Brevet FR2753337A1 — publié le 19980320

Machine de travail du sol en milieu forestier. La présente invention concerne une machine de travail du sol en milieu forestier, plus particulièrement destinée à la préparation du sol en vue d'une plantation ultérieure ou simplement à l'amélioration de la couche de surface pour une régénération naturelle de la végétation. Une bonne reprise et une croissance harmonieuse de nouveaux plants mis en place dépend essentiellement d'une préparation adéquate du sol destiné à recevoir ces plants. Une bonne aération du sol est nécessaire. Mais elle ne doit pas conduire à un dessèchement des futurs plants par une trop grande évaporation, ni a une humidité excessive. Par ailleurs, le maintien d'une végétation existante à proximité des nouveaux plants est favorable à leur développement, en évitant qu'ils soient trop agressés tant par les conditions climatiques que par les animaux. Communément, pour des opérations de reboisement sur de grandes étendues avec mise en place de nombreux plants, le terrain est entièrement labouré avant plantation, ce qui est défavorable pour les nouveaux plants et conduit à des sur-coûts dûs à la mise en place de plus de plants que nécessaire, pour compenser un taux de reprise relativement faible. Par ailleurs, dans le cas de plantations en milieu forestier existant, le passage d'engins de préparation du sol de grandes dimensions est pratiquement exclus, ou tout au moins risque d'abîmer la végétation en place, soit directement, soit par les perturbations du terrain dues au poids important de tels engins. La présente invention a pour but de proposer une machine particulièrement adaptée au travail du sol en milieu forestier, qui soit efficace et d'utilisation facile dans ce milieu, qui bouleverse le moins possible la végétation existante, et qui assure une bonne reprise et croissance des nouveaux plants mis en place ultérieurement. Un autre but est de proposer une machine qui puisse se déplacer aisément sur un sol pouvant comporter de nombreux obstacles ou irrégularités, tout en effectuant un travail précis de préparation du terrain, pour éviter le plus possible de perturber la végétation en place, et faciliter la mise en place des futurs plants en assurant aisément les alignements et espacements requis entre les points de plantations. Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet une machine de travail du sol en milieu forestier caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un engin chenillé de type mini-pelle comportant un châssis portant des chenilles et une tourelle montée pivotante sur le châssis et pourvue d'un bras articulé muni à son extrémité d'un outil de travail du sol, et en ce qu'elle comporte un tambour monté rotatif autour d'un axe horizontal sur un étrier articulé sur le châssis autour d'un axe horizontal, la position angulaire de l'étrier étant réglable pour ajuster la hauteur du rouleau par rapport au châssis, le tambour comportant une pluralité de lames s'étendant longitudinalement parallèlement à l'axe du tambour et radialement vers l'extérieur. Lors de l'utilisation, la machine se déplace avec le tambour situé vers l'amont dans le sens de déplacement, la tourelle étant tournée de sorte que l'outil de travail porté par le bras articulé soit situé vers l'arrière. Pour l'opérateur situé dans la cabine de la tourelle, le travail s'effectue donc en reculant. Lors du déplacement de la machine, les lames du tambour pénètrent dans le sol et assurent simultanément un débroussaillage du sol, une coupe des éléments ligneux de la végétation, et une pré-découpe du terrain avant que ce dernier soit travaillé par l'outil de travail. Par ailleurs, la longueur des lames est préférentiellement inférieure à la largeur totale de la machine, mesurée entre les bords externes des chenilles, mais supérieure à la distance entre les bords internes des chenilles. Ainsi, lors du déplacement, d'une part les bords extérieurs des chenilles se déplacent sur une zone du sol non soumise à l'action des lames. D'autre part, lorsqu'un obstacle tel que par exemple une souche, se trouve sur la trajectoire des chenilles, c'est le tambour qui entre en contact en premier lieu avec cet obstacle et, par l'effet de soulèvement de la machine qui en résulte, évite que la chenille bute sur l'obstacle et risque d'etre détériorée. Ceci permet aussi à la machine de poursuivre son chemin en ligne droite, la chenille passant alors sur l'obstacle sans difficulté. Le tambour agit donc comme une sorte de palpeur détectant les obstacles ou irrégularités du sol et permettant leur franchissement sans que l'opérateur, qui travaille à reculons, n'ait besoin d'y faire particulièrement attention. De plus, il reste possible à l'opérateur d'ajuster la hauteur du tambour par rapport à la machine, en agissant sur un vérin de commande du pivotement de l'étrier portant le rouleau, de manière par exemple à soulever l'extrémité amont des chenilles en cas de besoin, tout en conservant la motricité de la machine. Le tambour sert également de stabilisateur lors d'un travail en position fixe de la machine. Le tambour est par ailleurs équipé d'un système de freinage ou blocage, constitué préférentiellement par un cliquet escamotable monté sur l'étrier et s'engageant avec les lames du tambour, qui autorise la rotation du tambour dans le sens correspondant au sens normal de translation, et permet de bloquer la rotation du tambour dans le sens inverse. Grâce à ce système, et à l'ancrage des lames dans le sol, tout recul de la machine peut ainsi être évité, en particulier lors de l'évolution de la machine sur de fortes pentes, ou lorsque les efforts exercés lors d'un travail du sol avec le bras articulé tendraient à provoquer un tel déplacement. Divers outils peuvent être montés à l'extrémité du bras en lieu et place du godet rétro équipant classiquement les pelles hydrauliques, mais dans le but évoqué préalablement d'effectuer un travail du sol en profondeur tout en modifiant le moins possible sa surface, un outil particulier selon l'invention, et qui sera désigné par la suite par "sous-soleur", comporte une plaque en forme générale de croissant s'étendant verticalement dans le plan médian du bras articulé, cette plaque étant pourvue à son bord inférieur d'un renflement appelé obus et, de chaque côté, d'au moins une lame triangulaire, qui sera appelée par la suite rasette, les dites lames triangulaires s'étendant perpendiculairement à la plaque à des niveaux différents et dans des plans obliques par rapport au dit renflement. Lors de l'utilisation du sous-soleur, la plaque en pénétrant dans le sol n'y fait qu'une saignée verticale sans modifier substantiellement la surface du sol, l'obus assure en quelque sorte le guidage du bord inférieur de la plaque, et les rasettes découpent et soulèvent légèrement la terre du fait de leur obliquité, ce qui aère le terrain, le travail du sol effectué par les rasettes étant effectif en profondeur mais ne provoquant pas de bouleversement de la surface. On notera que l'intérêt de la machine repose sur la combinaison des fonctions assurées par les deux équipements, tambour et outil de travail, d'une part en ce qui concerne le travail du sol effectué par les lames du tambour et par l'outil porté par le bras, les dites lames et le dit outil coopérant pour effectuer un travail du sol en profondeur sans altérer excessivement la surface, et d'autre part en ce qui concerne la stabilité de la machine assurée par l'appui du tambour sur le sol et l'ancrage de ses lames, pour supporter l'effort de déplacement provoqué par la manipulation du bras articulé, et garantir ainsi un positionnement fixe de la machine, lequel est requis, comme on le verra par la suite, pour que les zones travaillées soient précisément situées aux endroits souhaités. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va être faite à titre d'exemple d'une machine conforme à l'invention. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue d'ensemble en perspective de la machine, - la figure 2 est une vue latérale du tambour et de ses moyens de liaison au châssis de la machine, - la figure 3 est une vue de dessus du tambour et de l'étrier, - les figures 4 et 5 sont des vues de détail, respectivement en plan et de dessus du système de cliquet équipant le tambour, - la figure 6 est une vue frontale de l'outil de travail montable sur le bras articulé de la machine, - la figure 7 est une vue latérale de cet outil, la figure 7a étant une vue en coupe selon la ligne VII-VII de la figure 7, - la figure 8 illustre l'utilisation de la machine pour un travail du sol en ligne continue, appelé soussolage simple, - la figure 9 illustre l'utilisation de la machine pour un travail du sol également en ligne continue mais sur une plus grande largeur, appelé sous-solage avec ados, - la figure 10 illustre la réalisation de potets séparés répartis sur trois rangs. La machine représentée figure 1 est constituée d'une mini-pelle 1 à chenilles non métalliques, de type connu en soi, par exemple une pelle de 3 tonnes, pourvue des équipements spécifiques de l'invention, à savoir un tambour 2 d'axe horizontal lié au châssis 11 par un étrier pivotant 13, et un outil de travail du sol 3 monté sur l'extrémité du bras articulé 12 porté par la tourelle 14. Comme on le voit mieux sur les figures 2 et 3, le tambour 2 est monté libre en rotation par des tourillons 20 tournant dans des paliers 29 fixés à une extrémité de l'étrier 13, lequel est articulé de l'autre côté sur des oreilles 15 solidaires du châssis 11. Un vérin hydraulique 17 permet de régler l'inclinaison de l'étrier par rapport au châssis et donc de dégager le tambour au dessus du sol ou, au contraire, de l'appuyer plus ou moins sur le sol, ou même de soulever la machine. Le tambour 2 est réalisé sous forme d'un caisson 22 présentant une section en forme d'étoile à plusieurs branches, par exemple sept comme représenté sur les dessins, chaque branche portant une lame 21 s'étendant parallèlement à l'axe du tambour et radialement. Le caisson 22 est obturé à ses deux extrémités par des flasques 23 sur les quels sont soudés les tourillons 20. La paroi du caisson 22 entre deux lames est conformée en V ayant un angle obtus, de l'ordre de 1200, suffisamment ouvert pour que la terre n'ait pas trop tendance à rester coincée entre les lames ou puisse au moins en être enlevée aisément. On notera à ce sujet que l'espace de section en V délimité entre deux lames successives et la paroi du caisson est libre sur toute la largeur du tambour, de sorte que un éventuel amas de terre qui y adhérerait puisse être aisément évacué en le raclant vers les côtés, en particulier en utilisant pour cela l'outil 3 porté par le bras articulé, déplacé parallèlement à l'axe du tambour par une rotation de la tourelle 14. Le diamètre extérieur du tambour, mesuré au bord extérieur des lames 21 est par exemple de l'ordre de 700 mm, c'est à dire nettement supérieur à la hauteur des chenilles 19, et en particulier suffisant pour que, lors des déplacements de la machine, le tambour puisse monter sur les obstacles tels que les souches pouvant encombrer le sol, et ainsi faciliter le passage des chenilles sur ces obstacles. La largeur du tambour, par exemple de l'ordre de 1 m, est inférieure à la largeur de la machine, considérée entre les bords extérieurs des chenilles, de manière que une partie de la largeur de chaque chenille (par exemple environ 30 cm) puisse se déplacer sur une partie de sol non soumise à l'action des lames du tambour, afin de garantir l'adhérence au sol. Le tambour est préférentiellement réalisé en tôle soudée, en acier présentant une bonne résistance à l'abrasion. Les lames sont également en acier à haute résistance à l'abrasion et dépassent radialement du caisson central du tambour d'une distance de l'ordre de 10 cm, de manière à être suffisamment rigides tout en pouvant s'enfoncer suffisamment dans le sol pour couper le tapis racinaire ou ligneux de surface. Le bord externe 24 des lames 21 est biseauté, comme on le voit figure 2, pour améliorer la pénétration des lames dans le sol et la coupe des brousailles ou racines de surface. Un système escamotable 25 de blocage de la rotation du tambour est monté sur l'étrier 13. Dans un mode de réalisation très simple, représenté figures 4 et 5, ce système 25 comporte une biellette 26 montée pivotante sur un support 27 solidaire de l'étrier 13, un ressort de rappel 28 maintenant la dite biellette en butée contre un taquet fixe 29. Dans sa position de butée, l'extrémité de la biellette 26 s'engage avec le bord latéral des lames 21 du tambour comme représenté figure 3. On comprendra aisément que ce système fonctionne normalement comme un cliquet permettant d'empêcher la rotation du tambour dans un sens, mais autorisant la rotation dans l'autre sens. Pour autoriser une rotation dans les deux sens, il suffit de basculer la biellette 26 dans la position représentée par le repère 26' sur la figure 3. On notera que les lames 21 dépassent à chaque extrémité par rapport aux flasques 23 du caisson 22, de sorte que les risques de bourrage de terre à ce niveau sont réduits, évitant ainsi que le fonctionnement du système à cliquet 25 soit perturbé. Les figures 6 et 7 représentent l'outil de travail 3, appelé sous-soleur, adaptable sur le bras articulé 12 de la machine. Cet outil comporte une plaque 31 s'étendant dans le plan médian du bras et reliée par des entretoises 32 à deux oreilles 33 permettant son montage sur le bras et la commande de son pivotement par le vérin de godet 16, de manière connue en soi. La plaque 31 a une forme générale en croissant, présentant un bord intérieur concave, situé du coté de la machine, qui est biseauté et chanfreiné pour former une lame coupante 34. Ce bord intérieur peut présenter une forme en creux constituée d'une suite de plusieurs segments rectilignes, comme on le voit figure 7, ou une forme courbe continue similaire à celle d'une faucille. Le bord opposé 35 est convexe et est également chanfreiné. Le bord inférieur de la plaque est pourvu d'un renflement 36, ou obus, constitué par exemple d'un élément de barre de section ronde ou polygonale soudé sur le bord de la plaque 31, s'étendant dans le plan de la plaque et sensiblement perpendiculairement à la direction longitudinale de la plaque , c'est à dire sensiblement horizontalement, comme représenté sur les dessins, lors de l'utilisation de l'outil. De chaque côté de la plaque 31 sont soudés par un bord des lames 37 ayant une forme de triangle rectangle, appelées rasettes, qui s'étendent perpendiculairement à la plaque, à des hauteurs différentes, comme représenté figure 6. Les plans de ces lames 37 sont inclinés, par exemple environ à 300, par rapport à la direction longitudinale de l'obus 36, et sont sensiblement perpendiculaires au plan radial P passant par l'axe A de pivotement de l'outil et par les rasettes. Les lames 37 présentent des bords effilés et coupants sur leurs deux bords libres, le bord 38 situé vers l'arrière (du coté du bord 35 de la plaque) étant perpendiculaire à la plaque et affleurant le chanfrein du bord 35, et le bord 39 constituant l'hypoténuse du triangle rectangle étant donc oblique, comme ont le voit sur la vue de détail de la figure 7a. A titre d'exemple, la hauteur de la plaque 31 est d'environ 600 mm, sa largeur d'environ 270 mm, et son épaisseur d'environ 20 mm ; l'obus a un diamètre de l'ordre de 50 mm ; le biseau 34' du bord 34 est d'environ 100 et se termine par un chanfrein 34' à 300 ; les rasettes 37 sont formées d'un triangle rectangle isocèle de 15 cm de coté, ont une épaisseur de 15 mm, et sont situées respectivement environ au quart et à la moitié de la hauteur de la plaque 31 à partir de l'obus 36. Le travail avec cet outil, monté sur la machine comme on le voit figure 1, consiste schématiquement à le faire pénétrer dans le sol selon la direction de l'obus 36 de sorte que les rasettes 37 soient sous la surface du sol, à une profondeur plus ou moins grande, puis, après pivotement pour ramener l'obus sensiblement à l'horizontale, à tirer l'outil sensiblement à l'horizontale. Ce faisant, les rasettes découpent le terrain sensiblement horizontalement et, du fait de leur inclinaison, le soulèvent pour le décompacter et l'aérer, ce qui peut être aidé par de légers mouvements de pivotement de l'outil assurés par la commande du vérin 16, ces mouvements facilitant l'éclatement du sol. Du fait de sa largeur supérieure à l'épaisseur de la plaque 31, l'obtus 36 assure une sorte de guidage de l'outil dans le terrain. Grâce à sa faible épaisseur et a son tranchant, la plaque 31 fait une simple saignée verticale dans le sol, sans modifier sensiblement sa surface, le travail effectif du sol étant réalisé essentiellement en profondeur par les rasettes. Outre ce mode de travail pour lequel l'outil "sous-soleur" est particulièrement destiné, ce dernier peut également être utilisé pour travailler selon la méthode dite travail en butte, après un pivotement plaçant son bord arrière 35 sensiblement parallèlement au sol. L'outil peut alors servir à bêcher le sol en utilisant pour cela le bord arrière 38 des rasettes, ou encore simplement pour racler le tapis végétal autour des points de plantation. Le dessin de la figure 8 illustre schématiquement un premier mode de travail appelé "sous-solage simple". Dans ce cas, le sous-soleur est utilisé conformément à ce qui a été dit préalablement pour effectuer un travail du sol selon une ligne continue 81, la machine se déplaçant selon le sens de la flèche F. Le mode de travail représenté figure 9, appelé "sous-solage avec ados" est similaire, sauf que le sol est travaillé sur une plus grande largeur, par exemple d'environ 0,8 à 1 mètre, en dégageant latéralement la couche superficielle du sol. La figure 10 illustre un mode de travail appelé "en potets fermés travaillés", dans lequel le sol n'est pas travaillé selon une ligne continue mais en une pluralité de zones ponctuelles correspondant aux endroits d'implantation des futurs plants. Ces potets 101, 102, 103, etc sont répartis équidistants sur des rangs parallèles. Une difficulté particulière dans ce cas est de respecter une distance constante d'une part entre les potets d'une même rangée et d'autre part entre les différentes rangées. Dans l'exemple représenté, trois rangs sont réalisés simultanément au cours d'un même passage de la machine. Pour faciliter la localisation des zones à travailler, la machine est équipée de deux accessoires qui vont maintenant être décrits. Le premier accessoire est constitué d'une chaîne 50 ou similaire fixée par une extrémité sur un support démontable 51 lié rigidement au châssis 11, ce support 51 étant agencé de manière que la fixation de la chaîne soit située sensiblement dans l'axe d'une des chenilles 19. La chaîne porte des repères 52, 52', de couleur vive pour être aisément visibles, espacés de la distance souhaitée entre deux potets successifs. Le deuxième accessoire est un dispositif de repérage de l'angle entre la flèche 12' et le balancier 12" du bras articulé 12, ce dispositif étant par exemple constitué d'un secteur courbe 60 fixé sur le balancier 12" (voir figure 1). Ce secteur 60 peut être ajusté en position, par exemple par coulissement dans une bride 61, de manière que son extrémité 62 constitue un repère visuel d'orientation angulaire du balancier par rapport à la flèche 12', et donc un repère de la distance entre l'outil 3 et la tourelle 14. Lors de l'utilisation, la chaîne 50 repose sur le sol et est traînée par la machine lors de son déplacement. La chaîne reflète donc la trajectoire effectuée par la machine et constitue donc un repère visuel de déplacement rectiligne, une éventuelle déviation de la machine par rapport à sa trajectoire souhaitée étant ainsi facilement perçue et pouvant être aisément corrigée par l'opérateur. Par ailleurs, pour déterminer à quel endroit un potet 101 doit être réalisé, il suffit à l'opérateur de déplacer la machine jusqu'à ce que un repère coloré 52' de la chaîne arrive au niveau du potet 102 réalisé précédemment, le deuxième repère coloré 52 localisant précisément la position du potet à travailler 101. Pour réaliser les potets des deux rangs situés latéralement, la machine étant positionné comme indiqué précédemment par rapport aux potets du rang central, l'opérateur fait pivoter la tourelle, comme indiqué en pointillé sur la figure 10, d'un angle a prédéterminé, repéré visuellement par la position de la tourelle par rapport au châssis, et ajuste la distance entre l'outil et la machine en se basant sur l'indication visuelle de proximité de l'extrémité 62 du secteur 60 par rapport au dessous de la flèche 12'. Ainsi, par la combinaison de l'angle de rotation de la tourelle et de la distance d entre l'outil et l'axe de pivotement de la tourelle, la position du potet à réaliser sur un rang latéral est précisément définie, ce qui facilite grandement un travail rapide et précis, respectant l'écartement tant entre les potets d'une même rangée que entre deux rangees. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation de la machine ni aux différents modes de mise en oeuvre qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple. En particulier, l'outil "sous-soleur" pourra être remplacé par d'autres outils adaptables sur le bras de la pelle, par exemple par un scarificateur permettant notamment de supprimer si nécessaire une couche d'humus stérile. REVENDICATIONS 1 Machine de travail du sol en milieu forestier caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un engin chenillé de type mini-pelle (1) comportant un châssis (11) portant des chenilles (19) et une tourelle (14) montée pivotante sur le châssis et pourvue d'un bras articulé (12) muni à son extrémité d'un outil (3) de travail du sol, et en ce qu'elle comporte un tambour (2) monté rotatif autour d'un axe horizontal sur un étrier (13) articulé sur le châssis autour d'un axe horizontal, la position angulaire de l'étrier étant réglable pour ajuster la hauteur du tambour par rapport au châssis, le tambour (2) comportant une pluralité de lames (21) s'étendant longitudinalement parallèlement à l'axe du tambour et radialement vers l'extérieur. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le tambour (2) est réalisé sous forme d'un caisson (22) présentant une section en forme d'étoile à plusieurs branches, chaque branche portant une lame (21), et la paroi du caisson (22) entre deux lames ayant une section en V ayant un angle obtus. 3. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre extérieur du tambour, mesuré au bord extérieur des lames (21) est supérieur à la hauteur des chenilles (19). 4. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que la longueur des lames (21) est inférieure à la largeur totale de la machine, mesurée entre les bords externes des chenilles (19) , mais supérieure à la distance entre les bords internes des chenilles. 5. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le tambour (2) est équipé d'un système de freinage ou blocage (25). 6. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que le système de freinage ou blocage (25) est constitué par un cliquet escamotable (26) monté sur l'étrier (13) et s'engageant avec le bord latéral des lames (21) du tambour pour autoriser la rotation du tambour dans le sens correspondant au sens normal de translation et la bloquer dans le sens inverse. 7. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'outil (3) de travail du sol comporte une plaque (31) en forme générale de croissant s'étendant verticalement dans le plan médian du bras (12) et présentant un bord intérieur concave biseauté pour former une lame coupante (34) et un bord extérieur convexe (35), cette plaque comportant à son bord inférieur un renflement (36) et, de chaque côté, au moins une lame triangulaire (37) solidarisée par un côté sur la plaque, les dites lames triangulaires s'étendant perpendiculairement à la plaque (31) à des niveaux différents et dans des plans obliques par rapport au dit renflement. 8. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que les lames triangulaires (37) présentent des bords libres effilés et coupants, les bords (38) des dites lames situés du coté du bord extérieur (35) de la plaque (31) étant perpendiculaires à la plaque et affleurant le dit bord extérieur (35). 9. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que une chaîne (50) est fixée par une extrémité sur un support (51) lié rigidement au châssis (11), ce support 51 étant agencé de manière que la fixation de la chaîne soit située sensiblement dans l'axe d'une des chenilles (19), et la chaîne porte des repères (52, 52') espacés. 10. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif de repérage visuel de l'angle entre la flèche (12') et le balancier (12") du bras articulé (12).