Brevet FR2143538A1 — publié le 19730209

La présente invention concerne les rouleaux compresseurs à secousses On utilise couramment aujourdthui ces rouleaux pour le compactage du sol, du bitume ou de toute autre matière de revêtement du sol . Les vibrations ou secousses du rouleau sont en général produites à laide d'une ou plusieurs masses excentrées disposées sur un arbre rotatif moteur s'étendant axialement à travers le tambour du rouleau .On obtient des forces dynamiques variables en faisant varier la vitesse de rotation de cet arbre et de ces masses. On rait varier ces forces pour modirier l'amplitude du mouvement du tambour, c 'est-à-dire sa course verticale par rapport à la surface du sol I1 est hautement souhaitable que l'opérateur ait la possibilité de régler avec précision cette amplitude .Cela en raison du fait que l'on obtient pour le compactage des résultats optimals lorsqu'on fait vibrer la matière du sol à sa fréquence de résonance ou au voisinage de celle-ci .I1 est bien connu que,lorsqu'on rait fonctionner un vibrateur dans une gamme de fréquences( nombres de vibrations par minute) avec une force dynamique constante, il existe une fréquence à laquelle le sol vibre beaucoup plus fortement qu'à toute autre .Toutefois, avec une force dynamique constante , l'ait plitude et a fréquence des vibrations ne sont pas séparables .Une fréquence élevée ( de rotation) entrasse une amplitude élevée (du mouvement vertical) et une faible fréquence , une faible amplitude. I1 n'est done actuellement pas possible avec les rouleaux compresseurs à secousses connus d'obtenir avec la précision voulue le réglage de l'amplitude à n'importe quelle fréquence donnée Dans certaines situations , telles que le compactage d'un matelas de bitume routier , il est souhaitable que les vibrations du rouleau présentent une fréquence élevée , mais avec une faible amplitude et, dans d'autres situations , il peut être souhaitable d'avoir une faible fréquence de vibration pour une amplitude relativement élevée C'est pourquoi l'invention a pour but la réalisation d'un rouleau compresseur à secousses dont on puisse régler l'amplitude des vibrations indépendamment de la fréquente A cet effet l'invention a pour objet un 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 apparattre des vibrations du tambour, caractérisé en ce que ces moyens comprennent une chambre qui peut tourner avec l'ensemble rotatif et qui est située à une certaine distancie radiale de l'axe de celui-ci , cette chambre étant conçue pour contenir un liquide, et des moyens pour régler à volonté la quantité de liquide contenue dans la chambre Une telle disposition permet à l'opérateur de régler l'amplitude du mouvement du tambour,pour n'importe quelle fréquence donnée, par réglage de la quantité de liquide contenue dans la chambre de façon à faire varier la raleur du déséquilibre de l'ensemble rotatif autour de son axe Cet ensemble rotatif est de préférence équilibré autour de son axe lorsque la chambre est vide , de sorte que la valeur du déséquilibre est directement proportionnelle à la quantité de liquide contenue dans la chambre L'ensemble rotatif comprend un arbre dans lequel est ménagée la chambre, celle-ci s'étendant dans le sens de la longueur de cet arbre Les moyens qui permettent le réglage à volonté de la quantité de liquide contenue dans la chambre comprennent de préférence un réservoir de liquide , un premier conduit reliant ce réservoir à la chambre, une source de gaz sous pression,un un second conduit reliant cette source à la chambre, un troisième conduit reliant cette même source au réservoir et des vannes pour ouvrir et fermer à volonté les second et troisième conduits La manoeuvre de ces vannes permet d'ouvrir la source de gaz sous pression vers la chambre de raçon à déplacer du liquide de cette chambre vers le réservoir par 11 intermédiaire du premier conduit ou d'ouvrir cette source vers le réservoir de façon à déplacer du liquide de ce réservoir vers la chambre, encore par l'intermé- diaire du premier conduit D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés sur lesquels la Fiv l représente une vue latérale en perspective d'un rouleau compresseur à secousses autopropulsé, conforme à l'invention; la Fg.2 représente une vue verticale à plus grande échelle du tambour de la Fig.l en coupe suivant la ligne 2-2 de cette Fig., certains constituants du mécanisme vibratoire n'étant représentés que schématiquement ;; les Fig.3 et 4 représentent des vues partielles analogues en section transversale à travers la partie inférieure du tambour et permettant de démontrer la relation existant entre la quantité de liquide contenue dans la chambre excentrée et l'amplitude du mouvement du tambour le rouleau compresseur à secousses autopropulsé 10 représenté comprend un bloc 11 à rouleau et un bloc 12 de propulsion Ce bloc de propulsion comprend un châssis 14 monté sur des roues motrices 15 qui sont entratnées par un moteur logé dans un carter 16.A partir d 'un poste d'opérateur 18, on peut manoeuvrer , outre diverses commandes hydrauliques 19 et 20 ,un volant de direction 17 qui commande un mécanisme permettant de régler l'un par rapport à l'autre les blocs 11 et 12 autour d'un axe de tourillonnement ver- tical qui les relie Le bloc 11 à rouleau comprend un chassies 21 qui est relié au bloc 12 par l'axe précité Les longerons latéraux de ce châssis portent des paliers coaxiaux 22 (Fig.2) dans lesquels tourillonnent les extrémités 24 d'un ensemble rotatif constitué par un arbre transversal 25.Le rouleau comprend en outre un tambour cylindrique 26 présentant deux parois extrsmes circulaires parallèles 27 qui sont reliées entre elles par une paroi annulaire 28 destinée à ve- nir au contact du sol Les parois 27 portent des roulements coaxiaux 29 dans lesquels tourillonnent des parties 30 de l'arbre 25 qui sont adjacentes, vers ltintérieur, aux extrémités 24. On comprend donc que l'arbre 25 peut tourner par rapport au chassis 21 et que le tambour 26 peut tourner sur cet arbre 25.Cet arbre 25 et ce tambour 26 peuvent par conséquent tourner à des vitesses différentes autour d'un axe commun L'arbre sert en fait d'essieu au tambour lorsqu on déplace celui-ci sur la surface du sol I1 est prévu des moyens pour entratner en rotation l'arbre 25 et pour créer des vibrations dans celui-ci pendant qu'il tourne. Un moteur hydraulique 34 est monté de façon convenable sur le chAssis 21 et il est relié à une extrémité de l'arbre 25 de façon à 1'entratner -. Le fluide hydraulique circule entre un réservoir non représenté disposé sur le châssis 14 et le moteur 34 par l'intermédiaire de conduites 35 et 36. A son autre extrémit, l'arbre 25 présente un passage axial 37 dont l'extrémité est filetée intérieurement pour permettre la fixa tion d'un Joint tournant 38. Dans l'arbre 25 est également ménagée une chambre cylindrique de forme allongée 39 qui s'étend sur pra tiquement toute la longueur de l'arbre . Cette chambre est décalée d'un côté par rapport à l'axe de l'arbre de raçon à être en position excentrée Un tube 40 sort du Joint 38 pour s'étendre à l'intérieur du passage 37. L'extrémité de ce tube 40 est munie d'un Joint d'étanchéité 41 disposé entre le tube et la paroi du passage 37. Des passages radiaux 44 et 45 relient le passage 37 à la chambre 39 respectivement de part et d'autre du joint 41. Un réservoir de liquide 46 est monté en un certain point sur le châssis 14 et est relié par une conduite pour liquide 47 au Joint 38. A l'intérieur de ce Joint, cette conduite 47 communique librement avec le passage 37 , mais pas avec l'intérieur du tube 40. Par conséquent, du liquide peut passer du réservoir 46 dans la chambre 39 par l'intermédiaire de la conduite 47, du Joint 38 et des passages 37 et 45. Une bâche 50 d'alimentation en air sous pression est également montée sur le chassies 14. Une conduite 51 relie cette bâche 50 au réservoir 46 et comporte une vanne de fermeture 52. Une conduite 54 s'étend entre la banche 50 et le Joint 38 pour la relier à travers ce Joint à l'intérieur du tube 40. Une vanne de fermeture réglable 55 est montée sur cette conduite 54. Par consiquent, lorsque la vanne 52 est ouverte et la vanne 55 fermée, de l'air sous pression stécoúle dans le réservoir 46, répoussant ainsi le liquide qui y est contenu à travers la conduite 47, puis dans la chambre 39.Par ailleurs; lorsque la vanne 52 est fermée et la vanne 55 ouverte, ltair sous pression s'écoule à travers la conduite 54, le tube 40 et le passage 44, repoussant ainsi le liquide contenu dans la chambre 39 en retour vers le réservoir 46 à travers les passages 45 et 37 et la conduite 47. Le réservoir 46 est muni d'une vanne 43 qui est normalement fermée, mais que lton ouvre pour mettre l'intérieur du réservoir à l'atmosphère lorsqu'on ma oeuvre le système pour faire revenir le liquide dans ce réservoir. Dtune façon analogue , la conduite 54 est munie d'une sanve de décharge 53 qui est normalement fermée, mais que l'on ouvre pour permettre à l'air de s'échapper de la conduite 54 lorsqu'on ma oeuvre le système pour déplacer du liquide du réservoir 46 vers la chambre 39. I1 est prévu les moyens convenables , tels que les commandes 19, pour actionner les vannes 52,53,54 et 55 à partir du poste 18 de l'opérateur Bien que l'on ait décrit ici une commande du système à l'air, on peut utiliser avec la meme efficacité d'autres gaz sous pression. On remarquera que l'arbre 25 est quelque peu plus large en 60 (Fig.2) du c8té qui présente la chambre 39. Ceci est prévu pour répartir la masse de l'arbre autour de son axe . De ce fait, lorsque la chambre 39 est side, l'arbre est équilibré et, lorsqu'il tourne, il ne transmet aucune force vibratoire au sol. Lorsqu'on se sert du rouleau avec la chambre 39 tide, seules les forces statiques dues L la masse de la machine sont transmises au sol Dans ces conditions, il ne servirait à rien de faire tourner l'arbre 25 à l'aide du moteur 34 et on le laisse donc en position rixe de sorte qu'il ne sert que d'axe ou d'essieu au tambour 26. Pour provoquer des forces vibratoires dans le tambour, on ou vre la vanne 52, ce qui provoque un écoulement de liquide dans la chambre 39 Le poids du liquide présent dans la chambre 39 qui est disposée de façon excentrée amène l'arbre 25 à ne plus être équilibré .11 s'ensuit que, lorsque 1'arbre 25 est entratné par le moteur 34 , cet arbre va vibrer en raison de la force centrifuge correspondant à la masse ajoutée et ses vibrations vont être transmises par l'intermédiaire des paliers 29 au tambour, puis au sol G. Plus la quantité de liquide admise dans la chambre 39 est éle vée , plus sera grande l'amplitude des vibrations La preuve en est présentée sur les Fig.3 et 4. Lorsque la chambre est remplie au voisinage de sa capacité totale , comme sur la Fig.3, l'amplitude des vibrations du tambour , indiquée par les flèches a-a ,est notablement supérieure à l'amplitude indiquée par les flèches b-b sur la Fig.4 pour laquelle la chambre 39 contient une quantité mi nimbe de liquide .On peut ainsi faire varier de raçon notable 1' am- plitude des vibrations pour n'importe quelle vitesse de rotation donnée de l'arbre 25. Dans la mesure où on peut faire varier de zéro à un maximum la vitesse de rotation de l'arbre et où on peut faire varier à volonté la quantité de liquide contenue dans la chambre 39, on peut obtenir un réglage très fin des forces dynamiques . Cette ca ractéristique n1 existe pas dans les mécanismes connus dans lesquels l'amplitude est créée par la vitesse de rotation et n'est par consaquent pas séparable de celle-ci REVENDICATIONS I -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 apparaltre des vibra tions du tambour, caractérisé en ce que ces moyens comprennent une chambre (39) qui peut tourner avec l'ensemble rotatif (25)et qui est située à une certaine distance radiale de l'axe de celui-ci,cette chambre étant conçue pour contenir un liquide, et des moyens pour régler à volonté la quantité de liquide contenue dans la chambre 2- Rouleau compresseur suivant la revendication I,caractéri- sé en ce que l'ensemble rotatif (25) est équilibré autour de son axe lorsque la chambre (39) est vide. 3- Rouleau compresseur suivant l'une quelconque des revendications I et 2, caractérisé en ce que l'ensemble rotatif comprend un arbre (25) dans lequel est ménagée la chambre (59),celle-ci s'étendant dans le sens de la longueur de cet arbre. 4- Rouleau compresseur suivant l'une quelconque des revendications I à 3,caractérisé en ce que les moyens qui permettent le réglage à volonté de la quantité de liquide contenue dans la chambre ( 39) comprenant un réservoir de liquide (46),un premier conduit (47) reliant ce réservoir à la chambre, une source de gaz sous pression (50) > un second conduit (54) reliant cette source à la chambre, un troisième conduit (51) reliant cette même source au réservoir et des vannes (55 > 52) pour ouvrir et fermer à volonté les second et troisième conduits