Brevet FR2621443A1 — publié le 19890414

La présente invention concerne les appareils de coupe des machines agricoles servant, de préférence, à tailler les plantes à tiges dures et les arbustes, par exemple des théiers, et a notamment pour objet un couteau à segments pour appareil de coupe de ces machines. On connait, dans le SU.A. 952 153, un couteau à segments pour appareil de coupe d'une machine agricole ayant deux surfaces parallèles inférieure et supérieure, une embase, un bec et des lames dont les bords tranchants ont un profil rectiligne, chacun desdits bords étant for- mé par l'intersection d'un biseau latéral et d'une surface inférieure. Cependant, ce couteau impose de disposer d'une puissance élevée nécessaire pour assurer le processus de coupe des plantes. Cet inconvénient est dû au fait que les lames du couteau, dont les bords tranchants ont un profil rectiligne, assurent une coupe oblique des plantes, ce qui est beaucoup moins avantageux que la coupe en glissement. On connait également, dans le SU.A. 917 767, un couteau à segments comprenant des faces supérieure et inf4- rieure parallèles, un moyen d'entraînement, une embase et des lames dont les bords tranchants ont un motif recourbé, chacun desdits bords étant formé par l'intersection des biseaux latéral et inférieur. Ce couteau a une épaisseur constante suivant la longueur des lames. Cependant, ce couteau a également besoin d'une puissance élevée pour assurer le processus de coupe des plantes, surtout des rameaux des arbustes (des tiges du- res de certaines espèces), dont le diamètre dépasse la largeur totale des lames du segment de coupe et du con- tre-segment. Cela est de à ce qu'au cours de la pénétra- tion de la lame dans un rameau à couper ce dernier est déformé par les biseaux latéraux et, lorsque la profon- deur de l'entaille ne dépasse pas la largeur de la lame, la pénétration du segment s'opère avec le minimum d'éner- gie nécessaire grâce à la transformation cinématique de l'angle de l'affûtage de la lame et à la coupe en glisse- ment, Par comparaison à la coupe oblique, la coupe en glissement assure un gain en force pour la profondeur de l'entaille égale à la largeur de la lame du segment grâce à la réduction de la déformation du matériau et au trans- fert de la force de frottement de la direction normale à la direction tangentielle, Pendant la pénétration ultérieure de la lame de segment dans un rameau à couper, les biseaux de la lame provoquent, par suite de l'épaisseur constante de la lame, la déformation du bois de la plante sur toute la hauteur et la longueur de l'entaille, qui crott jusqu'à atteindre la valeur du diamètre du rameau à couper, ce qui aboutit à l'accroissement maximal des forces de résistance à la déformation des tiges sous l'action des biseaux latéral et inférieur, et des forces de frottement du bois contre les biseaux latéral et inférieur ainsi que contre les fa- ces supérieure et inférieure. On s'est donc proposé de créer un couteau à segments pour appareil de coupe d'une machine agricole dans lequel les lames sont réalisées de manière à réduire la force de résistance à la coupe des rameaux à couper, à augmenter la profondeur et la largeur de l'entaille tout en diminuant sa hauteur, et à diminuer ainsi la déforma- tion du bois et la puissance nécessaire pour couper les rameaux. Le problème, ainsi posé, est résolu à l'aide d'un couteau à segments pour appareil de coupe d'une ma- chine agricole comportant des faces supérieure et infé- rieure parallèles, des lames à profil curviligne, des arê- tes tranchantes formées, chacune, par l'intersection du biseau latéral avec le biseau inférieurs un moyen d'en- trainement, une embase et un bec, caractérisé, selon l'in- vention, en ce que l'épaisseur des lames est variable sui- vant la longueur et croit progressivement du bec vers l'embase, Selon le node de réalisation de l'inventionf l'épaisseur variable de la lame est obtenue grâce à la formation, sur la face supérieure du couteau, suivant le contour des lames, de faces supplémentaires inclinées par rapport à la face inférieure et allant de l'embase jusqu'au bec du couteau à segments. Il est avantageux que les faces inclinées supplémentaires forment, en conjugai- son avec la face supérieure du couteau à segments, une nervure de rigidité. En réalisant les lames de couteau avec une épais- 19 seur variable suivant la longueur, on réduit la hauteur de l'entaille au fur et à mesure de la pénétration de la lame dans le matériau (rameau) à couper et, par conséquent, la déformation du bois. Il en résulte une diminution de la force de résistance à la déformation du bois des rameaux sous l'action du biseau latéral et de la force de frotte- ment du bois contre les biseaux latéral et inférieur ainsi que contre les faces supérieure et inférieure, ce qui con- tribue à diminuer la consommation d'énergie pour le pro- cessus de coupe des rameaux. La réalisation de la nervure de rigidité permet d'assurer la rigidité du couteau à segments dans le plan transversal et, de ce fait, d'éviter que les arêtes des lames des segments de coupe et de contre-segments se heur- tent dans l'appareil de coupe, En comparaison avec des couteaux à segments con- nus, les propriétés indiquées du couteau à segment suivant l'invention permettent de réduire sensiblement la consom- mation d'énergie pour le processus de coupe des rameaux, ce qui permet, si les appareils de coupe sont équipés du couteau à segments proposé, d'utiliser une puissance mini- male. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lecture de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif avec références aux dessins non limitatifs annexes dans lesquels: - la Figure 1 représente une vue de dessus d'un couteau à segment conforme à l'invention; - la Figure 2 représente le couteau à segments de la Figure 1, en vue de face; - la Figure 3 illustre un autre mode de réalisation du couteau à segments en vue de dessus; - la Figure 4 est une vue de face du couteau à segments représenté sur la Figure 3; - la Figure 5 est une vue de côté du couteau à segments représenté sur la Figure 3; - la Figure 6 montre une partie de l'appareil de coupe équipé des couteaux à segments selon l'invention. Le couteau à segment de l'appareil de coupe d'une machine agricole comprend un bec 1 (Figure 1), une embase 2, un moyen d'entraînement 3, une face supérieure 4 (Figure 2) et une face inférieure 5, des lames 6 et 7. profil cur- viligne comportant des arêtes tranchantes, respectivement, 8 et 9. L'arête tranchante 8 de la lame 6 est formée par le biseau latéral 10 et le biseau inférieur 11 et l'arête tranchante 9 de la lame 7 est formée par le biseau latéral 12 et le biseau inférieur 13. Les lames 6 et 7 présentent, suivant leur lon- gueur, une épaisseur h variable qui croit progressivement depuis le bec jusqu'à la base 2, c'est-à-dire à partir de l'épaisseur h jusqu'à l'épaisseur h1. Selon un autre mode de réalisation représenté aux Figures 3 à 5, le couteau à lames 6 et 7 à épaisseur variable, comporte, sur la face supérieure 4 suivant le contour des lames 6 et 7, des faces supplémentaires 14 et respectivement, inclinées par rapport à la face infé- rieure 5 et allant depuis l'embase 2 jusqu'au bec 1, Ces faces supplémentaires 14 et 15 forment, en conjugaison avec la face supérieure 4j une nervure de rigidité 16. Le couteau à segments faisant objet de l'inven- tion trouve son application dans les appareils de coupe de machine agricole, L'appareil de coupe comporte un con- tre-couteau 17 (Figure 6) muni de segments 18 et de cou- teaux à segments 19 selon l'invention montés mobiles sur le contrecouteau 17 par l'intermédiaire des axes 20 et accouplés audit contrecouteau 17 par l'intermédiaire des axes 21, Aux endroits ot sont disposés les axes 20, il est prévu des rainures longitudinales 22 sur le contre- couteau 17 et des rainures transversales 23 sur les cou- teaux à segments 19, Les couteaux à segments 19 et le contre-couteau 17 sont montés sur une barre 24, dont les axes 20 s'enga- gent dans les rainures longitudinales 22 du contre-couteau 17 et les rainures transversales 23 du couteau à segments 19, Les segments 18, appelés contre-segments dans le texte qui va suivre, comportent des faces supérieure-et inférieu- re parallèles, des lames de coupe dont les arêtes tranchan- tes 25 et 26 ont un profil curviligne (concave) et formées, selon l'invention, par les biseaux latéraux et la surface inférieure. L'appareil de coupe utilisant le couteau à seg- ments selon l'invention fonctionne de la façon suivante. Le mouvement rectiligne alternatif du contre-cou- teau 17 (Figure 6) animé par la commande (non représentée sur la Figure 6) est transmis par les axes 21 aux couteaux à segments 1 et est transformé par l'intermédiaire des axes 20 fixés sur la barre 24 en mouvement oscillatoire des couteaux à segments 19. Les rainures longitudinales 22 du contre-couteau 17 et les rainures transversales 23 des couteaux à segments 19 assurent la cinématique du mouvement rectiligne alterna- tif des segments 18 du contre-couteau 17 et du mouvement oscillatoire de rencontre des couteaux à segments 19 assu- rant le coincement et la coupe des rameaux pénétrés dans les ouvertures existant entre chaque paire des contre-seg- ments 18 et des segments de coupe 19, Le processus de coupe d'un rameau coincé dans l'ouverture formée par les couteaux. segments 19 et les contre-segments 18 s'effectue de la manière suivante. En pénétrant dans le bois du rameau, l'arête tranchante 8 effectue le serrage préalable des couches du bois de rameau puis elle les coupe au moment o se forme la contrainte de destruction de au contact avec l'arête tranchante 8. Simultanément avec la destruction des couches suivantes du bois par l'arête tranchante 8 de la lame 6, le biseau latéral 10, le biseau inférieur 11 de la lame 6 du couteau à segments et le biseau de la lame 25 ou 26 du contre-segment 18 commencent à déformer les couches déjà coupées. Au fur et à mesure de la pénétration de la lame 6 dans le rameau à couper, le biseau 10 ou 11 et, par exemple, le biseau de la lame 26 subissent l'action crois- sante des forces de résistance à la compression dirigées dans le sens opposé à la direction du déplacement des bi- seaux et des forces de résistance à la déflexion dirigées perpendiculairement à la face inférieure. De plus, les biseaux participant à la coupe subissent l'action des for- ces de résistance à la déformation du bois, qui constituent la somme de projections des forces de résistance à la com- pression et des forces de résistance à la déflexion sur la direction de la normale aux biseaux participant à la coupe. Les forces normales de résistance à la déforma- tion du bois font naître des forces de frottement agissant sur les biseaux 10 et 11 et les biseaux du contre-segment ainsi que sur la face inférieure 5 du couteau à segments 19 et la face inférieure du contre-segment 18 qui partici- pent à la coupe, Pendant cette phase, la somme des forces de ré- sistance à la déformation du bois du rameau agissant sur les biseaux 10 et 11 de la lame 6 est beaucoup plus petite que la force de résistance à la déformation du bois du ra- meau agissant sur le biseau de la lame du contre-segment 18, Cet état de chose est dû à ce que le mouvement oscil- latoire du couteau à segments 19e le profil convexe de l'arête tranchante 8 et la forme des surfaces des biseaux et 11l assurent une diminution de l'angle d'affQtage de la lame 6 dans le sens de déplacement des points de l'arête tranchante 8. L'angle d'affetage de la lame du contre-cou- teau 18 reste constant dans le sens de vitesse du mouvement alternatif. De plus, la lame de coupe 6 réalise simultané- ment la destruction des couches du bois de..rameau par l'a- rête tranchante 8 et leur déformation par les biseaux 10 et 11 sur une longueur plus petite par comparaison à celle de la lame du contre-segment 18, ce qui est conditionné par l'arête tranchante convexe du couteau à segments 19, l'arête tranchante concave du contre-segment 18 et la sec- tion convexe (circonférence ou ellipse) d'un rameau. La finesse de l'arête tranchante convexe 8 animée d'un mouve- ment oscillatoire dans le couteau à segments 19 diminue au cours de son déplacement angulaire tandis que la finesse des arêtes tranchantes concave 25 ou 26 du contre-segment reste constante. Les conditions susmentionnées de travail de la lame de coupe 6 du couteau à segments 19 assurent, en com- paraison avec les conditions de travail de la lame de cou- pe du contre-segment 18, une diminution de la force de ré- sistance à la déformation du bois d'un rameau grâce au couteau à segments 19, ce qui conditionne une profondeur plus grande de pénétration de la lame de coupe 6 dans le rameau à couper, La composante des forces de résistance à la dé- flexion agissant sur les biseaux 10 et 11 du couteau à segments 19 et la force de résistance à la déflexion s'opposant au biseau du contre-segment 18 provoquent une flexion de rencontre des segments 19 et 18 dans les plans vertical et longitudinal. A mesure que la lame 6 du couteau à segments 19 pénètre dans le rameau à couper sur une profondeur plus grande que la largeur du biseau 10, la face inclinée 14 assure une diminution progressive de la largeur du biseau 10 et de l'épaisseur de la lame 6 coupant le rameau, Ceci détermine la diminution de la hauteur de l'entaille dans le rameau avec une augmentation de sa profondeur, 262 1 443 LA diminution de la hauteur avec l'augmentation de l'entaille dans le rameau et l'augmentation simultanée de la longueur de l'entaille, qui sont fonction de la for- me de la lame 6 et de la section du rameau à l'endroit de coupe, permettent de réduire au minimum le volume de la déformation du bois d'un rameau pendant la coupe, ce qui réduit au minimum les forces de résistance à la compres- sion et à la déflexion agissant sur le biseau 10 de la la- me 6 du couteau segment 19. La diminution des forces de résistance à la compression et à la déflexion agissant sur le biseau 10 jusqu'à la valeur minimale provoque la dimi- nution jusqu'à la valeur minimale de la force normale et, avec cela, la diminution de la force de frottement du bois contre les biseaux 10, 11, et les faces 4 et 5. La flexion de rencontre du couteau à segments 19 et des segments 18 du contre-couteau 17 qui apparaît pen- dant la coupe due à l'action des forces de résistance à la déflexion, est compensée par la distance séparant l'arête tranchante 8 de la face 5 du couteau à segments 19 formé par le biseau inférieur 11, ce qui exclut le contact et l'ébréchage des arêtes tranchantes 8 et 25 ou 26. La largeur de la face inclinée 14 assure la cou- pe libre du rameau, sans que ce dernier bute, pendant le processus de coupe, contre la nervure.de rigidité 16, ce qui contribue a l'élévation de la résistance à la flexion du couteau segment 19 dans le plan vertical et longitudi- nal. Le fait de réduire au minimum la totalité des forces réactives de la résistance agissant sur les biseaux 10 et 11 de la lame 6 et la face 5 du couteau à segments 19 permet de réaliser la coupe de la principale partie de la section d'un rameau et de diminuer la consommation d'énergie nécessaire pour assurer le processus de coupe des rameaux, des arbustes et des plantes à tiges dures, dont le diamètre est plus grand que la largeur totale des biseaux latéraux du couteau à segments 19 et du contre- segment 18, REVENDICATIONS 1, Couteau à segments pour appareil de coupe d'une machine agricole comportant des faces supérieure (4) et inférieure (5) parallèles, des lames (6-et 7) ayant des arêtes tranchantes (8 et 9) à profil curvili- gne, formées, chacune, par l'intersection d'un biseau latéral avec un biseau inférieur, un moyen d'entraînement (3), une embase (2) et un bec (1), caractérisé en ce que l'épaisseur des lames (6 et 7) est variable suivant la longueur et croit progressivement du bec (1) jusqu'à l'embase (2). 2. Couteau à segments selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, sur la face supérieure (4) du couteau suivant le contour des lames, des faces supplémentaires (14 et 15) inclinées par rapport a la face inférieure (5) et allant de l'embase (2) jusqu'au bec (1). 3. Couteau à segments selon la revendication 2, caractérisé en ce que les faces supplémentaires (14 et 15) forment avec la face supérieure (4) une nervure de rigidité (16).