Brevet FR2718702A3 — publié le 19951020

FR 2718702 A3 19951020 FR 9504518 A 19950414 La présente invention concerne un maillon perfectionné pour une chenille, pouvant être appliqué notamment à des engins chenillés de faible capacité. Dans des engins chenillés actuels de faible capacité (connus habituellement comme étant des mini-excavateurs), la puissance mécanique requise pour leur avance est transmise au sol par des chenilles qui, en fonction des exigences, peuvent être réalisées soit entièrement en un métal, soit entièrement en caoutchouc, soit en un métal équipé d'un patin de caoutchouc vulcanisé et défini par commodité comme étant "recouvert de caoutchouc". La chenille entièrement en caoutchouc était con- çue de manière à permettre à la machine d'être en appui sur le sol avec un effet semblable à celui qu'exerce un pneuma- tique classique et qui par commodité peut être défini comme "mou", ce qui empêche les effets destructeurs que la che- nille métallique tout à fait classique peut avoir sur le sol. Cependant, des chenilles réalisées entièrement en caoutchouc possèdent une durée de vie inférieure à celle de chenilles entièrement métalliques, en particulier si on les utilise dans des cas o une grande traction et une grande manoeuvrabilité sont requises. L'expérience a également révélé que le renforcement du noyau métallique conduit à une rigidification de la structure d'une chenille entière- ment en caoutchouc, avec une difficulté importante concer- nant son articulation autour de la roue motrice et de la roue de mise en tension, ce qui conduit à une détérioration prématurée. Pour éliminer les inconvénients de chenilles entièrement en caoutchouc, mais sans introduire les incon- vénients de chenilles entièrement métalliques, on a conçu des chenilles recouvertes de caoutchouc, c'est-à-dire des chenilles dans lesquelles les maillons métalliques sont équipés d'un patin de caoutchouc vulcanisé. De telles che- nilles peuvent par conséquent être utilisées lorsqu'une traction considérable et une grande manoeuvrabilité sont requises conjointement avec un appui "en douceur" sur le sol. Les maillons de telles chenilles sont constitués par un nombre relativement élevé d'éléments, ce nombre augmentant en outre si le patin en caoutchouc est fixé mécaniquement à la partie métallique. Le nombre relative- ment élevé d'éléments signifie que des chenilles de ce type sont malheureusement relativement coûteuses, leur coût tendant à augmenter de façon supplémentaire lorsque les dimensions nominales de leurs maillons diminuent, et donc pénalisant en particulier les mini-excavateurs, ces der- niers étant précisément les engins qui utilisent le plus fréquemment de telles chenilles recouvertes de caoutchouc. La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients mentionnés précédemment en réalisant la construction de chenilles recouvertes de caoutchouc de manière qu'elles soient aussi économiques que possible et par conséquent en favorisant leur application avantageuse à des engins chenillés d'une manière générale et à des mini- excavateurs en particulier. Cet objectif est atteint à l'aide d'un maillon perfectionné de chenille, caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison une pièce métallique entièrement formée par coulée et une pièce en élastomère appliquée sur ladite pièce métallique, que la pièce métallique entièrement formée par coulée comporte une partie en forme de patin, une partie en forme de manchon et un couple de bras possédant des premières extrémités réunies d'un seul tenant à la partie formant manchon, et des secondes extrémités définissant chacune un oeillet d'articulation, que les surfaces intérieures, qui se font face, des oeillets d'articulation sont séparées par une distance légèrement supérieure à la longueur axiale de la partie formant manchon de manière à permettre de relier des maillons selon une liaison à charnière au moyen d'un axe respectif de charnière passant dans la partie formant manchon d'un maillon et dans les oeillets de charnière du maillon adjacent, que lesdits bras définissent des surfaces de glissement parallèles et opposées à la partie en forme de patin, que ladite partie formant manchon définit une surface extérieure cylindrique, sur laquelle les dents de la roue motrice agissent conformément à un profil en développante, et que la partie en élastomère est appliquée directement par vulcanisation sur au moins une partie de la surface inférieure de la partie en forme de patin. Lorsqu'il est raccordé à d'autres maillons iden- tiques, ce maillon forme une chenille, qui présente tous les avantages de chenilles recouvertes de caoutchouc tout en ayant une forme et une structure monobloc. Le nombre réduit de ses éléments constitutifs signifie qu'on peut le fabriquer à un coût essentiellement réduit en particulier lorsque ses dimensions nominales sont les faibles dimen- sions typiques de chenilles de mini-excavateurs. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue de dessous du maillon selon l'invention; - la figure 2 est une coupe prise suivant la ligne II-II sur la figure 1; - la figure 3 est une vue éclatée d'une partie de chenille formée de maillons conformes à l'invention; - la figure 4 représente un ensemble de mécanisme de roulement équipé de la chenille de la figure 3. En référence aux figures mentionnées précédem- ment, on voit que le maillon selon l'invention, qui est désigné globalement par la référence 2, comporte une partie en forme de patin 3, une partie formant manchon 4, deux bras 5, deux oeillets de charnière 6, un axe 7 et une partie en élastomère 20. Lorsqu'ils sont raccordés entre eux par les axes 7, les maillons forment une chenille 1 pouvant être installée sur un ensemble de mécanisme de rou- lement 29. Dans ce cas, les maillons 2 engrènent avec des roues de support ou des rouleaux 14 de guidage des chenilles et circulent autour d'une roue folle 15 et d'une roue motrice 11. La partie en forme de patin 3 est constituée de deux barres transversales 8 réunies par une âme 9. Au moins une fente 10 est aménagée dans l'âme 9 le long de sa ligne centrale. En raison de la présence de la fente 10 qui est aménagée dans chaque partie en forme de patin 3, la chenille 1 est auto-nettoyante, étant donné que la roue motrice 11 peut éjecter les débris, qui pénètrent entre les maillons 2, de manière à limiter ainsi l'effet de "tassement". A cet égard, on sait que dans certaines condi- tions de travail, comme par exemple sur un sol argileux, de la paille mélangée à de la terre humide, etc., la chenille tend à s'obstruer. Dans de telles conditions, l'articula- tion est gênée et une tension excessive est créée dans la chenille, tension que la fente 10 est cependant à même de supprimer en permettant une évacuation améliorée de la matière obstrant la chenille. La fente 10 possède une forme telle qu'elle possède un axe principal. Cette caractéristi- que permet de fixer le maillon 2 dans une position prédé- terminée sur des machines-outils ou sur des machines automatiques servant à réaliser l'assemblage de la chenille 1. Cet axe coïncide de préférence avec l'axe de symétrie 21 du maillon ou avec l'axe d'avancement normal du maillon en fonctionnement. La partie formant manchon 4, les deux bras et les deux oeillets d'articulation 6 sont coulés d'un seul tenant, ce qui évite une fabrication séparée coûteuse des éléments et leur assemblage. A cet égard, les premières extrémités des bras 5 sont coulées d'un seul tenant avec les deux extrémités opposées de la partie formant manchon 4, et leurs secondes extrémités définissent chacune un oeillet de charnière respectif 6. La longueur axiale de la partie formant manchon 4 est légèrement inférieure à la distance entre les surfaces intérieures, qui se font face, des oeillets de charnière 6, de manière à permettre le raccordement réciproque de maillons adjacents 2 de la chenille 1. Le diamètre intérieur de la partie formant manchon 4 et celui de l'oeillet de charnière 6 sont tels que, lorsqu'ils sont équipés de l'axe 7, ce dernier est bloqué axialement, tout en permettant simultanément un pivotement réciproque de maillons adjacents. Les bras 5 comprennent des surfaces de glissement 13 qui sont parallèles et en vis-à-vis de la partie en forme de patin 3, sur laquelle sont en appui les galets de glissement 14 du reste de la chenille. Les surfaces de glissement 13 possèdent une forme régulière et continue et, outre le fait qu'elles sont en contact avec les galets 14, elles permet- tent de supporter la machine, en plus du fait de guider la chenille 1. La partie en élastomère 20 est appliquée par vulcanisation directement sur au moins une partie de la surface inférieure 28 de la partie en forme de patin 3. Elle forme par conséquent un patin en un matériau doux apte à fléchir, qui permet un contact en douceur avec le sol sur lequel le maillon et par conséquent la chenille prennent appui. La partie 20 est symétrique par rapport à l'axe 21. Elle est formée essentiellement de deux premières moitiés qui sont identiques et sont désignées par conséquent par le même chiffre de référence 22, et par deux secondes moitiés identiques désignées par le même chiffre de référence 23. Les premières moitiés 22 possédant une épaisseur inférieure à celle des secondes moitiés 23, mais suffisante pour recouvrir les barres transversales 8. Chaque première moitié 22 est séparée de sa seconde moitié adjacente 23 le long d'un profil arqué 26, qui tourne sa concavité en direction de la première partie 22. Les secondes moitiés 23 sont disposées sur des côtés opposés de la fente 10 et sont raccordées entre elles par une couche mince 24. Les premières moitiés 22 et les secondes moitiés 23 possèdent des bords biseautés 27 et ne recouvrent pas la surface inférieure de la partie d'extrémité arrière 25 de la partie en forme de patin 3 qui, lorsque la chenille est assemblée, est destinée à recouvrir le maillon qui la précède dans le sens d'avancement normal de la chenille. La structure décrite précédemment de la partie en élastomère 20 est celle qui, sur la base d'essais, s'est avérée fournir habi- tuellement le meilleur compromis entre la capacité d'accro- chage au sol (que le sol soit dur, souple ou boueux), la stabilité, de faibles vibrations en marche et la résistance à l'usure. L'élastomère utilisé pour former la partie 20 est choisi de manière à optimiser la relation entre le coût et la durée de vie de ladite partie 20. Le matériau actuellement préféré est un mélange de caoutchouc naturel et de caoutchouc synthétique, le pourcentage de ce dernier caoutchouc étant égal au maximum à 15 %. Après vulcanisation, ce mélange peut atteindre une résistance minimale à la traction de 220 daN/cm2, une dureté Shore égale à environ 70, un allongement minimum de 460 %, une résistance minimale à l'arrachement selon la norme ASTM D624, égale à 150 daN/cm2, une résistance à l'abrasion conformément à la norme DIN 535161 égale à 90 unités au maximum, et une densité de 1,15 kg/dm2. La surface inférieure 28 de la partie en forme de patin 3, à laquelle adhère la partie en élastomère 20, possède une rugosité obtenue par sablage. Cette rugosité s'avère excellente pour la fixation par vulcanisation de ladite partie en élastomère 20. Pour améliorer plus encore l'adhérence de la partie en élastomère 20 à ladite surface inférieure 28 de la partie 3, on traite cette dernière avec un agent désoxydant et, entre ce dernier et la partie 20, on interpose, dans l'ordre indiqué, une couche de polymère thermoplastique possédant un point de ramollissement de C et une couche de caoutchouc naturel possédant une épaisseur comprise entre 0,5 et 1 mm et pouvant être vulcanisée à environ 175 C pendant environ 30 minutes. En raison de leur faible épaisseur, ces couches ne sont pas visibles sur les figures. On assemble la chenille 1 en raccordant chaque partie formant manchon 4 d'un maillon 2 à des couples d'oeillets de charnière 6 du manchon adjacent 2 au moyen d'axes 7. Une fois la chenille 1 formée, les surfaces cylindriques extérieures des parties formant manchons 4 constituent la trajectoire de circulation pour les dents de la roue motrice 11 de sorte que pendant le déplacement, l'engrènement obtenu s'effectue le long d'un profil de développante de cercle, qui facilite le mouvement de translation de la machine et lui permet de se déplacer d'une manière uniforme à grande vitesse avec une très faible usure. Les barres transversales 8 rigidifient la partie formant âme métallique 9 du maillon avec un accroissement de poids minimum. Les dimensions du maillon et en particulier de la surface du maillon, qui doit venir en contact avec le sol, peuvent varier en fonction d'exi- gences, dans le sens o elles doivent augmenter si la pression spécifique au sol doit être limitée et doivent diminuer si la manoeuvrabilité doit être facilitée et si l'usure de la roue motrice et des galets de support 14 doit être réduite. Les maillons 2 peuvent être coulés en une fonte spéciale qui présente une grande capacité à fluer au niveau de son point de fusion, de manière à obtenir une haute précision sur les dimensions et à réduire ou même supprimer un usinage ultérieur. A cet effet, il est préfé- rable d'utiliser une fonte possédant la composition chimique suivante: 3,5 minimum de C, 2,5 de Si, 0,31 de Mn, 0,014 de S, 0,029 de P, 0,5 de Ni, 0,04 de Mg, 0,2 de Mo. Au moyen d'une procédure de durcissement correctement conçue, on peut obtenir la combinaison correcte entre la bainite et l'austénite résiduelles, pour l'obtention de caractéristiques mécaniques qui à titre indicatif sont du même ordre de grandeur qu'un acier de construction trempé et durci en surface. Les caractéristiques mécaniques obtenues sont les suivantes: R. 1150 N/mm2, Hrc 40; allongement 10 %. Les caractéristiques mécaniques obtenues représentent un compromis satisfaisant entre la dureté et la ténacité, avec une usure optimale et une résistance optimale à la fatigue. REVENDICATIONS 1. Maillon (2) pour une chenille (1) utilisable notamment dans des engins chenillés de faible capacité, caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison une pièce métallique entièrement formée par coulée et une pièce en élastomère (20) appliquée sur ladite pièce métallique, que la pièce métallique entièrement formée par coulée comporte une partie en forme de patin (3), une partie en forme de manchon (4) et un couple de bras (5) possédant des premières extrémités réunies d'un seul tenant à la partie formant manchon (4), et des secondes extrémités définissant chacune un oeillet d'articulation (6), que les surfaces intérieures, qui se font face, des oeillets d'articulation (6) sont séparées par une distance légèrement supérieure à la longueur axiale de la partie formant manchon (4) de manière à permettre de relier des maillons (2) selon une liaison à charnière au moyen d'un axe respectif de charnière (4) passant dans la partie formant manchon (4) d'un maillon (2) et dans les oeillets de charnière (6) du maillon adjacent (2), que lesdits bras (5) définissent des surfaces de glissement (13) parallèles et opposées à la partie en forme de patin (3), que ladite partie formant manchon (4) définit une surface extérieure cylindrique, sur laquelle les dents de la roue motrice (1) agissent confor- mément à un profil en développante, et que la partie en élastomère est appliquée directement par vulcanisation sur au moins une partie de la surface inférieure (28) de la partie en forme de patin (3). 2. Maillon de chenille selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie élastomère (20) est symé- trique par rapport à un axe (21) qui coincide avec l'axe d'avance de la chenille, que ladite partie (20) est formée essentiellement de deux premières moitiés identiques (22) et de deux secondes moitiés identiques (23), les premières moitiés (22) possédant une épaisseur inférieure à celle des secondes moitiés (23), mais suffisante pour recouvrir des barres transversales (8) qui font saillie à partir de la surface inférieure de la partie en forme de patin (3). 3. Maillon de chenille selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque première moitié (22) est séparée de sa seconde moitié adjacente (23) le long d'un profil arqué (26) qui tourne sa concavité vers la première partie (22). 4. Maillon de chenille selon la revendication 2, caractérisé en ce que les secondes moitiés (23) sont disposées sur des côtés opposés de la fente (10) et sont réunies entre elles par une mince couche (24). 5. Maillon de chenille selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'à la fois les premières moitiés (22) et les secondes moitiés (23) possèdent des bords biseautés (27) et ne recouvrent pas l'extrémité arrière (25) de la partie en forme de patin (3) qui, lorsque la chenille (1) est assemblée, est destinée à recouvrir le maillon (2), qui précède cette partie dans la direction d'avance normale de la chenille. 6. Maillon de chenille selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface inférieure (28) de la partie en forme de patin (3), à laquelle adhère la partie élastomère (20), possède une rugosité obtenue par sablage. 7. Maillon de chenille selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'entre la partie en élastomère (20) et la surface inférieure de la partie (3) sont intercalées, dans l'ordre indiqué, une couche de polymère thermoplas- tique possédant un point de ramollissement de 150 C et une couche de caoutchouc naturel possédant une épaisseur comprise entre 0,5 et 1 mm et pouvant être vulcanisée à environ 160 C pendant environ 30 minutes. 8. Maillon de chenille selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau de la partie élastomère est un mélange de caoutchouc naturel et de caoutchouc synthétique, le pourcentage de caoutchouc synthétique étant égal au maximum à 15 %. 9. Maillon de chenille selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'après vulcanisation, la partie en élastomère (20) peut atteindre une résistance minimale à la traction et à la rupture égale à 220 daN/cm2, une dureté Shore égale à environ 70, un allongement minimum de 460 %, une résistance minimale à l'arrachement conformément à la norme ASTM D625 égale à 150 daN/cm2, une résistance à l'abrasion correspondant à la norme DIN 535861 égale à 90 unités au maximum et une densité de 1,15 kg/dm2. 10. Maillon de chenille selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte une fente (10) disposée sur ou à proximité de sa ligne centrale. 11. Maillon de chenille selon la revendication , caractérisé en ce que ladite fente (10) possède un axe principal qui coïncide avec l'axe (21) de symétrie ou d'avance normale du maillon en fonctionnement. 12. Maillon de chenille selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce métallique est réalisée en une fonte possédant la composition chimique suivante: 3,5 minimum de C, 2,5 de Si, 0,31 de Mn, 0,014 de S, 0,029 de P, 0,5 de Ni, 0,04 de Mg, 0,2 de Mo, avec les caractéristiques mécaniques suivantes: R. 1150 N/mm2, Hrc , allongement 10 %. 13. Maillon de chenille selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il est raccordé à d'autres maillons similaires pour former une chenille (1).