Brevet FR2543854A1 — publié le 19841012

La présente invention est relative à un mécanis- me pour engendrer des vibrations dans un compacteur et plus particulièrement à un perfectionnement à un mécanis- me pour engendrer des vibrations dans le plan horizontal pour un compacteur du type comprenant un cylindre de rou- lage. Un compacteur classique est habituellement cons- truit de telle sorte qu'une masse excentrique est fixée sur un arbre rotatif qui s'étend suivant l'axe de rotation du cylindre de roulage afin d'entraîner ce dernier à vi- brer dans le sens vertical en faisant tournerl'axe de ro- tation Cependant on a remarqué un inconvénient inhérent aux compacteurs classiques de so I qui consiste en ce que des vibrations verticales sont transmises de façon nuisi- ble aux maisons d'habitation, aux installations de fabri- cation ou autres situées au voisinage et qui sont ainsi entraînées à vibrer de façon désagréable Un autre inconvé- nient d'un compacteur classique est que l'énergie de tra- vail produite par des vibrations verticales est absorbée de façon inutile dans une couche d'un revêtement de caout- chouc sur le cylindre-de compactage. L'invention a en conséquence été réalisée compte tenu des inconvénients précités. L'invention a pour but de réaliser un mécanisme perfectionné pour engendrer des vibrations dans un compac- teur, qui puisse réduire l'influence nuisible sur les bati- ments, sur les installations ou analogues situées-au voi- sinage, en entrainant le cylindre de roulage en vibrations dans le plan horizontal. Un autre but de l'invention est de fournir un mé- canisme perfectionné pour engendrer des vibrations pour un compacteur, qui assure que l'opération de compactage soit effectuée sans que se produisent de minces fissures dans le sol, avec un rendement élevé de fonctionnement. L'invention a enfin pour but de réaliser un mé- canisme perfectionné pour engendrer des vibrations pour un compacteur, qui assure que l'opération de roulage du sol est effectuée même sur sol incliné présentait un angle d'inclinaison considérable, en raison d'une force de frot- tement accrue entre le cylindre de roulage et le sol in- cliné. L'invention a pour objet à cet effet un mécanisme pour engendrer des vibrations dans le plan horizontalpour un compacteur du type comprenant un cylindre de roulage, dans lequel au moins un arbre rotatif portant une masse excentrique fixée sur lui est monté rotatif dans le cylin- dre de telle sorte que l'axe de rotation de l'arbre rota- tif soit situé sur une droite s'étendant parallèlement à une direction radiale par rapport à l'axe de rotation du cylindre, grâce à quoi la partie de ce cylindre en contact avec le sol est entrainée à vibrer dans le plan horizontal par la rotation de l'arbre portant la masse excentrique. Habituellement deux arbres rotatifs opposés sont disposés l'un en face de l'autre par rapport à l'axe de ro- tation du cylindre. Trois ou plus de trois arbres rotatifs peuvent être agencés dans le cylindre Dans ce cas leur position doit être déterminée de telle sorte que les masses-excen- triques soient réparties de façon à conserver un bon équi- libre de poids à l'intérieur du cylindre - Normalement, l'arbre ou les arbres rotatifs sont disposés dans une position dans laquelle les axes de rota- tion sont situés sur une droite radiale s'étendant vers l'extérieur à partir de l'axe de rotation du cylindre. Dans le cas o il est prévu plusieurs arbres ro- tatifs disposés dans le cylindre, ces arbres peuvent être disposés dans la position dans laquelle leurs axes de fonc- tionnement sont situés espacés dans la direction axiale de l'axe de rotation du cylindre. Le cylindre peut être réalisé au moyen d'une pla- que d'acier et est de préférence recouvert d'une couche d'un revêtement en une matière élastomère telle que du caoutchouc ou analogue. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaîtront au cours de la description qui va suivre faite en se référant aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples et dans lesquels: la Fig l est une vue en élévation latérale d'un compacteur comportant un mécanisme générateur de vibra- tions suivant l'invention; la Fig 2 est une vue en coupe du mécanisme généra- teur de vibrations suivant un premier mode de réalisation de l'invention; la Fig 3 est une vue schématique de face du méca- nisme générateur de vibrations dans la direction de la fl- che III de la Fig 2; la Fig 4 est une vue schématique en élévation latérale du mécanisme générateur de vibrations dans la di- rection de la flèche IV dela Fig 2; la Fig 5 est une vue en coupe du mécanisme géné- rateur de vibrations suivant un second mode de réalisation de l'invention; la Fig 6 est une vue en coupe du mécanisme-géné- rateur de vibrations suivant un troisième mode de réalisa- tion de l'invention. On a utilisé dans les différentes Fig les mêmes références pour désigner les organes analogues ou similai- res. On décrira maintenant l'invention de façon plus détaillée en référence-aux dessins annexés qui montrent schématiquement quelques modes de réalisation préférés En se référant tout d'abord à la Fig l, un com- pacteur-l sur lequel est monté un mécanisme générateur de vibrations représenté en vue latérale; La référence 2 dé- signe un chassis sur lequel sont agencés de façon connue une machine motrice, un ensemble d'entraînement, un dispo- sitif de direction et un siège pour l'opérateur De plus, le c 1 assis 2 est en liaison d'entraînement avec un cadre par l'intermédiaire d'une broche 6 d'attelage, un cylin- dre 4 étant monté rotatif dans le cadre 5. On a représenté schématiquement en coupe à la Fig 2 un mécanisme générateur de vibrations suivant un pre- mier mode de réalisation de l'invention (qui sera désigné dans la suite par les termes "mécanisme vibrant") Le cadre comporte deux plaques latérales opposées comportant chacu- ne un essieu 7 venu de matière à l'intérieur de la plaque latérale Un organe de montage 9 est maintenu élastiquement à l'intérieur de chacun des essieux 7 au moyen d'un élé- ment de suspension 8 en caoutchouc interposé entre l'es- sieu 7 et l'organe 9. Par ailleurs, le cylindre 4 comporte deux joues opposées 10 situées au voisinage de l'extrémité la plus in- terne d'un prolongement axial des organes de montage 9 et chacune des joues 10 comporte un prolongementaxial ou touril- lon 11-monté rotatif dans le prolongement axial de l'orga- ne de montage 9 par l'intermédiaire de deux roulements 12 à billes Le cylindre 4 est ainsi soutenu à rotation dans le cadre 5-par l'intermédiaire-des essieux 7, des éléments 8 de suspension en caoutchouc, des organes de montage 9, - des prolongements axiaux de ces derniers, des roulements 12, des tourillonsll,desjoues 10 et ces dernières. Un moteur hydraulique réversible 13 est monté fixe sur l'organe de montage 9 de droite en considérant le dessin et son arbre de sortie est en liaison d'entrainement avec un arbre 15 d'un pignon d'angle 14 par l'intermédiai- re d'un dispositif d'accouplement, l'arbre 15 étant monté rotatif dans le tourillon axial 11 par l'intermédiaire de deux roulements à billes 16. Par ailleurs, deux arbres rotatifs opposés 17 A et 17 B sont montés au moyen de deux paires de roulements à billes 18 à l'intérieur par rapport à la joue 10 du cylin- -35 dre 4 de telle sorte qu'ils sont situés en alignement axial l'un avec l'autre suivant l'axe B de rotation qui s'étend 2543854 ' à angle droit par rapport à l'axe A de rotation du cylin- dre 4 Les arbres 17 A et 17 B comportent des pignons d'an- gle 19 A et 19 B fixés sur leur extrémité la plus interne, ces pignons 19 A et 19 B engrenant avec le pignon d'angle 14 sur l'arbre 15 du moteur hydraulique 13 De plus, les arbres rotatifs 17 A et 17 B comportent des masses excentri- ques 20 A et 20 B qui sont fixées sur leur extrémité la plus -externe La relation de position entre les masses excen- triques 20 A et 20 B est déterminée de telle sorte qu'elles soient excentréespar-rapport àl'axe B de rotation dans la même direction, considérée depuis cet axe et elles sont en outre disposées diamétralement opposées l'une par rap- port à l'autre et par rapport à l'axe A du cylindre 4 On remarquera que le corps 4 a du cylindre 4 est fait d'une plaque d'acier recouverte d'une couche d'un revêtement 4 b de caoutchouc sur sa surface. On décrira ci-dessous maintenant le fonctionne- ment du mécanisme vibrant réalisé comme décrit ci-dessus. Lorsque les arbres 17 A et 17 B sont entrainés en rotation dans le sens indiqué par les flèches par le mo teur hydraulique 13 tandis que le compacteur 1 est à l'ar- ret, la position de la-masse excentrique 20 A est déplacée suivant un mouvement circulaire dans l'ordre C, D, E et F et la masse excentrique 20 B est déplacée suivant un cercle dans l'ordre C, F, E et D comme représenté à la Fig 3 Lorsque la masse excentrique 20 A passe par la posi- tion C pendant son mouvement circulaire, la masse excen- trique 20 B passe par la position C de-sorte qu'une force est produite qui s'exerce sur le cylindre 4 suivant la di- rection orientée de la position centrale B vers la posi- tion C à la Fig 3 Cette force est désignée par la référen- ce P à la Fig 2 De plus lorsque la masse excentrique 20 A passe par la position E pendant son mouvement circulaire, la masse excentrique 20 B passe également par la position E de la même façon que dans le cas précédent produisant ainsi une force qui s'exerce sur le cylindre 4 dans la direction orientée de la position centrale B vers la position E à la Fig 3 Cette force est désignée par la référence R à la Fig 2. Par ailleurs, lorsque la masse excentrique 20 A passe par la position D pendant son mouvement circulaire, la masse excentrique 20 B passe par la position F, produi- sant ainsi une force qui agit sur le cylindre 4 dans la di- rection désignée par la référence G à la Fig 4 Ceci pro- voque la naissance d'une force sur la partie 21 du cylin- dre 4 en contact avec le sol, cette force étant orientée dans la direction parallèle à la surface du sol Cette force est désignée par la référence Q à la Fig 2 De plus, lorsque la masse excentrique 20 A passe par la position F pendant son mouvement circulaire, la masse excentrique 20 B passe par la position D de sorte qu'est produite une force qui agit sur la partie 21 du cylindre 4 en contact avec le sol pour faire tourner ce dernier, cette force étant orientée dans la direction opposée à la force Q précédente. Comme il ressort de la description ci-dessus, il est engendré une force désignée par les références P, Q, R et S à la Fig 2, qui s'exerce sur le cylindre 4 dans sa partie 21 en contact avec le sol, c'est-à dire que la for- ce dont la direction radiale par rapport à la position cen- trale B change de façon continue lorsque les masses excen- triques 20 A et 20 B sont entraînées en rotation Ainsi cet- te force provoque une vibration de la partie 21 en contact avec le sol, dans le plan-horizontal, dans la direction momentanément variable telle que représentée par une flé- che T à la Fig 2. D'autre part, lorsque les masses excentriques A et 20 B sont en rotation tandis que le compacteur 1 se déplace, il en résulte que la partie du cylindre en contact avec le sol est soumise à une vibration composite composée d'une vibration dans le plan horizontal qui est due à la rotation des masses excentriques 20 A et 20 B et à une vibra- tion qui est due au mouvement du compacteur 1 vers l'avant 7- et vers l'arrière sur le sol. Ainsi lorsqu'on effectue une opération de com- pactage du sol en actionnant le mécanisme vibrant suivant l'invention dans lequel les masses excentriques 20 A et 20 B sont entrainées en rotation, de la terre, du gravier ou autre au-dessous de la partie 21 de contact avec le sol du cylindre 4 est remué ou malaxé de façon circulaire indépendamment du fait que le compacteur 1 se déplace ou non Il en résulte que le compactage du sol est effectué sans que se produise de fissurations minimes, avec une efficacité remarquable de fonctionnement. En outre, du fait que le compactage du sol est également effectué dans la direction horizontale, il est assuré sur le sol un effet d'amortissement des vibrations supérieur à celui obtenu lorsque l'opération de compac- tage du sol est effectuée simplement par vibration ver- ticale comme cela est le cas avec les compacteurs classi- ques On peut par conséquent effectuer une opération de roulage -avec la vibration minimale dans une-surface située au voisinage d'installations pour lesquelles les vibrations-du sol doivent être empêchées ou sur-une voie publique le long de laquelle sont situées des maisons d'habitation. En outre, en raison du fait qu'une vibration horizontale est également engendrée-par le mécanisme vi- brant suivant l'invention, une force de friction plus éle- vée est assurée pour le tylindre 4 que cela n'est le cas lorsque seulement une vibration verticale est engendrée par le mécanisme vibrant classique Cette caractéristique avantageuse permet d'effectuer une opération de roulage tout en se déplaçant en montant ou en descendant sur un sol incliné présentant une pente très élevée. Du fait que'la caractéristique suivant laquelle le cylindre 4 est recouvert d'une couchede revêtement en caoutchouc est combinée avec une autre caractéristique constituée par le fait que la vibration est engendrée également dans la direction horizontale par l'actionnement du mécanisme vibrant de l'invention, on peut obtenir un coefficient de frottement accru entre la partie du cylin- dre en contact avec le sol et la surface de ce dernier, grâce à quoi l'opération de compactage ainsi que l'opéra- tion de roulage sont effectuées sur une surface de sol comportant un certain nombre de petites cavités, avec une efficacité améliorée de fonctionnement en raison du fait que la vibration est exercée directement sur ces cavités. Une autre caractéristique avantageuse de l'in- vention consiste en ce que du fait que le cylindre 4 est recouvert d'une couche d'un revêtement de caoutchouc, l'opération de finissage du roulage est effectuée sur un, sol revêtu d'un composé d'asphalte avec un fluage réduit de la matière composée et une inhibition de la formation de fissures ayant pour résultat l'obtention d'un beau fini de surface. L'invention a été décrite ci-dessus en référence au premier mode de réalisation mais on comprend bien en- tendu qu'elle ne doit pas être limitée seulement à celui- ci mais que de nombreuses variantes ou modifications peu- vent en être faites sans s'écarter de son cadre et de son esprit tels que définis par les revendications On peut par exemple monter sur des supports de-s arbres rotatifs pour des masses excentriques, qui sont montés sur la sur- face circonférentielle interne du cylindre en différentes positions sur les joues Suivant le mode de réalisation ' représenté, l'axe B de rotation des arbres rotatifs des masses excentriques s'étend à angle droit par rapport à l'axe A de rotation du cylindre de façon à couper ce der- nier mais l'invention ne doit pas être limitée seulement à ceci En variante, l'axe B de rotation des arbres por- tant les masses excentriques peut s'étendre parallèlement à la direction radiale par rapport à l'axe A de rotation du cylindre (y compris le cas dans lequel il s'étend sui- vant une direction radiale quelconque considérée depuis l'axe A de rotation du cylindre) En conséquence, l'axe de rotation des arbres peut s'étendre dans une direction quelconque, à moins qu'il s'étende suivant l'axe A de ro- tation du cylindre ou parallèlement à celui-ci On remar- quera que toutes les variantes en ce qui concerne la di- rection dans laquelle s'étend l'axe B de rotation des ar- bres tels que décrits ci-dessus doivent être considérées comme entrant dans le cadre de l'invention D'une façon plus particulière, la force de rotation du moteur hydrauli- que 13 peut être efficacement convertie en une force pour engendrer des vibrations dans le plan horizontal, pour au- tant qu'un angle formé entre l'axe B de rotation des ar- bres rotatifs et l'axe A de rotation du cylindre soit dé- terminé dans la plage de 3 Q à 900 et de préférence dans la plage de 45 à 90 En outre, l'axe B de rotation des ar- bres portant les masses excentriques peut s'étendre sui- vant une droite qui ne passe pas par l'axe de rotation du cylindre mais ce cas doit être considéré comme entrant dans le cadre de l'invention On a trouvé que l'on peut produire une force efficace pour engendrer des vibrations dans le plan horizontal pour autant que l'axe B de rota- tion des arbres portant les masses excentriques passe par la position qui est espacée de l'axe de rotation du cylin- dre d'une distance plus courte qu'un quart du diametre de celui-ci. Suivant le mode de réalisation représenté l'in- vention a été décrite en référence à un exemple dans le- quel le mécanisme vibrant comprend deux arbres rotatifs mais elle ne doit pas être limitée seulement à cet exemple. En variante, le mécanisme vibrant peut compren- dre un seul arbre rotatif sans risquer de manquer à engen- drer des-vibrations dans le plan horizontal De plus, il peut être prévu trois ou plus de trois arbres rotatifs - agencés de façon à être également espacés, considérés dans le sens circonférentiel du cylindre tandis que des masses excentriques sont réparties de façon à assurer un bon équilibre des poids Lorsqu'il est prévu deux ou plus de deux arbres rotatifs, ceux-ci peuvent être dispo- sés espacés dans la direction axiale du cylindre Lors- qu'il est prévu une pluralité d'arbres rotatifs, ceux-ci peuvent être situés de telle sorte que des vibrations cir- culaires ou favorisant la circulation des vibrations en- gendrées par les masses excentriques sur les arbres rota- tifs soient superposées les unes aux autres pour produire une vibration circulaire amplifiée, ou encore ils peuvent être situés de telle sorte que des vibrations circulaires ou circulantes engendrées par quelques masses excentriques dans une certaine direction s'annulent mutuellement mais que celles engendrées par d'autres masses excentriques dans une autre direction se superposent. On a représenté schématiquement en section à la Fig 5 un mécanisme vibrant suivant un second mode de réa- lisation de l'invention, et un troisième mode de réalisa- tion est représenté également schématiquement en coupe à la Fig 6 Les organes ou composants identiques ou similai- res à ceux de la Fig 2 sont désignés par les mêmes réfé- rences et leur description répétée n'est pas nécessaire. Dans les deux modes de réalisation, l'arbre 15 comporte un prolongement axial qui est soutenu à rotation au moyen de deux roulements à billes 16 A et comporte un pignon d'angle 14 A calé sur lui Le pignon 14 A engrène avec des pignons d'angle 19 C et 19 D qui sont calés sur les extré- mités les plus internes des arbres rotatifs 17 C et 17 D montés rotatifs au moyen de deux paires de roulements à billes 18 à l'intérieur par rapport à la joue 10 de gau- che en considérant le dessin. Dans le mode de réalisation représenté à la Fig. , des masses excentriques 20 A et 20 B portées sur les ar- bres rotatifs 17 A et 17 B sont disposées en phase avec - les masses excentriques 20 C et 20 D sur les arbres rota- tifs 17 C et 17 D Du fait que les arbres 17 A, 17 B, 17 C et il 17 D sont entrainés en rotation au moyen du moteur hydrau- lique 13, un mouvement circulaire dans le plan horizontal, provoqué par la rotation des masses excentriques 20 A et B coopère avec un déplacement circulaire dans le plan horizontal provoqué par la rotation des masses excentri- ques 20 C et 20 D de telle sorte que les vibrations dans les directions avant et arrière s'annulent et que des vibra- tions dans les directions de gauche et de droite en consi- dérant le dessin se superposent. D'autre part, dans le mode de réalisation repré- senté à la Fig 6, des masses excentriques 20 A et 20 B sur les arbres 17 A et 17 B sont disposées en opposition de pha- se par rapport aux masses excentriques 20 E et 20 F sur les arbres 17 C et 17 D Ainsi, lorsque les arbres 17 A, 17 B, 17 C et 17 D sont entrainés en rotation par le moteur 13, le mou- vement circulaire dans le plan horizontal provoqué par la rotation des masses excentriques 20 A et 20 B coopère avec le mouvement circulaire dans le plan horizontal provoqué par la rotation des masses excentriques 20 E et 20 F de telle sorte que les vibrations vers la gauche et vers la droite s'annulent-mutuellement et que les-vibrations vers l'avant et vers l'arrière en considérant le dessin se superposent. De plus le mécanisme vibrant suivant l'invention pour engendrer des vibrations dans le plan horizontal peut être en liaison d'entraînement avec un mécanisme vibrant en particulier pour engendrer des vibrations dans la di- rection verticale afin que des vibrations dans les deux di- rections puissent être utilisées sélectivement en action- nant un embrayage, à volonté. Il apparait clairement de-la description qui -précède qu'un compacteur comportant un mécanisme vibrant tel que décrit plus haut effectue une opération de roulage en utilisant des vibrations dans la direction horizontale et que le mécanisme vibrant suivant l'invention procure des caractéristiques avantageuses telles que l'on obtient un rendement élevé, une influence nuisible réduite sur les circonstances dûes aux vibrations, et un coefficient appa- * rent de friction élevé par rapport à la surface du sol, et autres. REVENDICATIONS 1 Mécanisme pour engendrer des vibrations pour une machine à compacter ou compacteur, du type comprenant un cylindre de roulage, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un arbre rotatif ( 17 A, 17 B) portant une masse ex- centrique ( 20 A, 20 B) calée sur lui, cet arbre étant monté rotatif dans le cylindre ( 4) de telle sorte que l'axe (B) de rotation dudit arbre rotatif soit situé sur une droite s'étendant parallèlement à une direction radiale par rap- port à l'axe de rotation (A) du cylindre ( 4), grâce à quoi la partie ( 21) du cylindre ( 4) qui est contact avec le sol est entrainée à vibrer dans le plan horizontal par la rota- tion dudit arbre rotatif ( 17 A, 17 B) portant la masse ex- centrique. 2 Mécanisme suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que ledit arbre rotatif ( 17 A, 17 B) est dispo- sé dans le cylindre ( 4) dans une position dans laquelle son axe de rotation (B) est situé sur une droite radiale s'étendant vers l'extérieur à partir de l'axe de rotation (A) du cylindre ( 4). 3 Mécanisme suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que deux ou plus de deux arbres rotatifs ( 17 A, 1-7 B, 17 C et 17 D) portant des masses excentriques ( 20 A, 20 B, 20 C, 20 D) fixées sur eux sont montés rotatifs dans le cylindre ( 4). 4 Mécanisme suivant la revendication 3, carac- térisé en ce que les arbres rotatifs ( 17 A-17 D) sont dis- posés dans le cylindre ( 4) dans une position dans laquelle leurs axes de rotation sont situés sur des droites s'éten- dant vers l'extérieur depuis l'axe (A) de rotation du cy- lindre ( 4). Mécanisme suivant l'une quelconque des reven- dications 3 ou 4, caractérisé en ce que les arbres rotatifs ( 17 A-17 D) sont disposés dans le cylindre ( 4) dans la posi- tion dans laquelle leurs axes sont espacés dans la direc- tion axiale de l'axe (A) de rotation du cylindre ( 4). 6 Mécanisme suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 5, caractérisé en ce que le cylindre ( 4) en une matière rigide est recouvert d'une couche ( 4 b) d'un revêtement en une matière élastomère telle que du caoutchouc ou analogue s'étendant sur la totalité de la surface circonférentielle du cylindre ( 4).