Brevet FR2551109A1 — publié le 19850301

La présente invention se rapporte à une construction de couteau en deux pièces particulièrement appropriée pour une machine excavatrice, telle qu'une décapeuse Elle constitue un perfectionnement apporté au brevet des EUA No 3 685 177 dont la Demanderesse est cotitulaire. Bien que la structure du brevet des EUA précité ait suscité un intérêt certain et qui ne s'est pas démenti de la part de la clientèle, elle n'a pas remporté un succès commercial du fait de son prix élevé résultant du coût 10 de fabrication élevé Au contraire, la technique du terrassement a continué d'utiliser des couteaux en acier forgé qui sont boulonnés sur un organe support en une seule pièce s'étendant en travers de la lame de la décapeuse Ces couteaux ont été moins que satisfaisants du fait du coût 15 accru d'immobilisation et d'entretien nécessaire pour retirer les boulons, remplacer les couteaux en acier forgé et les reboulonner, en particulier du fait que la machine doit être déplacée jusqu'à l'atelier d'entretien et doit en revenir, pour l'exécution de ce travail. La première étape en vue de porter remède au coût élevé du brevet des EUA précité et au coût élevé qu'entraine le changement de couteaux en acier forgé a consisté à produire les adaptateurs et les couteaux en segments plus courts, mesurés dans le sens transversal de la lame, jus25 qu'à un point o les adaptateurs et les couteaux ont eu leur largeur diminuée approximativement de moitioé Les adaptateurs et les couteaux résultants nécessitaient un support supplémentaire étant donné que la quantité des joints de flexion était au moins doublée Par conséquent, on a 30 stabilisé les adaptateurs et les joints dans un mode de partage de charge par l'introduction de clavettes s'étendant longitudinalement, c'est-à- dire dans la direction d'avant/arrière de la décapeuse, qui s'adaptent entre les adaptateurs et les couteaux adjacents et s'y verrouillent. 35 La seconde étape a visé à éviter une éjection pré- maturée du verrou et la perte correspondante, des couteaux, liées à l'emploi de la clavette en acier et du bouchon en caoutchouc classiques étant donné que l'on n'utilise qu'un verrou par ensemble de couteau/adaptateur dans le but de réduire le coût Une sécurité supplémentaire est également fournie étant donné que l'on peut utiliser des outils plus légers. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre donnée à ti10 tre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés sur lesquels: la Fig 1 est une vue partielle, en perspective, d'un engin de terrassement équipé de couteaux en deux pièces construits conformément à la présente invention; 15 la Fig 2 est une vue partielle, en plan, d'une partie de la construction qui pénètre dans la terre de la Fig 1; la Fig 3 est une vue en coupe à plus grande échelle, prise suivant la ligne 3-3 de la Fig 2; la Fig 4 est une vue en coupe à plus grande éch elle, prise suivant la ligne 4-4 de la Fig 2; la Fig 5 est une vue partielle en coupe, prise suivant la ligne 5-5 de la Fig 2; la Fig 6 est une vue partielle, en perspective 25 éclatée, des éléments d'une partie de la construction du couteau, à savoir la lame, l'adaptateur, le couteau, le verrou et la goupille stabilisatrice; la Fig 7 est une vue partielle en perspective, d'une construction de couteau installé, cette vue montrant 30 également l'outil d'enlèvement spécial utilisé pour enlever le verrou; la Fig 8 est une vue semblable à celle de la Fig 7 mais qui montre l'outil d'enlèvement partiellement introduit dans l'ouverture du couteau en vue d'enlever 35 le verrou; la Fig 9 est une vue en perspective semblable à celles des Fig 7 et 8 représentant l'étape finale de l'enlèvement du verrou; la Fig 10 est une vue partielle, à plus grande échelle, en élévation avec coupe partielle, représentant les détails du verrou et de l'outil d'enlèvement, prise suivant la ligne 10-10 de la Fig 8; la Fig 11 est une vue partielle, en coupe longitudinale, montrant l'outil d'enlèvement complètement in10 troduit dans les ouvertures alignées formées dans l'adaptateur et dans le couteau, cette vue montrant le verrou en train d'être complètement enlevé; la Fig 12 est une vue à plus grande échelle, en coupe, prise suivant la ligne 12-12 de la Fig 10; et la Fig 13 est une vue semblable à la Fig 5 mais prise suivant les lignes 13-13 de la Fig 2. On expliquera l'invention en se référant à un ensemble de lame de décapeuse désigné par la référence générale 20 sur la Fig 1 et qui fait partie d'un véhicule de terrassement S habituellement utilisé, par exemple, pour la construction des routes L'invention cependant n'est pas limitée aux couteaux de lames de décapeuse et elle est applicable à presque toutes les machines de terrassement et excavatrices dans lesquelles on désire utiliser un couteau 25 remplaçable A cet égard, on peut se reporter au brevet des EUA précité No 3 685 177 dont la Demanderesse est cotitulaire dans lequel on trouvera des détails supplémentaires et les données de base de l'invention. L'ensemble de lame 20 de décapeuse comporte une la30 me 21 classique proprement dite (voir les Fig 1 à 3) et un ensemble de couteaux en deux pièces remplaçables, désigné par la référence générale 22 La lame de décapeuse de la Fig 1, par exemple, comporte huit jeux de combinaisons adaptateurcouteau placés dans une disposition côte à 35 côte Les quatre jeux situés au centre peuvent faire sail- lie plus en avant que les deux jeux situés sur chacun des côtés ou être alignés avec eux Chaque jeu comporte un élément adaptateur 23 et un élément 24 formant couteau (voir les Fig 2 et 3) Tous les couteaux 24 sont identi5 ques mais les deux adaptateurs et les couteaux situés sur chaque côté des quatre adaptateurs centraux sont quelque peu plus courts que les adaptateurs centraux et ils ont été désignés respectivement sur la Fig 2 par les références 23 a et 24 a Le rapport exact peut varier pour s'a10 dapter à une construction et un modèle particulier de machine. Chacun des adaptateurs 23, 23 a est fixé à la lame au moyen d'une série de boulons 25 (voir également la Fig 4). Chaque couteau 24 ou 24 a est fixé à un adaptateur corres15 pondant 23 (ou 23 a selon le cas) au moyen d'un agencement à évidement 27 et rebord 26 (Fig 3) et d'un organe de verrouillage rigide désigné par la référence générale 28 (voir la Fig 4). Il existe un certain nombre de trous inutilisés 25 ' 20 (voir la Fig 2), cette disposition étant prise pour permettre de n'utiliser qu'un nombre minimal des configurations d'adaptateur. Comme plus particulièrement représenté sur la Fig 6, chacune des parois latérales de l'adaptateur 23 est munie 25 d'un évidement 29 et chacune des parois latérales du couteau 24 est munie d'un évidement semblable 30 susceptible de s'aligner avec l'évidement 29 correspondant pour recevoir une clavette de verrouillage allongée 31 Plus particulièrement, chaque paire d'adaptateurs 23 ou 23 a adjacents 30 et chaque paire de couteaux 24 ou 24 a adjacents coopèrent pour former des parties d'un évidement de forme générale tubulaire occupé par la clavette 31 Par exemple, aux emplacements o la clavette est située à l'arrière, par rapport au sens de déplacement du véhicule S, des couteaux 24, la totalité de l'évidement est délimitée par les rai- nures hémicylindriques 29 formées dans les parois latérales des adaptateurs 23 voir en particulier la Fig 5 Plus en avant, cependant, la totalité de l'évidement, occupé par la clavette, est délimité par des rainures ou dégage5 ments formés dans quatre pièces -voir la Fig 13 En se référant à nouveau à la figure 6, on remarquera que les évidements 30 formés dans chaque couteau forment en fait des parois supérieures et inférieures, respectivement 32 et 33, il en est de même à la figure 13 Sur la Fig 6, 10 on voit que le rebord 26 faisant saillie vers l'avant de l'adaptateur 23 est plus étroit que l'adaptateur et qu'ainsi, les parties qui, sur la Fig 13, délimitent les zones centrales droites et gauches de l'évidement sont formées par les rebords 26 des adaptateurs adjacents. L'évidement, dans son ensemble, qu'il soit délimité uniquement par les adaptateurs, comme sur la vue de la Fig 5, ou par les adaptateurs en combinaison avec les couteaux qui leur sont associés, s'étendent sur une partie de la longueur (dans la direction d'avant/arrière) à la fois des adaptateurs et des couteaux, comme on peut le comprendre plus facilement en considérant la Fig 2 sur laquelle les évidements tubulaires, dans leur ensemble, ont été désignés par la référence 34 Les clavettes de verrouillage 31 agissent en cisaillement longitudinal pour s'oppo25 ser à une charge en largeur, c'est-à-dire aux forces approximativement verticales engendrées par le creusement et qui sont orientées perpendiculairement à la dimension longitudinale du véhicule S, à savoir à nouveau la direction d'avant/arrière Il est préférable d'utiliser des barres 30 ou clavettes rondes du fait qu'elles sont plus faciles à couler et qu'elles présentent la capacité de fournir un support résistant au cisaillement même lorsque le couteau s'use Cependant, on peut également utiliser des clavettes à section carrée ou hexagonale La caractéristique de par35 tage de la charge assuré par les évidements 34 et les cla- vettes 31 a rendu possible d'utiliser des adaptateurs et des couteaux au moins deux fois plus étroits que ceux représentés dans le brevet des EUA N 3 685 177 et d'obtenir, de ce fait, une meilleure résistance à la flexion 5 de la lame Lorsque les bords d'usure ou couteaux de la décapeuse se déplacent dans de la matière meuble, la clavette 31 n'intervient pas Cependant, lorsqu'une pierre encastrée ou un point dur, tel qu'un gros amas de saletés, a été heurté, la structure de l'invention s'est avérée O 10 réus sir parfaitement au fait de résister à la rupture du couteau ou de l'adaptateur, étant donné que la combinaison adaptateur- couteau adjacente partage une partie de la charge En général, on a trouvé que l'addition des clavettes 31 accroissait la résistance totale des ensembles d'au 15 moins 25 % environ. On a représenté le verrou 28 en plus de détail sur les Fig 10 et 12 Il est positionné dans deux ouvertures alignées 35 et 36 espacées l'une de l'autre formées dans le bord d'usure ou couteau 24 (voir les Fig 6 et 10) et dans une ouverture 37 formée dans le rebord 26 et qui peut être placee en alignement avec les ouvertures 35 et 36 (voir les Fig 6 et O 10) Par exemple, lorsqu'on déplace le couteau 24 vers l'arrière, c'est-a-dire dans le sens de la flèche de la Fig 6, une languette 38 s'étendant vers l'arrière formée sur le couteau 24 pénètre dans une emboiture 39 formée sur la surface supérieure de l'adaptateur 23 Une fois que la languette 38 a été convenablement engagee dans l'emboiture 39, les ouvertures 35, 36 sont alignées avec l'ouverture 37 Ensuite, on peut introduire le 30 verrou 28 Le verrou 28 diffère du verrou habituellement employé en ce sens qu'il peut être déformé pour sa mise en place ou son enlèvement non au moyen d'une force orientée parallèlement au sens du mouvement de montage, (la flèche sur la Fig 6) mais par une force exercée transversalement à la direction de montage Ainsi, le verrou 28 est utilement rigide, par exemple, a l'encontre des forces orientées vers l'avant ou vers l'arrière exercées sur l'adaptateur et le couteau assemblés. A cette fin, le verrou est composé de deux branches 5 40 et 41 -voir la Fig 10 Les branches sont reliées entre elles au moyen d'un ressort de compression 42 dont les extrémités 43 sont incorporées aux bras lors de leur coulée ou sont soudées à ces bras, comme représenté sur les Fig 10 et 12 En outre, chaque branche 40, 41 est munie 10 d'une encoche 44 (voir la partie gauche de la Fig 10) qui s'enclenche sur un profil de forme correspondante formé sur les parois latérales délimitant l'ouverture de l'adaptateur 23 ou 23 a, c'est-à-dire les parois latérales de l'ouverture 37. Lorsque les ouvertures 35, 36, 37 sont alignées, on met facilement en place le verrou 28 en l'enfonçant en position à l'aide d'une petite masse ou marteau H, comme représenté sur la Fig 8, qui montre l'enlèvement du verrou Le ressort de compression 42 se comprime sous l'action 20 de came engendrée par la coopération intérieure de la surface inférieure inclinée 45 (voir à nouveau la partie gauche de la Fig 10) avec le profil 46 en forme d'épaulement de la paroi latérale de l'ouverture 37 Lorsque le verrou est plus complètement enfoncé l'action de came en25 tre les surfaces 45 et 46 cesse et le ressort de compression 42 enclenche brusquement les branches 40, 41 en place -dans la position représentée sur la Fig 10. Pour empêcher, en outre, le verrou 28 de "cliqueter" (bien qu'il soit sous l'influence du ressort de compres30 sion 42), on utilise des ressorts supplémentaires 47 Ces ressorts en forme de C s'étendent autour des branches, comme représenté sur la Fig 12, et ils sont légèrement comprimés lorsque le verrou 28 est mis en place dans les ouvertures alignées On comprendra que les tolérances que présentent les pièces fabriquées en série sont telles qu'el- les entrainent une variation dans les distances d'espacement et, ainsi, on peut utiliser les ressorts 47 pour empêcher le cliquetis Cependant, il n'est pas indispensable d'utiliser de tels ressorts du fait que, très souvent, les ouvertures se remplissent de terre tassée qui, ellemême, constitue un moyen s'opposant au cliquetis. Pour enlever le verrou, on peut avantageusement utiliser un outil spécial désigné par la référence générale 48 L'outil 48 comporte une face d'extrémité 49 du type plaque qui a une forme globalement trapézoïdale et est muni de pieds 50 en saillie -voir la Fig 7 On introduit la plus grande extrémité de la plaque trapézoïdale 49 dans l'ouverture supérieure 35, de la manière représentée sur la Fig 8 et, également, en coupe partielle, sur la Fig l O. 15 La force exercée par le marteau H a pour effet dé repousser les branches 40, 41 du verrou l'une vers l'autre sous l'action des pieds 50 de l'outil d'extraction Ceci constitue, en pratique, une autre action de martelage les pieds 50 se déplaçant vers le bas le long des parois in20 clinées des branches 40, 41 Ceci, en combinaison avec la force appliquée vers le bas par la plaque 49 provoque le déplacement vers le bas du verrou 28 et,, en partie, hors des ouvertures alignees 35, 36, 37. En général, cette première action d'enlèvement est 25 insuffisante pour enlever complètement le verrou 28 hors des ouvertures alignées 35, 36, 37 Lorsque ceci est le cas, on retourne la plaque 49 de l'outil d'enlèvement 48 de la manière représentée en 49 ' de la Fig 9 et, au moyen de coups de marteau supplémentaires, on enfonce complète30 ment la plaque 49 ' dans les ouvertures alignées 35, 36, 37 de la manière représentee sur la Fig ll qui représente également l'éjection du verrou montré sous une forme partielle en 28 ' Ensuite, on peut retirer le couteau 24 de l'adaptateur 23. L'étape initiale de l'assemblage des couteaux en deux pièces de l'invention consiste à boulonner plusieurs adaptateurs 23 et 23 a dans une disposition côte a côte sur la lame 21 Lorsqu'on désire que certains des couteaux 24 fassent saillie davantage vers l'avant, c'est-à-dire également vers le bas, on utilise alors la rangée centrale et la rangée arrière de boulons par rapport aux rangées intermédiaire et avant, lorsqu'on:d é S i re obtenir un bord tranchant aligné. Ensuite, on monte les couteaux 24 et 24 a de la ma10 nière représentée sur la Fig 6 On introduit une clavette 31 dans l'évidement 30 de la partie gauche de la Fig 6 et les couteaux 24 et 24 a sont déplacés en arrière, dans la direction de la flèche dans la partie centrale de la Fig 6 Le bord ou la surface arrière des couteaux 24 et 24 a a une forme générale en C, vue en coupe verticale, comme on peut le voir en considérant les Fig 3 et 4 Cet évidement s'étend sur toute la largeur des couteaux 24 et 24 a et il reçoit le rebord 26 qui fait saillie vers l'avant à partir de l'adaptateur 23 Lorsque la languette 20 38 pénètre dans l'emboiture 39 et que les ouvertures 35, 36 sont alignées avec l'ouverture 37, on y introduit le verrou 28 en l'enfonçant par exemple avec un marteau, une masse, un maillet, etc les détails de l'introduction et de l'enlèvement du verrou ont été décrits précédemment. 25 On comprendra que le verrou peut, par exemple, être employé dans d'autres instruments de terrassement, par exemple, pour des dents excavatrices, cas dans lequel l'évidement 27 et le rebord 26 peuvent être respectivement réalisés sous la forme d'une douille et d'un nez. 30 R EVE ND I C A T I ONS 1 Une structure ( 22) de couteau en plusieurs pièces comportant plusieurs éléments adaptateurs ( 23) conçus de manière à pouvoir être fixés dans une disposi5 tion côte à côte sur un instrument de terrassement de façon à faire saillie vers l'avant par rapport à cet instrument, un élément ( 24) formant couteau conçu pour pouvoir être monté de manière amovible sur chaque élément adaptateur par un déplacement vers l'arrière par rapport l O à ce dernier et à faire saillie vers l'avant de façon à former un ensemble d'éléments formant couteau disposés côte à côte, chacun de ces éléments ayant la forme générale d'une plaque et comportant des bords latéraux s'étendant vers l'avant, et des moyens de verrouillage ( 28) 15 accouplant de manière séparable chaque élément formant couteau et l'élément adaptateur qui lui est associé, caractérisée en ce qu'une rainure ( 29, 30) s'étendant vers l'avant est formée dans chacun desdits bords latéraux de manière à délimiter un évidement allongé ( 34) globa20 lement tubulaire s'étendant vers l'avant, une clavette allongée ( 31) étant disposée dans chaque évidement et s'étendant vers l'avant de façon à longer à la fois une paire d'éléments adaptateurs et leur élément formant couteau qui leur est associé pour les stabiliser. 2 Structure selon la revendication l, caractérisée en ce que la clavette ( 31) a une section transversale à peu près circulaire. 3 Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que chacun des éléments formant couteau a un bord arrière ( 27) en forme de C formé par une paroi arrière et des parois supérieure et inférieure espacées qui s'étendent vers l'arrière à partir de la paroi arrière, l'élément adaptateur associé ayant une paroi avant ( 26) qui fait face à la paroi arrière de l'élément formant couteau ll et est limité latéralement par les parois latérales de l'élément adaptateur, l'évidement ( 34) étant délimité en partie par les parois supérieure et inférieure espacées l'une de l'autre de l'élément formant couteau et par les parois latérales de l'adaptateur. 4 Structure selon la revendication 1, caractérisee en ce que chaque élément adaptateur ( 23) et l'élément ( 24) formant couteau monté sur lui sont munis d'ouvertures ( 37, 35, 36) susceptibles d'être placées en alignement 10 pour pouvoir recevoir un verrou et en ce qu'il comporte un verrou ( 28) qui s'étend dans les ouvertures lorsqu'elles sont alignées et qui accouple rigidement entre eux les éléments à l'encontre d'un mouvement de désassemblage vers l'avant de l'élément formant couteau, le verrou comportant 15 des moyens élastiques ( 42) pour permettre l'enlèvement du verrou par application d'une force dirigée transversalement a la direction dudit mouvement vers l'arrière. Structure selon la revendication 4, caractérisée en ce que le verrou ( 28) comporte une paire de branches ( 40, 41) agencées de façon à pouvoir s'étendre verticalement à travers les ouvertures ( 35 36, 37) lorsque ces ouvertures sont alignées, les branches étant accouplées entre elles par un ressort ( 42) qui repousse les branches en éloignement l'une de l'autre transversalement à la direc25 tion dudit mouvement vers l'arrière. 6 Structure selon la revendication 5, caractérisée en ce que chacune des branches ( 40, 41) comporte une encoche ( 44) agencée pour pouvoir s'accrocher élastiquement à l'un des éléments. 7 Structure selon la revendication 6, caractérisee en ce que les branches ( 40, 41) comportent des surfaces de came extérieures ( 45) au-dessous des encoches ( 44).