Brevet FR2635797A1 — publié le 19900302

La présente invention concerne une machine autopropulsée pour bétonner des fossés, du type comprenant un groupe de propulsion entrainant des moyens de déplacement de la machine et un système d'épandage d'une couche de béton sur le fond et sur les bords du fossé au fur et à mesure de l'avance de la machine. Dans le domaine des travaux publics, on est conduit à creuser des fossés de drainage, notamment de part et d'autre des routes et autoroutes. Certains de ces fossés sont ensuite bétonnés pour faciliter l'écoulement des eaux et pour éviter qu'ils ne soient ravinés par les eaux de pluie et envahis par la végétation. Des machines du type précité ont été conçues pour bétonner de façon automatique de tels fossés. Ces machines autopropulsees enjambent le fossé et possèdent des moyens de déplacement, tels des roues ou des chenilles, qui prennent appui et roulent de part et d'autre du fossé. En plus du fossé à creuser, il est donc nécessaire de dégager ses abords pour y aménager dem chemins de roulement qui doivent être nivelés sensiblement parallèlement au fond du fossé. L'importance de ces travaux d'aménagement varie suivant la nature et la pente du terrain. D'une manière générale, ces machines sont. très opérationnelles en terrain plat ou à faible pente et suffisamment dégagé, mais leur utilisation est rendue pratiquement impossible en terrain à forte pente et difficile d'accès. En outre, ces machines ont surtout été conçues pour la réalisation de grands travaux, en particulier pour le bétonnage de fossés larges et profonds. - 2 - Le but de l'invention réside dans la réalisation d'une machine autopropulsee qui soit particulièrement adaptée pour le bétonnage de petits fossés de faible largeur, et qui soit utilisable dans des terrains vallonnés et éventuellement difficiles d'accès. A cet effet, l'invention propose une machine pour bétonner des fossés qui se caractérise par le fait que ses moyens de déplacement prennent appui et roulent sur le fond du fossé. Selon un mode préférentiel de réalisation, les moyens de déplacement de la machine sont constitués par au moins une chenille qui avance sur le fond du fosse. Selon une autre disposition de l'invention, le système d'épandage, situé vers l'arrière de la machine, est tiré par la chenille en prenant notamment appui sur la couche de béton qui vient d'être déposée à l'arrière de la machine Le système d'épandage comprend essentiellement une trémie de stockage du béton, une vis sans fin dans le fond de la trémie pour acheminer le béton dans un coffrage épousant la forme du fossé, ce coffrage comprenant une ouverture inférieure en regard du fond du fossé et par laquelle le béton tombe par gravité pour former la couche'- de béton de fond, cette ouverture inférieure étant prolongée par deux ouvertures latérales situées en regard des bords du fossé et par lesquelles le béton est projeté, au moyen d'ailettes entraînées à rotation par la vis sans fin, pour former les couches de béton latérales. Le système d'épandage est complété par des moyens de compression, tels une plaque à section trapézoïdale qui comprime simultanément les couches de béton déposées sur le fond et sur les bords du fossé, cette plaque servant également de surface d'appui pour le système d'épandage au cours de l'avance de la machine. Selon un avantage important de l'invention, la machine en ne prenant appui que sur le fond du fosse permet de supprimer tous les travaux d'amenagement des abords du fosse Jusque-là nécessaires pour le déplacement des machines antérieures. Il est ainsi possible de réduire les temps et les coûts de réalisation d'un fossé bétonné. Selon un autre avantage de l'invention, la machine guidée par la chenille peut suivre un tracé quelconque, en particulier à forte pente et dans des terrains accidentés. Selon encore un autre avantage de l'invention, la machine est compacte et de petites dimensions, ce qui facilite son transport sur les sites d'utilisation. D'autres avantages, caractéristiques et détails de l'invention ressortiront de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective schématique de la machine conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale simplifiée de la machine conforme à l'invention, - la figure 3 est une vue simplifiée dud coffrage du système d'épandage du béton, - la figure 4 est une vue schématique de principe du réglage de l'épaisseur de la couche de béton déposée, - et la figure 5 est une vue simplifiée de l'arrière de la machine pour montrer les moyens de compression des couches de béton déposées dans le fossé. 4- Sur la figurel, la machine 1 conforme a l'invention est représentée dans sa position de travail a l'intérieur d'un fossé F à section trapézoïdale, présentant un fond FF sensiblement plat et deux bords latéraux inclinés BF.Sur cette figure, la double flèche F1 indique la partie du fossé déjà bétonnée à l'arrière de la machine 1, la double flèche F2 indique la partie du fossé en cours de bétonnage par la machine 1, et la double flèche F3 indique la partie du fossé non encore bétonnée à l'avant de la machine 1. En se reportant également au schéma général de la figure 2, la machine 1 comprend un groupe de propulsion 2 associé à des moyens de déplacement 3 tels une chenille qui prend appui et roule sur le fond FF du fossé F, un système d'épandage 4 du béton, un système de compression et de lissage 5 des couches de béton déposées dans le fond et sur les bords du fossé F, et un poste de pilotage et de commande 6. Ces différents éléments constitutifs de la machine 1 vont être maintenant décrits en détail, et les prépositions "avant" et "arrière" utilisées dans la description devront être considérées par rapport au sens de marche de la machine 1 à l'intérieur du fossé F. Le groupe de propulsion 2 comprend un moteur X1 monté sur un châssis 1& supporté par la chenille 3 vers l'avant de celle-ci. Ce moteur Xi entraine la chenille 3 par l'intermédiaire d'un moto-réducteur et d'une transmission connus en soi et non représentés. Le groupe de propulsion comprend également une pompe hydraulique P1 actionnée par le moteur X1 et dont le rôle sera explicité plus loin. D'autres accessoires tels le réservoir de fluide nécessaire au fonctionnement de la pompe et des batteries -5- ont été volontairement omis par souci de clarification. ainsi que les circuits de liaison connus en soi. Deux patins 7 sont situes de part et d'autre de la chenille 3 et vers l'avant de celle-ci. Chaque patin 7 est articulé à l'extrémité d'une biellette 7& dont l'autre extrémité est fixée au châssis 1a. Chaque patin 7 est commandé par l'intermédiaire d'un vérin 8 monte dans une position inclinée de façon & ce que sa tige de piston puisse amener e patin 7 en appui sur le bord BF adjacent du fosse F. Ces patins retractables 7, commandés séparément depuis le poste de pilotage 6, agissent chacun pour modifier la direction d'avance de la chenille 3. Les vérins 8 sont alimentés à partir de la pompe Fl. Le système d'épandage 4 comprend une trémie 10 de stockage du béton qui est placée au-dessus de la chenille 3 à l'arrière du groupe de propulsion 2. La trémie 10 se termine à son extrémité arrière, au-delà de l'extrémité arrière de la chenille 3, par un coffrage 11, à section transversale trapézoïdale, qui s'étend, d'une part, latéralement de part et d'autre de la trémie 10 en direction des bords BF du fossé F et, d'autre part, verticalement en direction du fond FF du fossé F. Le coffrage 11, en référence aux figures 1 et 3, présente une ouverture centrale inférieure 12 située en regard du fond FF du fossé F. Cette ouverture 12 est délimitée par les bords inférieurs horizontaux 13=, 14à, de deux parois verticales avant 13 et arrière 14, parallèles, espacées et s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal de la machine 1. Ces bords inférieurs 13&, 14a s'étendent sur une longueur correspondant sens:blement & la largeur du fond FF du fossé F et sont - 6- situés à une hauteur h de celui-ci. Le coffrage 11 présente également deux ouvertures latérales 15 qui prolongent latéralement l'ouverture centrale 12. Chaque ouverture latérale 15 s'étend en largeur entre les deux parois avant 13 et arrière 14, et en hauteur sur une longueur correspondant sensiblement à la hauteur du bord latéral adjacent BF du fossé à bétonner. Chaque ouverture latérale 15 est située dans un plan sensiblement parallèle au bord BF du fossé adjacent et à une distance de celui-ci définie par les bords inclinés 13b, 14h des deux plaques avant 13 et arrière 14, qui sont séparés d'une distance î du bord BF du fossé F. Chaque ouverture latérale 15 est associée à un volet 15a monté coulissant dans le plan de l'ouverture 15 pour modifier sa section de passage selon la hauteur de bétonnage du bord BF adjacent du fossé F, comme représenté schématiquement à la figure 3. Le béton déversé et stocké dans la trémie 10 est acheminé dans le coffrage 11 au moyen d'une vis sans fin située dans le fond de la trémie 7 et s'étendant suivant l'axe de la machine 1. Cette vis sans fin 20 est supportée à rotation à ses deux extrémités par deux paliers 21a, 21lb fixés aux deux parois transversales d'extrémité de la trémie 10. A son extrémité arrière, la- vis sans fin 20 traverse la paroi d'extrémité arrière 14 du coffrage 11 pour être entraînée en rotation par un moteur hydraulique auxiliaire >2 alimenté à partir de la pompe P1. Au niveau du coffrage 11, la vis sans fin 20 supporte à rotation deux ailettes 22 qui brassent la béton pour le projeter latéralement sur les bords BF du fossé F par les ouvertures latérales 15. Le coffrage 11 étant ouvert à sa partie supérieure correspondant à la partie arrière de la trémie 10, il est prévu un déflecteur 24 -7- pour éviter que le béton brassé par les ailettes 22 ne soit éjecté à l'extérieur du coffrage 11 (figure 1). Le système de compression et de lissage 5, figures 1 et 5, est formé par une plaque 25 de section trapézoïdale légèrement inclinée de l'avant vers l'arrière. Cette plaque 25 est fixée, par une extrémité ou extrémité avant, à la base de la paroi arrière 14 du coffrage 11. La distance séparant le bord arrière de cette plaque 25 du fossé F fixe les épaisseurs des couches de béton sur le fond FF et sur les bords latéraux BF du fossé F. La plaque 25 comprend une partie centrale 25& en regard du fond FF du fossé et deux parties latérales inclinées 25E parallèles aux bords BF du fossé F. Les parties inclinées 25k se terminent par un rebord 25e en direction d'un bord du fossé BF adjacent. Cette plaque 25 est prolongée par une plaque de lissage 26 des couches de béton et ayant la mâme section trapézoYdale que la plaque de compression 25. Le système d'épandage 4 précédemment décrit repose sur un chassis 1lh sensiblement horizontal supporté par la chenille 3. Ce chassis lb,figure 4, supporte un étrier 30 monté pivotant autour d'un axe horizontal 31 perpendiculaire à l'axe longitudinal de la machine 1. Cet étrier 30 se prolonge par une tige verticale 32 sur laquelle vient se fixer, par des attaches symbolisées en 33, la surface d'extrémité avant de la trémie 10 pour assurer la traction du système d'épandage par la chenille 3. La structure de la machine 1 est complétée par des dispositifs de réglage, d'une part, de l'épaisseur des couches de béton et, d'autre part, pour la stabilité du système d'épandage. En référence aux figures 2 et 4, le dispositif de réglage 40 de l'épaisseur des couches de béton est constitué, dans l'exemple considéré ici, par deux lames 41, 42 en regard l'une de l'autre et respectivement supportées par le châssis Ib et la base de la trémie 10. Ces lames s'étendent perpendiculairement à l'axe longitudinal de la machine 1 et sont situées vers la partie arrière de la chenille 3. Des vis 43, situées vers les deux extrémités de ces lames 41,42 traversent une lame pour prendre appui sur l'autre lame afin de les écarter l'une de l'autre, en entraînant un mouvement pivotant du système d'épandage 4 vers l'avant autour de l'axe de rotation 31 situé à l'avant de la chenille 3. Lorsque les lames 41, 42 sont en appui l'une sur l'autre, la hauteur I définissant l'épaisseur de la couche déposée sur le fond FF du fossé F et la distance d définissant l'épaisseur des couches de béton sur les bords BF du fossé F, sont minimales. Tout écartement entre les lames 41, 42 entraîne donc une augmentation de la hauteur k et de la distance d. D'une manière générale, ce dispositif de réglage ne Joue que sur quelques centimètres.- En référence à nouveau à la figure 1, le dispositif de réglage de la stabilité du système d'épandage 4 comprend deux patins latéraux rétractables 51 disposés de part et d'autre de la chenille 3, vers l'arrière de celle- ci. Chaque patin 51 est articulé à l'extrémité d'une biellette 51i dont l'autre extrémité est articulée au châssis 1h, et est commandé en déplacement au moyen d'un vérin 52 monté en position inclinée de manière à venir appliquer temporairement le patin 51 associé sur le bord BF adjacent du fossé F. Les vérins 52 sont commandés séparément à partir du poste de pilotage 6 et alimentés à partir de la pompe F1. Lorsque l'un des patins 51 vient en appui sur le bord adjacent BF du fossé F, l'ensemble du système d'épandage 4 peut pivoter autour de l'axe longitudinal de la machine 1, grâce au Jeu qui est prévu au niveau de son ancrage avec la tige 32 solidaire du chassis lb porté par la chenille 3 (figure 4). En référence aux figures 1 et 5, le poste de pilotage 6 comprend un ensemble de manettes 60 (figure 1), notamment celles pour commander les moteurs X1 d'entraînement de la chenille 3 et X2 de rotation de la vis sans fin 20, les vérins 8 de déplacement des patins de direction 7, et les vérins 52 de déplacement des patins de stabilité 51. La personne chargée d'actionner ces différentes commandes monte sur un socle horizontal 61 fixé sur le dessus de la plaque de compression 25 par exemple (figure 5). Un socle auxiliaire horizontal 62, en contre-bas du socle 61, est fixé sur le dessus de la plaque de lissage 26 pour permettre à une seconde personne de surveiller les opérations et de parfaire éventuellement avec un outil manuel les imperfections du lissage des couches de béton. Le fonctionnement de la machine 1 précédemment décrite découle facilement de la structure de cette machine. La machine 1 se déplace par sa chenille 3 sur le fond FF du fossé F. Le béton préalablement déversé et stocké dans la trémie 10 est entraîné par la vis sans fin à l'intérieur du coffrage 11. Le béton tombe directement par gravité par l'ouverture inférieure centrale 12 sur le fond FF du fossé F. Les ailettes 22, entraînées en rotation par la vis sans fin 20, brassent le - 10 - béton et l'éjectent par les ouvertures latérales 15 sur les bords BF du fossé F. Le béton ainsi déposé selon une épaisseur grossière à la sortie du coffrage 11 est ramené à une épaisseur voisine de h. dans le fond FF du fossé F et à une épaisseur voisine de î sur les bords BF, au fur et à mesure de l'avance de la machine 1, par l'intermédiaire de la paroi arrière 14 du coffrage 11. En effet, cette paroi 14 forme une butée qui limite le dépôt du béton dans l'espace situé entre le fossé F et la plaque de compression 25. Après le passage de cette plaque 25 légèrement inclinée, les épaisseurs des couches hl, h2 ( figure 5) correspondent aux valeurs définies par h. et d, celles-ci étant généralement sensiblement égales. Lorsque le fossé F fait une courbe, le patin de direction 7, situé à l'extérieur du rayon de courbure, est commandé en déplacement pour venir prendre appui sur le bord BF adjacent pour modifier en conséquence la direction de la chenille 3. Le temps pendant lequel le patin 7 vient en appui sur le bord BF du fossé dépend du rayon de courbure du fossé F et de la vitesse d'avance de la machine 1. Parallèlement, les patins de stabilité 51 viennent ou non en appui sur les bords adjacents BF du fossé F suivant le profil du fond FF du fossé F, afin de maintenir le système d'épandage sensiblement dans l'axe du fossé F et d'obtenir des épaisseurs de couches de béton sensiblement constantes. La machine telle que décrite peut bien évidemment être utilisée pour bétonner des canaux d'irrigation, c'est-à-dire que son champ d'application n'est pas limitée aux seuls fossés bordant les routes ou autoroutes. - 1l - Bien entendu, les éléments constitutifs de la machine décrits à titre d'exemple peuvent être remplacés par des moyens équivalents à la portée de l'homme de métier. En particulier, le système de déplacement 3 peut être constitué par deux chenilles articulées et directrices, montées l'une derrière l'autre, ce qui permet de supprimer les patins de direction 7. Le système d'épandage peut être complété par deux vis sans fin complémentaires, logées à l'intérieur du coffrage 11, et qui permettent de remonter le béton pour que celui-ci soit déposé en quantité suffisante sur les bords BF du fossé F, notamment lorsque ces bords doivent être bétonnés sur une hauteur importante. Les vis 43 qui servent au réglage de l'épaisseur des couches de béton, peuvent être remplacées par des vérins hydrauliques. Un treillis métallique formant armature peut être préalablement déroulé sur le fond et sur les bords du fossé F, puis noyé dans les couches de béton déposées par la machine pour réaliser des fossés en béton armé. Enfin, une telle machine peut être également télécommandée ou téléguidée à distance, selon des techniques connues déjà utilisées pour les engins de travaux publics. - 12 - REVENDICATIONS 1.- Machine autopropulsée pour bétonner des fossés, du type comprenant un groupe de propulsion entraînant des moyens de déplacement de la machine, et un système d'épandage d'une couche de béton sur le fond et sur les bords du fossé à bétonner au fur et à mesure de l'avance de la machine, caractérisée en ce que les moyens de déplacement (3) prennent appui et roulent sur le fond (FF) du fossé (F). 2.- Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de déplacement (3) sont constitues par au moins une chenille. 3.- Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens de déplacement (3) sont associés à deux patins de direction rétractables (7) situés de part et d'autre des moyens de déplacement et commandés par deux vérins déplacement (3). 4.- Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le système d'épandage - 13 - (BF) du fossé (F) et qui prolongent latéralement ladite ouverture inférieure (12>. 5.- Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que le moyen (20) pour acheminer le béton dans le coffrage ( 11) est une vis sans fin. 6.- Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que la vis sans fin (20) entraîne à rotation des ailettes (22) logées à l'intérieur du coffrage (11) pour projeter le béton au travers des ouvertures latérales (15), le béton tombant par gravité au travers de l'ouverture inférieure centrale (12). 7.- Machine selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que le système d'épandage (4) comprend également une plaque (25) de compression des couches de béton déposées sur le fond (FF) et sur les bords (BF) du fossé (F), cette plaque (25) étant située à la base et à l'arrière du coffrage (11). 8.- Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que la plaque de compression (25) est de section trapézoYdale épousant la forme trapézoïdale du fossé (F). 9.- Machine selon la revendication 8, caractérisée en ce que la plaque de compression (25) est séparée du fond (FF) et des bords (BF) du fossé (F), d'une distance (h, î) déterminant l'épaisseur des couches de béton (hl1, k2) déposées respectivement sur le fond (FF) et sur les bords (BF) du fossé (F). 10.- Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend également un dispositif assurant la stabilité du système d'épandage (4) au cours de l'avance de la machine, ce dispositif comprenant deux patins rétractables (51) situés de part - 14 - et d'autre du système d'épandage (4) et commandés par deux vérins (52) de façon & venir chacun sélectivement et temporairement en appui sur le bord incliné (BF) adjacent du fossé (F).