure 1, on voit que le dispositif de malaxage des sols selon lXinvention comprend un caisson 1 sur lequel sont montés quatre porte-outils rotatifs 2 semblables auxquels sont fixés des outils 5 formés par des lames coupantes, ce dispositif comprenant également un levier 3 reliant le caisson 1 à un véhicule tracteur non représenté. Une roue non représentée est attachée d'une manière connue au caisson 1 du côté opposé au levier 3, et supporte le dispositif lorsque celui-ci n'est pas utilisé. A chaque porte-outils 2 est accouplé un moteur d'entraînement hydraulique rotatif 4 d'un type connu monté sur le caisson I et fixé à celui-ci par des boulons 41. Une pompe hydraulique 6 disposée sur le levier 3 alimente les moteurs 4 par un système de canalisations 7. Cette pompe est entraînée à partir du tracteur par un arbre rotatif de prise de force 8 et son débit, qui règle la vitesse de rotation des moteurs 4, est commandé par un bras 20 accessible du siège du conducteur. Le caisson 1 est aménagé en réservoir pour recevoir l'huile d'alimentation de la pompe 6 et des moteurs 4. L'huile y est introduite par un orifice (non visible) recouvert par une plaque 30 fixée sur la face supérieure du caisson 1 par des écrous 40. Les circuits de ce système hydraulique seront décrits plus loin d'une manière détaillée. Le levier 3 est rendu fixe par rapport au tracteur gracie à un système connu d'attache en trois points 9, 11, 12 (figure 5). Ce système comporte deux pièces métalliques 13 coudées, fixées d'une part aux points 9, 11 respectivement, et d'autre part au point 12 par l'intermédiaire d'une barre 14. Le levier 3 est par ailleurs relié au caisson 1 par des moyens d'articulation 15 comprenant un tube central 16 monté sur le caisson 1, et une barre cylindrique 17 sensiblement perpendiculaire au tube 16 et montée à coulisse à travers le tube 16 de façon à pouvoir tourillonner dans ce dernier. Ce dispositif d'articulation, qui sera décrit plus loin, est agencé de façon à permettre la rotation du caisson 1 autour du tube 16, qui est sensiblement vertical, et autour de l'axe sensiblement horizontal de la barre 17. Deux vérins hydrauliques 18, 19 alimentés par la pompe 6 grâce à des canalisations 50, 60 sont montés de part et d'autre de cette dernière sur le levier 3 et sont reliés au caisson 1 de façon à pouvoir commander les déplacements de celui-ci par rapport au levier 3. Le vérin 18 est fixé à un joint articulé 22 lui-m8me monté sur l'embase 21 du levier 3 ce qui permet au vérin 18 de s'incliner sur l'horizontale quand le caisson 1 bascule lui-mtme autour de l'axe de la barre 17. L'actionnement du vérin 18 entraîne la rotation du caisson 1 dans un plan sensiblement horizontal, autour de l'axe du tube 16 (figure 3). Le vérin 19 est fixé à la partie supérieure du levier 3 et fortement incliné de manière à pouvoir faire basculer le caisson 1 autour de l'horizontale lorsque le vérin 19 est actionné (figure 4). On va maintenant décrire, en se référant à la figure 2, les circuits du système hydraulique constitué par la pompe 6 et les moteurs d'entraînement 4. Le caisson 1 alimente la pompe 6 par des canalisations 23, 24, cette pompe 6 comportant deux corps semblables 6a, 6b reliés respectivement aux canalisations 24 et 23, le corps de pompe 6b étant de plus relié à l'arbre de prise de force 8 avec interpose tion d'un multiplicateur de vitesse 10. Chacun des corps 6a, 6b alimente deux moteurs hydrauliques 4 par l'intermédiaire, pour chaque moteur 4, d'un limiteur de débit 25 et d'un distributeur 26 connus en eux-memes, et communiquant par une canalisation haute pression 27. Chaque moteur 4 comprend deux entrées 28, 29 reliées au distributeur 26 par deux canalisation 31, 32, et une sortie 33 reliée au caisson 1 par une canalisation basse pression 34 d'évacuation d'huile. Le moteur 4 tourne donc dans un sens ou dans l'autre selon que huile y pénètre par l'une ou l'autre des entrées 28, 29. Le distributeur 26 comprend un tiroir 75 présentant trois compartiments 75a, 75b, 75c qui peuvent être positionnés successivement entre les canalisations 27, 31, 32 et des canalisations 36, 37 reliées au réservoir. Lorsqu'on positionne ainsi le compartiment 75a, l'huile entre dans le moteur 4 par la canalisation 32 et l'entrée 29, et circule dans le sens opposé dans les canalisations 31 et 36. Ces sens de circulation, ainsi que le sens de rotation du moteur 4, sont inversés lorsqu'on remplace le compartiment 75a par le compartiment 75c. Enfin le compartiment médian 75b permet de couper l'arrivée d'huile vers le moteur 4. Un conduit de sûreté 35 intérieur au compartiment médian 75b du distributeur 26 met en communication les canalisations 31, 32 et permet l'évacuation d'un trop-plein d'huile éventuel vers le caisson 1 par les canaux 36, 37, un filtre 38 étant monté sur ce dernier. Des canalisations 39, permettant également d'évacuer un possible surplus d'huile, relient entre eux les deux limiteurs de débit 25 dépendant d'un corps de pompe 6a ou 6b. Chaque distributeur 26 comprend encore une valve 42 reliée d'une part à la canalisation 27 et d'autre part au canal 36. Cette valve 42 permet l'évacuation de huile vers le caisson 1 par le canal 37, en cas de blocage du moteur 4 correspondant. Chaque limiteur de débit 25 est muni d'une poignée 70 de réglage manuel du débit d'huile. Le corps de pompe 6b est relié par un conduit 76 à un distributeur 77 alimentant en huile les vérins 18, 19 par les canalisations 50, 60 respectivement, ces vérins communiquant entre eux par une tubulure 79 (non représentée sur la figure 19. Une tige de réglage 78 montée sur le distributeur de façon à être accessible du siège du conducteur permet à celui-ci d'actionner soit l'un seulement des vérins 18, 19, l'autre se rétractant alors corrélativement, soit les deux vérins simultanément. Quand l'un seulement des vérins 18, 19 est actionné, de l'huile passe vers le second vérin par la tubulure 79 et rétracte ce dernier. L'huile contenue en surplus dans ce second vérin est alors évacuée vers le distributeur 77 d'où elle parvient ensuite au caisson 1 par une canalisation de sortie 80. Quand les deux vérins 18, 19 sont actionnés en même temps, le caisson 1 et les porte-outils 2 effectuent un double mouvement de rotation autour de la barre 17 (figure 1) et du tube central 16. On décrira maintenant, en se reportant aux figures 6-7 l'articulation du caisson 1 et du levier 3. Le tube 16 traverse de part en part le caisson 1 auquel il est fixé en translation par une plaque annulaire 43, soudée autour du tube6, sur la face supérieure du caisson 1. Le tube central16 est de plus maintenu par une rondelle 44, un écrou 45 et un contreécrou 46 disposés sur la face inférieure du caisson 1 autour du tube 16. On voit que ce montage permet au caisson 1 d'exécuter un mouvement de rotation dans un plan horizontal (figure 3) autour du tube central16 lorsque le vérin 18 est actionné, le tubel6 restant fixe. Ce dernier est d'autre part traversé, comme on l'a vu plus haut, par une barre d'attache 17 montée sensiblement perpendiculaire à l'axe du tube 16 et emboîtée à ses extrémités dans les deux pièces terminales 47 du levier 3, cette barre 17 étant fixée aux pièces 47 par un écrou 48 et une rondelle 49. La barre d'attache 17 est également montée à coulisse dans des manchons 51, 52 soudés respectivement au tube16 et aux pièces terminales 47, ces manchons 51, 52 augmentant la surface portante de la barre 17. Lorsque le vérin 19 (figure 4) est actionné, l'ensemble comprenant le caisson 1 et le tube 16 peut donc basculer en tournant autour de la barre 17 qui reste fixe. Le caisson 1 peut ainsi prendre diverses inclinaisons référencées 53, 54, de part et d'autre de la position horizontale 55, ce qui incline corrélativement les outils 5 par rapport à la surface du sol. En se reportant maintenant à la figure 8, on voit que chaque moteur hydraulique 4 comporte un arbre cannelé 56 accouplé au porte-outils 2 par un arbre 65. L'arbre 56 entraîne l'arbre d'accouplement 65 grâce à des cannelures extérieures 56a emboîtées dans des cannelures intérieures correspondantes de l'arbre 65, qui traverse un compartiment ménagé dans le caisson 1 par une cloison cylindrique 57. Le moteur 4 est entouré à sa base par une plaque annulaire 58 et fixé au caisson par des boulons 41 traversant cette plaque 58 et un cerclage circulaire 59 soudé au caisson 1. Des paliers 61, 62 à roulements à billes 61a, 62a, séparés par une entretoise 63 et maintenus par un écrou de blocage 64, sont montés autour des arbres 56, 65. Le palier 62 est disposé sur une cuvette de support 90 fixée à la face inférieure du caisson 1 par des boulons 91, des joints d'étanchéité 92 étant de plus montés entre cette cuvette 90 et 12 arbre 65. Ce dernier entraîne le porte-outils 2 en rotation grâce à des cannelures périphériques 93 engagées dans des cannelures intérieures 94 du porte-outils 2 (figures 9, 10). Chaque porte-outils 2 comprend quatre branches semblables 66 décalées de 90 degrés (figure 9) et comportant chacune à son extrémité un logement 67 de forme cylindrique (figures 9, 10). Ces logements sont munis de cannelures intérieures 68 adaptées pour recevoir une denture 69 agencée sur un support cylindrique 71 de chaque outil (figures 11, 12). Le support 71 est prolongé par une tige filetée 72 qui permet la fixation de outil 5 au porte-outils 2 par un écrou 73 ligure 1) vissé sur ltextrémité de cette tige 72. Les lames coupantes constituant les outils 5 dans l'exemple décrit peuvent donc être orientées par rapport à leur trajectoire d'un angle réglable selon les besoins, par positionnement approprié du support 71 dans les cannelures 68 des logements 67, l'outil 5 pouvant être fixé dans des positions telles que 5a et 5b (figure 13). Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant Le conducteur du tracteur règle d'abord l'orientation des lames 5 sur leur trajectoire puis, après mise en route du tracteur, commande le débit de la pompe 6 donc la vitesse de rotation des moteurs 4 par manoeuvre du bras 20 (figure1). La vitesse de rotation des lames 5 et leur orientation sur leur trajectoire dépendent à la fois de la nature du sol à malaxer, de la vitesse du tracteur, et de la nature particulière du travail à effectuer. Pour un sol meuble par exemple, on pourra régler cette vitesse de rotation à une valeur plus grande que pour un sol dur. Les moteurs 4 et les lames 5 étant mis en rotation, le conducteur du tracteur peut ensuite actionner les vérins hydrauliques 18, 19 soit séparément, soit en même temps, par commande de la tige d'actionnement 78. Comme on l'a vu plus haut, si le vérin 18 seul est actionné, le caisson 1 et les porte-outils 2 tournent dans un plan horizontal autour du tube central 16. Une telle inclinaison, d'environ 30 degrés au maximum, permet d'obtenir un recouvrement des chemins parcourus par les lames 5, comme le montre la figure 3, suffisant pour qu'aucune partie du sol ne reste non travaillée entre les lames 5 associées aux différents porte-outils 2. Si seul le vérin 19 est actionné, le caisson 1, le tube 16 et les lames coupantes 5 basculent autour de l'axe sensiblement horizontal matérialisé par la barre d'attache 17, et les lames 5 s'inclinent par rapport au sol, comme le montre la figure 4. Une inclinaison maximum du caisson 1 de 10 degrés environ de part et autre de l'horizontale est très suffisante pour les diverses applications possibles de l'invention. Les deux mouvements précédents peuvent être combinés comme on l'a vu plus haut. En agriculture, si l'on veut par exemple faire du déchaumage, on actionnera le vérin 19 de façon à donner aux lames 5 l'inclinaison correspondant à la position du caisson 1 référencée par 53 sur la figure 4. Les lames 5 rejettent alors les plantes parasites vers l'arrière après les avoir soulevées. Si l'on veut décaper des prairies, on règle les vérins 18, 19 de façon que le caisson 1 prenne la position référencée par 55, les lames 5 étant alors sensiblement perpendiculaires au sol. La position 54 du caisson 1 est celle que l'on doit lui donner si l'on veut enfouir dans le sol du fumier ou des engrais. Un exemple d2application aux travaux publics du dispositif prévu par l'invention consiste à l'utiliser pour enfouir dans le sol des matériaux durcissant ce dernier, afin de réaliser des aires de stationnement pour les véhicules. Les avantages de ce dispositif sont les suivants - Le système hydraulique prévu par l'invention rend l'entrai- nement des porte-outils indépendant de la puissance du tracteur, car ctest la pompe hydraulique qui fournit la puissance requise. Ceciévite de devoir utiliser des tracteurs de forte puissance, une puissance de 65 CV par exemple étant largement suffisante. - Ce système hydraulique offre à l'utilisateur une plage continue pour les vitesses de rotation des outils S, grâce à la pompe à débit variable. Cette plage de vitesses, qui s'étend de préférence de 150 tours/minute à 400 tours/minute environ, fait gagner un temps précieux au conducteur et facilite considérablement son travail. - L'entraînement des outils 5 par des moyens hydrauliques et l'accouplement direct de chaque moteur 4 au porte-outils 2 correspondant assurent au dispositif un rendement très supérieur à celui des machines à engrenages. Par exemple, pour une vitesse de 400 tours/minute, le rendement effectif est de 0,95. - Les porte-outils 2 sont disposés à des intervalles suffisants pour qu'il n'y ait pas entrecroisement des trajectoires des outils 5 de deux porte-outils 2 adjacents. Ceci augmente la sécurité de fonctionnement du dispositif. part, part, chaque porte-outils 2 étant associé à un moteur d'entraînement 4, la synchronisation de la rotation de ltensemble des outils 5 n'est plus nécessaire. De cette manière, si un obstacle bloque la rotation de l'un des porte-outils 2, les autres porte-outils peuvent continuer à tourner normalement et tout risque de dommages à l'appareil est écarté. - Le recouvrement des zones parcourues par les outils qui, dans certains dispositifs connus, est obtenu par l'entrecroise- ment des trajectoires des outils de deux porte-outils voisins, est dans l'invention avantageusement réalisé par rotation du caisson 1 autour du tube central 16 sous l'action du vérin 18. - Les verins 18, 19 ont encore l'avantage de stabiliser le caisson 1 de part et d'autre du levier 3 pendant l'avance du tracteur. - Les cannelures 68 des porte-outils 2 et les dentures 69 des outils 5 permettent de régler ltorientation de ces derniers sur leur trajectoire en fonction de la nature du sol et du travail à effectuer. Bien entendu, la réalisation décrite peut recevoir de nombreuses variantes d'exécution sans que l'on sorte pour autant du cadre de l'invention. Ainsi le nombre de porte-outils 2 et le nombre de lames S peuvent varier. De même, on peut remplacer les lames coupantes 5 par d'autres outils prévus pour des fonctions différentes. On peut également monter des appareils divers sur le caisson 1, tels que semoirs, réservoirs à eau ou à engrais, réservoirs de ciment (pour les travaux publics). Selon le type des outils montés sur le dispositif, ce dernier peut à lui seul remplacer, dans ses applications à l'agriculture, plusieurs types d'engins tels que charrues, cultivateurs à dents, pulvérisateurs, herses, broyeurs, défricheurs. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif de malaxage des sols agencé pour etre tiré par un véhicule tracteur, comprenant un caisson sur lequel est monté au moins un porte-outils rotatif, ce dispositif comprenant également un levier reliant le caisson au tracteur et au moins un moteur hydraulique rotatif pour l'rntralnement du du porte-outils, caractérisé en ce qu'il comprend une pompe hydraulique alimentant le moteur, disposée sur le levier reliant le caisson au tracteur et commandée à partir du tracteur, et en ce qutil comporte au moins un vérin hydraulique et des moyens d'articulation du levier sur le caisson montés pour permettre une rotation du caisson et de l'ensemble des porte-outils autour d'un axe sensiblement horizontal et/ou d'un axe sensiblement vertical. 2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'articulation comportent un tube sensiblement vertical monté sur le caisson de façon que ce dernier puisse tourner autour dudit tube, ainsi qu'une barre fixée au levier et montée à coulisse à travers ledit tube. 3. Dispositif conforme à l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les vérins sont montés sur le levier reliant le caisson au véhicule tracteur. 4. Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour régler l'orientation des outils par rapport à leur trajectoire. 5. Dispositif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que le porte-outils comporte des logements cannelés inté rieurem,ent et en ce que les outils comportent un support présentant une denture extérieure agencée pour permettre l'embottement de chaque support dans le logement correspondant du porte-outils. 6. Dispositif conforme à ltune des revendications t à 5, caractérisé en ce que le caisson est aménagé pour recevoir huile d'alimentation de la pompe et des moteurs hydrauliques.