Brevet FR2732051A1 — publié le 19960927

La présente invention concerne une roue trancheuse qui est destinée à être montée sur un châssis d'un véhicule motorisé, afin de réaliser des tranchées dans le sol et permettre, par la suite, la pose d'objets allongés dans les tranchées réalisées, tels que par exemple des câbles, des canalisations, des tuyauteries, etc ... Les roues trancheuses actuellement en service comprennent, à la périphérie de leur voile, une pluralité d'éléments amovibles en forme de secteur, sur lesquels sont prévus des organes de coupe aptes à s'engager et à creuser le sol par suite de la rotation de la roue et de l'avance du véhicule motorisé portant ladite roue. Bien que ces roues trancheuses soient largement utilisées en raison de la rapidité et de la qualité de réalisation desdites tranchées, elles présentent néanmoins plusieurs inconvénients. Tout d'abord, en fonction de la nature du sol rencontré qui peut être constitué de terre, de roches, de pierrailles, de terre glaise ou de mélanges de ceux-ci, les organes de coupe doivent être adaptés aux circonstances du terrain, de sorte qu'on est souvent amené à les changer pour remplacer par exemple des organes de coupe à outil en forme de pic, par des organes de coupe à outil en forme de pelle ou viceversa, ou même prévoir les deux types d'outils sur les éléments. Une telle opération de montage et de changement desdits organes de coupe nécessite alors une intervention longue et fastidieuse compte tenu de la dimension desdites roues. De plus, on sait que chaque élément sectorisé présente généralement une section transversale en T dont la partie de support ou base plane horizontale reçoit lesdits organes de coupe, tandis que le tenon plat, prolongeant perpendiculairement la partie de support, s'engage dans une gorge périphérique du voile de la roue, pour y être maintenu. Les organes de coupe sont répartis périphériquement sur les éléments et disposés angulairement de façon différente les uns par rapport aux autres. Ainsi, les organes de coupe situés progressivement vers les parties latérales de la base sont orientés vers l'extérieur des éléments, c'est-à-dire de plus en plus obliquement par rapport au plan du voile de la roue trancheuse, pour réaliser la largeur de tranchée souhaitée dont le fond est alors plat puisque l'enveloppe décrite par les pointes des organes de coupe est plane, parallèle à la base. A l'usage, on constate que, selon la nature du terrain, des problèmes d'accumulation, voire de bourrage de terre, surviennent rapidement entre les organes de coupe et la base des éléments jusqu'à provoquer une inefficacité de la roue trancheuse, les organes de coupe étant recouverts de terre et n'arrivant pas à creuser et à évacuer suffisamment la terre, notamment lorsque le terrain est du type glaiseux. Pour remédier à ces problèmes, on équipe la roue trancheuse d'un grand nombre d'outils, par exemple huit à dix par élément sectorisé de 450 chacun, mais cela n'empêche pas à plus ou moins long terme l'apparition des problèmes de bourrage, alors que la puissance disponible par ce grand nombre d'organes de coupe est accrue et importante. On en arrive au constat que plus la puissance disponible est élevée, plus le rendement diminue. De plus, quand les organes de coupe doivent être changés, l'intervention nécessaire dure encore plus longtemps en raison du grand nombre d'organes montés. Un non moindre inconvénient de ces roues trancheuses est que les organes de coupe situés en particulier sur les parties latérales de la base desdits éléments se détériorent et s'usent très rapidement, notamment en présence de roches dans le terrain creusé, du fait qu'ils sont orientés obliquement vers l'extérieur des éléments pour réaliser la largeur de la tranchée. Ces organes travaillent alors plus en arrachement qu'en coupe proprement dit, en raison des composantes radiales apparaissant lors du creusage. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. A cet effet, la roue trancheuse du type comportant, à la périphérie de son voile, une pluralité d'éléments amovibles en forme de secteur, sur chacun desquels sont prévus des organes de coupe destinés à creuser le sol, est remarquable, selon l'invention, en ce que lesdits organes de coupe sont disposés selon une direction sensiblement parallèle au plan dudit voile, sur lesdits éléments, et en ce que la face externe de chaque élément, sur laquelle sont montés lesdits organes de coupe, présente, transversalement à chaque élément, un profil évolutif par rapport au plan dudit voile, tel que les parties latérales de ladite face externe sont inclinées par rapport à l'axe de rotation de ladite roue, de façon que la pointe des organes de coupe situés sur lesdites parties latérales fasse largement saillie extérieurement de l'une ou l'autre desdites parties latérales. Ainsi, grâce à l'invention, les organes de coupe, même ceux situés sur lesdites parties latérales, travaillent de façon optimale puisqu'ils sont agencés parallèlement au plan du voile de la roue, de sorte que leur ligne d'action, lors de la rotation de la roue, est parallèle à celle-ci, améliorant la pénétration desdits organes dans le sol. Par conséquent, les risques de détérioration desdits organes sont quasiment supprimés et leur usure est fortement diminuée. Par ailleurs, avec la face externe des éléments à profil évolutif (différent de la base plane des éléments en T actuellement en usage), des espaces importants sont créés entre les pointes des organes de coupe et les éléments, et notamment en ce qui concerne les organes de coupe situés sur les parties latérales de la face externe.De la sorte, les problèmes d'accumulation de terre et de ses composants, inhérents à la base plane des éléments, sont éliminés. En conséquence, puisque les organes de coupe travaillent mieux et que le creusage et l'évacuation de la terre se déroulent sans difficultés, on peut utiliser un nombre réduit d'organes de coupe de même type, évitant de les remplacer fréquemment par d'autres types d'organes, et ne nécessitant alors qu'une puissance modérée de fonctionnement de la roue pour un rendement nettement supérieur. Avantageusement, ledit profil évolutif de la face externe des éléments est symétrique par rapport au plan dudit voile. De préférence, ledit profil évolutif de la face externe de chaque élément est courbe et, en particulier, il présente une forme approximativement demi-circulaire, à configuration concave ou convexe. Ainsi, l'enveloppe décrite par les pointes des organes de coupe lors de la rotation de la roue est demi-circulaire, de sorte que le fond de la tranchée sera également demi-circulaire. Un tel profil évolutif demi-circulaire permet de créer des espaces importants entre les pointes des organes de coupe et la face externe, et ledit profil est alors étroit comparativement à la base plane de la section en T des éléments, actuellement utili suée, qui est d'une largeur légèrement inférieure à la distance transversale séparant les pointes des organes de coupe d'extrémité, et qui contribue à l'accumulation de terre. Par exemple, chaque élément de l'invention est alors constitué d'une partie de support desdits organes, de section transversale en demi-cercle, et d'un tenon prolongeant la face diamétrale de ladite partie de support et s'engageant dans une gorge périphérique prévue dans le bord dudit voile. Dans une autre forme de réalisation, ledit profil évolutif de la face externe de chaque élément peut être au moins en partie polygonale, à configuration concave ou convexe. Par ailleurs, lesdits organes de coupe se composent généralement d'un porte-outil rapporté fixement sur la face externe des éléments, et d'un outil s'engageant dans ledit porte-outil. Ainsi, selon l'invention, la base de chaque porte-outil est disposée et fixée à la face externe des éléments, parallèlement au plan dudit voile, alors que ledit outil forme un angle avec ladite base, dans le plan longitudinal médian dudit organe de coupe. Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits organes de coupe sont régulièrement répartis sur le pourtour dudit voile et sont, par rapport au plan du voile, régu lièrement inclines angulairement sur la face externe à profil évolutif desdits éléments, de façon que le creusage d'une tranchée s'effectue par l'organe de coupe situé au milieu de ladite face externe pour progressivement continuer et s'agrandir jusqu'aux organes de coupe d'extrémité, situés sur les parties latérales de la face externe. En outre, ladite roue peut être munie de plusieurs séries n d'organes de coupe, identiques entre elles et décalées régulièrement les unes des autres par rapport à l'axe de rotation de la roue. Avantageusement, la répartition angulaire desdits organes de coupe est telle que leur action dans le sol à creuser se chevauche parallèlement, au moins approximativement. Les figures du dessin annexe feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 représente une vue en plan d'une roue trancheuse montée sur un support d'entraînement. La figure 1A est une coupe transversale de la tranchée réalisée selon la ligne A-A de la figure 1. La figure 2 représente partiellement l'un des éléments amovibles sur lequel sont fixés par exemple trois organes de coupe conformément à l'invention. La figure 3 est une vue de dessus dudit élément. La figure 4 est une coupe transversale dudit élément montrant l'un des organes de coupe externes. La figure 5 est une coupe transversale d'une variante de réalisation dudit élément de la figure 4. La figure 6 représente schématiquement la roue trancheuse équipée de trois séries d'organes de coupe et leur répartition périphérique autour dudit voile de la roue. La figure 7 montre en coupe transversale la répartition angulaire desdites trois séries d'organes, rapportée dans le même plan de coupe. La roue trancheuse 1, montrée schématiquement sur la figure 1, est portée par un support rigide 2 de section transversale en U renversé, via un arbre fixe 3. Elle est entraînée en rotation autour dudit arbre c'est-à-dire autour de son axe R, par des moto-réducteurs non représentés, qui sont respectivement fixés à des consoles latérales et opposées 2A dudit support, et dont les pignons de sortie 4 coopèrent avec des couronnes dentées 5 prévues en correspondance sur le voile 6 de la roue 1. Le support 2 est, par ailleurs, monté articulé, autour d'un axe 2B, sur une potence également non représentée, liée au châssis d'un véhicule motorisé. A la périphérie du bord 6A de son voile 6, la roue trancheuse 1 est munie d'une pluralité d'éléments amovibles 7 en forme de secteur angulaire, sur lesquels sont agencés des organes de coupe 8 pour le creusage de la tranchée dans le sol. Dans cet exemple de réalisation, huit éléments amovibles 7 sont prévus sur le pourtour dudit voile, chacun d'eux couvrant un secteur angulaire sensiblement égal à 450. Ces éléments sont constitués par une partie de support 7A sur la face externe 7B de laquelle sont rapportés lesdits organes de coupe 8, et par un tenon plat 7C prolongeant perpendiculairement la partie de support 7A, du côté opposé de sa face externe 7B.La fixation de ces éléments amovibles 7 à la périphérie du voile s'effectue alors, de façon usuelle, par engagement de leur tenon plat 7C dans une gorge de réception périphérique 6B ménagée dans le bord 6A dudit voile, puis par immobilisation de ceux-ci par des goupilles et clavettes 6C. Sur les figures 2 et 3, on a illustré par exemple trois organes de coupe 8 qui sont agencés à titre purement illustratif et dont l'un occupe une position médiane sur la face externe 7B de l'élément 7, tandis que les deux autres occupent des positions extrêmes sur les parties latérales respectives 7D, 7E de ladite face. Selon l'invention, et comme le montrent notamment les figures 2 à 4, les organes de coupe 8 représentés sont disposés sur les éléments 7 selon une direction sensiblement parallèle au plan P du voile 6 de ladite roue trancheuse. Et, de plus, la face externe 7B de chaque élément, sur laquelle sont fixés lesdits organes 8 parallèlement au plan P du voile, présente, dans un plan transversal à chaque élément perpendiculaire audit plan P, un profil évolutif PE qui est sensiblement symétrique audit plan P du voile. Ce profil PE est tel que les parties latérales 7D et 7E de la face externe 7B sont inclinées par rapport à l'axe de rotation R de la roue, de façon que la pointe desdits organes de coupe 8 situés sur les parties latérales 7D, 7E du support 7A, fasse saillie extérieurement de la partie latérale correspondante. En particulier, dans l'exemple de réalisation illustré sur ces figures, le profil évolutif PE de la face externe 7B de la partie de support 7A est courbe pour présenter une configuration demi-circulaire convexe, de sorte que la section transversale de la partie de support 7A de chaque élément est en forme de demi-rond, qui se prolonge par le tenon 7C issu perpendiculairement et centralement de la face diamétrale 7F du demi-rond. Par exemple, les organes de coupe 8 sont constitués d'un porte-outil 8A et d'un outil 8B. Le porte-outil 8A est alors fixé généralement par soudure à la face externe 7B de l'élément correspondant par sa base 8C, de façon que cette dernière soit agencée dans une direction sensiblement parallèle au plan P du voile, c'est-à-dire tangente au bord périphérique 6A dudit voile. Ce profil évolutif demicirculaire des éléments permet ainsi d'incliner le plan longitudinal PL de l'outil dans la position souhaitée la plus appropriée. L'outil 8B peut être un pic dont l'axe 8D forme, dans le plan longitudinal médian PL de l'organe de coupe 8, un angle A avec la base 8C du porte-outil 8A de façon à pénétrer dans le sol lors de la rotation de la roue et à creuser celui-ci, à briser les composants rencontrés du sol, et à les évacuer hors de la tranchée réalisée. Bien évidemment, le plan longitudinal PL de chaque organe de coupe coupe le plan P de la roue sensiblement au milieu de la face diamétrale 7B des éléments 7. Grâce à l'agencement des organes de coupe parallèlement au plan P du voile, l'attaque des outils dans le sol s'effectue naturellement selon leur axe 8D, tandis que la base des porte-outils n'est plus soumise à des efforts d'arrachement. Les organes de coupe 8, et notamment ceux situés sur les parties latérales des éléments 7 travaillent ainsi de façon optimale, améliorant le rendement et diminuant l'usure et les risques de détérioration. En effet, par la conception d'une face externe des éléments à profil évolutif, tel qu'un demi-cercle concave ou convexe, on déporte la pointe 8E du pic 8B de la partie latérale correspondante, tout en pouvant fixer parallèlement l'outil. De la sorte, comme le montre notamment la figure 4, la pointe des pics fait saillie d'une distance D par rapport à l'extrémité de la partie latérale concernée de l'élément et cela crée avantageusement un espace pour évacuer aisément la terre et ses composés, ce qui est particulièrement appréciable dans des sols glaiseux évitant les risques de bourrage.La largeur de la tranchée réalisée correspond alors sensiblement à la distance L séparant les pointes, en carbure dans ce cas, des outils 8B situés les plus au bord des parties latérales opposées des éléments, comme le montrent par exemple les figures 1A et 3. On constate que le fond F (figure 1A) de la tranchée présente une forme demi-circulaire correspondant à celle de l'enveloppe E (figures 4 et 7) tracée par les différents outils montés sur la roue lorsqu'elle tourne. Dans une variante de réalisation illustrée sur la figure 5, la face externe 7B des éléments présente un profil évolutif PE certes demi-circulaire, mais concave. L'organe de coupe 8 représenté est alors fixé par sa base 8C, parallèlement au plan P du voile, à la partie latérale 7E de ladite face externe concave 7B, de sorte que la pointe 8E de l'outil 8B fasse alors saillie, en projection dans le plan de la figure 5, d'une distance D, par rapport au bord de l'autre partie latérale opposée 7D, pour créer ainsi l'espace nécessaire à l'évacuation de la terre et de ses composants. Dans une autre variante de réalisation illustrée par un trait pointillé TP sur la figure 5, la face externe 7B des éléments présente un profil évolutif polygonal convexe dans ce cas, de sorte que les organes de coupe disposés toujours parallèlement au plan du voile sont fixés par soudure aux différentes faces planes du profil polygonal.Bien évidemment, on pourrait concevoir d'autres types de profil évolutif sans sortir du cadre de l'invention, par exemple mixte polygonal-curviligne, concave et/ou convexe, dès l'instant où les bases des organes de coupe sont parallèles entre elles et au plan P du voile, où les organes de coupe font alors saillie de la face externe des éléments, et où l'enveloppe décrite par la pointe desdits outils est alors sensiblement demi-circulaire, la trace desdits outils dans la terre, lors de leur action successive, se chevauchant au moins approximativement. La répartition des organes de coupe 8 à la fois périphériquement et transversalement sur les éléments 7 montés autour du bord 6A dudit voile, peut avantageusement tenir compte de la conformation de la face externe des éléments et de la disposition des organes de coupe sur ceux-ci. En effet, en raison de la fixation des organes de coupe parallèlement au plan du voile et en raison du profil évolutif de la face externe des éléments permettant de créer des espaces pour dégager la terre, on peut utiliser un nombre réduit d'orga- nes de coupe comparativement à celui utilisé initialement sur les roues trancheuses de l'art antérieur, puisque chaque organe de coupe travaille au maximum de ses possibilités. Par exemple, on peut prévoir un montage de trois séries X, Y, Z de dix-sept organes de coupe 8 chacune, tels que des outils à pic, référencés X8.1 à X8.17 pour la première série, Y8.1 à Y8.17 pour la deuxième série et Z8.1 à Z8.17 pour la troisième série. Lesdites séries d'outils sont alors réparties périphériquement de la façon indiquée sur la figure 6 en étant décalées les unes par rapport aux autres de 120 , c'est-à-dire que les premiers outils de chaque série, respectivement X8.1, Y8.1 et Z8.1, sont décalés les uns des autres de 1200. Ainsi, on peut retirer trois couches de terre par tour de la roue trancheuse. Quant à la répartition transversale et angulaire de chaque série d'outils à pic, elle est illustrée sur la figure 7 sur laquelle on a rapporté dans un même plan les différents plans PL d'inclinaison des dix-sept outils sur la face externe 7B demi-circulaire convexe des éléments. On remarque donc que le creusage de la tranchée T s'effectue d'abord par les outils 8.1, 8.2, 8.3 médians à la roue pour progressivement se terminer par les outils d'extrémité 8.16 et 8.17. La largeur de la tranchée réalisée (figure 1A), dont le fond F est demi-circulaire correspondant à l'enveloppe E desdits outils, est alors donnée par la distance L séparant les deux outils d'extrémité 8.16 et 8.17 de chaque série. On comprend en outre que les traces des outils dans le sol à creuser se chevauchent au moins approximativement de façon à agir sur la totalité de la largeur de tranchée, puisque la distance entre deux pics consécutifs correspond à la valeur de corde inscrite, laquelle valeur est plus faible que la distance entre pics projetée sur une face externe plane avec les éléments en T antérieurs. Bien évidemment, on pourrait prévoir une pluralité de répartitions. Par exemple, dans le cas d'un terrain glaiseux, on pourra utiliser deux séries d'organes de coupe décalées de 1800 l'une de l'autre, permettant de créer davantage d'espaces entre les outils et d'éviter les problèmes d'accumulation de terre, sans avoir à équiper la roue d'organes de coupe spéciaux pour ce type de terrain, comme cela est le cas actuellement. REVENDICATIONS 1. Roue trancheuse du type comportant, à la périphérie de son voile, une pluralité d'éléments amovibles (7) en forme de secteur, sur chacun desquels sont prévus des organes de coupe (8) destinés à creuser le sol, caractérisée en ce que lesdits organes de coupe (8) sont disposés selon une direction sensiblement parallèle au plan dudit voile (6), sur lesdits éléments, et en ce que la face externe (7B) de chaque élément, sur laquelle sont montés lesdits organes de coupe, présente, transversalement à chaque élément, un profil évolutif (PE) par rapport au plan (P) dudit voile, tel que les parties latérales (7D, 7E) de ladite face externe (7B) sont inclinées par rapport à l'axe de rotation de ladite roue, de façon que la pointe des organes de coupe (8) situés sur lesdites parties latérales fasse largement saillie extérieurement de l'une ou l'autre desdites parties latérales. 2. Roue trancheuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit profil évolutif (PE) de la face externe des éléments est symétrique par rapport au plan dudit voile (6). 3. Roue trancheuse selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit profil évolutif (PE) de la face externe (7B) de chaque élément (7) est courbe. 4. Roue trancheuse selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit profil évolutif courbe (PE) de ladite face externe présente une forme approximativement demi-circulaire, à configuration concave ou convexe. 5. Roue trancheuse selon la revendication 4, caractérisée en ce que chaque élément (7) est constitué d'une partie de support (7A) desdits organes, de section transversale en demi-cercle, et d'un tenon (7C) prolongeant la face diamétrale (7F) de ladite partie de support (7A) et s'engageant dans une gorge périphérique (6B) prévue dans le bord (6A) dudit voile. 6. Roue trancheuse selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit profil évolutif (PE) de la face externe de chaque élément est au moins en partie polygonale, à configuration concave ou convexe. 7. Roue trancheuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, du type dans laquelle lesdits organes de coupe se composent d'un porte-outil (8A) rapporté fixement sur la face externe des éléments, et d'un outil (8B) s'engageant dans ledit porte-outil, caractérisée en ce que la base (8C) de chaque porte-outil (8A) est disposée et fixée à la face externe (7B) des éléments, parallèlement au plan dudit voile, alors que ledit outil (8B) forme un angle avec ladite base (8C), dans le plan longitudinal médian dudit organe de coupe. 8. Roue trancheuse selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 7, caractérisée en ce que lesdits organes de coupe (8) sont régulièrement répartis sur le pourtour dudit voile (6) et sont, par rapport au plan (P) du voile, régulièrement inclinés angulairement sur la face externe (7B) à profil évolutif desdits éléments, de façon que le creusage d'une tranchée s'effectue par l'organe de coupe situé au milieu de ladite face externe pour progressivement continuer et s'agrandir jusqu'aux organes de coupe d'extrémité, situés sur les parties latérales de la face externe. 9. Roue trancheuse selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle est munie de plusieurs séries n d'organes de coupe (8), identiques entre elles et décalées régulièrement les unes des autres par rapport à l'axe de rotation de la roue. 10. Roue trancheuse selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisée en ce que la répartition angulaire desdits organes de coupe (8) est telle que leur action dans le sol & BR