Brevet FR2630286A1 — publié le 19891027

"Appareil à disques pour le travail en profondeur du sol" La présente invention concerne un appareil à disques rotatifs, notamment de grand diamètre, pour le travail en profondeur d'un sol encombré de souches ou de rochers. Cet appareil est destiné plus particulièrement mais non exclusivement, au travail du sol dans les plantations forestieres. On connaît déjà, par le brevet français N" 8G 04857 / 2 476 968 au nom des Demandeurs, un appareil à disques pour le travail du sol, comprenant un cadre rectangulaire prévu pour être porté ou tracté par un véhicule, et supportant des rangées de disques tous disposés obliquement par rapport à la direction d'avance de l'appareil, chaque disque étant supporté individuellement par un dispositif permettant lteffacement de ce disque sur un obstacle.Dans le cas du brevet précité, le dispositif qui supporte chaque disque et permet son effacement comprend un bras-support de ce disque, un bras rigide et un ressort à lames ; ces trois organes, superposés, sont tous articulés à une première extrémité sur une chape, elle-même liée à une traverse du cadre rectangulaire de l'appareil, tandis que les autres extrémités des même organes sont toutes articulées à une même pièce mobile, dite "basculeur". La disposition est telle que, lors du franchissement d'un obstacle, par exemple souche ou rocher, la réaction due au ressort à lames reste pratiquement stationnaire au fur et à mesure de la montée du disque sur l'obstacle. Après franchissement de l'obstacle, le disque est automatiquement ramené dans sa position normale de travail. Ce dispositif d'effacement des disques, purement mécanique, est satisfaisant pour un appareil avec disques de diamètre petit ou moyen, qui n'est pas soumis à des conditions d'emploi trop rudes. Toutefois, il est apparu nécessaire d'apporter des solutions techniques différentes et améliorées, pour des appareils de forte capacité, avec des disques de grand diamètre, travaillant à des profondeurs importantes et soumis à des conditions d'utilisation beaucoup plus dures, sachant que - sur des obstacles importants, les disques encaissent des chocs de plein fouet extrêmement brutaux -- dans des terrains très encombrés de débris de coupe ou autres, ceux-ci provoquent souvent des bourrages importants en avant des disques. En outre, dans le cas de disques de grand diamètre travaillant en profondeur, la pression au sol exercée sur les- disques doit être importante notamment en terrain dur, et on rencontre là une difficulté supplémentaire pour commander un effacement rapide et de grande ampleur d'un disque lorsqu'un gros obstacle se présente sur le trajet de ce disque. La présente invention vise à résoudre le problème ici posé. A cet effet, l'invention a pour objet un appareil à disques rotatifs, notamment de grand diamètre, pour le travail en profondeur du sol, plus particulièrement dans les plantations forestières, cet appareil comprenant un cadre prévu pour être porté ou tracté par un véhicule, et supportant des rangées de disques rotatifs disposés obliquement par rapport à la direction d'avance de l'appareil, chaque disque étant supporté individuellement par un dispositif permettant l'effacement de ce disque sur un obstacle ; le dispositif de support et d'effacement de chaque disque comprend, de façon connue en soi, un bras-support du disque articulé par une extrémité sur une chape liée au cadre, et conformément à l'invention il comprend encore un bras de commande articulé par une extrémité à la chape et surmontant le bras-support du disque considéré, le bras de commande possédant un point relié par l'intermédiaire d'un vérin à ladite chape, et ce bras de commande portant un sabot s'étendant vers le bas en avant du disque, l'ensemble mobile formé par le bras de commande et par le sabot portant une première butée dirigée vers le bas et une seconde butée dirigée vers le haut, entre lesquelles passe le bras-support du disque. Le vérin associé à chaque disque est notamment un vérin oléo-pneumatique, relié à un accumulateur de gaz, ce vérin reliant un point situé vers l'extrémité libre du bras de commande à un point situé sur la chape, à une faible hauteur au-dessus de l'axe d'articulation du bras de commande sur la même chape. L'appui de chaque disque sur le sol résulte ainsi de l'action d'un vérin, transmise par la première butée au bras-support du disque. Dans la disposition retenue, l'axe du vérin forme un angle de faible valeur avec la direction duras de commande, ce qui permet un déplacement vertical important du disque pour une très faible course du piston du vérin, donc avec une variation de pression réduite. La pression du disque sur le sol peut être ajustée par le tarage du vérin ou par le choix de l'orientation de son axe ; à cet effet, il est facile de prévoir sur la chape au moins deux positions possibles, situées à des niveaux distincts, pour le point de liaison du vérin avec cette chape. De cette manière, la pression du'disque sur le sol peut être notamment augmentée, pour travailler en terrain dur. Chaque vérin, associé à un disque, peut être relié à un accumulateur de gaz propre à ce disque, les dispositifs de support et d'effacement des disques étant ainsi tous rendus entièrement indépendants les uns des autres. Dans une variante, tous les vérins associés aux disques d'une même rangée sont reliés à un accumulateur de gaz commun à tous ces disques, auquel cas on obtient une autocompensation du débattement vertical de chaque disque par rapport aux autres disques de la même rangée. Selon une forme de réalisation de l'invention, le bras de commande est conformé en double bras, tandis que le sabot forme une double lame à bord inférieur incliné, s'étendant de part et d'autre du bras-support du disque. Suivant des caractéristiques complémentaires, la première butée est fixée au point de liaison du bras de commande et du vérin, tandis que la seconde butée est fixée à l'arrière du sabot, en regard de la première butée. Le sabot, qui pivote avec le bras de commande, encaisse le premier choc sur les gros obstacles et il sert ainsi de détecteur d'obstacles pour le disque associé, ce sabot intervenant en deux temps - commençant à pivoter vers le haut, le sabot agit sur le vérin par lrintermédiaire du bras de commande : le vérin se rétracte, tandis que la première butée est levée - après être remonté d'une certaine hauteur, en s'effaçant lui-même devant l'obstacle, le sabot transmet son mouvement ascendant au bras-support du disque, par l'intermédiaire de la seconde butée. Ces deux phases du mouvement du sabot, et des organes qui lui sont liés, sont contrôlées par l'accumulateur de gaz dont la pression de fonctionnement a été initialement choisie. Une fois l'obstacle franchi par le disque, ce dernier est sollicité vers le bas par le vérin, agissant sur le bras-support par l'intermédiaire de la première butée, le sabot revenant alors lui aussi à sa position basse. Selon une autre caractéristique de l'invention, le bras-support de chaque disque est de section ronde et forme un coude à son extrémité éloignée de la chape, tandis que le disque est porté par un palier solidaire d'un manchon monté autour de l'extrémité coudée du bras-support, des moyens étant prévus pour solidariser le manchon avec l'extrémité du bras-support tout en permettant un réglage d'orientation du disque en fonction des conditions de travail. Plus particulièrement, on peut prévoir sur le manchon précité, et sur l'extrémité coudée du bras-support du disque, deux paires respectives de goussets diamétralement opposés réunis deux à deux par des boulons, avec possibilité d'insertion de cales entre ces goussets. Avantageusement, la chape associée à chaque disque est montée tournante, autour d'un axe sensiblement vertical, sur une traverse du cadre de l'appareil ; le débattement latéral de la chape est limité élastiquement de part et d'autre d'une position moyenne, pour laquelle le plan du disque forme un angle déterminé par rapport à la direction longitudinale de l'appareil. Cette possibilité complémentaire d'un débattement latéral de chaque disque contribue à atténuer la brutalité des chocs, lors de la rencontre d'obstacles, le disque ayant tendance à "riper" en même temps qu'il s'élève sur les obstacles. De préférence, le plan de chaque disque, vu par l'avant ou - par l'arrière, est aussi incliné par rapport à la verticale dans un sens déterminé,. tandis que le dispositif de support et d'effacement associée à ce disque est situé dans un plan possédant, par rapport à la verticale, une inclinaison de sens inverse de celle du plan. du disque. Cette disposition permet d'absorber une partie des efforts s'exerçant sur le dispositif, en particulier les efforts qui s' exercent sur les axes d'articulation horizontaux. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de cet appareil à disques pour le travail en profondeur du sol Figure 1 est une vue d'ensemble, en plan par dessus, d'un appareil conforme à l'invention, pourvu de deux rangées de disques Figure 2 est une vue de face montrant un disque de l'appareil de figure 1, avec son dispositif de support et d'effacement Figure 3 est une vue par l'arrière du disque et de son dispositif de support et d'effacement Figure 4 est une vue en perspective du dispositif de support et d'effacement du disque Figure 5 est une vue en coupe, illustrant -un détail de ce dispositif de support et d'effacement du disque. L'appareil pour le travail du sol, représenté dans son ensemble sur la figure 1, comprend un cadre rectangulaire 1, formé par deux longerons 2,3 et par deux traverses 4,5 dont l'une 4 est reliée à une timonerie 6. Grâce à la timonerie 6, l'appareil peut être accouplé à un dispositif classique à vérins dit "relevage trois points", équipant un véhicule porteur. Dans une variante, des roues porteuses 7,8 peut être montées respectivement sur les deux longerons 2,3 qui constituent les petits côtés du cadre rectangulaire 1, l'appareil étant dans ce cas tracté par un véhicule. Les deux traverses 4,5 qui forment les grands côtés du cadre rectangulaire 1 portent, chacune, une rangée de disques rotatifs 9, chaque disque 9 étant monté de façon indépendante par l'intermédiaire d'un dispositif de support et d'effacement 10. Si l'on considère l'appareil vu en plan par dessus, comme le montre la figure 1, les disques 9 apparaissent situés dans des plans faisant un angle A par rapport à la direction longitudinale de l'appareil, autrement dit par rapport aux longerons 2, 3. Tous les disques 9 de la rangée "avant" sont parallèles entre eux. Tous les autres disques 9, appartenant à la rangée "arrière", sont aussi parallèles entre eux mais leur orientation est inversée, par rapport aux disques 9 de la rangée "avant". Cette disposition assure un auto-équilibrage dé l'appareil,.en cours de travail. De plus, comme le montre la figure 3, le plan de chaque disque 9 vu par l'avant ou par l'arrière forme un certain angle B par rapport à un plan vertical, orienté suivant la direction longitudinale de l'appareil. On décrira, maintenant, le détail du dispositif de support et d'effacement 10 d'un disque 9, en se référant notamment aux figures 2 à 4 Le dispositif 10 comprend à l'avant une chape 11, montée tournante autour d'un axe sensiblement vertical sur la traverse 4 ou 5 du cadre rectangulaire 1, d'une manière qui sera précisée plus bas. A sa partie inférieure, la chape 11 comporte un axe horizontal 12 sur lequel est articulée une extrémité d'un bras-support 13, ou " age", à l'autre extrémité duquel est monté le disque 9. La chape 11 comporte, à hauteur intermédiaire, un autre axe horizontal 14 sur lequel est articulé un double bras de commande 15, surmontant le bras-support 13. Le double bras de commande 15 porte un sabot 16, en forme de double lame s'étendant vers le bas en avant du disque .9, de part et d'autre du bras-support 13 de ce disque 9. A l'avant, le sabot 16 est fixé directement au double bras 15, près de la chape Il ; à l'arrière le sabot 16 est raccordé par-une double tige de liaison 17 à un point 18 situé vers l'extrémité libre du double bras 15. Le bord inférieur du sabot 16 est incliné en s'abaissant dans le sens inverse de l'avance de l'appareil. Une première butée 19 est fixée sur le double bras 15 au point 18, cette première butée 19 étant dirigée vers le bas. Une seconde butée 2G est fixée à l'arrière du sabot 16, cette seconde butée 19 étant tournée vers le haut et située en regard de la première butée 19. Le bras-support 13 du disque 9 passe entre les deux butées 19 et 20, qui lui laissent un certain débattement vertical. La chape 11 comporte encore, vers sa partie supérieure, un troisième axe d'articulation horizontal 21, qui est relié par l'intermédiaire d'un vérin 22 au point 18 situé à l'extrémité libre du double bras 15. Le vérin 22 est un vérin oléo-pneumatique, relié par un conduit 23 à un accumulateur de gaz 24, notamment d'azote ou d'un autre gaz neutre. L'angle C, formé par l'axe du vérin 22 et par le double bras de commande 15, peut être modifié en prévoyant plusieurs positions possibles de l'axe d'articulation 21, à des niveaux distincts sur la chape 11, comme le montre la figure 2. En se référant à la figure 4, la chape 11, montée tournante autour d'un axe sensiblement vertical 25 par exemple sur la traverse avant 4, a son débattement limité par des rondelles élastiques 26, qui coopèrent avec des oreilles latérales 27 formées de part et d'autre de la chape 11. Le débattement latéral de l'ensemble formé par chaque disque 9 et par le dispositif de support et d'effacement 10 correspondant est ainsi limité élastiquement, de part et d'autre d'une position moyenne. Le bras-support 13 du disque 9, ou "age", est un bras métallique plein, de section ronde, dont l'extrémité éloignée de la chape 11 est coudée vers le bas et est emboîtée dans un manchon 28, comme le montre notamment la figure 5. Le manchon 28 est lui-même solidaire d'un palier.29 qui porte le disque 9 en permettant la rotation de ce dernier autour de son axe - voir aussi figure 3. Deux paires de goussets diamétralement opposés, respectivement 30 et 31, sont soudées respectivement l'une sur le manchon 28, l'autre sur l'extrémité coudée du bras-support 15, ces goussets 30 et 31 étant réunis entre eux par des boulons 32. Ce montage détermine l'orientation exacte du disque 9 par rapport à la direction longitudinale de l'appareil, autrement dit l'angle A défini plus haut. I1 est possible, au moyen de cales non représentées insérées entre les goussets 30 et 31, de modifier légèrement cette orientation du disque 9, suivant les conditions de travail. Enfin, en se référant de nouveau à la figure 2, on note que l'ensemble du dispositif de support et d'effacement 10, comprenant la chape Il, le bras-support 13, etc... est incliné par rapport à un plan vertical orienté longitudinalement, cette inclinaison d'un certain angle D étant de sens inverse de l'inclinaison B du disque 9 par rapport au même plan vertical. En cours de travail, chaque disque 9 est appuyé vers le bas au moyen du vérin 22 correspondant. Ce vérin 22, mis à la pression choisie en liaison avec son accumulateur de gaz 24, exerce sur le bras-support 13, donc sur le disque 9, par l'intermédiaire de la butée supérieure 19, une force orientée de haut en bas, d'intensité égale à F sin C, F étant la force du vérin 22 et C l'angle défini plus haut. En raison de la faible valeur de cet angle C, le déplacement vertical du disque 9 se fait avec une très faible course du piston du vérin 22, donc avec une variation de pression très 4imitée. On comprend que la force d'appui du disque 9 sur le sol peut être modifiée soit par un tarage différent de vérin 22, modifiant sa propre force F, soit par une modification de l'angle C résultant, comme déjà indiqué ci-dessus, du choix de la position de l'axe d'articulation 21 de ce vérin 22 sur la chape 11. On a considéré jusqu'ici des disques 9 montés individuellement et fonctionnant de façon entièrement indépendante les uns des autres, chaque dispositif de support et d'effacement 10 possédant son propre accumulateur de gaz 24, relié seulement au vérin 22 correspondant. Selon une variante, un même accumulateur central peut être relié à tous les vérins 22 associés aux disques 9 d'une même rangée ; dans ce cas, il existe une autocompensation du débattement vertical de chaque disque 9, par rapport aux autres disques 9 de la même rangée. Lorsqu'un disque 9 rencontre un obstacle relativement petit, il se soulève simplement en roulant sur l'obstacle puis, cet obstacle franchi, le disque 9 est de nouveau abaissé et pressé par l'action du vérin 22 et de la butée 19. En cas de rencontre d'un gros obstacle sur le trajet d'un disque 9, le sabot 16 situé en avant du disque 9 encaisse le premier choc sur l'obstacle et, s'effaçant vers le haut sur l'obstacle, ce sabot 16 joue alors un double rôle Par sa liaison directe avec le point 18, le-sabot 16 pivotant vers le haut autour de l'axe horizontal 14 agit d'abord sur le vérin 22 en commandant la rétraction de ce vérin, s'accompagnant d'une levée de la butée supérieure 19 ; le disque 9 n'est pas encore effacé et continue de rouler. Après une certaine course de montée, le sabot 16 vient exercer une poussée sur le haut sur le bras-support 13 par l'intermédiaire de la butée inférieure 20. Le bras-support 13 est ainsi soulevé et le disque 9 s'efface sur l'obstacle, tandis que le vérin 22 est davantage rétracté. Une fois l'obstacle franchi, le double bras de commande 15 sollicité vers le bas par le vérin 22 appuie sur le bras-support 13 par l'intermédiaire de la butée supérieure 19, et le disque 9 est ramené dans sa position normale de travail, tandis que le sabot 16 retrouve sa position initiale. Ces mouvements du sabot 16 sont contrôlés par l'accumulateur de gaz 24 dont la pression a été préalablement réglée à la valeur voulue. De plus, à la rencontre d'un obstacle, le débattement latéral limité permis par l'articulation de la chape 11 autour de l'axe vertical 12 permet au disque 9 et/ou au sabot 16 de "riper" en même temps qu'il s'élève sur l'obstacle ; la brutalité du choc en est diminuée d'autant. Le fonctionnement décrit précédemment concerne aussi bien des obstacles fixes, tels que souches et rochers, que des obstacles constitués par des amoncellements de débris de coupe ou autres, pouvant encombrer des terrains et provoquer des bourrages importants en avant des disques 9, s'il n'y avait pas effacement de ces derniers. La structure de l'appareil, et son fonctionnement, conviennent plus particulièrement à un appareil lourd, équipé de disques 9 de grand diamètre, par exemple de l'ordre d'un mètre ou plus, exerçant une pression au sol élevée; et travaillant en profondeur en étant confronté à des conditions d'utilisation difficiles. Comme il va de soi, I'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cet appareil à disques pour le travail en profondeur du sol qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas de l'esprit de l'invention - en prévoyant éventuellement un ou plusieurs réglages supplémentaires, notamment un réglage de l'angle A formé par le plan de chaque disque 9 avec la direction longitudinale de l'appareil, ce qui peut être réalisé au moyen d'un excentrique monté sur le pivot d'assujetissement de chaque dispositif 10 au cadre 1 - en modifiant certains détails, par exemple en réalisant la butée comme une-genouillère de raidissement, au niveau du point d'appui sur le sabot 16, cette dernière disposition pouvant s'avérer très utile en terrain dur. REVENDICATIONS 1. Appareil à disques rotatifs, notamment de grand diamètre, pour le travail en profondeur du sol, plus particulièrement dans les plantations forestières, cet appareil comprenant un cadre (1) prévu pour être porté ou tracté par un véhicule, et supportant des rangées de disques rotatifs (9) disposés obliquement par rapport à la direction d'avance de l'appareil, chaque disque (9) étant supporté individuellement par un dispositif (10) permettant l'effacement de ce disque sur un obstacle, le dispositif (10) comprenant un bras-suppqrt (13) du disque (9) articulé par une extrémité sur une chape (11) liée au cadre (1), caractérisé en ce que le dispositif (10) de support et d'effacement de chaque disque (9) comprend encore un bras de commande (15) articulé par une extrémité à la chape (11) et surmontant le bras-support (13) de ce disque (9), le bras de commande (15) possédant un point (18) relié par l'intermédiaire d'un vérin (22) à ladite chape (17), et ce bras de commande (15) portant un sabot (16) s'étendant vers le bas en avant du disque (9), l'ensemble mobile formé par le bras de commande (15) et par le sabot (16) portant une première butée (19) dirigée vers le bas et une seconde butée (20) dirigée vers le haut, entre lesquelles passe le bras-support (13) du disque (9). 2. Appareil à disques pour le travail en profondeur du sol, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le vérin (22) associé à chaque disque (9) est un vérin oléo-pneumatique, relié à un accumulateur de gaz (24), ce vérin (22) reliant un point (18), situé vers l'extrémité libre du bras de commande (15), à un point (21) situé sur la chape (11) à une faible hauteur au-dessus de l'axe d'articulation (14) du bras de commande (15) sur la même chape (11). 3. Appareil à disques pour le travail en profondeur du sol selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chape (11) comporte au moins deux positions possibles, situées à des niveaux distincts, pour le point (21) de liaison du vérin (22) avec cette chape (11). 4. Appareil à disques pour le travail en profondeur du sol, selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque vérin (22), associé à un disque (9), est relié à un accumulateur de gaz (24) propre à ce disque (9). 5. Appareil à disques pour le travail en profondeur du sol, selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que tous les vérins (22), associés aux disques (9) d'une même rangée, sont reliés à un accumulateur de gaz (24) commun à tous ces disques (9). 6. Appareil à disques pour le travail en profondeur du sol, selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le bras de commande (15) est conformé en double bras, tandis que le sabot (16) forme une double lame à bord inférieur incliné, s'étendant de part et d'autre du bras-support (13) du disque (9). 7. Appareil à disques pour le travail en profondeur du sol, selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la première butée (19) est fixée au point (18) de liaison du bras de commande (15) et du vérin (22), tandis que la seconde butée (20) est fixée à l'arrière du sabot (16), en regard de la manière butée (19). 8. Appareil à disques pour le travail en profondeur du sol, selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisé en ce que le bras-support (13) de chaque disque (9) est de section ronde et forme un coude à son extrémité éloignée de la chape (11), tandis que le disque (9) est porté par un palier (29) solidaire d'un manchon (28) monté autour de l'extrémité coudée du bras-support (13), des moyens (30,31,32) étant prévus pour solidariser le manchon (28) avec l'extrémité du bras-support (13) tout en permettant un réglage d'orientation du disque (9). 9. Appareil à disques pour le travail en profondeur du sol, selon la revendication 8, caractérisé en ce que sont prévues sur le manchon précité (28) et sur l'extrémité coudée du bras-support (13) du disque (9), deux paires respectives de goussets diamétralement opposés (30,31) réunis deux à deux par des boulons (32), avec possibilité d'insertion de cales entre ces goussets (30,31). 10. Appareil à disques pour le travail en profondeur du sol, selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la chape (11), associée à chaque disque (9), est montée tournante autour d'un axe sensiblement vertical (25) sur une traverse (4,5) du cadre- (1), le débattement latéral de la chape (11) étant limité élastiquement de part et d'autre d'une position moyenne, pour laquelle le plan du disque (9) forme un angle déterminé (A) par rapport à la direction longitudinale de l'appareil. 11. Appareil a' disques pour le travail en profondeur du sol, selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le plan de chaque disque (9), vu par l'avant ou par l'arrière, est incliné (angle B) par rapport à la verticale dans un sens déterminé, tandis que le dispositif (10) de support et d'effacement associé à ce disque (9) est situé dans un plan possédant, par rapport à la verticale, une inclinaison (angle D) de sens inverse de celle du plan du disque (9).