Brevet FR2333091A1 — publié le 19770624

La présente invention concerne un appareil destiné au compactage du sol, cet appareil comportant un dispositif d'avance sur lequel est monté un cadre porteur où sont assujettis des outils de compactage susceptibles d'être animés d'un mouvement de va-etvient périodique. On sait, dans des travaux de terrassement ou de voirie, compacter le sol à l'aide d'appareils vibrants ou à secousses, par exemple à l'aide de rouleaux vibrants, de vibreurs à plaques ou encore à l'aide d'appareils que l'on appelle vibreurs à plaques multiples. Ces derniers se composent, pour l'essentiel, d'un véhicule à chenilles qui comporte une flèche susceptible d'entre levée ou abaissée, cette flèche étant située à l'avant du véhicule et coopérant avec un mécanisme à balourd servant de générateur de secousses. L'inconvénient d'un tel dispositif de compactage de type connu réside dans le fait que la profondeur requise du compactage aussi bien que le degré désiré de compactage, ne sont normalement possibles qu'après un grand nombre de passes effectuées par l'appareil.De ce fait, le travail de "compactage du sol" prend beaucoup de temps et constitue à coup sflr un goulot d'étranglement, en comparaison des capacités de traitement des autres appareils de terrassement modernes tels que des niveleuses, des transporteurs de grande capacité etc,... La présente invention a pour but de réaliser un appareil de compactage permettant de limiter ou de réduire considérablement le nombre de passes requises quelle que soit la nature du terrain à compacter. Pour résoudre ce problème, il est prévu, selon l'invention, de disposer sous le cadre porteur au moins deux outils de compactage placés l'un derrière l'autre lorsque l'on considère l'appareil de compactage dans sa direction d'avance.Il est ainsi possible, en réglant la fréquence de battage, la force ou llampli- tude de battage et la vitesse de déplacement de l'appareil, d'obtenir un profil de compactage régulier, le travail de compactage pour chaque passe étant sensiblement plus important que celui obtenu avec des appareils de compactage de type connu, grâce à la succession continue d'une pluralité d'outils de compactage. Un autre avantage provient du fait qu'en cours de fonctionnement, les vibrations produites par les chocs périodiques des outils sur le sol à compacter, peuvent être utilisées pour contribuer elles-mE- mes au processus de compactage en ajustant de façon convenable, la fréquence de travail et la force de battage des outils, d'une part, et l'écartement des outils l'un par rapport à l'autre, d'autre part, ainsi que la vitesse de déplacement.Dans une réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, on prévoit de commander indépendamment l'un de l'autre, les outils de compactage dont la fréquence et l'amplitude sont susceptibles d'être réglées. I1 est ainsi possible de régler différemment la fréquence et/ou l'amplitude de l'un des outils de compactage par rapport à l'outil de compactage suivant, par rapport à la progression du compactage, l'appareil étant vu dans sa direction d'avance, de sorte que le compactage désiré du sol, en ce qui concerne la profondeur de compactage, le profil de compactage et le degré de compactage, puisse être obtenu en une seule passe gr ce à un choix approprié d'outils de compactage. On prévoit en outre, selon l'invention, que la surface de frappe de chaque outil s'étende perpendiculairement à la direction d'avance de l'appareil et que son étendue, dans cette direction perpendiculaire, soit plus grande que dans la direction d'avance. La division,qui en résulte, de la surface totale de battage en une pluralité de surfaces de battage en forme de bandes permet l'obtention, à capacité égale de traitement par rapport aux appareils de type classique d'un compactage ayant une bien plus grande homogénéité. Si l'on entrain séparément chaque outil de compactage, on obtent, en raison du partage de la puissance motrice sur une pluralité de petites unités de commande, une force de compactage qui est, par rapport à la surface totale de battage, considérablement plus élevée. Il est, dans ce cas, avantageux de réaliser les outils sous la forme de poutrelles. Il est en outre avantageux, selon un autre mode de réalisation de l'invention, qu'au moins un outil soit en forme de rouleau.Cette réalisation permet d'assurer l'appui avant nécessaire du cadre porteur sur un rouleau ou cylindre, lequel peut aussi servir d'outil de compactage. Etant donné que ce rouleau ou cylindre n'est cependant pas utilisé comme organe d'entraSnement, son diamètre peut ttre relativement petit. A la place d'un seul rouleau ou cylindre, on peut prévoir une pluralité de rouleaux ou cylindres servant d'outils de compactage. On prévoit en outre, selon l'invention, de munir les outils d'un générateur de vibrations à course limitée qui les entrasse. Encore aue l'on puisse, en principe, prévoir un générateur de vibrations de force limitée dans l'appareil de compactage selon l'invention, tel que par exemple un dispositif d'entrarnement à balourd, il est cependant avantageux d'utiliser des générateurs de vibrations de course limitée , étant donné que leur amplitude peut être aisément réglée. Il est, dans ce cas, particulièrement avantageux d'installer, en tant que générateurs de vibrations, des vérins mus hydrauliquement ou pneumatiquement. Dans une réalisation particulièrement avantageuse, on prévoit de raccorder deux outils ou deux parties d'outil à un mécanisme de commande de vibrations de façon qu'ils puissent travailler de façon alternative. Il en résulte que les forces massiques libres qui s'exercent sur le cadre porteur peuvent entre considérablement réduites, étant donné qu'elles se compensent mutuellement gracie au mode de travail alternatif. I1 faut simplement veiller à ce que le cadre porteur ait une solidité suffisante. Dans une réalisation avantageuse de l'invention, on prévoit une liaison élastique entre les outils et le cadre porteur. Cet agencement présente notamment l'avantage, lorsque les outils de compactage travaillent de façon alternative, que les charges qui s'exercent sur le cadre porteur, sont réduites grtce aux forces provenant des outils, et le cadre porteur reste pratiquement exempt de secousses. En outre, pendant le processus de compactage, les chocs en retour qui s'exercent sur chaque outil, lors d'un impact, sont amortis, ces chocs en retour s' amplifiant généralement sur les outils arrière en raison du compactage grandissant du sol. On prévoit, en outre, de fixer les outils de compactage sur le cadre porteur de façon qu'ils puissent chacun être réglés en hauteur. Ainsi, il est non seulement possible de modifier le nombre des outils de compactage mis en oeuvre, mais encore - et c'est particulièrement important dans le cas d'une commande de vibrations de course limitée - de faire varier par un réglage en hauteur l'écartement existant entre les surfaces de battage et la surface du sol à compacter, de sorte que l'on peut également ajuster selon les besoins, la profondeur de pénétration des outils de compactage. Dans une réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, on prévoit de disposer au moins une partie des outils de compactage devant le dispositif d'avance, lorsque 11 appareil est vu dans sa direction d'avance. Ceci présente l'avantage que, dans tous les cas, le dispositif d'avance se trouve sur un sol ddaà compacté, de sorte que son dimensionnement peut être plus réduit comp te tenu de la valeur admissible de la pression sur le sol. Le dispositif d'avance peut être réalisé de façon quelconque, par exemple sous la forme d'un dispositif d'avance par pas ou un dispositif analogue. De préférence, le dispositif d'avance est cependant un dispositif de roulement, formé notamment de rouleaux ou de roues.A la différence des appareils de compactage à rouleaux de déplacement, le dispositif selon l'invention présente l'avantage que le diamètre des rouleaux peut être bien plus petit sans que pour autant les forces développées dans le sol par le mécanisme de roulement ne puissent endommager la surface, ce qui est particulièrement important dans le cas du compactage de couches bitumineuses. Dans une autre réalisation de l'invention, on prévoit que le cadre porteur puisse autre, par rapport au dispositif de déplacement, réglable en hauteur et/ou en inclinaison, de sorte que le plan d'attaque des dispositifs de compactage puisse être ajusté au profil de la surface de sol à compacter, ce qui est important lorsqu'il s'agit d'appareils de compactage de grande dimension. En outre, on peut obtenir, grâce au réglage en hauteur du cadre porteur, une position de l'appareil qui est uniquement réservée au déplacement de celui-ci avec une garde au sol suffisante. Dans une réalisation de l'invention, on prévoit enfin de munir le cadre porteur d'au moins un poids susceptible d'être bloqué et déplacé dans la direction d'avance de l'appareil. Il s'ensuit notamment que, dans de tels appareils où les outils de compactage sont fixés de façon élastique sur le cadre porteur et où le dispositif de roulement est disposé exclusivement à l'extrémité arrière, il est possible de faire varier le rapport "masseressort" entre la suspension élastique et la masse du cadre porteur et de régler l'ensemble du système de façon que pour chaque fréquence de travail, le cadre porteur reste autant que possible exempt de vibrations. Pour mieux faire comprendre l'objet de la présente invention, on va en décrire ci-après, à titre d'exemples purement illustratifs et non limitatifs, plusieurs modes de réalisation. Sur ce dessin - la figure 1 représente une vue de côté d'un appareil de compactage du sol selon l'invention - la figure 2 représente à une plus grande échelle une vue de côté d'un autre mode de réalisation - la figure 3 représente une vue frontale d'un mode de réalisation de l'appareil de compactage selon l'invention. Dans le mode de réalisation selon la figure 1, il est prévu, pour assurer le déplacement de l'appareil de compactage, un dispositif d'avance se composant de deux roues ou rouleaux 1 et 2, sur lesquels est fixé un cadre porteur 3. Au voisinage du dispositif d'avance, est également dispose un mécanisme de propulsion 4 commandant ce dispositif d'avance, par exemple le rouleau 1, et des générateurs de puissance, par exemple électriques ou hydrauliques, pour constituer des générateurs de vibrations 6 solidaires du cadre porteur 3, ces générateurs agissant sur des outils de compactage 5.Les ourils de compactage 5 sont réalisés sous la forme de poutrelles qui s'étendent perpendiculairement à la direction de déplacement 11 de l'appareil de compactage, de sorte qu'il en résulte, si on le compare à des appareils de compactage de type connu qui sont pourvus d'outils de compactage en forme de plaques, une surface de frappe sensiblement "linéaire". Les deux rouleaux sont assujettis sur le cadre porteur par l'intermédiaire d'un dispositif de réglage 1', 2', si bien que l'écartement entre le cadre porteur et les rouleaux peut entre modifié et que l'écartement existant entre le cadre porteur et le sol, peut être réglé. Grâce à un réglage en hauteur différent de chaque dispositif de réglage 1',2', on peut en outre modifier l'inclinaison du cadre porteur 3 par rapport au sol. Dans l'exemple de réalisation représenté sur le dessin annexé, les générateurs de vibrations 6 sont constitués par des vérins hydrauliques à double effet, qui sont assujettis au cadre porteur 3 ; ces vérins communiquent chacun, par l'intermédiaire de conduits d'amenée (non représentés) disposés sur le cadre porteur, avec un générateur d'énergie (dans ce cas, un compresseur) situé à proximité du mécanisme d'entratnement 4. Grtce à des organes de commande appropriés (non représentés), on peut régler séparément, aussi bien la course de travail que la fréquence de travail de chaque outil de compactage. Comme les outils de compactage peuvent fonctionner au moins partiellement de façon alternative, les forces de réaction qui s'exercent sur le cadre porteur et l'appareil peuvent entre, dans l'ensemble, éliminées.Au moyen d'un poids 7 susceptible d'etre à la fois bloqué et déplacé le long du cadre porteur, on peut compenser l'influence des forces de réaction développées par les outils de compactage. Sur le dessin schématique, il est représenté un poids 7 réalisé sous la forme d'un poids mobile monté à coulissement sur une barre 7'. Au lieu d'un poids mobile, on peut prévoir également différents poids amovibles répartis le long du cadre porteur. Sur la figure 2, on a représenté à une plus grande échelle, un autre mode de réalisation. Dans ce cas, les organes de compactage sont assujettis sur le cadre porteur au moyen d'éléments élastiques 8, le point de fixation 9 des éléments élastiques sur le cadre porteur 3 étant susceptible d'etre réglé en hauteur (flèche 10) et bloqué à l'aide d'un dispositif approprié de levage 9' qui n'est représenté que de façon schématique sur le dessin. L'outil de compactage 5 se compose également de trois poutrelles 12, 13, 14 parallèles, s'étendant perpendiculairement à la direction d'avancement 11 de l'appareil.Dans cet exemple, la poutrelle 12 est solidaire d'une partie de l'excitatrice de vibrations 6, par exemple du piston 15 du vérin qui la constitue, et les deux poutrelles 13, 14 sont solidarisées au moyen d'une traverse 18, avec le cylindre 16 du vérin. La masse des poutrelles est calculée de façon que la poutrelle 12 présente une masse double de celle des poutrelles 13, 14 avec leurs attaches de fixation.Dans ce cas également, le vérin hydraulique servant de générateur de vibrations est à double effet, si bien que la poutrelle 12 et alternativement les poutrelles 13 et 14 viennent frapper le sol grace à une admission périodique d'une masse comprimée par exemple d'huile ou d'air comprimé passant par les conduits d'amenée 19,20, lesquels sont avantageusement réalisés en un matériau élastique dans la zone se trouvant entre le cylindre de vérin et le dispositif d'avance de l'appareil de compactage, par exemple sous la forme de tuyaux flexibles. En raison de la liaison élastique avec le cadre porteur, les seules forces de quelque ampleur qui sont transmises sur celui ci sont celles qui correspondent à l'orientation de l'élément élastique 8. Alors que dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1, la partie avant de l'appareil de compactage prenait directement appui sur le sol par l'intermédiaire des outils de compactage, il est prévu de supporter au moyen d'un rouleau d'appui 17, la charge de l'extrémité avant, représentée en coupe, de l'appareil de compactage de la figure 2. Pour l'obtention d'un ensemble le plus dense possible d'outils de compactage, le rouleau d'ap pui 17 est lui-meme, ainsi qu'il est représenté à la figure 2, pourvu d'un générateur de vibrations 6 de façon à pouvoir également servir comme outil de compactage.Comme le rouleau d'appui est monté à pivotement libre, c'est-à-dire sans mécanisme d'entrainement, son rayon peut & re petit, de sorte que l'on obtient également une surface de frappe sensiblement linéaire. L'agencement d'un rouleau d'appui sert, en outre, au déplacement de l'appareil lorsque tous les autres outils de compactage sont relevés au moyen de leurs dispositifs de levage 9' et ne sont plus par conséquent, en contact avec le sol. Ce rouleau d'appui 17 est également réglable en hauteur mais il peut ttre-assemblé de façon rigide avec le cadre de l'appareil. La présence d'un tel rouleau d'appui permet de régler de façon très souple, les éléments élastiques 8 par l'intermédiaire desquels les différents outils de compactage sont fixés sur le cadre porteur, de sorte qu'en fonction de la fréquence de travail des outils de compactage et de la masse du cadre porteur, on puisse obtenir une synchronisation de vibration dite "hypercritique" et que le cadre porteur ne reste pratiquement soumis à aucune secousse. Aussi bien dans le mode de réalisation ne comportant pas de rouleaux d'appui que dans celui qui en comporte, ltensemble de l'appareil peut être disposé de façon que, lors d'une manoeuvre de déplacement, tous les outils de compactage, y compris le rouleau d'appui, soient relevés et que seul, le dispositif de roulement, qui porte l'appareil, vienne en contact avec le sol. Sur la figure 3, on a représenté une vue frontale d'une variantede l'appareil de compactage de la figure 2. Dans cet exemple de réalisation, la poutrelle est fractionnée dans le sens perpendiculaire à la direction d'avancement, la partie médiane 12' et les deux parties extrêmes 13' et 14 se déplaçant de la même fa çon que les poutrelles 12, 13, 14 de la figure 2. La seule différence réside dans le fait que l'outil de compactage est sectionné perpendiculairement à la direction d'avancement, mais ne l'est pas, ainsi qu'il est représenté à la figure 2, dans la direction d'avancement proprement dite. Le cylindre 16 du mécanisme d'excitation 6 est fixé sur une traverse 18' sur laquelle les parties extérieures des outils sont fixées. Le piston 15' agit sur la partie centrale 12' de l'outil.Etant donné que le vérin du mécanisme d'excitation 6 est à double effet, les deux outils extérieurs 13' et 14' d'une part et l'outil médian 12, d'autre part, peuvent venir alternativement frapper la surface du sol. Dans ces exemples de réalisation qui sont représentés de façon schématique, la forme des outils de compactage, notamment la forme de leur surface de frappe, est représentée de façon purement schématique sous la forme de poutrelles prismatiques. La forme qui est donnée à la surface de frappe, c'est-à-dire la surface venant en contact avec le sol qu'il s'agit de compacteur, peut-etre cependant quelconque. Elle peut être aussi bombée, voire profilée. Pour que l'appareil de compactage offre des possibilités d'aménagement aussi grandes que possible, les outils de compactage ou au moins la partie des outils de compactage qui porte les surfaces de frappe, sont interchangeables de sorte que, par exemple, des surfaces de frappe profilées puissent être combinées avec des surfaces de frappe plates. A la place des générateurs de vibrations actionnés par pression d'air ou d'huile, on peut aussi prévoir des générateurs de vibrations de type mécanique, par exemple une commande à manivelle utilisée en tant que générateur de vibrations. L'emploi de mécanismes à balourd pour chaque outil de compactage,peut être également prévu. Dans ce cas, il est avantageux que ces mécanismes à balourd, qui sont en soi connus, aient une vitesse de rotation réglable. Néanmoins, les variations souhaitables entre la fréquence et l'amplitude ne peuvent pas être toutes obtenues dans ce cas. I1 est bien entendu que les modes de réalisation ci-dessus décrits ne sont aucunement limitatifs et pourront donner lieu à toutes modifications désirables, sans sortir pour cela du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1 - Appareil de compactage du sol comportant un dispositif d'avance sur lequel est fixé un cadre porteur où sont assujettis des outils de compactage susceptibles d'être animés d'un mouvement de va-et-vient périodique, caractérisé par le fait qu'au moins deux outils de compactage sont disposés l'un derrière l'autre sous le cadre porteur, lorsque l'on considère l'appareil dans sa direction d'avance. 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les outils de compactage, dont la fréquence et/ou l'amplitude sont réglables, peuvent etre commandés indépendamment l'un de l'autre. 3 - Appareil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la surface de frappe de chaque outil de compactage s'étend perpendiculairement à la direction d'avance et que son étendue, dans cette direction perpendiculaire, est plus grande que dans la direction d'avance. 4 - Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les outils de compactage sont réalisés sous la forme de poutrelles. 5 - Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'au moins un outil de compactage est réalisé sous la forme d'un rouleau. 6 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les outils de compactage sont fractionnés le long de la direction perpendiculaire à la direction d'avance de l'appareil. 7 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que les outils de compactage sont équipés d'un générateur de vibrations à course limitée qui les entrain. 8 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'au moins deux outils de compactage ou deux parties d'outil sont raccordés à un mécanisme de commande de manière à travailler de façon alternative. 9 - Appareil selon les revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que la liaison entre les outils de compactage et le cadre porteur est une liaison élastique. 10 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que les outils de compactage sont assujettis au cadre porteur de façon à être, chacun, réglables en hauteur. 11 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait qu'au moins une partie des outils de compactage est disposée en avant du dispositif d'avance, lorsque l'on regarde l'appareil dans sa direction d'avance. 12 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que le dispositif d'avance est, de préférence, un dispositif de roulement formé de rouleaux ou de roues. 13 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que la hauteur et/ou l'inclinaison du cadre porteur peuvent être réglées par rapport au dispositif d'avance de l'appareil. 14 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait que le cadre porteur est pourvu d'au moins un poids susceptible d'être bloqué et déplacé dans la direction d'avance dudit appareil.