Brevet FR2748500A1 — publié le 19971114

DISPOSITIF AUTORISANT LE CONTROLE, ET LA VARIATION D'AMPLITUDE DES VIBRATIONS APPLIQUEES AUX ROULEAUX COMPACTEURS TOURNANTS L'invention se rattache au secteur technique des équipements et matériels destinés à tasser et compacter les matériaux à l'aide de rouleaux cylindriques équipés de systèmes vibratoires. On connaît des dispositifs autorisant la mise en vibration des rouleaux compacteurs, le plus souvent avec variation de vitesse, pour obtenir la variation de l'effort vibrant. Or, si la variation de vitesse est importante, la variation d'amplitude par action sur les masses tournantes du générateur de vibration, est l'une des caractéristiques des plus intéressantes pour le compactage. On connaît certains dispositifs offrant la possibilité d'avoir quelques amplitudes prédéterminées, et la majorité des systèmes connus ne permettent un changement d'amplitude qu'après arret de la machine. La difficulté pour obtenir un dispositif permettant une variation de 0 au maximum, le moteur restant en marche, provient principalement de rotation du rouleau et de ne disposer que d'un seul coté pour entraîner le vibrateur ainsi que les dispositifs de variation et de contrôle. L'autre côté du rouleau est réservé à l'entraînement proprement dit du rouleau. Il faut d'une part posséder un vibrateur capable de générer des vibrations à variation simple d'amplitude, et d'autre part un dispositif original permettant le montage sur l'organe roulant ainsi que l'entraînement par organe moteur et le contrôle simple de la variation de 0 au maximum, de façon continue, et sans arrêter l'organe moteur. On assiste depuis quelques années au développement de rouleaux composés en 2 parties afin d'améliorer le compactage dans les courbes. Un système de variation d'amplitude simple et contrôlable en marche n'existe pas sur des rouleaux simples et à fortiori sur des rouleaux doubles. Lorsque le rouleau tourne, la surface balayée coté rayon intérieur de braquage est plus petit que la surface balayee par coté rayon extérieur de braquage. Dans les dispositifs connus, une vibration centrale ou même centrée dans chacun des demirouleaux, ne permet pas de compenser ces différences de surfaces balayées, d'où des différences de compactage entre le coté intérieur et extérieur de courbure. Le dispositif selon l'invention remédie à ces inconvénients et permet la génération de vibration de différents types, oscillatoire, centrifuge, unidirectionnelle, ainsi que leur contrôle d'amplitude continu et en marche, de 0 au maximum, de façon simple, tout en respectant les contraintes de la machine, à savoir la rotation du rouleau et la vibration. Ce dispositif selon l'invention, permet également d'équiper chacune des 2 parties d'un rouleau d'un générateur de vibration, l'amplitude de chacun des vibrateurs pouvant être contrôlée indépendamment l'une de l'autre. Ces buts et d'autres encore ressortiront bien de la suite de la description. Selon une première caractéristique, le dispositif autorisant le contrôle de vibration sur des machines équipées de rouleaux cylindriques tournant, en vue notamment de vibrer, compacter les matériaux sur lesquels ils évoluent, est remarquable en ce qu'il consiste à positionner des roues par rapport aux éléments non tournant du rouleau compacteur, des flasques entraînées par un organe moteur et éléments de transmission font tourner, autour des roues précédentes, des satellites portant des masses excentrées, les dites roues pouvant être décalées les unes par rapport aux autres pour assurer la variation d'amplitude de la vibration. Selon une autre caractéristique, le dispositif est remarquable en ce qu'il comprend plusieurs ensembles commandant le décalage de ces dites roues, d'un même côté du rouleau. Selon une autre caractéristique, le dispositif est remarquable en ce qu'il comprend plusieurs dispositifs de génération de vibration, indépendant les une des autres et pouvant être commandés simplement à l'extérieur du rouleau et d'un même côté. Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront bien de la suite de la description. Pour fixer l'objet de l'invention illustrée non limitativement aux figures des dessins où - la figure 1 est une vue en coupe du rouleau compacteur - la figure 2 est une vue agrandie de l'élément vue -A- de la figure 1. Cette figure 2 comprenant 2 coupes 1-1 et 2-2 suivant 2 positions des masses, R=MAX et R=O - la figure 3 est une vue en coupe du rouleau compacteur, l'entraînement en rotation du rouleau et la commande du vibrateur étant situées du même côté. - la figure 4 est une vue en coupe du rouleau compacteur constitué de 2 demi-rouleaux, chacun étant équipé d'un entraînement et d'une vibration à déphasage. - la figure 5 représente deux demi-rouleaux dont les systèmes de vibration sont liés positivement ensemble - la figure 6 illustre la génération d'une vibration unidirectionnelle, montrant particulièrement les dispositifs des masses excentrées. - la figure 7 explicite la figure 6 et simulant une rotation des satellites de 0 - 45 - 90 et 135 autour de l'axe XX' du rouleau. - la figure 8 illustre la position des différentes masses en fonctionnement, dans le cas d'une vibration unidirectionnelle à variation d'amplitude de 0 au maximum, les satellites tournant de 0 - 45 90 et 135* figure 8A - 8B - 8C et 8D - la figure 9 est une coupe d'un rouleau comprenant plusieurs genres de vibration - la figure 10, figure 10A à 10I, schématise le fonctionnement d'un rouleau comprenant 2 genres de vibration, centrifuge et oscillatoire. Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant d'une manière non limitative aux figures des dessins. Le dispositif, figure 1 et 2,comporte des roues (8,9) dont l'une (9) est fixée sur le support (16) portant et lié au bâti fixe du rouleau compacteur (2,3), à l'aide de moyens (12,13) et l'autre roue (8) liée au bâti fixe (3) par un ensemble axe et bras d'action (15,20,21) et un dispositif élastique (19) isolant le support fixe (3) des vibrations par rapport aux roues (8,9) et l'axe (XX') des vibrations, une bague (14) permet de centrer l'axe (15) et les roues (8,9). Un moyen de manoeuvre électrique ou mécanique ou hydraulique ou pneumatique (21) permet d'agir sur le bras (20) et sur l'axe (15), et provoquer la rotation de la roue (8) dans une position donnée et provoquer un décalage angulaire de la roue (8) par rapport à la roue (9). Des flasques (10,11) reçoivent des satellites comprenant un axe (30) monté sur roulements (39) ou autre moyen, une roue (33) libre sur l'axe (30) à l'aide d'un moyen (34), une roue (32) solidaire de l'arbre par un moyen (31), chacune de ces roues comportant une masse excentrée (17,18) fixée par un moyen de fixation (37,38). Les flasques (10,11) sont entraînées par un organe moteur (27) et éléments de transmission (25,26,28) . Ces flasques (10,11) en tournant entraînent les satellites (30) qui tournent sur les roues (8,9) et donc autour de l'axe XX' mais également autour de leur propre axe (30), les roues (8,9) et les roues (32,33) étant liées entre elles par des moyens de transmission mécaniques positifs, engrenage, chaîne ou courroie crantée ou autre moyen. La rotation des roues (32,33) entraîne celle des masses excentrées, et génère une force de vibration fonction de la masse des masselottes (17,18) et de la vitesse des satellites (30), dans le mode de réalisation décrit, la force de vibration est centrifuge. Quand les deux roues (8,9) sont en phase les forces F de chacune des masses s'ajoutent et la résultante R et maximale, la forme des masses étant étudiée à ce qu'il n'y ait pas de couple parasite, la résultante étant centrée sur l'axe YY' du rouleau. Quand les roues (8,9) sont en déphasage total, par action sur les éléments (15,20,21) les forces centrifuges s'annulent et la force résultante R est nulle, les éléments moteurs (27) continuant à tourner. Toute position entre 0 et le maximum est possible et permet d'obtenir l'amplitude désirée de la vibration, cette dite amplitude pouvant varier d'une valeur 0 à son maximum. L'ensemble vibrateur est contenu dans un carter (4,5) fixé sur le rouleau compacteur (1) à l'aide de moyens de fixation (6). Les flasques du vibrateur (10,11) tournent à l'intérieur de ce carter (4,5) à l'aide de roulements (7). L'organe moteur (27) de la vibration est fixée sur la platine (16) liée au bâti fixe (3) par l'intermédiaire de plots élastiques (22) isolant le bâti fixe (3) de la vibration qui n'est transmise qu'au rouleau (1). Ce principe de montage permet un entraxe constant entre l'axe (XX') du rouleau (1) et de l'axe de l'organe moteur (27). La platine (16) reçoit une couronne de roulements (24) fixée également au rouleau (1) par l'intermédiaire de l'élément (23) solidaire du rouleau (1). L'autre extrémité (1) du rouleau reçoit le moteur (29) d'entraînement du rouleau proprement dit dont la partie fixe est liée au bâti (2) au travers de plots isolants et la partie mobile liée directement au rouleau (1). Dans un mode de réalisation, figure 3, les organes de commande et de contrôle (12,20) du déphasage et le moteur d'entraînement (39,40) du rouleau compacteur sont implantés sur un même côté du rouleau (1). Le moteur d'entraînement (39,40) du rouleau compacteur (1) a la particularité de posséder un arbre creux, au travers duquel passent les organes de commande et de contrôle (12,20) de la vibration. Une extension du dispositif, schématisée figure 4, permet d'appliquer avantageusement ce dispositif aux rouleaux en deux parties, particulièrement intéressante pour le compactage dans les courbes. Le rouleau est composé de 2 parties (1A, 1B) libres en rotation, l'une par rapport à l'autre, et liés entre elles par un dispositif de butée à roulement (41). Chaque partie du rouleau comprend son propre vibrateur (4A, 5A - 4B, 5B), chacun de ces vibrateurs étant entraîné séparément par un élément moteur (27A, 27B) et chacun de ces dits vibrateurs étant contrôlé en amplitude par les moyens (12A, 20A - 12B, 20B). Chaque partie du rouleau comprend son propre mode d'entraînement (39A, 40A - 39B, 40B). Cette particularité permet de contrôler pour chacune des parties du rouleau (1A, 1B) à la fois la vitesse de vibration de 0 au maximum, mais également l'amplitude de vibration par action sur les moyens (12A, 20A - 12B, 20B). Dans une mise en oeuvre particulière, figure 5, les 2 vibrateurs sont synchronisés mécaniquement en vitesse par une pièce de liaison mécanique (42), la variation d'amplitude restant possible pour chacun des éléments de rouleau (1A, 1B) par action sur les moyens (12A, 20A - 12B, 20B). Dans un autre mode de réalisation, figure 6 et figure 7, les masses excentrées (43,44) sont concentriques et tournent en sens inverse. La roue (45) recevant la masse excentrée (43) engrène directement sur la roue (8) alors que la roue (46) recevant la masse excentrée (46) engrènent indirectement sur la roue (9) par l'intermédiaire d'une roue (47) assurant l'inversion de sens. La rotation inverse des masses excentrées (43,44) permet de générer une vibration dans une seule direction, sur l'exemple schématisé, la vibration est unidirectionnelle de haut en bas et de bas en haut en passant par une valeur 0. Dans ce mode de réalisation, l'intensité maximale de la force unidirectionnelle est fixe, et l'action sur les éléments de déphasage (12,20) et les roues de déphasage (8,9) permet de modifier l'inclinaison de la force unidirectionnelle. Dans l'exemple décrit, figure 6 et 7, les satellites (30) tournent dans le sens antitrigonométrique, les masses excentrées (43) également, alors que les masses excentrées (44) tournent dans le sens trigonométrique. Les dimensions des masses (43,44) et des roues (8,9 - 45,46,47) sont telles que les mouvements d'excentration des masses (43,44) sont identiques, et que la vitesse de la roue (4,6) tournant en sens trigonométrique, est telle qu'elle compense la vitesse de son axe (30) du satellite dans le sens antitrigonométrique. Dans le mode de réalisation figure 8, la vibration est également unidirectionnelle mais l'action sur les roues de déphasage (8,9) permet de faire varier cette force de 0 au maximum. Chaque satellite (30) reçoit 2 ensembles de masses excentrées (48,49) et (52,53), chacun de ces couples de masses étant porté sur les roues (45,46) et (50,51) entraînées respectivement directement sur la roue (8) et indirectement par les roues (47) sur la roue (9). les roues (45,46) et les roues (50,51) tournent en sens inverse provoquant la génération d'une force unidirectionnelle (figure 8A - 8B - 8C et 8D). L'action sur les roues (8,9) permet de déphaser chaque couple de masses excentrées (48,49) et (52,53) et donc de faire varier la force unidirectionnelle de 0 au maximum. Dans un autre mode de réalisation, figure 9 et figure 10, le vibrateur comprend plusieurs genres de vibration, dans l'exemple décrit, non limitativement, les masses (54,55) provoquent une vibration centrifuge contrôlée par action sur les roues (8,9), les masses (56,57) provoquent une vibration oscillatoire contrôlée par action sur les roues (8 et 60). Les roues de déphasage (8,9) sont complétées d'une troisième roue (60). Si l'on rajoutait un autre genre de vibration, il y aurait la présence d'une quatrième roue de déphasage. Dans l'exemple décrit, chacune des roues de déphasage (8,9,60) est actionnée et contrôlée par les moyens (63,66 - 62,65 et 61,64). Les figures 10D - 10E - 10F et 10G représentent le système à intensité maximale des forces centrifuges et oscillatoires, alors que les figures 10H et 10I représentent le système en équilibre, vibration nulle, toutes les masses excentrées de chacune des roues des satellites étant équilibrées. Toute position intermédiaire pour chacun des genres vibratoires est possible. REVENDICATIONS 1 - Dispositif permettant la mise en oeuvre et le contrôle de vibration sur des machines équipées de rouleaux cylindriques et destinées à compacter par effet vibratoire les matériaux sur lesquels elles évoluent, caractérise en ce qu'il consiste à positionner des roues (8-9) par rapport aux éléments non tournants (2,3) du rouleau compacteur, et dont l'une peut être fixée à l'aide de moyens (12,13) aux parties non tournantes du rouleau et dont l'autre est équipée d'une articulation et d'un bras sur lequel peut être monté un moyen de commande simple (20,21) autorisant le déphasage des dites roues (8,9), et en conséquence, la variation de la vibration d'une valeur nulle à une valeur donnée, et, en ce que, les dites roues (8,9) permettent la rotation des satellites (17,18) équipés de masses excentrées dites balourds, ces dits satellites étant portés par des flasques (10,11) formant cage et étant entraînés en rotation par des moyens d'entraînement (25,26,27,28) dont l'un de ces moyens (25) est centré sur l'axe XX' du rouleau compacteur, les éléments d'entraînement de la vibration (27) et de contrôle (20,21) étant montés à l'aide de plots élastiques (22,19) afin d'isoler les parties fixes du rouleau compacteur des éléments vibrants. 2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérise en ce que les roues (8,9,60) peuvent être décalées les unes par rapport aux autres de façon simple par action sur des moyens (61,62,63) situés d'un même côté du rouleau. 3 - Dispositif selon la revendication 1 et 2, caractérise en ce que les flasques peuvent recevoir des satellites générant des vibrations centrifuges multidirectionnelles, et/ou unidirectionnelles et/ou oscillatoires, les dites vibrations étant opérantes et contrôlables simultanément ou séparément, d'une valeur nulle à une valeur donnée. 4 - Disposition selon la revendication 1,2,3 caractérisé en ce que le moyen d'entraînement du système vibrant est situé du même coté que l'organe moteur d'entraînement du rouleau compacteur, ce dit organe moteur étant à arbre creux permettant le passage des axes de déphasage. 5 - Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que le rouleau compacteur composé de deux demi-rouleaux (la, lb) comprenant chacun sa propre vibration à variation d'amplitude, son propre entraînement de la vibration, son propre organe d'entraînement du demi-rouleau, ces organes étant disposés sur le même coté extérieur du demi-rouleau, les deux rouleaux étant liés entre eux par un organe tournant (41). 6 - Dispositif selon la revendication 5 caractérise en ce que les vibrateurs sont synchronisés mécaniquement entre eux par un élément de liaison (42). 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérise en ce que le décalage des roues (8,9) permette la variation d'inclinaison de la force unidirectionnelle, les masses (43,44) d'un même satellite (30) tournant en sens inverse. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérise en ce que les vibrateurs sont entraînés par un ensemble d'engrenages (8,9,32,33,47). 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérise en ce que les vibrateurs sont entraînés par des ensembles d'entraînement positifs, chaînes, courroies.