Brevet FR2470199A1 — publié le 19810529

La présente invention se rapporte à un mou- ton vibrant destiné à battre et/ou à extraire des élé- ments tels que des pieux, palplanches, etc., ce mouton comprenant au moins deux rotors à balourd qui peuvent 9tre entraînés en synchronisme, l'un en sens inverse de l'autre, par au moins un moteur et une chaîne ciné- matiqueet dont chacun comprend au moins deux masses de balourd entraînées en rotation autour du meme axe et qui peuvent 'tre décalées angulairement l'une par rapport à l'autre. On connait déjà des moutons vibrants dont les rotors à balourd entrainés en synchronisme l'un en sens inverse de l'autre possèdent chacun au moins deux masses de balourd qui tournent autour du même axe et peuvent être réglées en position angulaire relative, Ces moutons présentent l'avantage de permet- tre de règler le moment statique résultant du balourd effectif, de manière à pouvoir, par exemple, vaincre la résistance à l'enfoncement opposée par le sous-sol et par les obstacles inclus dans ce sous-sole Par ail- leurs, la possibilité de faire varier le moment stati- que permet de mesurer la résonance propre du terrain et, en fonction de cette résonance, de réduire le mo- ment statique de manière à éviter de provoquer des ébran- lements préjudiciables dans le voisinage de la zone de travail. Du reste, la possibilité de règler les positions relatives des masses de balourd permet d'adapter ltam- plitude à la progression du travail. C'est ainsi que, pour l'enfoncement des pieux, palplanches et équivalents, on travaille avec une plus grande amplitude que pour l'extraction. Dans les moutons vibrants déjà connus, lorsqu'on veut augmenter ou ré- duire la force verticale du balourd ou le moment sta- tique, on doit, pour modifier la position angulaire re- -35 lative des deux secteurs d'une même paire de secteurs disposés l'un derrière l'autre et montés solidairement en rotation sur l'arbre du rotor à balourd, retirer l'un des secteurs puis le réemmancher dans une autre position. Il est évident que, pour effectuer ce régla- ge, on doit accepter de graves inconvénients. Par exem- ple, lorsque le moment statique n'est plus suffisant pour vaincre la résistance à l'enfoncement opposée par le sous-sol, il est nécessaire d'interrompre le battage du pieu. Dans ce cas, on doit séparer le mouton vibrant du pieu, le descendre au sol et, ensuite, en démonter les dispositifs de protection qui recouvrent les secteurs de balourd, retirer des arbres des rotors à balourd les sec- teurs à déplacer puis réemmancher et fixer ces secteurs sur les arbres dans une position angulaire judicieuse- ment modifiée. Ensuite, ces opérations doivent 9tre exé- cutées de nouveau en sens inverse. Finalement, la fré- quence de rotation du balourd doit etre modifiée en con- séquence. Ces travaux ne pouvaient guère 'etre exécutés en un temps de moins de deux heures. Le but de l'invention est donc de perfection- ner un mouton vibrant du type décrit au début du présent mémoire de manière à permettre de faire varier le moment statique sans qu'il soit nécessaire d'arrêter le mouton ni d'intervenir manuellement sur cet appareil. Suivant l'invention, ce problème est résolu par le fait que les masses de balourd de chaque rotor à balourd sont montées sur des arbres séparés et concentri- ques et par le fait qu'il est prévu, pour au moins ltun de ces arbres, un dispositif de déphasage servant à modi- fier la position de phase de l'un des arbres par rapport à l'autre. Le moment statique du mouton vibrant suivant l'invention peut ainsi 8tre réglé à distance, de zéro jusqu'à un maximum, par variation continue et ceci pen- dant le battage ou l'extraction. 2470 199 Linvention supprime ainsi tout temps d'are r9t lors de lutilisation du mouton vibrant et permet une-adaptation extrêmement fine du moment statique aux propriétés du sol ou de llélément à enfoncer ou à ex- traire. L'invention laisse une large marge pour le choix de la constitution du dispositif de déphasage. Il est évident que le dispositif de déphasage pourrait également faire tourner simultanément et l'un en sens inverse de l'autre les deux arbres porteurs de masses de balourd de chaque rotor à balourd. Dans une forme préférée de réalisation du mouton vibrant suivant l'invention, le dispositif de déphasage est intégré dans la chaîne cinématique. Les arbres des rotors à balourd, qui portent les masses de balourd, peuvent tre disposés coaxialement l'un derriè- re l'autre mais on peut également obtenir une construc- tion qui permet de multiplier le nombre des masses de balourd dans un faible encombreme t lorsque les deux arbres tournent l'un à l'intérieur de l'autre et que l'un de ces arbres constitue un arbre creux. Grâce à l'utilisation d'arbres disposés l'un à l'intérieur de l'autre, on peut placer les masses de balourd réglables l'une par rapport à l'autre de maniè- re qu'elles tournent sur des trajectoires circulaires immédiatement juxtaposées. On dispose donc, par exemple, de la posibilité de prévoir coaxialement l'une à l'autre deux paires d'arbres porteurs de masses de balourd mon- tées l'une à l'intérieur de l'autrse Dans le cas d'un dispositif de déphasage pare tiellement intégré dans la chaîne cinématique, on obtient une forme de construction avantageuse lorsque le disposi- tif de déphasage forme une partie constitutive d'un train planétaire dont la roue satellite qui engrène avec une couronne dentée portée par l'arbre qu'il seagit de faire tourner$ couronne qui forme la roue planétaire, constitue 2 4 7 0 ? 9 9 la roue motrice de cet arbre, roue motrice que l'on peut déplacer le long d'un cercle concentrique à cet arbre pour modifier la position de phase de cet arbre rela- tivement à l'autre arbre. Dans ce cas, il est possible de prévoir un mécanisme d'entraInement commun pour tous les arbres porteurs de masses de balourd, du moins si la roue satel- lite peut 9tre entraînée par une roue de transmission, par l'intermédiaire d'un train de dérivation, cette roue dé transmission servant en m8me temps à entra!ner l'au- tre arbre de rotor à balourd. Dans une forme avantageuse de réalisation du train de dérivation, les roues dentées qui engrènent avec la roue satellite tourillonnent, au moins en partie, sur un bloc paliers qui est prévu entre deux leviers oscil- lants et articulé sur ces leviers, l'un des deux leviers oscillants pouvant tourner autour de l'axe des deux ar- bres de l'un des rotors à balourd qui peuvent 8tre ré- glés l'un par rapport à l'autre tandis que l'autre le- vier oscillant peut tourner autour de l'axe de la roue de transmission qui est parallèle à l'axe de l'arbre et la position de l'un des deux leviers oscillants pouvant 8tre réglée par variation continue entre deux positions extrêmes, au moyen d'un dispositif de réglage. Suivant une caractéristique avantageuse de l'invention, la roue satellite et une roue intermédiaire du train de dérivation tourillonnent chacune sur l'un des deux leviers oscillants tandis que, sur le bloc pa- lier, tourillonnent deux roues intermédiaires interpo- sées entre la roue satellite et la roue intermédiaire citée en premier, et qui engrènent avec ces deux roues, les axes de tourillonnement de toutes ces roues définis- sant les sommets d'un trapèze. Cette conception de la chalne cinématique per- met, entre autres, de faire varier le moment statique par un mouvement de commande linéaire d'un organe travaillant 2 4701 99 du dispositif de déphasage, de sorte que ce dispositif peut être d'une construction extrêmement simple et peut être logé avec un faible encombrement dans le carter du mouton vibrant. Suivant une caractéristique avanta- geuse, on utilise comme dispositif de déphasage un vé- rin à cylindre et piston dont la tige de piston est ar- ticulée sur l'un des leviers oscillants. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, d9un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés, donnés unique- ment à titre d'exemple, sur lesquels, les figures 1 à 3 sont des vues analogues, en élévation avant, du vibrateur d'un mouton vibrant dans lequel on utilise pour leentraînement des masses de balourd de ses rotors deux trains d'engrenages dis- posés l'un au-dessus de leautre; pour simplifier le dessin, la figure 1 ne montre que le train d'engrenages inférieur et la figure 3 ne montre que le train d'en- grenages supérieur; la figure 2 est une coupe du vibrateur prise suivant la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 4 est une coupe du vibrateur prise suivant la ligne 4-4 de la figure 3; la figure-5 représente un détail du vibrateur de la figure 3, à plus grande échelle. Le vibrateur représenté schématiquement sur les dessins fait partie d'un mouton vibrant et il est suspendu par des ressorts à la face inféri'eure de la t9te à ressorts de ce mouton. La constitution d'un mou- ton vibrant muni d'une tête à ressorts et d'un vibrateur suspendu à cette t9te est connue en soi et ne fait pas partie de l'invention. L'invention se rapporte à la construction du vibrateur qui permet de régler le moment statique produit par les rotors à balourd du mouton, de zéro jusqu'à un maximum par variation continue et au cours m9Tme de l'utilisation de l'appareil. Le carter d'engrenages représenté sur le des- sin sous la forme d'un corps parallélipipèdique est dé- ^ signé par la référence 10. Dans ce carter, tourillonnent au total quatre rotors à balourd 12, 149 16, 18. Ces rotors sont disposés par paires sur des axes parallèles entre eux. Les paires de rotors associées sont disposées à peu près symétriquement par rapport.à l'axe longitudi- nal du carter et chaque paire comporte un arbre intéri- eur commun 20 ou 20' qui traverse transversalement le carter. Sur chacun des bouts d'arbres qui émergent à l'extérieur du carter est montée une masse de balourd, 22, 24 pour l'un des arbres ou 22', 24' pour l'autre- arbre. Les masses de balourd présentent la forme de sec- teurs semi-circulaires mais elles peuvent également posséder une autre forme. A chacune de ces masses de balourd est juxtaposée et associée une deuxième masse de balourd qui possède-également la forme d'un secteur circulaire. Les deuxièmes masses sont désignées par les références 26, 28 et 26', 28'. Les paires de masses de balourd associées sont montées sur des arbres creux séparés 30, 32 ou 30; 32' qui sont disposés coaxialement entre eux autour des arbres intérieure 20, 20'. Chaque rotor à balourd comprend donc trois arbres qui sont l'arbre intérieur et les deux arbres extérieurs tourillonnant sur l'arbre intérieur. Les arbres des deux rotors à balourd qui se correspondent mutuellement sont entra nés en commun, chacun par un train d'engrenages, les trois arbres de chaque rotor à balourd composite tournant dans le m9me sens et en sens inverse des arbres de l'autre rotor composite. Le train d'engrenages représenté sur la fi- gure 1 sert à entraîner les arbres creux extérieurs 30, 32; 30', 32' des rotors à balourd. L'entratnement est assuré par deux moteurs 34, 34', de préférence constitués par des moteurs hydrauliques, qui sont tous deux montés sur une m6me paroi longitudinale du carter et qui se trouvent à la mime distance du centre de ce carter. Chaque roue 38 ou 38e de transmission du muvement, qui.est présentée sous la forme deune roue. à double denture, est entraînée par l'intermédiaire d'une roue motrice 36 ou 36 montée sur un axe parali lèle à celui des rotors. Les deux couronnes dentées des roues de transmission engrènent chacune avec une couronne dentée, 40 ou 42 pour l'une de ces roues, 40' ou 42' pour l'autre roue, cette couronne étant portée -par l'arbre creux 30, 32 ou 30', 32' appartenant au rotor à balourd adjacent à la roue de transmission con- sidérée. Pour garantir la synchronisation absolue des arbres creux des deux rotors qui sont entraînés de cette façon, les couronnes dentées 40 et 40' des arbres creux 30 et 30Q sont en prise avec-des roues intermédiaires 44, 46p 48, 50 qui sont en prise entre elles. L'entraînement des arbres intérieurs 2O0 ' qui sont communs aux rotors à balourd coaxiaux disposés par paires s effectue par leintermédiaire d'un train d'engrenages supérieur, visible sur les figures 3 et 4. A cet effet, par exemple, la roue de transmission 38' engrène non seulement avec les couron- nes dentées 409t, 42 mais, en outre9 par des roues in= termédiaires 52, 54p 569 58 d'un train de dérivation désigné dans son ensemble par la référence 609 avec une couronne dentée 62 de larbre intérieur 20e du rotor à balourd 16, Leentra nement de l'arbre intérieur du rotor à balourd 14 est assuré de mime par le train dengre_ nages supérieur, visible sur la figure 3, qui est com- posé des roues intermédiaires 64, 669 689 70, et par une couronne dentée72 portée par l'arbre intérieur 20 24?OÂ99 et qui engrène avec la roue intermédiaire 70 du train d'engrenages supérieur. Les trains d'engrenages supérieur et inférieur sont construits de manière que, ainsi qu'on l'a déjà indiqué plus haut, tous les arbres d'une m9me paire de rotors à balourd 12, 14 ou 16, 18 tournent dans le meme sens mais que les paires de rotors à balourd soient en- tralnées l'une en sens inverse de l'autre. Les masses de balourd des deux paires de rotors opposées sont ré- glées l'une par rapport à l'autre de manière que, lors- qu'elles tournent, les composantes horizontales des for- ces centrifuges- qu'elles engendrent s'annulent mutuel- lement, de sorte que le vibrateur vibre exclusivement dans la direction verticale. Le train de dérivation 60 forme, en combinaison avec une tringlerie, un dispositif de déphasage désigné dans son ensemble par la référence 74 et à l'aide duquel on peut faire varier simultanément la position de phase des masses de balourd associées de tous les rotors à ba- lourd et modifier ainsi le moment statique par variation continue et au cours mtme de la marche du vibrateur. La construction du dispositif de déphasage 74 sera décrite en détail en regard de la figure 5. Pour faire varier la position de phase des masses de balourd, on déplace l'ensemble du train de dérivation par rapport à la roue de transmission 38t, ainsi que par rapport à la couronne dentée 62 de l'ar- bre intérieur 20' des rotors 16, 18, de telle manière que les roues dentées 52 et 58 restent constamment en prise avec la roue 38' et avec la couronne dentée 62 respectivement pendant le déplacement du train de dé- rivation. A cet effet, un premier levier oscillant 76 tourillonne sur les arbres creux extérieurs 30e, 32t des rotors à balourd 16, 18 et un deuxième levier os- cillant 78 tourillonne sur l'arbre porteur de la roue de transmission 38'. Entre les deux leviers oscillants est monté un bloc paliers 80 articulé sur ces deux le- viers et sur lequel tourillonnent les deux roues inter- médiaires 54, 56 du train de dérivation 60. Les roues intermédiaires 52 et 58 du train de dérivation touril- lonnent au droit des articulations 82, 84 du bloc pa. liers sur les leviers oscillantso Comme le montre la figure 5, la disposition des roues intermédiaires 52 à 58 est étudiée de manière que les axes de tourillonne- ment de toutes les roues définissent les sommets d'un trapèze. Sur le levier oscillant 76 est articulé un organe de commande 86 appartenant à un dispositif de déphasage désigné dans son ensemble par la référence 88 et qui est placé dans la partie inférieure du carter comme indiqué sur la figure 3, ce dispositif étant de préférence constitué par un vérin à cylindre et piston dont la tige de piston forme l'organe de manoeuvre. Ainsi qu'il ressort de la figure 5, la trin- glerie déformable formée par les leviers oscillants 76, 78 et le bloc paliers 80 peut pivoter au maximum de langle sur le dessin, le moment statique produit par la rota- tion des rotors à balourd est nul parce que les deux masses de balourd de chaque rotor sont décalées de 1800. Ce déphasage de 180 des masses de balourd est modifiés lors du mouvement de la tringlerie déformable, par le fait que, dans ce mouvement, la couronne dentée 62 et la roue intermédiaire 58, de même que la roue de trans- mission 38' et la roue intermédiaire 52, forment ensem- ble des trains épicycloldaux, la roue de transmission 38' et la couronne 62 devant 9tre considérées comme des roues planétaires et les roues intermédiaires 52 et 58 comme des roues satellites. Les nombres de dents de la roue 38' et de la couronne 62 de l'arbre intérieur 20' ainsi que ceux des roues satellites 52 et 58 qui engrènent respecti- vement avec cette roue 38 et avec cette couronne sont coordonnés de manière que, lorsqu'on parcourt l'angle d'oscillation maximum ", les masses de balourd montées sur les arbres intérieurs 209 20', puissent 9tre déca- lées de 1800par rapport aux masses de balourd qui leur sont combinées et que, sous l'effet de la modification de la position de phase qui se produit dans ce mouve- ment, les balourds puissent 8tre portés à une valeur maximum par variation continue. Pour bien faire compren- dre la modification de la position de phase des masses de balourd qui se produit lors du mouvement de la trin- glerie déformable, on considèrera la roue de transmis- 1.5 sion 38' comme une roue fixe. Lors du mouvement de la tringlerie déformable 11, il se produit ici deux mouve- ments relatifs de la roue satellite 52; lors du parcours de l'angle ", cette roue décrit deux mouvements super- posés, d'une part, une rotation absolue et, d'autre part, en raison du roulement, une rotation relative* La rota- tion absolue résulte ici de l'angle d'oscillation c. Ce mouvement de rotation est transmis par les roues in- termédiaires, en sens inverse, à la roue intermédiaire 58 qui constitue une roue satellite. Etant donné que les arbres intérieurs 20, 20' sont entra nés par cette roue, la roue 58 n'effectue pas la rotation absolue que l'on a décrite à propos de la roue 52; au contraire, il se transmet à cette ràue l'angle de rotation qui résulte de la rotation absolue et de la rotation relative de la roue 52 de sorte que, finalement sous l'effet de l'an- gle t3 qui peut 4tre parcouru au maximum par le levier oscillant 76 et en raison de la différence de longueur des bras de levier, il se produit une rotation de la roue dentée 62 et, par conséquent, une rotation des ar- bres intérieurs 20, 20' qui peut 9tre calculée de manière à correspondre à un.an.gle de rotation de 1800. 1 1 On donne ci-après la formule de calcul du déphasage des masses de balourd: f Z roue 8 (roue (58) Z u (8 D) + e 52 I Z roue 62 ' Z roue 62 Le vibrateur est équipé d'un dispositif indie cateur désigné dans son ensemble par'la référence 90 et qui indique le moment statique régléo Ce dispositif peut comprendre, par exemple, un transformateur inductif 92 dans la bobine fixe 94 duquel coulisse axialement un noyau for- mé par l'une des parties terminales d'une crémaillère 96o Des bornes 98, 100 de la bobine 94 partent des conducteurs électriques 102, 104 qui mènent à un instrument indica= teur 106 Le noyau de la bobine se déplace par rapport à cette bobine deune distance qui correspond à la rota- tion des leviers oscillants 76, 78, sous l'action deune roue dentée 108 engrenant avec la crémaillère 96, la ro- tation de cette roue dentée étant commandée par des excen- triques 112, 114 accouplés entre eux par une bielle de manoeuvre 110, l'excentrique 112 tournant autour de l'a- xe de rotation du levier oscillant 78 et étant rigide- ment solid aire de ce levier et l'excentrique 114 tour- nant autour de laxe de rotation de la roue dentée 108 et étant rigidement solidaire de cette roue. Sous leeffet du déplacement de ce noyau, il se produit, par exemple, une modification de linductivité ou du couplage, cette modification produisant une tension signal exploitable qui peut 8tre transformée en une ten- sion continue. Il va de soi que les composants électri- ques du dispositif indicateur qui produisent la tension signal peuvent également 8tre remplacés par divers au- tres moyens. Par ailleurs, il va de sai que l'entraînement des rotors à balourd du vibrateur pourrait 9tre assuré à l'aide d'un seul moteur et que, dans sa forme d'exécu- 3g tion la plus simple, le vibrateur pourrait ne comporter qu'un seul rotor à balourd comportant un arbre intérieur et un arbre extérieur dont chacun porte une masse de balourd, ainsi qu'un dispositif de déphasage combiné à ce rotor. Bien entendu, diverses modifications et va- riantes pourront 9tre apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à ti- tre d'exemple non limitatif 'sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Mouton vibrant destiné à battre et/ou à extraire des éléments tels que des pieux, palplanches, etc., ce mouton comprenant au moins deux rotors à ba- lourd qui peuvent 9tre entraînés en synchronisme l'un en sens inverse de l'autre, par au moins un moteur et une chaîne cinématique, et dont chacun comprend au moins deux masses de balourd entraînées en rotation autour du m9me axe et qui peuvent 8tre décalées angulairement l'une par rapport à l'autre, ce mouton étant caractérisé en ce que les masses de balourd (22, 24,26, 28; 22', 24' 26', 28') de chaque rotor à balourd (12; 14 16; 18) sont montées sur des arbres séparés et concentriques (20, 30, 32; 20', 30', 32') et en ce qu'il est prévu pour au moins l'un de ces arbres (20; 20') un disposi- tif de déphasage (74) servant à modifier la position de phase de l'un des arbres (20; 20') par rapport à l'autre arbre (30, 32; 30', 32'). 2 - Mouton vibrant suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de déphasage (74) est partiellement intégré dans la chaîne cinéma- tique. 3 - Mouton vibrant suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'un des arbres (20, 30, 32 a 20', 30', 32') des rotors à balourd (12 S 14; 16 9 18) est constitué par un arbre creux qui tourillonne sur l'autre. 4 - Mouton vibrant suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de déphasage (74) forme une partie constitutive d'un train planétaire dont la roue satellite (58) qui engrène avec une couronne den- tée (62) portée p&r l'arbre (20') qu'il s'agit de faire tourner, couronne qui forme la roue planétaire, constitue la roue motrice de cet arbre (20t) , roue motrice que, pour modifier la position de phase de cet arbre (20') relativement à l'autre arbre (302), on peut déplacer le long dtun cercle concentrique à cet autre arbre. - Mouton vibrant suivant la revendication 4, caractérisé en ce que ladite roue satellite (58) peut être entraînée par une roue de transmission (38') par l'intermédiaire d'un train de dérivation (60), cette roue (38') servant en mtme temps à entraîner l'autre arbre (30', 32') des rotors à balourd. 6 - Mouton vibrant suivant la revendication , caractérisé en ce que les roues dentées (52, 54, 56) qui engrènent avec la roue satellite,(58) tourillonnent au moins en partie, sur un bloc paliers (80) qui est prévu entre deux leviers oscillants (76, 78) et articulé sur ces deux leviers, en ce que l'un des leviers oscil- lants (76) peut tourner autour de l'axe des deux arbres (20', 30' ou 20', 32') de l'un des rotors à balourd (16 ou 18) qui peuvent 9tre réglés l'un par rapport à l'autre tandis que l'autre levier oscillant (78) peut tourner autour de l'axe de la roue de transmission (38') qui est parallèle à l'axe de l'arbre et en ce qu'on peut règler la position de l'un des deux leviers oscillants (76) par variation continue entre deux positions extrê- mes au moyen d'un dispositif de règlage (88). 7 - Mouton vibrant suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la roue satellite (58) et une roue intermédiaire (52) du train de dérivation (60) tourillonnent chacun sur l'un des deux leviers oscil- lants (76, 78) et en ce que, sur le bloc paliers (80) tourillonnent deux roues intermédiaires (54, 56) in- terposées entre la roue satellite et la roue intermédi- aire citée en premier et qui engrènent avec ces deux roues et en ce que les axes de tourillonnement de toutes ces roues définissent les sommets d'un trapèze, 8 - Mouton vibrant suivant l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'il com- porte, comme dispositif de réglage (88), un vérin à cy- lindre et piston dont la tige de piston (86) est arti- culée sur l'un des leviers oscillants (76) 9 - Mouton vibrant suivant l'une quelconque des revendications 6 à 8$ caractérisé en ce que lîangle maximum deoscillation des leviers oscillants (76, 78) correspond à une rotation relative de 1800 des arbres (20, 20') des rotorso - Mouton vibrant suivant l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce quail com- porte un dispositif indicateur (90) déstiné à indiquer le moment statique effectif,