Brevet FR2446054A1 — publié le 19800808

La présente invention concerne des tondeuses à gazon rotatives. Les tondeuses à gazon du type rotatif sont bien connues et elles comprennent, en règle générale, un corps de tondeuse qui porte un moteur qui entraine un disque rotatif horizontal auquel des lames coupe-gazon sont fixées. De telles tondeuses sont fréquemment munies d'un ramasse-gazon, auquel cas les lames de coupe ont habituellement une forme appropriée pour aider au transport des brins d'herbe coupés jusqu'au ramassage-gazon par impact direct et en cré- ant un courant d'air tangentiel. Ce transport est habituellement effectué dans un couloir d'évacuation formé par le corps de la tondeuse autour du disque et se terminant par une ouverture par laquelle les brins d'herbe sont évacués dans le ramasse-gazon. Pour obtenir des performances satisfaisantes de ramassage du gazon des tondeuses du type ci-dessus, il est nécessaire de faire fonctionner la tondeuse à une vitesse bien supérieure à celle nécessaire pour tondre simplement le gazon, sinon le courant d'air produit est insuffisant et la vitesse communiquée aux brins d'herbe coupés est insuffisante pour transporter ces derniers jusque dans le ramasse gazon. Une conséquence de cette situation est quten plus du bruit important qui résulte du fait que l'on fait marcher le moteur de la tondeuse à grande vitesse, des niveaux de bruit gênants sont engendrés par le déplacement des lames de coupe elles-memes. Un autre défaut des tondeuses rotatives classiques résulte du fait que le mouvement communiqué aux brins d'herbe coupes est presque totalement tangentiel.Par conséquent, dans le cas où l'herbe est mouillée ou avec certaines espèces d'herbe, le ramassage des brins coupés est inefficace du fait que les brins d'herbe coupés ont tendance à heurter les parois du couloir ou à adhérer à des plaques déflectrices ou analogues ou à tomber de ces plaques sans être transportés jusqu'au ramasse-gazon. Ainsi, la présente invention est basée sur le fait que le ramassage du gazon dans une large gamme de conditions peut être rendu considérablement plus efficace qu'il ne l'était jusqu'à présent en mettant en suspension et en transportant les brins d'herbe coupés dans un tourbillon d'air qui est envoyé dans le ramasse-gazon au lieu de faire dépendre en grande partie la propulsion des brins d' herbe coupés de l'impact direct des lames.Tandis que ceci conduit directement à une réduction du bruit en permettant l'emploi de vitesses du moteur et des lames plus faibles, le fait de prendre conscience que le tourbillon d'air désiré ne peut pas être efficacement engendré par les lames coupe-gazon, se traduit par la réalisation de lames coupe-gazon intrinsèquement plus silencieuses étant donné que ces lames n'ont plus besoin de remplir une fonction de génération de courant d'air L'utilisation de jeux de lames séparés pour créer un courant d'air et pour effectuer la coupe a été décrite dans le brevet des EUA nO 2 953 888 (aux noms de J.T.Phillips et autres).Le brevet Phillips a trait à une moissonneuse destinée à être utilisée pour la récolte de fourrages verts et il prévoit également le transport de la récolte fauchée par entrainement dans un courant d'air engendré par des pales de ventilateur prévues sur la surface supérieure d'un disque de coupe rotatif conique. Dans cette machine, l'air est aspiré à l'intérieur par une série de trous disposés centralement dans un capot conique et guidé vers le bas et vers l'extérieur par les faces coniques du disque et du capot en direction d'une jupe périphérique s'étendant vers le basfprévue sur le capot.Le courant d'air est dirigé vers un orifice et un tube d'évacuation, lequel s'détend à partir de la jupe, au moyen d'une plaque déflectrice disposée radialement fixée à la surface inférieure du capot à un emplacement étroitement rapproché des pales de ventilateur et des lames de coupe prévues sur le disque de coupe. Le courant d'air s'écoulant vers le bas le long de la surface intérieure du capot et de la jupe est destiné à empêcher la production d'une aspiration au niveau de la jupe qui soulèverait des matières étrangères dans la récolte entraînée. Cependant, du point de vue de la présente invention, une tondeuse à gazon ayant une telle construction présenterait de graves inconvénients, à la fois en ce qui concerne la production de bruit et en ce qui concerne les performances de ramassage du gazon. I1 est probable que les problèmes de production de bruit seraient aggravés du fait que les pales de ventilateur elles-mêmes engendreraient un bruit important au cours de leur rotation à proximité immédiate de la plaque déflectrice et des trous d'admission d'air formés dans le capot.Les problèmes de ramassage du gazon seraient également rendus plus difficiles du fait que l'écoulement vers le bas et vers l'enté rieur de l'air le long de la surface intérieure du capot et de la ju pe tendrait à souffler les brins d'herbe coupés vers le bas en direction du sol - effet qui ne peut être évité qu'en obturant les orifices d'admission d'air et en comptant sur la force vive communiquée à la récolte par le choc contre les lames de coupe pour transporter la récolte ~jusqu'à ce qu'elle heurte la plaque déflectrice et pénètre dans le tube d'évacuation.A l'opposé, la présente invention assure la production d'un courant d'air dirigé vers le haut autour de la jupe périphérique du capot ou corps en formant une chambre annulaire en surpression de sorte que les brins d'herbe coupés ont tendance à être transportés à la fois vers le haut et vers l'avant, dans le sens de rotation du disque, en étant maintenus en suspension dans un courant tourbillonnaire toroidal s'écoulant tangentiellement et tourbillonnant énergiquement. Un fonctionnement silencieux est en outre assuré, conformément à l'invention, en utilisant des passages d'air libres et dégagés de tout obstacle. Selon un de ses aspects, la tondeuse de la présente invention est caractérisée en ce que le corps délimite une chambre annulaire en volute de surpression qui s1 étend au-dessus de la partie extérieure du disque portant les lames de coupe, la chambre de surpression débouchant à l'extérieur tangentiellement par une ouverture d'évacuation de telle sorte qu'un passage libre et dégagé est formé au-dessus de la partie-extérieure du disque jusqu'à l'ouverture d'évacuation, en ce qu'un ventilateur est prévu à l'intérieur du corps et au-dessus du disquè pourrefotler de l'air vers l'extérieur en direction de la jupe puis vers le haut dans la chambre de surpression afin de former un tourbillon toroidal s'écoulant tangentiellement et tourbillonnant énergiquement dans la chambre de surpression, tourbillon qui porte en suspension et transporte les brins d'herbe coupés dans la volute jusqu'à l'ouverture d'évacuation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés sur lesquels - la Fig. 1 est une vue en coupe verticale d'une tondeuse à gazon construite conformément à un mode de réalisation particulier de l'invention ; - la Fig. 2 est une vue de dessous de la tondeuse à gazon de la Fig. 1 - la Fig. 3 est une vue en coupe partielle suivant la ligne 3-3 de la Fig. 1 - la Fig. 4 est un graphique comparatif illustrant la puissance acoustique de sortie en fonction de la vitesse de fonctionnement ; et - la Fig. 5 est un graphique comparatif illustrant la masse d'herbe recueillie en fonction de la vitesse de fonctionnement. La tondeuse représentée comporte un corps désigné par la référence générale 1 monté sur des roues porteuses 2. Un manche de poussée classique (non représenté), de préférence du type pliant, peut être fixé au corps 1 pour permettre de pousser la tondeuse sur la surface de la pelouse à tondre. Le corps 1, qui peut être constitué par une pièce métallique moulée en coquille, par exemple en alliage d'aluminium, comprend une partie centrale 3 formée de façon à délimiter une cuvette cylindrique 10 à l'intérieur d'une paroi périphérique 4 et au-dessus d'un fond 5. Le corps 1 délimité également un couloir annulaire 6 I section en forme de U ouvert vers le bas qui constitue une chaabre de surpression. Le couloir est délimité par une paroi périphérique exterieure 8 du corps 1 et par un dessus 7 du corps. La paroi 8 s'étend vers le bas au-dessous du niveau du fond 5 de la cuvette 10 et comporte une jupe qui entoure un ensemble de disque et de lames rotatif désigné par la référence générale 9. L'ensemble 9 de disque et de lames est monté sur llextréi- té inférieure de l'arbre de sortie vertical 11 d'un moteur d'centrale nement 12 qui est logé dans la cuvette 10 du corps de la tondeuse. Plus précisément, le moteur 12 est porté par des entretoises 13 s'étendant vers l'intérieur à partir de la paroi 4, immédiatement audessus du fond 5 de la cuvette. L'arbre de sortie 11 s'étend vers le bas à partir du moteur 12 à travers une ouverture centrale 14 formée dans le fond de la cuvette. Un capot 15 disposé sur le dessus du corps 1 s'étend transversalement sur l'extrémité supérieure de la cuvette 10 et au-dessus du moteur 12. Le capot 15 comporte une ouverture 15a à son sommet qui communique avec l'intérieur de la cuvette 10 de sorte qu'il est formé à travers la cuvette un passage d'air tel que l'air peut entrer par l'ouverture 15a dans la cuvette et s'écouler autour du moteur 12 jusqu'à l'ouverture 14 formée dans le fond de la cuvette. L'ensemble 9 de disque et de lames comprend un disque hori zontal 17 qui est fixé concentriquement à I'extrémité inférieure de l'arbre 11 de sortie du moteur et qui comporte un rebord 18 régu lièrement incurvé vers le haut. Le rebord 18 a une forme en arc de cercle, vu en coupe radiale (Fig. 1), et il est réalisé de telle sorte que, dans une telle vue coupe radiale, la tangente audit rebord, à la périphérie du disque, fait un angle d'approximativement 450 avec l'horizontale. Les lames coupe-gazon 19 sont fixées à la surface inférieure du disque 17 par des boulons de fixation 21 disposés à des emplacements circonférentiellement espacés, immédiatement à l'intérieur du rebord 18 retourné vers le haut du disque.Les boulons 21 assurent un montage articulé des lames de sorte que, lorsque la tondeuse fonctionne, les lames sont projetées vers l'extérieur par l'action centrifuge de façon à s'étendre radialement au-delà du disque, au-dessous du rebord 18 retourné vers le haut et légèrement à l'extérieur de ce rebord. Les lames 19 ont, dans le présent cas, dans l'ensemble classique une forme et ont des parties arrière 19a qui s'étendent obliquement vers le haut. Un dispositif soufflant constitué par un ventilateur 30 est dispose sur la face supérieure du disque et au-dessous du fond 5 de la cuvette. Ce ventilateur 30 est constitué par une pièce moulée en matiere plastique qui comporte deux plaques annulaires superposées 31, 32 entre lesquelles s'étendent un certain nombre de pales 20 de ventilateur centrifuge. Les pales 20 stétendent, à partir d'emplacements proches du bord extérieur 31a de la plaque 31,vers l'extérieur par rapport à l'axe de l'arbre 1l du moteur, suivant des tracés légèrement incurvés vus en plan (Fig.3), jusqu'à des emplacements proches du bord extérieur 33 retourné vers le haut de la plaque 31.Le ventilateur 30 est fixé au disque 17 dans une disposition concentrique avec ce dernier au moyen de vis 36 traversant la plaque 32 et pénetrant dans le disque 17. La surface supérieure de la plaque 31 est disposée à proximité immédiate du dessous du fond 5 de la cuvette (l'espacement étant exagéré sur la Fig. 1 pour plus de clarté). L'ouverture 14 formée dans le fond de la cuvette est disposée~immédiatement au-dessus de l'ouverture centrale formée dans le dessus du ventilateur 30, ouverture centrale qui est délimitée par la plaque 31. La plaque 31 est dimensionnée de telle sorte que son rebord 33 est tourné vers le haut immédiatement au-delà de la périphérie extérieure du fond 5 de la cuvette et s'étend au-dessus du rebord 18 du disque 17 et parallèlement à ce rebord.Le ventilateur 30 coopère ainsi avec le disque 17 pour ménager une chambre 22 de ventilateur de forme générale annulaire située immédiatement au-dessous du fond 5 de la cuvette et au-dessus du disque 17, cette chambre étant limitée sur son dessus par la surface inférieure de la plaque 31 et sur son dessous par la surface supérieure du disque 17 et par la face supérieure de la plaque 32 aux emplacements où cette dernière recouvre le disque 17. Du fait que la plaque 31 est étroitement rapprochée du fond 5 de la cuvette, la chambre de ventilateur 22 constitue pratiquement la seule communication entre l'ouverture 14 et l'ouverture de sortie circulaire de la chambre 22 formée entre le rebord 33 et le rebord 18. Cette ouverture de sortie circulaire de la chambre de ventilateur 22 communique avec le fond de la chambre de surpression formée par le couloir 6. L'agencement du ventilateur 30 est tel que, lorsque le moteur 22 fonctionne, de l'air est aspiré vers l'intérieur, à travers l'ouverture 15a, dans la cuvette 10, autour du moteur 12, I travers l'ouverture 14, vers l'extérieur à travers la chambre 22 de ventilateur et vers le haut et vers l'extérieur avec un mouvement tourbillonnaire dans le couloir 6, immédiatement au-dessus du trajet de déplacement des lames de coupe 19, la composante ascensionnelle de déplacement résulte de la forte recourbée vers le haut des rebords 18 et 33. Le dessus 7 du couloir 6 a une forme générale hélicoidale, sa hauteur s'accroissant dans le sens de rotation de l'arbre 11 à partir d'une partie basse extrême 7a (Fig.2) jusqu'à une partie haute extrême 7b atteinte après un unique tour autour de la cuvette 10, point auquel le couloir 6 débouche dans une ouverture d'évacuation 23 à laquelle un ramasse-gazon 24 est raccordé. Le ramasse-gazon 24, qui peut être de construction en matière plastique moulée, a un rebord 25 d'embonchure légèrement élastique qui peut être enclenche par action brusque sur l'ouverture 23 d'évacuation du couloir et il est également muni d'une grille d'échappement d'air (non représentée). Lorsque la tondeuse est utilisée, le courant d'air produit par les pales 20 du ventilateur assure une action de ramassage efficace pour dévier les brins d'herbe coupés par les lames 19 dans la chambre de sur pression formée par le couloir 6 puis autour de ce couloir et à travers l'ouverture d'évacuation 23 dans le ramasse-gazon 24. Les lames de coupe 19 ont seulement à couper l'herbe et à dévier les brins d'herbe coupés vers le haut dans la chambre en surpression dans laquelle ils acquièrent, par entrainement dans le tos billon d'air, un mouvement accru vers le haut et vers l'avant qui est essentiel pour leur évacuation efficace dans le ramasse-gazon. L'agencement décrit présente plusieurs avantages par rapport aux tondeuses-classiques dans lesquelles le courant d'air servant à transporter les brins d'herbe coupés est engendré uniquement par les lames de coupe. En particulier, le fort courant d'air engendré par le ventilateur de la présente invention assure un guidage plus efficace des brins d'herbe coupés dans le couloir 6, même lorsque le moteur 12 tourne à des vitesses relativement lentes. Sur la Fig.5, par exemple, la courbe 38 représente la masse d'herbe ramassée dans une tondeuse construite conformément à l'invention pour diverses vitesses de fonctionnement tandis que la courbe 40 est une courbe correspondante relative à une tondeuse identique I celle utilisée pour obtenir les données de la courbe 38 mais ne comportant pas le ventilateur 30.On observeque les performances de la tondeuse construite conformément à l'invention, même à des vitesses aussi faibles que 2 500 tr/mn sont, dans l'ensemble, supérieures à celles de la tondeuse utilisée pour obtenir la courbe 40, même lorsqu'on fait fonctionner cette dernière tondeuse au voisinage du sommet de sa gamme de vitesses de fonctionnement, à 3 500 tr/mn. Ceci se traduit par le résultat important que les tondeuses construites conformément à l'invention, grâce à leur plus faible vitesse de fonctionnement, sont généralement moins bruyantes que les tondeuses classiques.Les tondeuses entraînées par un moteur à combustion interne, en particulier, lorsqu'elles fonctionnent à des vitesses élevées comme c'est normalement le cas, sont particulièrement bruyantes et la réduction de bruit assurée par l'invention est particulièrement importante avec de telles tondeuses. La réduction de bruit qui peut être obtenue est illustrée par la Fig.4 sur laquelle la courbe 44 représente la puissance acoustique engendrée par une tondeuse électrique construite conformément à la présente invention pour diverses vitesses de fonctionnement. On peut voir que la différence entre la puissance acoustique produite aux extrémités de la plage de fonctionnement à 2 500 et à 3 500 tr/mn, est extrêmement importante. Dans la tondeuse décrite, une réduction du bruit par rapport aux tondeuses classiques est obtenue, non seulement du fait que la tondeuse peut fonctionner à une plus faible vitesse, mais également parce que des dispositions ont été prises lors de la conception de la tondeuse pour réduire le bruit provoqué par l'interaction du courant d'air produit par les lames de coupe 19 avec la surface du corps 1 Plus particulierernent, les lames 19 sont positionnées bien au-dessous du fond 5 de la cuvette 10 (par exemple 5 ou 10 cm au-dessous du fond), la paroi périphérique extérieure 8 étant, d'une manière correspondante, prolongée vers le bas au-dessous du fond de la cuvette davantage qui n'est habituel dans les tondeuses classiques.En outre, la paroi pi- phérique extérieure 8 est réalisée de façon à réduire au minimum les discontinuités brusques dans sa configuration. En particulier, la partie 8a (Fig.2) de la paroi, qui est adjacente à l'ouverture d'évacuation 23 et qui suit l'ouverture 23 si l'on considere le sens de rotation du disque 17, est réalisée de façon à s'incurver progressivement et régulièrement vers l'intérieur en direction de l'axe de l'arbre 11, à partir d'un emplacement immédiatement voisin de l'ouverture d'évacuation 23, pour se raccorder au trajet essentiellement circulaire du reste de la paroi, désigné par la référence 8b sur la Fig.2. Ainsi, lorsque les lames de coupe 19 franchissent l'extrémité du couloir 6 adjacente à l'ouverture d'évacuation 23, les extrémités extérieures des lames ne se rapprochent que progressivement de la paroi 8 à mesure qu'elles se déplacent davantage autour du couloir 6. Le résultat du positionnement décrit des lames de coupe å un emplacement éloigné du dessous du corps de la tondeuse et de la forme donnée à la paroi 8 est illustré à la Fig.4 par la comparaison de la courbe 44, qui montre la relation entre la puissance acoustique engendrée et la vitesse de fonctionnement de la tondeuse de 1'invention, avec la courbe 46 qui représente la relation correspondante pour une tondeuse classique dans laquelle, conformément à la pratique antérieure, les lames de coupe sont plus proches du dessous du corps de la tondeuse et dans laquelle la partie de paroi 8a présente une discontinuité relativement brusque étant donné qu'elle est approximativement concentrique à l'axe du moteur au lieu de présenter une entrée évasée formée par la partie de paroi 8a de la présente invention. Le fort courant d'air engendré par le ventilateur 30 est du, en partie, à l'agencement et au positionnement relativement efficaces des pales 20 de ventilateur réalisés de telle sorte que ces dernières s'étendent entre des surfaces en regard (celles des plaques 31 et 32 dans le présent cas) et de telle sorte que l'air qui se déplace de la cuvette 10 jusqu'au couloir 6 est sensiblement emprisonné de façon à s'écouler par les espaces formés entre les surfaces en regard et les pales du ventilateur. Les bords verticaux intérieurs 20a des pales de ventilateur sont également disposés juste à ltex- térieur de l'ouverture centrale 14 du fond 5 de la cuvette tandis que les bords du fond 5 de la cuvette qui délimitent l'ouverture 14 sont régulièrement incurvés (Fig.l) afin de favoriser un écoulement efficace de l'air. Le courant d'air créé par le ventilateur 30 contribue à refroidir le moteur 12 étant donné que le moteur est disposé directement dans le courant d'air dirigé vers le bas s'écoulant dans la cuvette 10. La tondeuse décrite présente également l'avantage que le positionnement des pales de ventilateur est tel que ces pales sont protégées des brins d'herbe coupés, de la poussiére et des pierres qui usent les lames de coupe et que I'efficacité du ramassage n'est pas influencée par la détérioration des lames de coupe. L'agencement décrit permet également que, grâce à la courbure orientée vers le haut du rebord 18 du disque 17 et du rebord 33 de la plaque 31, une composante de déplacement orientée approximativement vers le haut est communiquée à l'air qui se déplace vers l'ex- térieur à partir de l'ensemble du ventilateur, ce qui favorise également un ramassage efficace, Le mouvement d'air tourbillonnaire engendré par le ventilateur contribue également d'une maniere importante à favoriser un ramassage efficace. A cet égard, le ventilateur communique naturellement, du fait de son mouvement de rotation, une composante de vitesse importante å l'air qui quitte le ventilateur, la composante étant orientée dans unie direction tangentielle: par rapport au rebord du disque. Naturellement, le ventilateur pourrait avoir une forme différente de celle représentée. Par exemple, les pales 20, au lieu d'être réalisées sous forme d'une pièce moulée en matière plastique, pourraient être formées en une seule pièce avec le disque 17 ou elles pourraient être fixées I ce disque, et l'une ou l'autre des plaques 31 et 32, ou les deux pourraient être supprimees. Le rebord 18 seul peut produire dans l'ensemble un guidage vers le haut convenable du courant d'air, même en l'absence du rebord 33 forme sur la plaque 31. REVENDICATIONS 1 - Tondeuse à gazon rotative du type comportant un corps creux en forme de dôme muni d'une jupe périphérique s'étendant vers le bas, un moteur monté sur le corps et comportant un arbre d'entraînement s'étendant vers le bas portant un disque disposé horizontalement muni de plusieurs lames de coupe s'étendant à partir de sa périphérie jusqu'au voisinage de la jupe, cette tondeuse étant caractérisée en ce que le corps délimite une chambre de surpression annulaire en volute au-dessus de la partie extérieure du disque et des lames de coupe, la chambre de surpression débouchant à l'exté- rieur tangentiellement par une ouverture d'évacuation de telle sorte qu'un passage libre et dégagé est délimité au-dessus de la partie extérieure du disque jusqu'à l'ouverture d'évacuation et en ce qu' un ventilateur est prévu à l'intérieur du corps et au-dessus du disque pour créer un courant d'air s'écoulant vers l'extérieur en direction de la jupe puis vers le haut dans la chambre en surpression afin de former un tourbillon toroïdal s'écoulant tangentiellement et tourbillonnant énergiquement dans la chambre en surpression, tourbillon qui porte en suspension et transporte les brins d'herbe coupés dans la volute jusqu'à l'ouverture d'évacuation. 2 - Tondeuse à gazon selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un passage d'admission d'air pour le ventilateur est formé à l'intérieur du corps, au-dessous ou autour du moteur, de telle sorte que, en fonctionnement, le ventilateur aspire l'air vers le bas à partir du sommet du corps le long du moteur et axialement le long de l'arbre d'entraînement. 3 - Tondeuse à gazon selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le ventilateur est entraîné. par l'arbre d'entraînement et est adapté pour refouler l'air sur la surface supérieure du disque, et en ce que le disque est muni d'un rebord tourné vers le haut pour dévier l'air refoulé par le ventilateur vers le haut, en direction de la jupe. 4 - Tondeuse à gazon selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le ventilateur comporte une plaque annulaire disposée horizontalement située au-dessus du disque et séparée de ce dernier par des pales de ventilateur disposées verticalement qui sont fixées à la fois à la plaque et au disque de telle sorte que, en fonctionnement, l'air est aspiré axialement vers le bas le long de l'arbre d'entraînement et dans l1 ouverture d'admission centrale du ventilateur délimitée par cette plaque annulaire