Brevet FR2389313A1 — publié le 19781201

La présente invention concerne un dispositif de sécurité pour les charrues dit aussi dispositif d'effacement. Ce dispositif de sécurité est du type connu dans lequel l'age de la charrue est articulé autour d'un axe sur le bâti et est maintenu en position de travail par un mécanisme élastique taré qui cède si l'effort résistant exercé sur la pointe du soc, par exemple par suite de la rencontre d'un roc, excède une valeur prédéterminée, la charrue basculant alors par pivotement autour de l'axe d'articulation. Si on se réfère à la figure 1 qui illustre schématiquement le principe de base de ces dispositifs de sécurité, la charrue comporte un age 1 articulé autour d'un axe transversal 2 sur le bâti 3 de la charrue, l'age portant, par un étançon 4, le soc 5. La partie articulée de la charrue ayant un poids P et un centre de gravité distant de L du plan vertical de l'axe 2, la charrue est soumise ,autour de l'axe 2,à un premier couple PxL qui tend à l'enfoncer. Elle est soumise par contre à une force résistante F essentiellement variable s'exerçant à une profondeur H par rapport à l'axe 2 et la charrue a, sous l'effet de ce couple égal à FXH, tendance à se relever. Elle est en principe en butée dans sa position de terrage maximale sur une butée B et,la valeur maximale HxF max du couple résistant etant supérieure a PxL, il est nécessaire que la charrue soit soumise à un couple C s'ajoutant à PxL pour que (PxL)+C soit supérieur à HxF jusqu'à la valeur HxF max. Lorsque F devient supérieure à F max la charrue bascule vers le haut autour de l'axe 2. Le couple C peut être créé comme illustré à la figure 1 par un ressort de compression 6 agissant entre un point 7 solidaire du bâti 3 et un point 8 solidaire de l'age 1. Si F' est la force de compression initiale du ressort 6 et si sa ligne d'action est à une distance d de l'axe 2 le couple exercé est égal à F'xd et on doit avoir F'xd = (HxF max) - (PxL) ou (F'xd) + (PxL) = (HxF max). Lorsque la force maximale de sécurité F max est dépassée, l'age 1 bascule vers le haut autour de l'axe 2. Dans l'égalité cidessus, le centre de gravité étant situé en dessous e l'axe, L croit jusqu'a ce que le centre de gravité passe par le plan horizontal de l'axe 2;P restant constant PxL croit au début du relevage mais cette croissance a relativement une faible incidence. La distance entre les points 7 et 8 diminuant rapidement dès le début du basculement,F' croit et le deuxième terme d croit égale ment jusqu'à ce que le point 8 passe par l'horizontale du point 7. On voit donc que le premier terme (F'xd) + (PxL) de l'égalité à une valeur qui augmente au fur et à mesure que la charrue se relève. Comme d'autre part H décroit selon une fonction sinusoIdale de l'angle de relèvement, la valeur que doit atteindre la force F pour que le basculement d'effacement se poursuive devient supérieure et meme très supérieure à F max. Pour obtenir donc un dispositif de sécurité efficace, il est nécessaire que C décroisse lorsque la charrue se relève par basculement autour de l'axe 2. Pour tenter de satisfaire à ces conditions on a d'abord cherché à utiliser, comme illustré à titre d'exemple aux figures 2 et 3, des dispositifs à quadrilatere déformable, le ressort 6' n'agissant plus entre un point 7 solidaire du bâti 3 et entre un point 8 solidaire de l'age mais entre l'un de ces points et un point intermédiaire de la biellette non concourante d'une paire de biellettes 7'-8' articulées d'une part aux points 7 et 8 respectivement et d'autre part entre elles au point 9, cette articulation s'effectuant au point 7" et 8" respectivement.La variation de longueur de 7*-8 ou de 7-8" est beaucoup plus faible que la variation de longueur de 7-8 pour un meme angle de basculement de la charrue autour de l'axe 2 mais, dans ce dispositif mécanique,c1est la force d'écartement entre les points 7 et 8 qui crée le couple C et cette force n'est pas égale à la force du ressort 6' mais à une force fonction des bras de- leviers. Pour créer le même couple C, les ressorts doivent être beaucoup plus puissants. En fait donc pour un ressort de puissance donnée, le couple C se trouve réduit, d restant dans tous les cas égal à la distance de l'axe 2 à la droite 7-8.Si le point 7 d'articulation du ressort 6' sur le châssis 3 est relevé au-dessus du point d'articulation de la biellette 7' sur le châssis ou abaissé en dessous de ce point, la distance d se trouve modifiée en conséquence. Ces solutions de l'art antérieur ne résolvent donc pas le problème posé,savoir obtenir un couple C important dans la position de travail mais qui décroisse après l'amorce de dégagement de la charrue. En fait, il faut avoir un couple élevé de maintien en position de travail, couple qui doit s'abaisser rapidement lorsque, par suite d'une force résistante F supérieure à F max , la charrue a amorcé son dégagement par basculement mais qui doit conserver une valeur suffisante pour, en combinaison avec le poids de la charrue, ramener celle-ci automatiquement en position de labourage. Une autre solution à ce problème a été proposée dans le brevet français NO 1.504.200 au nom de Kvernelands Fabrikk A/S du 8 Décembre 1966 dont le schéma de fonctionnement a été illustré dans la figure 4 des dessins ci-aflnexés. Ce brevet qui concerne un dispositif de sécurité fonctionnant selon le même principe que celui exposé ci-dessus, utilise, pour modifier la courbe de variation du couple de maintien en position, non plus la variation de longueur donc de puissance du ressort 6 ou 6' mais la variation dela distance d. En effet, dans les dispositifs décrits avec réference aux figures 1 à 3, Ïa distance d croit jusque! ce que le point 8 passe au niveau de l'articulation 7 du ressort et décroît ensuite mais elle ne s'annule que lorsqu' il y a alignement des trois points d'articulation.Dans le brevet NO 1.504.200 ci-dessus et pour obtenir, pour une valeur convenable de 1' angle de basculement, l'annulation de la valeur d, on déplace le point d'articulation du ressort 6" sur le châssis 3 pour le rapprocher du point 8 en l'amenant en 7t' de façon que le point 8, non seulement dépasse rapidement le niveau du point 7'^ , mais meme dépasse la position 8"' pour laquelle les points 8"', 7"t et 2 sont alignés et d s'an nulle, le couple C s'inversant si le point 8 dépasse la position 8"'.L'inconvénient de ce mode de réalisation est que le ressort 6" subit une variation de longueur proportionnellement très importante. d variant également très rapidement dès que l'age 1 commence à basculer autour de l'axe 2, le réglage de la puissance du ressort 6" est excessivement délicat. Dans les dispositifs à quadrilatères déformables connus, ci-dessus décrits avec référence aux figures 2 et 3 l'élément de compression agit entre un point d'un des côtés, en général un point d'articulation et un point d'un côté opposé à ce point d'ar- ticulation, ce qui signifie que le point dgintersection de la ligne d'action de l'élément élastique avec le côté opposé du quadrilatère ne varie pas. I1 en résulte que la répartition de la force exercée par l'élément élastique entre les deux articulations aux extrémités de ce coté se fait toujours dans les mêmes proportions. Or, dans le dispositif de sécurité pour charrue du type que concerne l'invention, le couple créé par la forcé de résistance du soc varie comme exposé ci-dessus comme le sinus d'un angle tel qu'a (Figure 1) qui décroît lorsque l'age bascule vers le haut et cela d'une manière rapide, l'angle étant en pratique voisin de 45 à 00 alors que le couple de rappel en position de travail est une fonction du sinus de il angle ss inscrit entre les droites joignant les deux points d'articulation du dispositif élastique (quadril-ère) sur le bâti et le point d'articulation sur l'age (angle 7-8-2), lequel varie de manière peu rapide, et de la variation éventuelle de la force exercée par l'élément élastique qui croit si cette force est, ce qui est le cas le plus frequent, inversement proportionnelle à la variation de la distance entre les points 7 et 8, distance qui en pratique décroît, le point 7 étant, pour avoir un couple positif, situé au-dessus du point 2. La présente invention a pour but, dans un dispositif de sécurité pour charrue dans lequel le couple de rappel en position est créé par un dispositif élastique du type à quadrilatbre ddfor- mable, de faire varier le couple de rappel en position de manière qu'il décroisse au fur- et à mesure du relèvement de la charrue au moins au delà d'un certain angle.Ceci est obtenu, conformément à l'invention, par le fait que l'élément élastique est articulé, sur l'un des côtés du quadrilatère, au sommet d'un triangle dont les deux autres sommets sont constitués par les articulations dudit côté, ce triangle tournant au cours de la déformation du quadrilatère correspondant au relèvement de manière que le sommet, sur lequel est articulé le ressort, s'écarte proportionnellement-plus vite de la diagonale d'action du ressort dans le quadrilatère que l'autre sommet du triangle non placé sur cette diagonale. Avec ce mode de réalisation, on obtient une démultiplication par le bras de levier constitué par le côté du quadrilatee sur lequel agit l'élément élastique dont le rapport de démultiplication varie et notamment croit au fur et à mesure du relèvement de la charrue, c'est-à-dire que le couple de rappel en position décroît. On peut donc maintenir sensiblement constante la force Emax exercée sur le soc au-del de laquelle le soc poursuit son basculement de dégagement. Le dispositif conforme à l'invention peut être tel qu'au delà d'un angle de dégagement le point d'articulation du ressort sur le triangle soit plus éloigné de la diagonale d'action du ressort que l'autre sommet du triangle, ce qui inverse la direction de la force de sollicitation exercée sur le quadrilatère par 1' élément élastique. Selon une caractéristique de l'invention le quadrilatère déformable est tel que le côté aux extrémités duquel est articulée la base du triangle tourne dans un sens de rotation inverse de celui des deux côtés qui y aboutissent, le sommet du triangle sur lequel est articulé l'élément élastique étant, par rapport a ce côté, situé du même côté que le second point d'articulation de l'élément élastique. D'autres caractéristiques de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description de divers modes particuliers de réalisation faite ci-après avec référence aux déssins ci-annexés dans lesquels Fig. 1 est un schéma explicatif d'un dispositif de sécurité pour charrue de l'art antérieur du type à action directe du ressort; Figs 2 et 3 sont des schémas explicatifs d'un dispositif de sécurité pour charrue de l'art antérieur du type à démultiplication de l'action du ressort par dispositif à quadrilatère déformable; Fig. 4 est un schéma explicatif d'un dispositif de sécurité pour charrue de l'art anterieur du. type à inversion du couple de rappel par dispositif à dépassement de centre;; Figs 5 à 7 sont des schémas explicatifs d'un dispositif de sécurité pour charrue du type à variation contrôlée du couple de rappel conforme à l'invention; Fig. 8 est un schéma expliquant l'influence de la vitesse de rotation du triangle formant levier à rapport de démultiplication variable conforme à l'invention, et Figs 9 et 10 sont des vues en élévation latérale d'une charrue munie du dispositif conforme à l'invention dans les deux positions de travail et d'éclipsage. On expliquera tout d'abord le principe du fonctionnement du dispositif conforme à l'invention avec référence aux figures 5 à 7, les mêmes références étant conservées pour désigner les éléments équivalents. L'age 1 est donc articulé en 2 sur le bâti 3 et le dispositif élastique comportant notamment un ressort 6 est articulé en 7 sur le bâti et en 8 sur l'age. A la différence des dispositifs antérieurs une biellette 10, équivalente à la partie de biellette 8-8" de la figure 3, est articulée entre le point 8 et ltextrémité 11 du ressort 6. La biellette 10 est solidaire d'une biellette 10', analogue à la partie de biellette 8", 9 de la figure 3 mais qui fait un angle avec la partie 10 de manière à constituer avec la biellette 8-9 un triangle qui se déplace suivant un mouvement de translation et de rotation lorsque l'age 1 tourne.L'invention utilise le fait que par suite du déplacement et de la rotation du triangle 8-9-11 par rapport au bâti 3 lors du basculement de l'age autour de l'axe 2 le point a où la ligne d'action 7-11 du ressort 6 recoupe le côté 8-9 du quadrilatère varie lorsque l'age 1 bascule autour de l'axe 2 et plus spécialement se déplace du point 8 vers le point 9 au fur et à mesure du basculement de 1 'age. En fait la composante utile de la poussée du ressort qui est celle s'exer çant entre les points 7 et 8 est démultipliée dans le rapport des distances 9-8/9-a ou plus précisément la composante utile de la force est égale à On démontre mathématiquement que le rapport de démultipli- cation varie d'autant plus rapidement que le triangle 8-9-11 tourne plus rapidement, c'est-à-dire que le bras de levier 8-9 est plus court et que la distance de 11 à la droite 9-8 est plus grande. Ceci est illustré par la comparaison entre les figures 5 à 7 et 8 En fait les valeurs caractéristiques du coefficient multiplicateur de la force du ressort 6 sont la valeur 1 lorsque les axes 8-11-7 sont alignés comme illustré en traits pleins à la figure 8 et la valeur O lorsque les axes 9-11-7 sont alignés, ce coefficient pouvant devenir négatif comme illustré en traits mixtes à la figure 8 lorsque la ligne d'action 7-11 dépasse la biellette 7-9. Un mode de réalisation pratique est représenté dans les figures 9 et 10 dans lesquelles les mêmes références désignent les éléments correspondants. L'age 1 de la charrue est articulé sur le bâti 3 autour d'un axe 2 et porte, par un étançon 4, le soc 5; une butée R solidaire du bâti 3 limite le terrage du soc. Au point 7 est articulé une biellette télescopique 18 sur laquelle est enfilé un ressort 6 comprimé entre deux cuvettes 19 dont l'une au moins est réglable pour permettre de régler la force de compression du ressort 6. L'autre extrémité de la biellette télescopique est articuléepar un axe 11 à l'extrémité d'une biellette coudée 10 articulée à son autre extrémité en 8 sur une pièce solidaire de l'age. Au coude de la biellette 10 est monté un bout d'axe 13 qui est articulé à l'extrémité d'une biellette 16 elle-meme articulée en 15 sur le bâti 3. L'axe 11 est décalé vers l'axe 2 par rapport à la droite 8-13 de manière à former un triangle. Lorsque l'agie 1 bascule autour de l'axe 2 en comprimant le ressort 6, le triangle 8-13-11 se déplace en tournant de sorte que la ligne d'action 7-11 du ressort 6 qui dans la position de travail représentée à la figure 9 passait sensiblement par l'axe 8 se déplace progressive ment jusqu'à amener,lorsque les axes 7-11-13 sont en alignement, la composante utile de la force du ressort 6 à s'annuler.Lorsque lXaxe 11 passe au delà de la position d'alignement sur la droite 7-13, la force du ressort 6 ne tend plus a accroître la distance des axes 7-8 mais au contraire à la réduire et le couple exercé sur liage 1 est inverse et tend à faire basculer encore plus la charrue.Toutefois au coins du mouvement le ressort comprimé tend à se détendre et donc sa force à diminuer et, de ce fait, il est possible de régler le couple de relèvement de la charrue de direction inverse au couple C pour outil soit toujours inférieur au couple Pxt résultait du poids propre de la charrue. Avec ce mode de realisation on obtiens en effet une variation du couple C soit une première phase au cours de laquelle la droite 7-11 recoupe la droite 13-8 entre les deux axes 13 et 8, la force exercée par le ressort 6 tendant à écarter les points 7 et 8 mais étant démul tipliée par un effet de levier d'autant plus important que la droite 7-11 se rapproche du point 13 et, au delà de la position pour laquelle les points 7 11 et 13 sont alignés, une deuxième phase au cours de laquelle la force de compression du ressort tend a rapprocher les axes 7-8, c'est-à-dire donne un couple C de direction inversée. t Les modes de réalisation ci-dessus décrits à titre d'exemple sont susceptibles de recevoir de nombreuses modifications sans sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de sécurité pour charrue du type dans lequel le couple de rappel en position est créé par un dispositif élastique du type à quadrilatère déformable caractérisé en ce que l'élément élastique est articulé, sur l'un des côtés du quadrila tère, au sommet d'un triangle dont les deux autres sommets sont constitués par des articulations dudit côté, ce triangle tournant au-cours de la déformation du quadrilatère correspondant au relèvexent de manière que le sommet, sur lequel est articulé le ressort, s'écarte proportionnellement plus vite de la diagonale d'action du ressort dans le quadrilatère que l'autre sommet du triangle non placé sur cette diagonale 2.- Dispositif de sécurité pour charrue selon la revendi- cation 1 caractérisé en ce qu'au delG d'un angle de dégagement, le point d'articulation du ressort sur le triangle est plus éloigné de la diagonale d'action du ressort que l'autre sommet du triangle, ce qui inverse la direction de la force de sollicitation exercée sur le quadrilatère par l'élément élastique. 3.- Dispositif de sécurité pour charrue selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le quadrilatere déformable est tel que le côté aux extrémités duquel est articulée la base du triangle tourne dans un sens de rotation inverse de celui des deux côtés qui y aboutissent, le sommet du triangle sur lequel est articulé l'élément élastique étant, par rapport à ce côté, situé du même côté que le second point d'articulation de l'élément élastique.