Brevet FR2740939A1 — publié le 19970516

L'invention concerne les lames de coupe rotatives à couteaux articulés destinées aux faucheuses, tondeuses à gazon, débroussailleuses, épareuses, etc, utilisées dans les travaux de fauchage, de tonte et de débroussaillement notamnent sur les terrains dangereux, c'est à dire très caillouteux et riches en obstacles cachés carme pierres, galets, rochers, piquets, murets, bornes, épaves, etc.. Sur ce type de terrain et pour ce type de lames, les effets de l'usure et de la violence des chocs peuvent provoquer la dislocation des couteaux par rapport à leur Support, les éjectant à grande vitesse et faisant courir un risque sérieux à 1 'opérateur et aux personnes avoisinantes. L'invention se fonde sur l'analyse en utilisation réelle de l'usure, de la déformation et de la rupture des éléments mélaniques de ces lames soumises à une forte abrasion et à des chocs très violents, très fréquents, et très rapides. Cette dislocation est due aux conséquences des chocs sur le bord d'attaque des couteaux et sur les parties des fixations des axes des couteaux en saillie sous la face inférieure du support tournant. L'invention élimine les effets destructeurs de ces chocs en favorisant le glissement sur l'obstacle de I'ensemble de la lame par une forme générale dite "forme fuyante" ne présentant ni saillie, ni aspérité. Cette forme générale fuyante selon l'invention concerne la forme particulière du bord d'attaque des couteaux et la suppression des saillies des assemblages des axes sous la plaque inférieure du support, constitué de deux plaques, par des moyens de fusion des métaux. L'état de la technique actuelle concernant l'invention, dcirrc les lames de coupe à couteaux articulés, peut etre illustré par le brevet FR-1.520.653 du 22/02/1967 qui concerne toutes les lames de coupe à couteaux articulés et où les couteaux sont rectangulaires et les fixations saillantes; le brevet US-3.894.385 où les parties actives des couteaux sont rectangulaires et les fixations saillantes; le brevet FR-9.008.056, carteaux triangulaires, fixations saillantes; le brevet FR-2.699.042 couteaux rectangulaires autretournables sous l'effet des chocs, fixations saillantes; le brevet FR-2.248.771 ou le support tournant est d'une seule plaque emboutie en forme de cuvette inversée, donc fixations saillantes. D'une manière générale ces lames connues utilisent des couteaux de forme rectangulaire ou, triangulaire avec la base à l'extérieur (FIG.1) et les fixations inférieures des axes des couteaux sont saillantes par rapport à la plaque inférieure ou unique. C'est pratiquement toujours l'extrémité extérieure (1) du bord d'attaque du couteau qui reçoit les chocs violents. Si ce point (1) plecède, dans la rotation (S), le centre de gravité (2) du couteau, il y a une transmission brutale du choc à 1 'axe du couteau et une défarmation de l'avant du couteau autour de ce point (1) accompagnée d'une fatigue du métal avec une cassure progressive de l'arrière du couteau. Par contre, si ce point (1) est en retard par rapport au centre de gravité (2), camme avec la forme fuyante des couteaux de l'invention, l'effacement du couteau est favorisé, il y a une transmission atténuée du choc à l'axe du couteau et une simple usure naturelle du couteau par frottement. Les chocs sur ce point extrême (1) du couteau sont d'autant plus violents que le couteau est poche de sa position radiale (FIG. 2), position qu'il prend naturellement du fait de la force centrifuge lorsque la lame tourne à vide. Le couteau selon l'invention est caractérisé en ce que son bc,rd d'attaque a une forme dite "forme fuyante". La forme fuyante selon l'invention du bord d'attaque du couteau (FIG. 3) est caractérisée en ce que, lorsque le centre de gravité du couteau (2), le centre de rotation (3) du couteau et l'axe de rotation (4) de la lame sont alignés, le point du couteau le plus éloigné (1) de l'axe de rotation (4) de la lame est en retard (6) dans la rotation (5) par rapport au centre de gravité du couteau (2). Autrement dit, le plan passant par l'axe de la lame (4) et le centre de gravité du couteau (2) précède, dans la rotation (S) de la lame, le point du couteau le plus éloigné (1) de l'axe de rotation (4) de la lame. Selon la Figure 4, lorsque la lame en rotation (5) est en coritact (v) avec un obstacle (8), chaque couteau est forcé à se replier à l'intérieur d'un cercle (9) dont le centre est sur l'axe de la lame (10) et dot le rayon (11) est la distance (12) entre l'axe de la lame (10) et le point de contact (7). Selon la Figure S, lorsque la lame en rotation (S) est forcée par la violence du choc à s'approcher au plus près de l'obstacle, c'est le support des couteaux qui vient au contact (13 et 14) de l'obstacle (8), enfermant les couteaux à l'intérieur d'un cercle (15) dont le centre est sur l'axe de la lame (10) et dont le rayon (16) est égal à la distance (17) entre l'axe de la lame (10) et le point du support (13) le plus éloigné de cet axe (10). Il y a une atténuation très significative des vibrations de la lame ainsi complètement repliée si les couteaux ont un bord d'attaque qui s'inscrit sur ce cercle. Le bord d'attaque (18) du coteau de l'invention (Fig. 6) est caractérisé en ce que son dessin s inscrit sur un arc de cercle (19) dit le rayon (20) est égal à la distance (17) entre l'axe de rotation (10) de la lame et le point (13) du support le plus éloigné de cet axe et sans qu'aucune partie du couteau ne soit à l'extérieur du cercle défini par cet art;. Le dit bord d'attaque (18) s'inscrit sur le dit arc de cercle (19) par au moins 3 points tangents (21). Avantageusement, la longueur de la corde (22-23), dite "corde utile", corde CunpriSe entre le point (22), dit "point neutre"; point du dit arc aligné avec l'axe du couteau (3) et l'axe de la lame (10); et le point (23), dit "extrémité de l'arc"; point tangent le plus éloigné de l'axe (3) du criuteau; cette longueur (22-23) est supérieure à 20 X du rayon (24) dit "rayon maximum du couteau" et correspondant au point (25) du coteau le plus éloigné de son axe (3). De préférence, la distance (22-26) entre le point tangent (26), dit "origine de l'arc"; point tangent (26) le plus proche de l'axe (3) du couteau; et le point neutre (22) précédemment défini, cette distance (22-26) est inférieure à 80 X du rayon maximum du coteau (24) précédemment défini et notamment cette distance (22-26) est nulle. Avantageusement, le dessin du bord d'attaque (18) est un arrangement de lignes courbes, ou un arrangement de lignes polygonales, ou un arrangement de tels arrangements, mêlé ou non avec des portions d'arc du cercle (19) et notamment un arc continu (18) du cercle (19). Une cause fréquente de la perte d'un coteau (28) est la perte de son axe (27) par rupture de l'assemblage supérieur (29) entre cet axe (27) et le support (30) (cf. Fig. 7). Cette rupture est due a la flexion de l'assemblage (29) supérieur, généralement par écrou et boulon, sous 1 'effet des chocs reçus par le couteau (28) et surtout par 1 'extrémité inférieure de l'axe, en saillie et donc en contact direct et violent avec le sol et ses obstacles qui frappent les têtes de boulons ou de rivets. Ce phénomène est particulièrement favorisé dans les réalisation ou 1 'axe n'est retenu que par son extrémité supérieure sur une seule plaque (30). Dans les réalisations oû 1 'extrémité inférieure est également retenue par une deuxième plaque (31), la retenue de l'axe est suffisante dans la direction radiale (force centrifuge) mais insuffisante dans la direction tangentielle (direction des chocs). Cela se traduit par un glissement de la plaque inférieure (31) par rapport à la plaque supérieure (30) et une flexion de l'axe (27) au niveau de son assemblage (29) supérieur provoquant sa rupture, la perte de l'axe et donc l'éjection du coteau. De plus, ces réalisations connues sont démontables et permettent à l'utilisateur non averti de procéder à des modifications imprudentes qui peuvent présenter un nouveau risque sérieux. L'invention résout ces insuffisances en dannant au support des couteaux une structure métallique continue indestructible, indémontable et sans aspérités dite "structure oencrbloc". Selon la figure 7, le support des couteaux de I'irivtiitiun a une structure dite "structure monobloc" caractérisée en ce qu'elle coi'porte deux plaques (30) et (31) et en ce que les axes (27) et les plaques (30) et (31) forment un milieu métallique continu d'une seule pièce sans dispositif d'assemblage, donc sans saillie, obtenue par twt troyen de fusion des métaux, notamment la fusion électrique résistive ou magnétique, la fonderie, la fonte par friction dite fluoperçage, et particulièrement les techniques dites de soudure par points ou mécancrsoudure appliquées sur les zones de continuité métallique ou de fusion (32) et (33). Les proportions de la figure 7 ont été choisies pour la clarté du dessin et et n'ont pas de rapport avec la réalité. En réalité, l'axe (27) a une largueur inférieure à son diamètre dans un rapport supérieur à 3. Les techniques disponibles de fusion locale permettent de fondre simultanément les zones de fusion (32) et (33) et le coeur de l'axe assurant un milieu métallique continu entre les plaques (30) et (31) par l'intermédiaire de tous les axes (27). Le diamètre des zones de fusion (32) et (33) peut être notablement inférieur au diamètre des axes (27), interdisant toute déformation par flexion. Grâce à l'invention, les chocs ne demandent aux extrémités (29) des axes (27) que des efforts en cisaillement et les techniques de fusion ou de fonte requises par l'invention sont pratiquement indestructibles par ce type d'effort. La face supérieure de la plaque supérieure (30) ainsi que les éventuelles saillies sur cette face ne sont pas directement concernées par les chocs destructeurs. Les extrémités supérieures des axes peuvent alois être assemblées à la plaque supérieure par tout moyen de serrage fort Sur des épaulements ou des entretoises tels que vis, écrous ou rivetages. La "forme fuyante" du support de couteaux de la lame de l'invention se caractérise en ce que, au moins une des extrémités des axes, notamment les extrémités inférieures (29) des axes (27) forment un milieu métallique continu (33) avec la plaque inférieure (31) par les moyens de de fonte ou de fusion cités ci-dessus. La plaque supérieure et les extrémités supérieures des axes sont alors assemblées par tout moyen de serrage puissant, sur des épaulements ou des entretoises, tels que vis, écrus ou rivetages notamment à fusion par bouterolle tournante. Un couteau de lame de coupe rencontre 2 types de chocs ciiespondant à 2 types d'obstacles. D'abord des chocs orientés dans le plan de rotation du couteau, appelés "chocs francs", lorsque le couteau rtclcontre une arrête ou une surface dure pratiquement verticale canne une borne, un muret, un rocher, une souche, etc; mais surtout des chocs obliques par rapport au plan de rotation du couteau, appelés "chocs en biais" où le couteau glisse sur une surface oblique ou un obstacle ruilant, comme les galets des terrains d'origine alluviale, les pierres roulantes, les cailloux enfouis, etc. Les chocs ont donc une composante dans le plan de rotation du couteau qui altère le bord d'attaque et donc l'use et qui nécessitent un acier dur et résistant aux chocs, notamment allié au chrome; et une composante peiyendiculaire au plan de rotation du couteau et vers le haut qui tend à tollJre le couteau vers le haut. Les réalisations connues luttent contre cette torsion en augmentant l'épaisseur des couteaux. Le couteau de l'invention ne s'oppose pas à cette déformation mais la traite en faisant en sorte qu'elle soit réversible, par l'utilisation d'une feuille mince et flexible d'acier dit "acier à ressort", notamment au vanadium. Le couteau de l'invention est caractérisé en ce que son épaisseur est inférieure 2,9 X de la distance (24) entre son axe (3) et le puint du couteau le plus éloigné (25) de cet axe, et en ce qu'il est constitué d'un acier à ressorts, notamment au vanadium, dur et résistant aux chocs, notamment au chrome, et notamment un acier 50 CV 4. La figure 8 et la figure 9 représentent 2 réalisations pltises de l'invention destinée au montage standard sur les machines portables, notamment les faucheuses. Ces réalisations tiennent compte des corltraintes imposées par les dispositifs de fixation sur l'arbre de sortie des dites machines, notamment un trou central (34) d'environ 12 mm de rayon traversant la plaque supérieure (30) et la plaque inférieure (31), un embrèvement concentrique plat (35) dans la plaque inférieure (31) et d'un rayon d'environ 33 mn tel que les deux plaques (30) et (31) sont en contact 1 'une avec l'autre sur twte la surface du dit embrèvement. Ces 2 réalisations de l'invention (Fig. 8 et Fig 9) sont caractérisées en ce que leurs couteaux (36) peuvent se replier en formant un cercle parfait le plus canplet possible, en ce quelles ne présentent aucune aspérité et en ce que les couteaux ont la plus grande surface possible caprise entre ce cercle et les contraintes techniques de fixation à la machine. La réalisation de l'invention de la figure 8 est particulièrement caractérisée en ce que qu'elle comporte 3 couteaux (36), qui lui donnent la meilleure efficacité de coupe, et un support (30 et 31) de forme triangulaire, qui minimise les chutes à la fabrication. Les couteaux de cette réalisation sont avantageusement amputés du triangle (3r7) pour simplifier leur fabrication et d'un chanfrein (38) pour éviter la pIesence d'un angle vif. La réalisation de l'invention de la figure 9 est particulièrement caractérisée en ce que qu'elle comporte 2 couteaux. Cette réalisation est plus particulièrement destinée au traitement des pieds de murs, des bordures et des rocailles. Avantageusement, son support de couteau à la forme d'un cercle dont le diamètre est voisin à 40 % près de celui des couteaux repliés, et notamment ces deux diamètres sont égaux. REVEItICATIONS 1) Lame de coupe à couteaux articulés pour machines rotatives, notamment les faucheuses, caractérisée en ce que le support tournant des couteaux a une forme dite "forme fuyante". La forme fuyante du dit support est caractérisée en ce que le dit support est constitué de deux plaques (30) et (31) et en ce que les axes des couteaux (27) constituent, avec au moins l'une de ces plaques, notamment la plaque inférieure (31), un milieu métallique continu en (33) par tout moyen de fusion des métaux, curie la fusion électrique par résistance w par variation de champ magnétique, la fonderie, la fonte par friction dite fluoperçage, et notamment les moyens dits de soudure par points w de mécancrsoudure de goujons.L'autre plaque, notamment la plaque supérieure (30), et les extrémités des axes restées libres, notamment les extrémités supérieures, étant assemblées par un moyen de serrage puissant ordinaire sur des épaulements ou des entretoises tels que vis, écrus ou rivetages, notamment à fusion par bouterolle tournante. 2) Lame de coupe à couteaux articulés pour machines rotatives, notamment les faucheuses, caractérisée en ce que le bord d'attaque de ses couteaux a une forme dite "forme fuyante". La forme fuyante selon l'invention du bord d'attaque du coteau est caractérisée en ce que, lorsque le centre de gravité (2) du couteau, le centre de rotation (3) du couteau et l'axe de rotation (4) de la lame sont alignés, le point du couteau le plus éloigné (1) de l'axe de rotation de la lame (4) est en retard (6) dans la rotation (5) par rapport au centre de gravité (2) du couteau. 3) Lame de coupe selon la revendication 1, dont que le support tournant des couteaux est constitué de deux plaques (30) et (31), caractérisée en ce que les deux plaques (30) et (31) et les axes des couteaux (27) constituent tous ensemble un milieu métallique continu par tout moyen de fusion des métaux et notamment les moyens dits de soudure par points ou de mécancrsoudure. 4) Lame de coupe selon la revendication 2, dont les couteaux ont des bords d'attaque de forme fuyante, caractérisée en ce que ses cwteaux ont une épaisseur inférieure à 2,9 X de la distance entre leur axe (3) et le point du coteau (25) le plus éloigné de cet axe, et en ce qu'ils sont constitués d'une lame mince et souple d'un acier dit "acier à ressorts", notamment au vanadium, dur et résistant aux chocs, notamment au chrome, et notamment un acier 50 CV 4. S) Lame de coupe selon la revendication 2, dont les couteaux ont des bords d'attaque de forme fuyante, caractérisée en ce que le dessin du bord d'attaque (18) de chaque couteau s'inscrit en au moins 3 points tangents sur un arc de cercle (19) dont le rayon (24) est égal à la distance (17) entre l'axe de rotation de la lame (10) et le point du support des couteaux le plus éloigné (13) de cet axe (10) et sans qu'aucune partie du couteau ne soit à l'extérieur du cercle défini par cet arc (19). 6) Lame de coupe selon la revendication 5, dont les bords d'attaque des cwteaux s'inscrivent sur un arc de cercle (19), caractérisée en ce que la distance (22-26) entre le point (22) du cercle (19); aligné avec l'axe du coteau (3) et l'axe de la lame (10); et le point tangent (26) le plus proche de l'axe du coteau (3), cette distance est inférieure à 80 X de la distance entre l'axe du couteau (3) et le point du coteau le plus éloigné de cet axe (25), et notamment ce pourcentage est égal à 0 X. 7) Lame de coupe selon la revendication S, dont les bords d'attaque des couteaux s'inscrivent sur un arc de cercle (19), caractérisée erz ce que la distance (22-23) entre le point (22) du cercle (19); aligné avec l'axe du coteau (3) et l'axe de la lame (10); et le point tangent (23) le plus éloigné de l'axe du coteau (3), cette distance est supérieure à 20 X de la distance entre l'axe du couteau (3) et le point du coteau le plus éloigné de cet axe (25). 8) Lame de coupe selon les revendications 5, 6 et 7 dont les bords d'attaque des couteaux s'inscrivent sur un arc de cercle (19), caractérisée en ce que le dessin des bords d'attaque (Cf Fig. 6) est un arrangement de lignes courbes ou un arrangement de lignes polygonales ou un arrangement de tels arrangements mêlé ou non avec des portions d'arc du cercle (19), et notamment ce dessin est un arc continu de ce cercle. 9) Lame de coupe selon 1 'une quelconque des revendications précédentes (dont une réalisation est représentée par la figure 8), destinée notamment au montage standard sur les machines portables et particulièrement les faucheuses, caractérisée en ce que ses couteaux (36) peuvent se replier en fonde de cercle, en ce qu 'aucun point du support n'est extérieur au cercle ainsi fanné, en ce que ses couteaux ont la plus grande surface utile possible comprise entre ce cercle et les contraintes inposées par les dispositifs de fixation sur l'arbre de sortie des-dites machine6, notmnent un trou central (34) d'environ 12 nwn de rayon traversant la plaque supérieure (30) et la plaque inférieure (31), un embrèvem nt concentrique plat (35) dans la plaque inférieure (31) et d'un rayon d'environ 33 - tel que les deux plaques (30) et (31) sont en contact 1 'une avec l'autre sur toute la surface du dit embrèvement; et en ce qu'elle conporte un support de forte triangulaire et 3 couteaux, avec avantageusement des bords de fuite rectilignes par suppression du triangle excédentaire (37) et des extrémités de couteaux volontairement émoussées par un chanfrein (38). 10) Lame de coupe selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 (dont une réalisation est représentée par la figure 9), destinée notamment au montaxe standard sur les machines portables et particulièrement les faucheuses, caractérisée en ce que ses couteaux (36) peuvent se replier en farine de cercle, en ce qu'aucun point du support n'est extérieur au cercle ainsi formé, en ce que ses couteaux ont la plus grande surface utile possible comprise entre ce cercle et les contraintes imposées par les dispositifs de fixation sur l'arbre de sortie des-dites machines, notanwnent un trou central (34) d'environ 12 nwn de rayon traversant la plaque supérieure (30) et la plaque inférieure (31), un embrèvement concentrique plat (36) dans la plaque inférieure (31) et d'un rayon d'environ 33 mm tel que les deux plaques (30) et (31) sont en contact l'une avec l'autre sur toute la surface du dit embrèvement; et en ce qu'elle comporte 2 couteaux et que son support est de forme quelconque mois peut avantageusement avoir la forme d'un cercle d'un diamètre voisin de celui formé par les couteaux en position repliée avec une différence inférieure à 40 X du diamètre de ce dernier cercle, notamment ces deux cercles sont de même diamètre.