Brevet FR2522462A1 — publié le 19830909

Porte-outil rotatif pour le travail du sol. L'invention concerne un porte-outils rotatif a axe vertical pour le travail du sol, notamment pour machines agricoles ou machines de travaux publics. Des portes-outils connus de ce type comportent un ou plusieurs supports de lames, ou porte-lames,d'axe vertical, fixés sur une plaque de base solidaire en rotation d'un arbre vertical entraîné par l'intermédiaire d'une boite d'engrenage par l'arbre de sortie du moteur de la machine tractrice, par exemple du tracteur. Les lames fixées sur les plats portelames s'étendent perpendiculairement la surface du sol. En fonctionnement, ces lames travaillant perpendiculairement à la surface du sol exercent une force de tirage tres importante, ce qui nécessite, pour un travail efficace, un moteur d'entraînement de très grande puissance. En outre, suivant la nature du sol travaillé, dur comme on en rencontre couramment lors de la réalisation de travaux publics, ou relativement meuble, on doit travailler avec une avance et une vitesse de rotation des porte-outils plus ou moins faible. Pour pouvoir ainsi adapter la vitesse de rotation des outils à la nature des divers sols travaillés, il est nécessaire de prévoir une boite d'engrenage a plusieurs vitesses, en général deux vitesses de sortie pour les arbres d'entraînement des porte-outils, ce qui grève d'autant le prix de la machine. C'est un but de l'invention de fournir un porte-outils rotatif à axe vertical pour le travail du sol qui, grace à des moyens simples et peu coûteux, permette d'effectuer un travail efficace avec un moteur d'entraînement de la machine tractrice de puissance inférieure à celle actuellement nécessaire. C'est encore un but de l'invention de fournir un porte-outils rotatif du type défini ci-dessus qui puisse être facilement adapté à la nature du sol à travailler, supprimant le recours à une boîte d'engrenage à plusieurs vitesses sur l'arbre de sortie du moteur. Le porte-outils rotatif selon l'invention, destiné à être monté sur un arbre vertical entraîné par l'intermédiaire d'un engrenage par l'arbre de sortie de la machine tractrice, est caractérisé en ce qu'il comprend, fixés sur une plaque de base horizontale, au moins deux supports de lames d'inclinaisons différentes par rapport à la verticale du sol, un des supports de lames étant situé dans un plan vertical tandis que l'autre est incliné vers le bas et vers l'extérieur par rapport à la verticale. Le porte-outils selon l'invention comporte avantageusement trois supports de lames, l'inclinaison du troisième support de lames par rapport à la verticale étant supérieure à celle du deuxième porte-lames. De façon avantageuse, l'inclinaison du deuxième support de lames est comprise entre 0 et 250 tandis que celle du troisième support de lames est comprise entre 10 et 400. En fonctionnement, c'est la lame qui présente l'inclinaison par rapport à la verticale la plus importante qui attaque le sol en premier, sur la profondeur la plus faible.; La deuxième lame attaquant le sol est celle présentant une inclinaison moindre, la lame verticale attaquant ensuite le sol sur la plus grande profondeur. Globalement, les forces de tirage exercées par les lames du porte-outils sont, grâce à leurs inclinaisons différentes, inférieures à celles exercées par des lames verticales, ce qui permet, pour un travail de même efficacité, d'utiliser un moteur de traction de plus faible puissance. En outre, dans un sol suffisamment meuble, une avance rapide permet un travail "en escalier", la lame la plus inclinée pénétrant la terre Jusqu'à une première profondeur et sur un rayon déterminé, la deuxième lame, un peu moins inclinée, pénétrant la terre sur une profondeur un peu plus grande et sur un rayon plus petit, et la troisième lame verticale pénétrant la terre sur une profondeur encore plus grande et suivant un rayon encore plus petit. Un tel travail du sol "en escalier" permet un bon écoulement de l'eau et est favorable à une bonne aération du sol. Par ailleurs, le porte-outils selon l'invention permet, lors d'une avance lente du tracteur, un travail efficace du sol, les trois lames passant sensiblement au même endroit. Selon une autre caractéristique du porte-outils suivant l'invention, les lames constituant les outils peuvent être fixées dans leurs porte-lames respectif-s dans plusieurs positions dans lesquelles leur axe longitudinal présente une inclinaison différente par rapport à l'axe longitudinal du porte-lames, notamment dans une position dans laquelle l'extrémité libre de la lame est inclinée vers l'avant, comme vu dans le sens de rotation du porte-outils, une position dans laquelle l'axe longitudinal de la lame est parallèle à l'axe longitudinal du porte-lames et une position dans laquelle l'extrémité libre de la lame est inclinée vers l'arrière. Suivant la puissance du tracteur, la nature du terrain et également les conditions climatiques, on choisit l'inclinaison des lames sur leurs porte-lames respectifs pour la réalisation efficace du travail souhaité. Des lames inclinées vers l'avant permettent un travail en terrain dur avec percussion du sol ; des lames en position relevée à l'arrière permettent d'éviter la percussion des pierres d'un sol rocailleux. Les lames d'un porte-outils peuvent occuper des positions diffé rentes, une ou deux lames seulement étant par exemple rele vées vers l'arrière, ce qui diminue le tirage exercé par le porte-outils sur le moteur du tracteur et permet par ailleurs de broyer les mottes de terre soulevées. Cette possibilité d'adaptation des lames permet, par exemple, dans un sol meuble tel qu'un sol labouré, lorsque les lames sont toutes relevées vers l'arrière, de passer à la vitesse supérieure d'avance du tracteur et de travailler ainsi plus vite, les lames réalisant par ailleurs un tassement du sol, favorable à un bon enracinement Lorsqu'un ensemencement est effectué simultanément au travail du sol. L'invention prévoit avantageusement de fixer chaque lame en au moins deux points situés sur son axe longitudinal médian, par des organes de fixation, par exemple des boulons, dont l'un présente une plus faible résistance au cisaillement que le premier et constitue ainsi un organe de sécurité. Si, suite à un effort excessif exercé sur la lame, l'organe de sécurité se casse, la lame reste fixée de façon "folle" par l'organe de fixation principal, ce qui permet de continuer le travail. La course de déplacement latéral de la lame est avantageuse ment limitée par une garde solidaire du porte-lames. L'invention est décrite ci-après plus en détail en référence aux dessins annexés, dans lesquels La figure 1 est une vue de dessus d'un porte-outils selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 1. La figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne lV-lV de la figure 1. La figure 5 est une vue en élévation frontale du porte-outils suivant l'invention, les porte-lames étant réalisés suivant une variante. La figure 6 est une vue schématique partielle de la figure 5, montrant diverses positions de la lame. La figure 7 est une vue schématique en élévation frontale d'un porte-lames, selon une autre variante. La figure 8 est une vue schématique en élévation frontale d'un porte-lames du porte-outils selon la figure 1. Le porte-outilsl0 selon l'invention est un porte-outils rotatif à axe vertical destiné à être monté sur un arbre vertical entraîné par l'intermédiaire d'un engrenage par l'arbre de sortie de la machine tractrice, par exemple d'un tracteur. En pratique, plusieurs tels porte-outils peuvent être disposés en parallèle sur une ligne perpendiculaire à la direction d'avance du tracteur, des transmissions étant prévues pour l'entraînement simultanç des porte-outils par entraînement direct de l'arbre d'un seul porte-outils, comme connu. Le porte-outils 10 comporte une plaque de base métallique 11 comportant en son centre un alésage à cannelures 12 pour le montage sur un arbre cannelé, non représenté, entraînant le porte-outils à rotation autour de son axe 13. La plaque d-e base est polygonale, dans l'exemple représenté hexagonale, présentant des bords verticaux 14 à 19. Sur trois de ces bords 15, 17, 19, disposés à 1200 les uns des autres par rapport a l'axe vertical 13, sont fixés par soudure des portes-lames 20, 21, 22, dans l'exemple repré senté des "plats" porte-lames, réalisés sous forme de plaques parallélépipédiques comportant des moyens permettant la fixation d'une lame telle que la lame 23 qu'on voit sur la figure 5, ou de tout autre outil approprié, par exemple une dent. Conformément à l'invention, les trois plats 20, 21, 22, présentent une inclinaison différente par rapport à la -verticale du sol, coincidant avec l'axe 13. Le plat porte-lames 20 (figure 2) présente une inclinaison nulle par rapport à la verticale, et est donc disposé perpendiculairement à la plaque de base 11. Le plat porte-lames 21 (figure 3), dans l'exemple de réalisation représenté, est incliné de 100 par rapport à la verticale. Le plat porte-lames 22 (figure 4) est un peu plus incliné que le précédent, et, dans l'exemple représenté, il est incliné de 15 . Les plats du porte-outils selon l'invention sont destinés à supporter des lames, ou des dents, telles que la lame 23 représentée sur la figure 5, coupée en biseau à une extrémité suivant un angle de faible valeur, pour définir une partie parallélépipédique 24 de fixation sur le plat et une partie 25 présentant son bord biseauté en avant, comme vu dans le sens de rotation du porte-outils, c'est-à-dire dans le sens des aiguilles d'une montre comme montré par la flèche f sur les figures 1 et 5. Chaque lame 23, conformément à l'invention, peut être fixée sur son plat porte-lames respectif dans plusieurs positions dans lesquelles son axe longitudinal présente une inclinaison différente par rapport à l'axe longitudinal du plat. Dans la forme de réalisation représentée, une lame 23 peut être fixée dans son plat respectif 22 dans l'une des trois positions suivantes : une position "normale", dans laquelle l'axe longitudinal de sa partie de fixation 24 est parallèle à l'axe longitudinal du plat associé 22 (figure 5), une position 232 dans laquelle l'extrémité 25 de la lame est inclinée vers l'avant, comme vu dans le sens de rotation du porte-outils (figure 6) et une position 231- dans laquelle l'extrémité 25 de la lame est inclinée vers l'arrière, cette position étant représentée en tirets sur la figure 6. Chaque lame 23 est fixée-dans son plat respectif en plusieurs points situés sur l'axe longitudinal médian 26 de sa partie de fixation 24, avantageusement à l'aide de boulons traversant des alésages taraudés correspondants ménagés dans la lame et dans le plat. La lame pourrait aussi bien être fixée à l'aide de colliers de serrage traversant le plat et enserrant la lame. Grâce à cette pluralité de points de fixation, on peut régler la position en hauteur des lames, notamment de la lame fixée dans le plat vertical pour la faire travailler à une profondeur beaucoup plus importante que les autres. Ceci est très avantageux du point de vue drainage des eaux. Dans une première variante, montrée sur les figures 1 et 8, la lame 23 est fixée en un point supérieur par un boulon 27 et en un point inférieur par un boulon 28. Le plat portelames présente en correspondance un alésage taraudé supérieur 29 et un alésage taraudé inférieur 30, en fait trois alésages inférieurs 301, 302f 303f disposés sur un cercle centré sur l'axe de l'alésage 29 afin de permettre la fixation de la lame 23 au choix dans l'une des trois positions décrites ci-dessus, c'est-à-dire en position inclinée vers l'avant, en position normale ou en position inclinée vers l'arrière. Dans une autre variante, représentée sur les figures 5 et 6, la lame 23 est fixée en trois points situés sur son axe longi tudinal médian 26, par un boulon de fixation central 31, un boulon supérieur 32 et un boulon inférieur 33, ces boulons traversant des alésages de la partie de fixation 24 de la lame 23 et des alésages taraudés correspondants 34, 35 et 36 ménagés dans le plat porte-lames. Chaque plat porte-lames comporte en fait trois alésages supérieurs 351 352' 353 et trois alésages inférieurs 361r 362, 363, disposés sur un cercle centré sur l'axe de l'alésage central 34, pour permettre la fixation de la lame 23 dans la position désirée, inclinée vers l'avant, normale, inclinée vers l'arrière. Le boulon 27 dans la première variante décrite et le boulon central 31 dans la deuxième variante décrite, constituent l'organe de fixation principal de la lame, les autres boulons 28 et 32-33 constituant des organes de fixation agissant en tant qu'organes de sécurité lors du fonctionnement du porte-outils, comme il sera expliqué ci-après. Les lames peuvent aussi être fixées par des boulons présentant tous une très forte résistance au cisaillement pour minimiser les risques de rupture lors du fonctionnement en sols très durs. Chaque plat porte-lames est enfin équipé d'une garde constituant avec le plat lui-même une sorte de fourreau dans lequel est introduite la lame. Dans la variante représentée sur les figures 1 à 8, la garde est constituée par un guide ou glissière 37, s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal du plat et dont les extrémités 38, 39 sont repliées pour être fixées par soudure au plat porte-lames, la garde 37 s'étendant entre l'alésage taraudé 29 supérieur et les alésages taraudés inférieurs 30. Dans une deuxième variante (figures 5 et 6), la garde 40 est constituée par une plaque dont les extrémités sont repliées à angle droit eut soudées au plat porte-lames ; elle s'étend entre les points de fixation supérieur 35 et inférieur 36 du plat porte-lames et comporte en son centre un alésage taraudé pour la traversée du boulon de fixation central 31. Dans une autre variante, représentée sur la figure 7, la garde est constituée de deux guides ou glissières 41, 42, de plus fable largeur, disposés entre les points de fixation supérieur 35 et inférieur 36, et laissant entre eux un espace libre permettant le passage du boulon de fixation central 31 de la lame. En fonctionnement, une lame est fixée dans chacun des plats porte-lames 20, 21, 22 du porte-outils selon l'invention. Du fait de l'inclinaison différente de ces plats par rapport à la verticale, la lame fixée dans le plat porte-lames 22 pénètrera le sol sur une profondeur et sur un rayon respectivement plus faible et plus grand que la lame fixée dans le porte-lames 21, la lame fixée dans le plat porte-lames 20 pénétrant le sol sur une profondeur et sur un rayon respectivement plus grande et plus petit que la lame du plat porte-lames 21. Dans un sol relativement meuble, permettant une avance rapide, on réalise un travail en plusieurs hauteurs, ou "en esca lier", ce qui présente de nombreux avantages du point de vue écoulement de l'eau et aération du sol. Par contre, en sol dur, un travail très efficace pourra être obtenu avec une avance relativement lente du tracteur, les trois lames passant sensiblement au même endroit. Comme indiqué ci-dessus, les lames peuvent être fixées sur leurs plats porte-lames respectifs en trois positions, une position inclinée vers l'avant, une position "normale" et une position relevée vers l'arrière. C'est bien entendu lorsque les lames sont toutes placées dans la position inclinée vers l'avant que le porte-outils exerce la plus grande force de réaction. En fonction de la puissance du moteur d'entraînement, de la nature du terrain à travailler, du travail à effectuer, ainsi qu'également des conditions climatiques, on choisira la position de lames la plus appropriée pour l'efficacité souhaitée. Par exemple, pour un travail en terrain dur, on disposera les lames dans leur position inclinée sur l'avant, les lames attaquant alors le sol avec percussion. Pour un travail en sol rocailleux, les lames seront relevées vers l'arrière, pour éviter la percussion sur les pierres et laisser ces dernières s'échapper, sans exercer de fortes sollicitations externes sur les lames. Cette faculté d'adaptation de la position des lames, en liaison avec l'inclinaison différente par rapport à la verticale que présentent les lames d'un même porte-outils, permet de supprimer la boite d'engrenage à plusieurs vitesses de l'arbre de sortie du tracteur. Si, en cours de travail, les lames sont soumises à des sollicitations externes très importantes, il peut arriver que les boulons de sécurité 28, et 32-33, du fait de leur moins grande résistance au cisaillement que le boulon de fixation principal 27, 31, se rompent. Les lames resteront alors fixées de façon folle sur leurs plats respectifs par le boulon de fixation principal 27 ou 31, la course de déplacement latéral des lames étant limitée par les gardes ou glissières 37, 40, 41-42. Le travail commencé avant rupture des boulons de sécurité peut ainsi être poursuivi. Au lieu d'une fixation en plusieurs points, tel que décrit ci-dessus, on peut envisager de fixer une lame sur son plat respectif par un seul boulon de fixation et de la soumettre à l'action d'un ressort monté dans le plat porte-lames et travaillant en compression ou en extension suivant les sollicitations externes s'exerçant sur la lame. On obtient de cette façon un montage de la lame dans une position qui se modifie automatiquement suivant les forces s'exerçant sur la lame. Revendications. 1. Porte-outils rotatif à axe vertical pour le travail du sol, notamment pour machines agricoles ou machines de travaux publics, destiné à être monté sur un arbre vertical entraîné par l'intermédiaire d'un engrenage par l'arbre de sortie de la machine tractrice, caractérisé en ce qu'il comprend, fixés sur une plaque de base (11), au moins deux porte-lames (20, 21) d'inclinaisons différentes par rapport à la verticale du sol, l'un des porte-lames (20) étant situé verticalement tandis que l'autre (21) est incliné vers le bas et vers l'extérieur par rapport à la verticale. 2. Porte-outils selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un troisième porte-lames (22) dont l'inclinaison par rapport à la verticale est supérieure à celle du deuxième porte-lames. 3. Porte-outils selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'inclinaison du deuxième porte-lames (21) par rapport à la verticale est comprise entre 0 et 250, et l'inclinaison du troisième porte-lames (22) est comprise entre 10 et 430 4. Porte-outils selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les lames (23) constituant les outils peuvent être fixées dans leurs porte-lames respectifs dans plusieurs positions dans lesquelles leur axe longitudinal (26) présente une inclinaison différente par rapport à l'axe longitudinal du porte-lames. 5. Porte-outils selon la revendication 4, caractérisé en ce que les lames peuvent être fixées dans leurs porte-lames respectifs dans l'une de trois positions différentes, une position dans laquelle l'extrEmité libre (25) de la lame est inclinée vers l'avant, comme vu dans le sens de rotation du porte-outils, une position dans laquelle l'axe longitudinal de la lame est parallèle à l'axe longitudinal du portelames et une position dans laquelle l'extrémité libre (25) de la lame est relevée vers l'arrière. 6. Porte-outils selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque lame est fixée dans son porte-lames respectif en deux points situés sur son axe longitudinal médian par un organe de fixation principal (27) et par un deuxième organe de sécurité inférieur (28) de plus faible résistance au cisaillement. 7. Porte-outils selon l'une quelconque des revendications 1 à 5i caractérisé en ce que chaque lame est fixée dans son porte-lames respectif en trois points situés sur son axe longitudinal médian par un organe de fixation principal central (31) et par deux autres organes de sécurité, l'un supérieur (35), l'autre inférieur (36), de plus faible résistance au cisaillement. 8. Porte-outils selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les organes de fixation sont des boulons vissés dans des taraudages de la lame et dans des taraudages correspondants du porte-lames, ou des colliers de serrage traversant le porte-lames et enserrant la lame. 9. Porte-outils selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque porte-lames est muni d'une garde constituant avec le porte-lames lui-meme un fourreau dans lequel est introduite la lame. 10. Porte-outils selon la revendication 9, caractérisé en ce que la garde est constituée par deux guides ou glissières (41, 42) paralleles, espacées, s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal du porte-lames entre les points de fixation de la lame. 11. Porte-outils selon la revendication 9, caractérisé en ce que la garde constitue un fourreau (40) recouvrant la lame sur une grande longueur, au moins un organe de fixation traversant la garde, la lame puis le porte-lames. 12. Porte-outils selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque lame est fixée dans son porte-lames respectif en un seul point et est soumise à l'action d'un ressort monté dans le porte-lames et travaillant en compression ou en extension suivant les sollicitations externes s'exerçant sur la lame.