Brevet FR2324378A1 — publié le 19770415

La présente invention due aux travaux du Centre National d'Etudes et d'Experimentation-de Machinisme Agricole) (C.N.E.E.M.A.) à L'échelon du Midi concerne un dispositif vibrateur à variation d'amplitude et de fréquence. Le secteur technique de l'invention est celui des appareils vibrants. On sait que selon une méthode utilisée pour la récolte des fruits, on procède par vibration des arbres fruitiers en agissant sur leurs troncs. En fonction de leur nature,-de leur âge, de l1état de maturité des fruits, etc... les arbres nécessitent des fréquences et des amplitudes différentes. Dans le cas des vibrateurs à masses excentrées mises en rotation, la fréquence est obtenue en faisant varier la vitesse de rotation de la ou des masses excentrées. Sur le matériel existant, la variationde l'amplitude s'ef- fectue de façon aléatoire. En effet, ce matériel est équipé de plusieurs masses tournant l'une par rapport à Autre, créant ainsi une variation continue de l'amplitude. I1 est de ce fait impossible de choisir une valeur et de la maintenir pendant toute la durée de ltoperation de vibration.De Plusi le changement de la valeur de la masse excentrée nécessite, d'une part le démontage de la partie vibrante et autre part plusieurs jeux de masses. On-sait que l'amplitude est en relation avec la masse excentrée, le carré de la vitesse et ltexcentration de la masse La présente invention vise à remédier aux inconvénients précités. L'objectif à atteindre est un dispositif vibrateur à variation dTam- amplitude et de fréquence permettant sans démontage dudit dispositif et par une commande à distance, actionnée par exemple à partir d'un postede pilotage, de choisir l'amplitude du mouvement dudit dispositif vibrateur. Cet objectif est atteint grâce au dispositif vibrateur à variation d'amplitude et de fréquence selon l'invention, comportant au moins deux masses excentrées entraînées en rotation dans des plans parallèles entre eux et perpendiculaires à ltaxe de rotation desdites masses, lesquelles se déplacent dans un carter caractérisé en ce qu au moins une desdites masses est commandée par des moyens pour la faire pivoter autour dudit axe et pour ltimmobiliser temporairement suivant un décalage angulaire dTune masse par rapport à l'autre. Selon un mode de réalisation, lesdites masses sont identiques, sont juxtaposées Itune au-dessus de l'autre, et sont entralnées ensemble en rotation par deux arbres coaxiaux s'étendant dans le prolongement l'un de l'autre, un desdits arbres traversant une desdites masses jusqu'à pénétrer dans l'autre. L'autre arbre s'étend en partie dans l1épaisseur de cette dernière masse, lesdits arbres se rejoignant sensiblement à mi-épaisseur dlune desdites masses, par exemple dans la masse supérieure. Les extrémités des arbres situées du côté des dites masses sont cannelées pour coopérer avec des rainures réservées dans lesdites masses. Dans un dispositif selon l'invention dont le carter est composé de deux parties, les arbres sont montés à rotation dans des boîtiers à roulements, coaxiaux, dont l'un de ces boîtiers est solidaire dTune desdites parties formant un demi-carter et dont l'autre boîtier est monté à coulissement dans l'autre partie dudit carter. Le boîtier monté à coulissement dans ledit carter, porte 11 arbre qui pénètre en partie dans une desdites masses, lequel arbre comporte à son extrémité opposée à celle qui comporte des cannelures, un pignon de commande. Ce boîtier est mu dans des directions parallèles à l'axe de rotation desdits arbres par des moyens qui agissent sur une fourchette articulée audit boîtier et montée à pivotement sur le carter. Le décalage angulaire des masses est obtenu pat des moyens entraînant une crémaillère, laquelle est destinée à coopérer momentanément avec ledit pignon calé à l'extrémité dudit arbre, après que la masse entraînée par ce dernier ait été désolidarisée de l'autre arbre monté fixe en translation. Les moyens pour entraîner ledit boîtier monté à coulissement afin de désolidariser les masses entre elles et les moyens pour entraîner ladite crémaillere afin de faire pivoter une desdites masses, sont des vérins, lesquels sont fixés audit carter. Lesdites masses adoptent la forme générale d'un secteur de cercle et lesdites rainures sont pratiquées à la périphérie d'un alésage réservé du côté de la partie angulaire desdites masses. Le dispositif selon I'ivention permet ainsi sans démontage et par une action pouvant être commandée à distance, à partir d'un poste de pilotage par exemple, de choisir l'amplitude du mouvement, en faisant varier le décalage angulaire des masses. On notera que dans le mode de réalisation selon lequel le dispositif comporte deux masses identiques d'une excentration (a) et d'une masse excentrée (m), ces deux masses étant ainsi équivalentes à une masse totale (M = 2 m) d'une excentration A, laquelle est la résultante desdites excentrations (a). Ainsi, lorsque les masses sont superposées, l'excentration étant maximale, on obtient une amplitude maximale, au contraire lorsque les masses sont en opposition, l'excentration est nulle entralnant une amplitude nulle. Entre ces deux positions extremes, ledit dispositif permet ainsi, grâce à ses aménagements, de faire varier à volonté l'amplitude et la fréquence des vibrations produites par l'entraînement en rotation desdites masses excentrées. On comprendra mieux l'invention en se reportant à la description suivante uniquement donnée à titre d'exemple non limitatif, ainsi qu'au dessin annexé sur lequel - La figure 1 illustre à titre d'exemple un mode de réalisation d'un vibrateur selon l'invention. - La figure 2 est une vue en coupe de la partie du vibrateur dans laquelle- sont montées des masses excentrées. - La figure 3 est une vue en coupe selon III III de la figure 2, dont les masses sont dans une position d'amplitude minimum. - La figure 4 est une vue schématique illustrant les différents moyens qui permettent le décalage angulaire desdites masses. La figure 1 illustre un dispositif vibrateur à variation dvamplitude et de fréquence selon l'invention qui, suivant un mode de réalisation est porté à I'arrière d'un véhicule, 1, par exemple un tracteur. Ledit dispositif se compose d'un carter 2 dans lequel sont montées à rotation des masses excentriques. La disposition de ces masses dans le carter 2 sera exposée plus loin. L'entraînement en rotation desdites masses est obtenu par un moteur par exemple à fonctionnement hydraulique 3, et une transmission 4, comportant deux poulies et trois courroies trapézoIdales, disposition en soi connue. Le moteur hydraulique 3 est porté par un châssis 5, lequel châssis supporte également le dispositif vibrateur. Ce dernier comporte une pince 6, laquelle s'étend perpendiculairement à une des faces latérales du carter 2 et se compose d'une partie fixe 6a et d'une partie mobile 6b. Ces parties fixe et mobile 6a/6b adoptent la forme générale d'un L. La partie 6b coulisse dans la partie 6a et est entraînée en translation par un vérin par exemple hydraulique 7.A leur extré- mité, elles comportent une mâchoire 6c/6d, disposées en vis à vis, lesquelles sont destinées à enserrer le tronc de l'arbre pour lui communiquer les secousses du dispositif vibrateur. Le dispositif vibrateur proprement dit comporte le carter 2, lequel est parallélèpipédique et se compose de deux demi-carters 2a/2b reliés entre eux au moyen de boulons 8. Le demi-carter 2b comporte un boîtier à roulement 9, lequel est solidaire de la paroi 2c, est disposé au centre de cette paroi et s'étend perpendiculairement à cette dernière jusqu'à environ quarante millimètres du plan de joint des deux demi-carters 2a/2b. Le boîtier 9 comporte du côté de la paroi 2c, un chapeau 10a fixé audit boîtier au moyen de vis 11 vis 2e/ sées dans celui-ci. Des voiles coaxiaux, par exemple au nombre Q six, consolident son assise dans le carter. Ledit chapeau 10 comporte un épaulement 10a sur lequel s'appuie un roulement à double rangée de billes 12, logé dans un alé- sage 9a pratiqué dans ledit boîtier 9. Ce dernier comporte un autre alésage 9b formant un épaulement 9c dans lequel est disposé un autre roulement à double rangée de billes 13 de plus grandes dimensions que celles de roulement 12. Un chapeau 14, fixé par des vis 15, ferme le boîtier à sa partie supérieure. Une bague entretoise 15 est insérée entre les deux roulements I2/13. Un autre boîtier 16 monté à coulissement dans un fourreau 17 est disposé sur le même axe XXI et en vis à vis dudit boîtier 9. Le boîtier 16 est fermé à une de ses extrémités par un chapeau 18, fixé par des vis 19 et comporte un alésage 16a dans lequel est dispose un roulement à double rangée de billes 20.Il comporte en outre, un autre alésage 16b formant un épaulement 16c dans lequel alésage est disposé un autre roulement à double rangée de billes 21 qui s appuie sur un chapeau 22 fixé par des vis 23 audit boîtier 16 et formant l'autre ex trémité dudit boîtier. Une bague entretoise 24 est insérée entre les deux roulements 20/21. Le fourreau 17 s'étend à l'intérieur du demi-carter 2a perpendiculairement à sa paroi 2d jusqu a environ cinquante millimètres du plan de joint des deux demi-carters 2a/2b et comporte une bague d'usure par exemple en acier traité 17a,au contact de laquelle coulisse le boîtier 16. Comme le boîtier 9, le fourreau 17 est consolidé par six voiles 2f s'étendant suivant des rayons. Dans l'espace interne réservé entre les extrémités desdits boîtiers 9 et 16 sont disposées deux masses excentrées, 23/24, lesquelles sont juxtaposées l'une au-dessus de l'autre et sont portees et entraînées en rotation par deux arbres 25j26 montés respectivement dans les paliers 9 et 16, lesquels arbres sont coaxiaux à l'axe XX1. L'arbre 25 est emmanché forcé dans les roulements 12 et 13 et est cannelé à une extrémité en 25a. Les cannelures sont formees sur une longueur telle qu'elles traversent l'épaisseur de ladite masse 23 et pénètrent dans la masse 24 jusqu'à miépaisseur de celle-ci. Les cannelures 25a dudit arbre cooperent en position de fonctionnement du dispositf vibrateur avec des rainures 23a/24a réservées à la périphé- rie d'un alésage pratiqué dans lesdites masses excentrées 23/24. L'arbre 26 est également emmanché forcé dans les roulements 20/21 et comporte à une extrémité des cannelures 26a qui pénètrent a mi=épaisseur de la masse 24. Tel que l'illustre la figure 2, les arbres 25/26 sont, en position de fontionnement, à proximité l'un de l'autre, et se rejoignent sensiblement à mi-épaisseur de la masse 24. La masse excentrée 23 est rendue solidaire de l'arbre 25 et est fixée à une bague de liaison 27 au moyen de vis 28. Ladite bague s'appuie ainsi sur les cannelures 25a dudit arbre. De même, la masse excentrée 24 est rendue solidaire de l'arbre 26 et est fixée à une autre bague de liaison 29 au moyen de vis 30, laquelle bague s'appuie sur les cannelures 26a dudit arbre. Lesdites masses excentrées 23/24 (figure 3) adoptent la forme générale d'un secteur de cercle dont l'angle d'ouverture est de soixante degrés, les rainures 23a/24a étant ainsi pratiquées du côté de leur partie angulaire 23b/ 24b. En position de fonctionnement, un espace L par exemple de vingt millimètres est réservé entre la masse 24 et l'extrémité 17b du fourreau 17, de telle sorte que lorsque, l'arrêt, on déplace le boîtier 16 vers le haut, en entraînant ainsi ladite masse 24, il puisse dégager l'extrémité de la partie cannelée 25a de l'arbre 25, qui pénètre d'une longueur 1 par exemple de quinze millimetres, dans ladite masse 24. Cette disposition réservant une marge de cinq millimètres, permet ainsi de décaler les masses 23/24 l'une par rapport à l'autre selon l'angle choisi en fonction de l'amplitude désirée. Ce décalage des masses excentrées est obtenu au moyen des dispositifs illustrés aux figures 1 et 4. Le boîtier coulissant 16 est mû en translation verticale au moyen d'un vérin à double effet, par exemple à fonctionnement hydraulique 31, lequel est fixé à un support 32 solidaire du carter 2. Ledit vérin 31 agit sur l'extrémité d'une fourchette 33 montée à pivotement autour d'un axe 34 porté par un support fixé audit carter 2 et articulée audit boîtier 16 autour de deux tourillons 33a diamétralement apposés. Ainsi, lorsque le vérin pousse l'extrémité de la fourchette 3 dans le sens A, le boîtier coulisse vers le haut, inversement lorsqu'il la tire dans le sens B, le boîtier coulisse vers le bas. L'extrémité de l'arbre 26 opposée à celle qui est cannelée comporte un pignon 35 calé par tous moyen connus sur ledit arbre. Ce pignon 35 est destiné à coopérer avec une crémaillère 36 fixée à l'extrémité de la tige d'un deuxième vérin à double effet, également à fonctionnement hydraulique 37, lequel est porté par un autre support 38 fixé au carter 2. La crémaillère 36 est amenée pour être au contact du pignon 35 lorsque, l'appareil étant arrêté, on désire décaler lesdites masses 23/24. il convient ainsi de manoeuvrer le vérin 37 dans le sens C ou D pour obtenir le decalage angulaire désiré. Lorsque le vibrateur est en fonctionnement, la cré maillère est deplacee, tel que le représente les figures 1 et 4. L'entraînement en rotation des masses 23/24 est obtenu au moyen du moteur hydraulique 3 et de la transmission 4 qui attaque l'arbre 25 par son extrémité opposée à celle qui comporte les cannelures 25a. Le fonctionnement du dispositif vibrateur est le suivant : la masse inférieure 23 est solidaire de l'arbre moteur 25 d'une part en rotation, par la partie inférieure des cannelures dudit arbre 25, d'autre part en translation par la bague de liaison 27. Les roulements 12 et 13 rendent l-'arbre 25 libre en rotation mais fixe en translation par rapport au demi-carter inférieur 2b. La masse supérieure 24 est solidaire de l'arbre de commande 26 d'une part en rotation par les cannelures dudit arbre 26, d'autre part en translation par la bague de liaison 29. L'arbre de commande 26 est libre en rotation et fixe en translation par rapport au boîtier coulissant 16. Ainsi, ledit boîtier peut etre déplace suivant l'axe X1 sous l'action du dispositif de commande illustré à la figure 4. Au départ du cycle, le verin 37 est "rentre", le pignon 35 et la crémaillère 36 ne sont pas en prise; le vérin 31 est également "rentré", la fourchette de commande 33 pousse le boîtier 16 vers le bas et maintient donc le système embrayé. Le deroulement du cycle est le suivant a)- le vérin 37 actionne la crémaillère 36, dans le sens C, qui vient en contact avec le pignon 35. b) - vérin 37 cesse de se déplacer, et le vérin 31 actionne la fourchette 33 dans le sens A. c) - les masses sont désaccouplées. Le vérin 31 reste sous pression et le vérin 37 se déplace dans le sens C. La crémaillère 36 étant en prise, on obtient une rotation de l'arbre 26 donc un décalage angulaire des masses 23/24. d) - la crémaillère 36 vient en butée, la butée étant réglée de ma nière à faire correspondre les cannelures des arbres 25/26 avec les rainures 23a/24a. Le vérin 31 actionne la fourchette 33 dans le sens B provoquant ainsi le réaccouplement des masses 23/24. e) - le vérin 31 reste sous pression et le vérin 37 actionne la cré maillère 36 dans le sens D. Les deux masses 23/24 sont entraînées en rotation par la crémaillère 36 jusqu a ce que celle-ci échappe au pignon 35. Le vibrateur est alors pret à fonctionner. Lorsque le dispositif est embrayé, la partie supérieure des cannelures de l'arbre moteur 25 est en prise dans les cannelures de la masse 24. Les masses 23/24 sont entraînées en rotation a des vitesses identiques par l'arbre moteur 25. Le dispositif de commande par vérins 31/37 maintient le système en position embrayée. Le réglage de l'amplitude s'opère à I'arrêt. Le déplacement axial du boîtier 16 par rapport au demi-carter supérieur 2a désolidarise la masse 24 de l'arbre moteur 25. Par rotation de l'arbre de commande 25, on obtient un décalage angulaire d'une masse par rapport à l'autre, ce décalage entraînant une variation de l'excentration. il suffit alors de réaccoupler la masse 24 et l'arbre moteur 25 pour que le dispositif soit prêt à fonctionner avec une nouvelle amplitude. Le réglage s'effectue en discontinu. La finesse du réglage est directement fonction du nombre de cannelures. Ce dernier étant pair, par exemple six cannelures, il faut pour supprimer la symétrie, par conséquent pour avoir six amplitudes différentes, prévoir un décalage angulaire a entre les cannelures des masses 23/24 (figure 3). Ainsi, le dispositif ne comporte pas de position à amplitude nulle, cette position ne présentant d'ailleurs aucun intérêt. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'entre décrit à titre d'exemple. REVENDICATIONS 1 - Dispositif vibrateur à variation d'amplitude et de fréquence, comportant au moins deux masses excentrées, entraînées en rotation dans des plans pa rallèles entre eux et perpendiculaires à l'axe de rotation desdites masses, lesquelles se déplacent dans un carter, caractérisé en ce qu au moins une desdites masses est commandée par des moyens pour la faire pivoter autour dudit axe et pour l'immobiliser temporairement suivant un décalage angulai re d'une masse par rapport à l'autre. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites masses sont identiques, sont disposées l'une au-dessus de l'autre et sont entraî- nées ensemble en rotation par deux arbres coaxiaux s'étendant dans le pro longement l'un de l'autre, un desdits arbres traversant une desdites masses jusqu'à pénétrer dans l'autre, et en ce que l'autre arbre s'étend en partie dans l'épaisseur de cette dernière masse. 3 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdites masses sont juxtaposées l'une au-dessus de l'autre et en ce que lesdits arbres se rejoignent sensiblement à mi-épaisseur d'une des dites masses. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites extré mités desdits arbres situées du côté desdites masses sont cannelées pour coopérer avec des rainures réservées dans lesdites masses. 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dont le carter est composé de deux parties, caractérisé en ce que lesdits arbres sont mon tés à rotation dans des boîtiers à roulements, coaxiaux, dont l'un desdits boîtiers est solidaire d'une desdites parties du carter et dont l'autre boîtier est monté a coulissement dans l'autre partie dudit carter. 6 - Dispositif selon la revendication 5,-caractérisé en ce que ledit boîtier qui est monté à coulissement dans ledit carter porte l'arbre qui pénètre en par tie dans une desdites masses, lequel arbre comporte à son extrémité opposée à celle qui comporte des cannelures, un pignon de commande. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que ledit boîtier, qui est monté à coulissement dans ledit carter, est mû dans des directions parallèles à l'axe de rotation desdits arbres par des moyens agissant sur une fourchette articulée audit boîtier et montée à pivotement sur lendit carter 8 - Dispositif selon les revendications 1, 6 et 7, caractérisé en ce que le dé calage angulaire desdites masses est obtenu par des moyens entraînant une crémaillère qui coopère momentanément avec le pignon calé à l'extrémité du dit arbre, après que la masse entraînée par ce dernier ait été désolidarisée de l'autre arbre monté fixe en translation. 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que lesdits moyens pour entrainer ledit boîtier monté à coulissement afin de désolidariser--les masses entre elles, et lesdits moyens pour entraî ner ladite crémaillère afin de faire pivoter une desdites masses, sont des vérins, lesquels sont fixés audit carter. 1Q- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que lesdites masses adoptent la forme générale d'un secteur de cercle et en ce que lesdites rainures sont pratiquées à la périphérie d'un alésa- ge réservé du coté de la partie angulaire desdites masses.