Brevet FR2340408A1 — publié le 19770902

La présente invention a pour objet une plaque vibrante de compactage, et plus particulièrement une plaque vibrante automotrice. On connait,pour compacter les chaussées ou les trottoirs,en sous-couches ou enrobés,les engins anciens à cylindres lourds agissant par leur poids,dits rouleaux compacteurs,ceux à cylindres mûs par un balourd, dits rouleaux vibrants, et les appareils à patins ms par un ou plusieurs balourds,appelés plaques vibrantes,auxquels se rapporte précisément la présente invention Dans l'état actuel de la technique, les petites plaques vibrantes ne sont pas automotrices et sont d'ailleurs manoeuvrées aisément par leur conducteur.Elles ne possèdent qu'un seul arbre à balourd, obtenu par adjonction ou suppression de matière, qui tourne à grande vitesse et crée une force centrifuge faisant vibrer la plaque à une fréquence de 50 à 90 Hertz.La figure 1 du dessin annexé représente, très schématiquement, un tel appareil: 1 désigne le moteur électrique ou à combustion interne, 2 la plaque vibrante proprement dite, et 3 l'arbre à balourd qui est entraîné en rotation par l'intermédiaire d'une courroie 4 passant sur une poulie 5 calée sur l'arbre de sortie du mo- teur 1. Si on appelle M la masse du balourd, r la distance de son centre de gravité à l'axe de l'arbre 3, et W la vitesse angulaire de cet arbre, la force centrifuge Pc a pour valeur - . M.UU 2.r. Ses composantes horizontale Fcx et verticale Fcy tont vibrer la plaque 2 horizontalement et verticalement, et selon un mouvement complexe,puisque le centre de gravité de l'en- semble n'est pas situé sur l'axe de l'arbre à balourd et puisque le moteur 1 et le bras de commande 6 sont suspendus élastiquement au restant de l'appareil. La plaque 2 frappe le sol en biais et elle avance ou recule continuellement, si le conducteur la laisse se déplacer librement sur une surface horizontale. Dans le cas d'une plaque vibrante de poids plus important,le conducteur n'a plus la force de diriger la marche de l'appareil. Différents constructeurs ont donc recherché à rendre la plaque automotrice, suivant divers procédés,mais celle-ci comporte toujours deux arbres à balourds identiques, d'axes parallèles, et tournant en sens inverses. Les figures 2 et 3 du dessin annexé constituent une représen tation extrêmement schématTque de ce type d'appareil, sur les quelles on a simplement indiqué la plaque 2 et les deux arbres à balourds dont les axes parallèles sont désignés par 01 et 02. Dans le cas de la figure 2, les deux balourds étaient oppo sés au temps t = O et les forces centrifuges respectives étaient alors dirigées en sens opposés, suivant Ol-Al et 02 -A2, leur résultante étant nulle. Au temps t , les deux arbres ont tourné d'un angle #t en sens inverses et les deux forces centrifuges Fc1 et Bc2,de même intensité Pc , sont également inclinées de part et d'autre de la verticale 0y. Leur résultante R a pour composante horizontale Rx = Pc. (cos #t - cos wt ) = O, et pour composante verticale: Ry = 2 Pc. sin tnt La vibration de la plaque est dans ce cas uniquement verti cale, de sorte que la plaque ne se déplace pas sur un sol suppo sé horizontal. Si on fait pivoter les deux balourds dans le même sens,et d'un angle &alpha;, à partir de la position de la figure 2, et si ces deux balourds sont toujours entratnés en rotation en sens inverses, à la vitesse angulaire W ( voir figure 3), la résul tante R des deux forces centrifuges a pour composante horizontale: Rx = Pc. cos (#t - &alpha; )- Fc.cos (#t + &alpha;) 2 2 Pc. sin wt. sina et pour composante verticale Rg = Pc. sin Ctnt -c' )+ Fc. sin (cut +c' ) = 2 Pc. sin #t. cos &alpha; soit, en posant 2 Sc.sin wt = A:: Rx = A. sino( Ry = A. cos &alpha; La résultante H possède donc une intensité A à variation sinusoidale mais son inclinaison &alpha; par rapport à la verticale Oy est fixe pour un angle de déphasage donné.La plaque 2 frappe le sol obliquement et,dans le cas de la figure 3, où &alpha; est négatif ( le sens positif étant le sens trigonométrique),elle se déplace vers la droite.Si le régime de rotation est constant, sa vitesse augmente avec le déphasage &alpha;. Si &alpha; devient positif, la plaque se déplace vers la gauche de la figure 3. Une commande progressive du déphasage &alpha; provoque évidemment une variation progressive de la vitesse de translation horizontale de la plaque. Dans la pratique, les constructeurs ont simplifié l'appareil en prévoyant lë déphasage d'un seul balourd, ce qui revient exactement au même que de déphaser les deux. En effet, seul le déphasage relatif d'un balourd par rapport à l'autre a un sens physique. Malgré é cette idée simplificatrice ,les dispositifs employés présentent toujours l'inconvénient d'être complexes. Compte tenu de la vitesse de rotation élevée et de la puissance des vibrations, surtout pour les plaques importantes, ils sont de plus fragiles et doivent être minutieusement étudiéset réalisés.Pour toutes ces raisons, les dispositifs actuels sont cotteux . La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. Elle a donc pour but de fournir une plaque vibrante de compactage automotrice,de taille moyenne ou importante, munie d'un dispositif particulièrement simple et robuste,à commande progressive ve,permettant d'obtenir la marche avant, l'arrêt et la marche arrière de l'appareil. A cet effet, l'invention a pour objet une plaque vibrante du type comprenant deux arbres à balourds d'axes parallèles, aptes à être entraînés en rotation en sens inverses et à la msme vitesse angulaire, dans laquelle les deux arbres à balourds sont logés à l'intérieur d'un carter monté pivotant autour d'un axe parallèle à ceux desdits arbres et équidistant de ces deux axes, les deux arbres à balourds étant en outre calés angulairement de manière que la résultante de leurs forces centrifuges soit,à tout moment ,située dans le plan de symétrie équidistant des axes des deux arbres et contenant l'axe de pivotement du carter. De cette manière, la commande du sens d'avancement et de la vitesse de translation s'effectue simplement en modifiant l'inclinaison du carter pivotant,ce qui permet de faire varier la direction de la résultante des deux forces centrifuges sans nécessiter aucune commande de déphasage entre les deux arbres à balourds. Suivant une forme de réalisation particulière,le carter, à l'intérieur duquel sont logés les deux arbres à balourds,est monté pivotant sur deux paliers latéraux solidaires de la plaque vibrante ,dont l'axe commun, équidistant des axes des deux arbres à balourds, est situé dans le même plan que ces derniers. Ce sont ces deux paliers qui assurent la transmission des vibrations à la plaque vibrante proprement dite Avantageusement, la plaque vibrante selon l'invention comporte un bras de commande lié au carter pivotant à l'intérieur duquel sont logés les deux arbres à balourds, et permettant de commander l'inclinaison dudit carter. Cexbras de commande permet au conducteur de commander sans effort le pivotement du carter, donc le sens et la vitesse du mouvement de la plaque, soit directement, soit par l'intermédiaire d'une suspension élastique et/ou d'une démultiplication. De toute façon, l'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques et avantages seront mis en évidence, à l'aide de la description qui suit, en référence aux figures 4 et 5 du dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif,une forme d'exécution de cette plaque vibrante: Figure 4 est une vue de côté d'une plaque vibrante selon l'invention; Figure 5 en est une vue en coupe suivant 5-5 de figure 4. Figure 6 est une vue en coupe partielle d'une variante de cette plaque vibrante. D'une manière connue et déjà décrite plus haut,l'appareil comprend:un moteur 1,une plaque vibrante proprement dite 2,un mécanisme de vibration désigné par la référence d'ensemble 7, entrarné par l'intermédiaire d'une courroie 4 passant sur une poulie 5 calée sur l'arbre de sortie du n0teur 1,et un bras de commande 6. Le moteur 1 est monté au-dessus de la plaque 2 avec interposition d'éléments 8,tels que ressorts métalliques ou bloc en élastomère,qui réalisent une suspension élastique et protègent le moteur des vibrations. Suivant l'invention,le mécanisme 7 se compose de deux arbres à balourds d'axes parallèles 01 et 02,logés à l'intérieur d'un carter 9 monté pivotant autour d'un axe O,parallèle aux précédents,sur deux paliers latéraux 10 solidaires de la plaque 2. L'axe O est équidistant des deux axes 01 et 02 et situé dans le m8me plan que ces derniers. L'axe 02 de l'un des arbres à balourds porte une poulie 11 sur laquelle passe la courroie d'entraînement 4. Des engrenages de transmission non représentés,logés à l'intérieur du carter 9, relient les axes Ol et 02 de manière à obtenir des mouvements de rotation synchronisés, de même vitesse angulaire nais de sens inverses, la solution la plus simple consistant à prévoir deux pignons en prise ayant le même nombre de dents. Il est encore prévu un tendeur automatique constitué d'un levier 12, poussé par un ressort 13, et portant à son extrémité libre une poulie auxiliaire 14 appliquée contre la face extérieure de la courroie 4 . Ce dispositif assure en permanence la tension de la courroie,malgré les vibrations du moteur I dues aux éléments de suspension 8, et malgré les variations de l'en- traxe des poulies 5 et Il, dues au fait que le carter 9, et par conséquent l'axe 02 de la poulie 11, pivotent autour de l'axe 0. Le bras de commande 6 est monté sur le carter pivotant 9.Il permet de guider l'appareil et,plus particulièrement,de commander l'inclinaison du carter 9. Suivant des dispositions annexes, il est avantageusement prévu une suspension élastique du bras 6 protégeant les mains du conducteur des vibrations, ét une démultiplication de la commande de rotation du carter 9.Cette démultiplication éventuelle peut être obtenue au moyen de bielles et leviers, ou au moyen d'engrenages, ou encore par un dispositif hydraulique Les deux arbres à balourds sont montés symétriquement à l'intérieur du carter 9, suivant le principe de la figure 2,de sorte que la résultante R des forces centrifuges passe toujours par l'axe O et reste perpendiculaire au plan contenant les axes 01 et 02, sans que le carter 9 subisse le moindre couple de rotation d à la vibration du mécanisme 7 Les vibrations perpendiculaires au plan contenant les axes 01 et 02 se transmettent successivement aux paliers 10, à la plaque 2 et au sol qu'elles compactent. Selon l'inclinaison de la résultante R par rapport à la verticale,la plaque 2 avance, reste à l'arrêt ou rocule,suivant le principe déjà illustré plus haut, en référence aux figures 2 et 3. La commande du sens de marche et de la vitesse de translation horizontale s'effectue simplement en modifiant l'inclinaison du carter 9 et, par conséquent, de la résultante R des forces centrifuges,au moyen du bras de commande 6. Etant donné que le mécanisme de vibration 7 ne produit pas de couple,comme on l'a vu plus haut, la commande d'inclinaison du carter 9 se fait sans effort. En réalité,la tension de la courroie 4,due à la fois à la traction de la poulie motrice 2 et à l'action du tendeur sur le brin mou de la poulie,cre un certain couple; qui reste cependant faible et ne gêne pas l'opérateur,compte tenu de la grande longueur du bras de commande 6. La démultiplication éventuelle de la commande d'inclinaison du carter 9 n'a donc pas pour objet de corriger un couple agissant sur le bras 6; sa seule fonction est de réduire ou d'augzen- ter l'amplitude de la rotation de celui-ci,pour une même variation d'inclinaison du carter 9, de façon à obtenir une conduite aisée de l'appareil. Une variante intéressante résulte du fait que l'on peut aisément loger un moteur hydrostatique ou pneumatique à l'intérieur du carter 9, en se servant des deux pignons assurant le calage angulaire des deux arbres à balourds et leur synchronisation,pour en faire les engrenages de ce moteur. Cette disposition est représentée sur la figure 6, où seules les pièces constituant le moteur sont hachurées,pour plus de clarté. Les pignons -2 et 16, mûs par l'huile ou l'air comprimé, entrassent en rotation les deux arbres à balourds, à l'intérieur de deux flasques 17 et 18 et d'un corps de moteur 19 dans lequel sont aménagés les orifices d'entrée et de sortie du fluide,schématisés par les flèches triangulaires. La commande de la plaque n'est plus assurée par un moteur à combustion interne, mais par un circuit hydrostatique d'engin de chantier,par un groupe moto-pompe spécialement prévu à cet effet, ou par un compresseur. L'invention décrite ci-dessus s'applique aux plaques vibrantes automotrices de taille moyenne ou importante, à conducteur debout ou assis.Elle peut être mise en oeuvre aussi bien dans le cas d'appareils à une seule plaque,tels que celui décrit ci-dessus,que dans le cas d'appareils lourds comprenant deux plaques jumelées et deux mécanismes de vibration, qui se conduisent à la manière d'un véhicule à chenilles et peuvent tourner autour d'un obstacle ou même sur place.Dans ce cas particulier, les commandes d'inclinaison des deux mécanismes de vibration peuvent être soit indépendantes, soit de préférence regroupées de manière à faciliter la conduite.Le même principe s'applique également à la réalisation d'appareils comportant plusieurs plaques,leur nombre pouvant être de 5 ou 6 comme cela se fait parfois,avec une commande centralisée de l'inclinaison de tous les carters,permettant à un seul opérateur de maîtriser aisément l'appareil. Comme il va de soi, et comme il résulte de ce qui pfécède, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cette plaque vibrante de compactage qui ont été décrites cidessus à titre d'exemples; elle en embrasse, au contraire,toutes les variantes de réalisation et d'application présentant des moyens équivalents. -REVEì;DICATIONS 1.- Plaque vibrante de compactage automotrice,du type compre nant deux arbres à balourds d'axes parallèles, aptes à être entraînés en rotation en sens inverses et à la même vitesse angulaire,caractérisée en ce que les deux arbres à balourds sont logés à l'intérieur d'un carter monté pivotant autour d'un axe parallèle à ceux des dits arbres et équidistant de ces deux axes, les deux arbres à balourds étant en outre calés angulairement de manière que la résultante de leurs forces centrifuges soit, à tout moment, située dans le plan de symétrie équidistant des axes des deux arbres et contenant l'axe de pivotement du carter. 2.- Plaque vibrante selon la revendication 1,caractérisée en ce que le carter à l'intérieur duquel sont logés les deux arbres à balourds, est monté pivotant sur deux paliers latéraux solidaires de la plaque vibrante,dont l'axe commun, équidistant des axes des deux arbres à balourda,est situé dans le même plan que ces derniers. 3.- Plaque vibrante selon la revendication 1 ou 2,caractérisée en ce qu'elle comporte un bras de commande lié au carter pivotant à l'intérieur duquel sont logés les deux arbres à balourds, et permettant de commander l'inclinaison dudit carter. 4. Plaque vibrante selon la revendication 3,caractérisée en ce que le bras de commande est suspendu élastiquement au carter pivotant à l'intérieur duquel sont logés les deux arbres à balourds. 5.- Plaque vibrante selon la revendication 3 ou 4,caractérisée en ce qu'il est prévu, entre le bras de commande et le carter pivotant, une démultiplication de la commande d'inclinaison de ce dernier,telle que par bielles et leviers,par engrenages, ou -hydraulique. 6.- Plaque vibrante selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,caractérisée en ce que les deux arbres à balourds logés à l'intérieur du carter sont liés en rotation par des pignons constituant les engrenages d'un moteur hydro-statique ou pneumatique, également logé à l'intérieur dudit carter,qui entraîne en rotation les deux arbres à balourds. 7.- Plaque vibrante selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,caractérisée par son application à la réalisation d'appareils à deux ou plusieurs plaques dont chacune comprend un mécanisme de vibration à carter pivotant à l'intérieur duquel sont logés deux arbres à balourds. 8.- Plaque vibrante selon la revendication 7,caractérisée en ce qu'elle comporte une commande centralisée de l'inclinaison de tous les carters.