Brevet FR2155784A1 — publié le 19730525

Cette invention a pour objet un ensemble de coupe rotatif destiné en premier lieu à être appliqué à une machine à traction servant à rainurer des surfaces en béton du type utilisé pour créer des rainures de sécurité anti-dérapage dans des chaussées, des pistes d'aérodromes ou des surfaces bétonnées analogues. A titre d'exemples de ce type de machine, on peut citer le brevet des Stats Unis d'Amérique NO 3.269.775 accordé le 30 Août 1966. L'invention concerne plus particulièrement un ensemble de coupe rotatif perfectionné apte à etre construit en vue de son utilisation soit en vue de tailler des rainures de sécurité à la profondeur constante, dans une surface, soit en vue de niveler cette surface. La présente invention prévoit un ensemble de coupe rotatif de construction nouvelle dans lequel le groupe formé des organes de coupe, des organes d'espacement et des boulons de serrage, au lieu d'être monté directement sur un mandrin rotatif central, est disposé sur un manchon de montage rotatif qui peut tourner à son tour sur un arbre non rotatif fixe supporté centralement au moyen de paliers internes qui sont interposés entre le manchon de montage et l'arbre non rotatif près des extrémités de ce manchon, le manchon de montage étant actionné au moyen d'une paire de poulies à gorges multiples placées aux extrémités de ce manchon.Grâce à cette construction, on évite le montage d'une poulie en porte-à-faux, les paliers sont dissimulés et ainsi protégés de l'eau et des produits d'abrasion, et le couple est appliqué au groupe des organes de coupe à partir de ses deux extrémités. Une autre particularité de cet ensemble de coupe rotatif perfectionné qui fait l'objet de la présente invention réside dans la disposition d'un organe d'espacement central fixé au manchon de montage et qui divise le groupe des organes de coupe en deux parties répartis à raison dtune de chaque côté de l'organe d'espacement fixe. Un avantage de cette particularité réside dans le fait que, lors de l'assemblage du groupe des organes de coupe, les lames coupantes et les organes d'espacement semblables à des rondelles sont chargés sur le manchon de montage à partir des deux extrémités tandis que, pendant le fonctionnement, l'organe d'espacement fixe central constitue en fait une commande de transmission du couple central des organes de coupe en plus des deux commandes d'extrémités prévues à cet effet. Le but essentiel de l'invention est de permettre la réalisation d'un ensemble de coupe rotatif, caractérisé par son rendement élevé et par son faible prix de revient et constituant un perfectionnement aux ensembles de coupe rotatifs précédemment imaginés sans en présenter les inconvénients. Dars les dessins schématiques annexés : La fig. I est une vue en élévation latérale d'un ensemble de coupe rotatif établi conformément à l'invention, cet ensemble étant représenté supporté de façon à coopérer avec les organes d'extrémités du bâti constituant une partie de la machine à rainurer une surface bétonnée telle qu'une chaussée ou une piste d'aérodrome avec laquelle cet ensemble de coupe est appelé à être associé. La fig. 2 est une vue en coupe transversale fragmentaire par la ligne 2-2 en fig. 1 dessinée à plus grande échelle. La fig. 3 est une vue en coupe longitudinale fragmentaire à plus grande échelle de l'ensemble en question. La fig. 4 est une vue en coupe transversale fragmentaire à plus grande échelle par la ligne 4-4 en fig. 3. La fig. 5 est une vue en coupe transversale fragmentaire également dessinée à plus grande échelle d'un des couteaux de l'ensemble en question. Si lton examine les dessins en détail, en particulier les fig. 1 et 2, on voit que l'ensemble de coupe rotatif tel que le prévoit la présente invention est désigné généralement par le chiffre 10 et est représenté tel qu'il est monté de façon à pouvoir fonctionner sur le bâti d'une machine à rainurer une surface telle qu'une chaussée ou une piste d'aérodrome, le bâti étant représenté par les membrures latéralement espacées 12 qui forment le support unique de l'ensemble. L'ensemble de coupe 10 comprend, selon sa structure générale, un arbre de support central fixe 14 (voir la fig. 3) qui s'étend entre les deux membrures de bâti 12 et est fixé à elles à ses extrémités dans des conditions qui sont décrites ci-après. L'arbre de support 14 est établi, de préférence, en acier et ses régions terminales opposées ont une configuration à profil échelonné, la disposition prévue à chaque extrémité de cet arbre 14 étant la même, de sorte que la description de l'une d'elles suffit pour que l'ensemble soit bien compris.Si l'on considère l'extrémité à profil échelonné de droite, et la disposition de l'arbre 12 (voir la fig. 3) un premier, un second et un troisième échelons sont prévus ces parties ménageant une première zone surfaciale 16 de l'arbre, une seconde zone surfaciale de l'arbre 18 et une troisième zone surfaciale externe 20. Cette zone surfaciale externe 20 de l'arbre 14 est engagée dans un trou circulaire 22 de la membrure de bâti adjacente 12 et est fixée dedans au moyen d'un goujon 24 qui est vissé dans une douille 26 prévue dans l'extrémité de l'arbre. Ce goujon 24 comporte un écrou 25 monté sur lui qui porte contre une rondelle de blocage fendue 28 portant à son tour contre une rondelle plate 30. l'arbre de support fixe 14 est entouré concentriquement par un manchon 32 d'entrainement et de montage d'un couteau rotatif dont l'étendue axiale est légèrement inférieure à celle de l'arbre de support 14. Entre le manchon 32 et cet arbre 14 est interposé à chaque extrémité de l'ensemble de coupe 10 un palier à billes ou rouleaux et un dispositif d'étanchéité, les deux systèmes étant sensiblement identiques, de telle sorte que la description de l'un suffira pour la compréhension du tout.Chaque palier à billes ou rouleaux avec dispositif d'étanchéité comprend un système de portée à rouleaux 40 comportant des couronnes internes 42 qui prennent appui sur zone 18 de l'arbre 14 et, en plus,des couronnes externes 44 qui prennent appui dans un contre-alésage évidé 46 de l'extrémité adjacente du manchon d'entrainement et de montage 32. Le système de paliers à rouleaux 40 est chevauché par deux bagues d'étanenéité du type à labyrinthe comprenant une bague interne 48 coopérant avec la première zone surfaciale 16 de l'arbre 14 et une bague externe 50 coopérant avec la seconde zone surfaciale 18 de cet arbre. La bague d'étanchéité interne 48 est confinée entre un épaulement annulaire 52 prévu à l'extrémité interne du contre-alésage 46 et les couronnes externes 44 du système de paliers 40. la bague d'étanchéité externe 50 est maintenue en place contre l'ex trémité adjacente formant le pourtour du manchon d'entraînement et de montage 32 par des boulons de serrage 54 dont les extrémités internes pénètrent dans des douilles taraudées de l'extrémité adjacente du manchon 32. le système de paliers à rouleaux 40 est confiné entre la bague d'étanchéité externe 50 et un épaulement annulaire 55 prévu entre les zones surfaciales 16 et 18 de l'arbre 14. Des moyens sont prévus pour appliquer un couple aux deux régions terminales du manchon 32 d'entrainement et de montage des couteaux, deux poulies à gorges multiples 56 étant disposées sur les régions terminales opposées du manchon, une liaison d'entrains- ment étant ménagée entre chacune de ces poulies et le manchon comme ceci découle de la suite de cette description. Sur le manchon d'entrainement et de montage 32 des couteaux sont montés par embottement télescopique deux couteaux 60 en forme de disques et deux anneaux d'espacement 62 disposés alternativement. Comme le montre la fig. 1, il est prévu un certain nombre de ces couteaux et de ces anneaux d'espacement. Chaque couteau affecte la forme d'un disque circulaire en acier 63 (voir les fig. 2, 4 et 5) percé d'un trou central de montage 64 (voir la fig. 3) qui est muni d'une série d'encoches radiales 66 pratiquées dans sa périphérie, ces encoches étant espacées circonférentiellement et servant à diviser la région périphérique du disque 63 en sections intermédiaires 68.Chacune de ces sections 68 comporte, fixé sur elle par soudage à l'argent ou opération analogue, un segment de coupe abrasif 70 qui affecte, de préférence, la forme d'une matrice en métal fritté courbe dans laquelle sont dispersés un certain nombre de fragments de diamant ou d'autres matières abrasives.Chaque segment de coupe 70 est, de préférence, co-extensif à l'étendue arquée de sa section associée 68, et ses parties latérales sont en porte-A- faux par rapport aux bords latéraux opposés du disque comme il ressort clairement de la fig. 5 et comme ceci est d'ailleurs bien connu dans la technique de la constitution des lames en dents de scie à partie périphérique diamantée. les diverses encoches 66 sont prévues de façon à isoler de la chaleur qui se produit à la périphérie du disque 63 pendant l'opération de soudage et à empêcher, par voie de conséquence, la dilatation thermique de provoquer un gondolage du disque. Chaque couteau 60 en forme de disque comporte une couronne de trous 72 (voir les fig. 2, 3 et 5) prévus de préférence au nombre de quatre. Ces trous 72 coincident avec des trous analogues 74 (voir les fig. 3 et 4) pratiqués dans les anneaux d'espacement 62. Des boulons de serrage 76 sont engagés à travers les trous coinci- dants 72 et 74 et font saillie à travers des alésages alignés 78 d'une paire d'organes d'espacement relativement larges 80 ainsi qu'à travers les alésages alignés 82 des deux poulies 56. les boulons de serrage 76 sont pourvus à leurs extrémités opposées d'écrous 84 portant contre les surfaces terminales externes des poulies 56. les organes d'espacement 80 sont astreints à tcurner avec le manchon de montage et d'entrainement 32 grâce à des clavettes 86 (voir la fig. 2). qui sont fixées par des vis 88 s1 étendant radialement à ce manchon d'entraSnement. les organes d'espacement 80 servent ainsi à transmettre aux boulons de serrage 76 et par conséquent à tous les couteaux 60 et aux anneaux d'espacement 62 le couple qui est appliqué au manchon 32 de montage et d'entratnement. La partie centrale du manchon de montage et d'entratnement 32 est pourvue d'une nervure externe saillante 90 (voir la fig. 3) à laquelle est soudé un organe d'espacement annulaire central 92, ce dernier constituant en fait une bride de réaction radiale et étant muni d'alésages 94 à travers lesquels sont engagées les parties centrales des boulons de serrage 76. Cet organe d'espacement 92 étant fixé par rapport au manchon de montage et d'entraSnement 32 sert à diviser les couteaux 60 et leurs organes d'espacement associés 62 en deux groupes dont chacun est comprimé entre l'organe d'espacement 92 et un des écrous 84 monté sur le boulon de serrage. Des bagues de garnissage relativement minces 96 sont interposées entre l'organe d'espacement 92 et chaque couteau adjacent 60. L'organe d'espa,cement central 90 non seulement maintient les divers couteaux et anneaux d'espacement centrés sur 1 'arbre de support 14 dans le sens longitudinal mais facilite la charge de coupe du manchon de montage et d'entralnement à' partir de chaque extrémité. du cours du fonctionnement de l'ensemble de coupe rotatif 10 qui vient d'être décrit, on conçoit que, selon la pratique courante à propos des ensembles de coupe analogues destinés à un but semblable, cet ensemble est monté à proximité de l'extrémité arrière de la machine à rainurer des chaussées, pistes d'aérodromes ou surfaces analogues dont il fait partie et que pendant le déroulement d'une opération de rainurage quelconque de ce enre, cet ensemble de coupe rotatif reçoit sa poussée descendante depuis les deux membrures 12 du asti, de sorte que l'ensemble supporte sensiblement le poids de la moitié du poids total de la machine de rainurage avec laquelle les éléments du bâti sont associés. il est prévu que la cabine de l'opérateur de la machine peut être montée directement au-dessus de l'ensemble de coupe 10, de telle sorte que le poids de l'opérateur constitue également un facteur de poussée qui contribue à maintenir une pression élevée des couteaux 60 contre la surface en cours de rainurage. Grâce à cette disposition, la charge de poussée pesant sur l'ensemble de coupe est supportée par les deux paliers à rouleaux 40 à raison d'un de chaque c8té de l'arbre central fixe de support 14, de sorte que cet arbre est sensiblement soustrait aux forces tendant à l'infléchir. Du fait que les couteaux 60 sont montés sur le manchon 32 de montage et d'entrainement au lieu d'être montés sur la broche d'entrainement centrale pleine usuelle, le couple de valeur considérable qui se manifeste et qui est fréquemment la cause de la rupture de la broche est évité. En fait, le couple de torsion qui est appliqué au manchon 32 de montage et d'entrainement est relativement faible, surtout étant donné que ce manchon est en tramé à partir de ses deux extrémités.Finalement, il convient de noter que l'application du couple cinématique à l'ensemble des couteaux 60 est pratiquement assurée par une transmission périphérique, en ce sens que le couple est appliqué par les deux poulies 56 aux boulons de serrage 76 qui sont disposés à une distance radiale appréciable vers l'extérieur par rapport à l'axe central de l'ensemble de coupe. Ces boulons de serrage donnent également de la rigidité à l'ensemble des couteaux et font que ces derniers se déplacent correctement, sans dévier des rainures rectilignes qui doivent être pratiquées dans la surface telle qu'une chaussée ou une piste d'aérodrome, ceci étant le cas du phénomène de serrage qui est exercé par les boulons en des points qui sont espacés radialement vers l'extérieur par rapport au manchon de montage et d'entrainement 32 et tout près du segment abrasif 70 imprégné de particules de diamant. Ceci assure un meilleur support des périphéries abrasives des segments et les empêche de "flotter" quand elles fonctionnent dans les rainures en cours d'exécution à une vitesse élevée. les détails de réalisation peuvent être modifiés, sans s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques. RE V E N D i C A T i O N S 1.- Ensemble de coupe rotatif destiné à une machine à rainurer des surfaces telles que des chaussées ou des pistes d'aérodromes bétonnées ou établies en matéria, analogues, caractérisé en ce qu'il comprend un arbre de support allongé (14) disposé horizontalement comportant à ses extrémités des organes (24,30) grâce auxquels il peut être fixé invariablement à une paire de membrures de tEati espacées (12) faisant partie de la machine à rainurer, un fanchon de montage et d'entrainement (32) des couteaux rotatifs de forme généralement cylindrique entourant l'arbre (14) coaxialement à lui et selon la même étendue, ce manchon (32) étant entièrement support par l'arbre (14) et pouvant tourner sur lui, une série de couteaux (60) annulaires en forme de disques plats relativement minces longitudinalement espacés encerclant le manchon (32), disposés dans des plans radiaux et capables de coulisser axialement sur ce manchon des organes d'espacement (62) interposés entre les couteaux adjacents (60) et servant à les maintenir selon l'espacement longitudinal requis, une série de boulons de serrage circonférentiellement espacés (76) placés radialement vers l'extérieur par rapport au manchon (32 > e'étendant à travers les couteaux (60) et les organes d'espacement (62) et servant à comprimer ces derniers et à rendre rigides l'ensemble tes couteaux (60), des organes de réaction (92) s'opposant à un déplacement longitudinal des couteaux (60) et des organes d'espacement (62) sur le manchon (32), des organes (56) d'application d'un couple t ce manchon (32) pour l'actionner et d'autres organes (80,86,88) établissant une liaison d'entrainement entre le manchon (32) et les couteaux (60). 2.- Ensemble de coupe rotatif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les organes servant à appliquer un couple au manchon (32) comprennent une poulie d'entraînement (56) montée sur ce manchon (32) à proximité de chacune de ses extrémités0 3.- Ensemble de coupe rotatif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le système assurant une liaison d'entrainement entre le manchon (32) et les couteaux (60) comprend une clavette (86) disposée entre l'un au moins des organes @'espacement (80) et le manchon (32). 4.- Ensemble de coupe rotatif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le système de réaction s'opposant à un déplacement longitudinal des couteaux (60) et des organes d'espacement (62,80) comprend une bride de réaction radiale (92) montée sur le manchon (32) et à travers laquelle sont engagés les boulons de serrage (76). 5.- Ensemble de coupe rotatif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que cette bride de réaction (92) constitue un des organes d'espacement qui est disposé entre une paire de couteaux adjacents (62) dans la région médiane du manchon de montage et d'entraînement (32)o 6o- Ensemble de coupe rotatif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les boulons de serrage (76) sont engagés complètement à travers tous les couteaux (60) et les organes d'espacement (62,80,92) et également à travers les poulies d'entrainement (56). 7e- Ensemble de coupe rotatif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la totalité des couteaux (60) et des organes d'espacement (62,80,92) est disposé entre les poulies d'entrainement (56) et en ce que les boulons de serrage (76) sont pourvus sur leurs extrémités opposées d'écrous (84) qui portent contre les extrémités externes des poulies d'entrainement (56). 8- Ensemble de coupe rotatif suivant la revendication 6, caractérisé par des systèmes de paliers à rouleaux (40) interposés entre le manchon de montage et d'entrainement (32) et l'arbre de support (14) maintenus fixement et placés à proximité des extrémités opposées de cet arbre. 9.- Ensemble de coupe rotatif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que chacun des systèmes de paliers à rouleaux (40) est disposé en principe entièrement à l'intérieur du périmètre radial de la poulie d'entratnement adjacente (56). 10.- Ensemble de coupe rotatif suivant la revendication 9, caractérisé par des paires de bagues d'étanchéité (48,50) du type à labyrinthe interposées entre le manchon (32)de montage et d'entraî- nement et l'arbre de support (14) et chevauchant respectivement les systèmes de paliers à rouleaux (40). 11.- Ensemble de couve rotatif suivant la revendication 10, ca ractérise en ce que l'arbre de support monté fixe (14) est sensiblement symétrique par rapport à son point médian et en ce que chacune de ses extrémités a une configuration échelonnée ménageant des zones surfaciales première, seconde et troisième (16,18,20), la zone (16) coopérant avec un des joints d'étanchéité en labyrinthe (48), la seconde zone (18) coopérant avec le système de paliers à rouleaux ad jacent (40) pour le supporter et également avec l'autre joint d'é tancnéité à labyrint@e (50), la troisième zone surfaciale (20) constituant un montant @e guidage au moyen duquel l'extrémité voisine de l'arbre (14) est supportée à partir de la membrure de bâti adjacente (12).