Brevet FR2764771A1 — publié le 19981224

La présente invention concerne un coin articulé permettant de soulever de lourdes charges sur une très faible distance à la force des bras en particulier pour soulever et faire pivoter Ic tronc d'un arbre lors de l'abattage par le bûcheron en fournissant un très faible effort continu . La présente invention concerne également un tel coin articulé muni d'un arceau terminé par un crochet permettant de faire tourner un tronc et ainsi de jouer le rôle d'un tourne-bois. Traditionnellement, lors de l'abattage, le bûcheron effectue une première entaille ouverte en coin à l'aide de deux traits de scie dans la direction de chute de l'arbre et termine l'abattage par un troisième trait de scie sur la partie du tronc opposée à l'entaille ouverte, en prenant soin de laisser une bande de bois non coupée parallèle à l'arête de l'entaille ouverte qui joue le rôle de charnière autour de laquelle le tronc pivote lors de sa chute et qui définit la direction de chute de l'arbre . Pour provoquer ou aider le basculement de l'arbre dans la bonne direction, surtout en cas de vent contraire ou d'inclinaison naturelle du tronc dans une mauvaise direction , le bûcheron introduit dans la fente du troisième trait de scie des coins qu'il enfonce à grands coups de masse, ce qui a pour effet de soulever le tronc et de le faire basculer dans la bonne direction. L'utilisation de coins est efficace, mais il est difficile de doser la force du coup de masse sur le coin et d'ajuster le coup sur la tête du coin . Un trop fort coup peut rompre la charnière de bois sans avoir le temps de faire incliner le tronc et l'arbre tombe dans une direction totalement imprévisible et dangereuse . Un coup mal ajusté peut faire ressortir un coin partiellement engagé dans la fente du trait de scie. Alors l'arbre revient à sa position initiale au risque de la dépasser et de s'incliner dangereusement dans une mauvaise direction Le coin articulé selon la présente permet de faire basculer l'arbre de façon continue sans secousse , en permettant à tout moment au bûcheron de doser la force de pivotement appliquée au tronc et de voir le mouvement du tronc , de relâcher éventuellement l'effort, ou, au contraire , de maintenir l'effort à l'aide d'un moyen automatique de maintien en position ouverte du coin articulé, de continuer la coupe puis l'action de basculement du tronc avec le coin articulé . La position debout du bûcheron lorsqu'il applique l'effort sur le levier du coin articulé par une action continue de ses bras, lui permet d'observer le mouvement de l'arbre, de contrôler la situation et éventuellement de voir les branches mortes tomber et de s'en protéger Le fait dc combiner le coin articulé avec un arceau à croc permet d'utiliser l'outil comme un outil tourne-bois et d'alléger la charge des outils à porter sur des chantiers d'abattage éloignés et accessibles seulement à pied . Le coin articulé selon l'invention remplace les coins , la masse et le tourne-bois. Le coin articulé destiné à faire tomber un arbre dans une direction donnée d'abattage selon l'invention est caractérisé en ce qu'il est constitué de deux lames mobiles en rotation l'une par rapport à l'autre autour d'une charnière d'arête sous l'action d'un levier présentant une surface d'appui et une surface de poussée coopérant avec les faces internes des lames du coin pour les écarter l'une de l'autre . La surface de poussée forme une charnière de poussée avec la partie arrière de la lame supérieure ou plateau ; la surface d'appui se déplace sur une platine située à l'arrière de la face intérieure de la lame inférieure ou semelle . La surface d'appui est constituée par au moins un rouleau cylindrique tournant autour d'un axe d'appui sur la platine . Lorsque le coin est en position fermée , l'axe de poussée est légèrement au dessus du plan passant par l'axe d'arête et la tangente de la surface d 'appui sur la platine et, lorsque le coin est en position ouverte, I'axe de poussée est situé environ à 3cm au dessus du plan passant par l'axe d'arête et la tangente de la surface d'appui sur la platine. Le moyen automatique de maintien du levier en une position fixe au cours de l'ouverture du coin est constitué d'un arceau articulé sur la partie supérieure du levier dans le plan de déplacement du levier . La partie convexe de l'arceau vient s'appuyer contre le tronc de l'arbre sous l'action de son propre poids et maintenir le levier dans une position fixe par rapport au tronc, dans la configuration ou le coin s'ouvre lorsque le levier est abaissé de haut en bas . L'arceau présente à son extrémité libre un croc recourbé vers le bas permettant d'utiliser le coin comme tourne-bois , le tronc étant maintenu entre le levier , la face supérieure du plateau du coin et le croc recourbé . Le levier possède un bras télescopique permettant d'allonger le bras de levier . Des moyens de retenue limitent la rotation de la semelle autour de l'axe de la charnière d'arête L'amplitude d'ouverture utile des lames du coin au niveau de l'arrière du coin est de l'ordre de 3cm et le rapport de levier défini par le rapport de la longueur du levier par la projection horizontale de la distance entre l'axe de poussée et l'axe de rotation constitué par la tangente de la surface d'appui sur la platine est de l'ordre de 35 en début d'ouverture et environ de 70 en fin d'ouverture du coin Obtenir un tel rapport avec un levier simple du type pied de biche n'est pas concevable pour faire basculer un arbre debout . En effet ,pour un bras de levier de l'ordre de 1.50 m , la distance de la charge au point de rotation n'est que de 3 cm et les surfaces du levier et de l'arbre en contact sont très faibles ; la pression exercée sur le bois par le levier est si forte que les surfaces de l'arbre en contact avec les pièces du levier s'écrasent et , au cours de l'actionnement du levier, ces pièces du levier se déplacent difficilement sur le bois et parfois brusquement dc façon imprévisible donc très dangereuse, en modifiant ou annulant le soulèvement de l'arbre qui revient brusquement en arrière au risque de continuer sa course dans la direction opposée à la direction de chute choisie L'invention est mieux comprise à l'aide des figures annexées. Les figures 1 et 2 montrent le coin articulé respectivement en position fermée et en position ouverte. La figure 3 montre une coupe longitudinale médiane du coin articulé en position ouverte. Les figures 4 et 5 montrent des coupes transversales du coin en position fermée La figure 6 montre la géométrie des éléments de levier du coin en position ouverte et fermée. Les figures 7 à 10 représentent différentes configurations du coin articulé. La figure 1 1 montre le coin en position dans le tronc avant le basculement de l'arbre La figure 12 montre le coin articulé utilisé comme de tourne-bois. Le coin articulé selon l'invention, représenté sur les figures 1 , 2 et 3 , est constitué de deux lames 2 , 3 s'ouvrant autour d'une charnière d'arête 4 lorsqu'un levier 1 est abaissé de haut en bas ( figures 1 , 2 et 3 ) . Ce levier 1 ,constitué par une barre rigide comporte à sa base 5 une surface d'appui 6 se déplaçant sur une platine d'appui 7 située sur l'arrière de la face intérieure de la lame inférieure ou semelle 3 et une surface de poussée 8 formant une charnière de poussée avec la partie arrière 9 de la lame supérieure ou plateau 2 et pivotant autour d ' un axe de poussée 10 . La surface d'appui 6 se rapproche de l'axe 4 de l'arête du coin lors de son ouverture en se déplaçant sur la platine 7 . Lorsque la surface d'appui est une simple surface courbe 6 , les forces de frottement entre les deux surfaces 6 et 7 doivent être réduites en choisissant des matériaux en contact à faible coefficient de frottement mutuel et en les recouvrant de graisse . La surface d'appui est alors légèrement convexe avec un rayon de courbure de l'ordre de 20cm . Avantageusement, la surface d'appui 6 est constituée d'au moins un rouleau 11 solidaire du levier 1 et rotatif autour d'un axe d'appui lors de son déplacement sur la platine 7 . De préférence, deux rouleaux alésés 11 sont maintenus au levier par un goujon cylindrique 12 traversant l'alésage effectué dans deux charnons latéraux et un charnon central 1:3 solidaires du levier. L'axe de poussée 10 est de préférence porté par le levier 1 . II est constitué par deux demi-axes latéraux 14 maintenus solidaires des côtés latéraux 15 du plateau 2 par l'intermédiaire de deux joues 16 fixées sur ces côtés latéraux 15 et percés d'un alésage traversé respectivement par les deux demi-axes 14 ( figure 5 ) .Les joues 16 sont fixées de façon amovible sur les côtés latéraux 15 du plateau par deux boulons 17 traversant les joues 16 et les côtés latéraux 15. Ceux-ci sont perpendiculaires au plan du plateau et ont une hauteur qui va en grandissant de l'arête 4 vers l'arrière du plateau et ont pour fonction de rigidifier le plan du plateau (figures 1 2 3 et 4 ) . A l'arrière, ces côtes latéraux 15 sc terminent au niveau de l'axe de poussée 10 . A ce niveau X la partie inférieure du plateau présente entre les côtés latéraux 15 une portion de cylindre creuse S coopérant avec une portion de barreau cylindrique 24 dans la partie centrale du levier 1 se prolongeant par les deux demi-axes latéraux 14 pour renforcer la charnière de poussée. Les bords inférieurs 18 des côtés latéraux 15 du plateau 2 ( figure 4) sont avantageusement abattus à 45C pour coopérer avec les bords latéraux 19 de la semelle en regard, qui sont également abattus de façon à ce qu'en position fermée, les deux surfaces extérieures utiles 25 et 26 du coin soient les plus rapprochées possible et le coin le plus mince possible La surface supérieure du plateau présente des reliefs 20 destinés à retenir le coin entre les deux surfaces 53 et 54 du tronc à écarter l'une de l'autre ( figure 11 ) . De préférence ces reliefs 20 ont un profil de dents de scie asymétriques creusées transversalement dans la face supérieure du plateau. La semelle 3 est constituée de préférence d'une plaque plane résistante comportant à l'avant au moins un charnon 21 coopérant avec au moins un charnon 22 du plateau 2 traversé par un axe 4 pour former la charnière d'arête du coin . Deux charnons 21 de la semelle 3 sont avantageusement situés respectivement entre deux charnons latéraux et un charnon central 22 du plateau . Les axes d'appui , de poussée et d'arête sont parallèles entr'eux et sont situés sur les sommets d'un triangle déformable lorsque le levier s'abaisse pour ouvrir le coin. Le rapport de levier du coin défini par le rapport de la longueur du levier 1 comprise entre l'axe de rotation de la surface d'appui 27 sur la platine 7 de la semelle 6 , de l'ordre de 135 cm (sans déployer le bras télescopique ) par exemple et une distance entre l'axe de poussée 10 et l'axe de rotation 27 de la tangente de la surface 6 d'appui sur la platine 7 par exemple 4 cm a une valeur de 35 au début de l'ouverture du coin et la valeur d'environ 70 en fin d'ouverture. En début d'ouverture du coin (figure 6 ), les axes d'arête 4 et de poussée 10 et le point de tangence 27 de la surface d'appui 6 sur la platine 7 occupent les sommets d'un triangle peu ouvert dont l'angle obtus 28 est proche de 1 800. A la fin de l'ouverture du coin , le point de tangence 27 de la surface d'appui 6 sur la platine s'cst déplacé d'une distance de l'ordre de 13 mm vers l'avant du coin . L'angle obtus 28 du triangle s'est réduit à une valeur de l'ordre de 110 et la projection CH , C'H' sur la platine dc la distance entre l'axe de poussée 10 et le point de tangence 27 a été réduite de moitié par rapport à sa valeur à l'ouverture du coin de CH = 4cm en début d'ouverture ,cette distance n'est plus que de C'H' =2 cm lorsque le coin est ouvert ( droite en pointillés de la figure 6 ) . L'angle entre la direction du levier et le plan de la semelle du coin en position fermée est voisin de 60 . Lorsque le coin est en position totalement ouverte , le levier 1 est à l'horizontale dans le prolongement de la semelle. Le levier fait avec le plan passant par l'axe de poussée et le point de tangence 27 de la surface d'appui sur la platine un angle de l'ordre de 70" . Le coin a une largeur d'environ 8 cm et une épaisseur de l'ordre de 2,5 cm à l'avant et de 5cm à l'arrière en position fermée et s'ouvre d'une amplitude maximale de 3cm . Un arceau de blocage 31 s'articule à l'une 32 de ses deux extrémités sur une articulation placée sur la partie intermédiaire du levier, dont l'axe 33 est parallèle aux axes des charnières du coin . Sa courbure convexe en direction de la partie supérieure du levier n'est pas uniforme . Vers son extrémité libre il se termine par un croc recourbé 34 pour former l'extrémité du tourne-bois. Sur sa partie convexe recourbée la plus éloignée de l'articulation 35 , L'arceau 31 comporte des reliefs acerbes 36 formés de préférence d'un croc 36 destinés à entrer en contact et à pénétrer dans la surface du tronc lors du blocage du levier en position intermédiaire d'ouverture du coin ( figure 11 ) . Un point d'attache 29 de l'arceau placé entre son articulation au levier et ces reliefs 36 est relié à l'extrémité libre du levier par un lien flexible 30 qui permet de soulever l'arceau et ainsi de le libérer de sa prise 49 avec le tronc 50 . L'axe de rotation 33 de l'arceau 31 sur le levier est situé à une distance de la charnière de poussée plus faible que la distance entre les deux extrémités dc l'arceau de sorte que , lorsque le levier 1 est horizontal dans le prolongement de la semelle 3 et le coin ouvert au maximum, les reliefs acerbes 36 de l'arceau 31 soient encore en contact avec le tronc pour maintenir le levier en position fixe par rapport au tronc forçant ainsi le coin à rester dans une position ouverte fixe . Par exemple , cet axe de rotation 33 est situé à 27 cm de l'axe de rotation de la surface d'appui (figure 10) Le levier 1 est de préférence constitué d'un profilé rectangulaire creux présentant une forte résistance à la pliure dans le plan de son pivotement . L'intérieur de ce profilé accueille un bras télescopique permettant d'allonger le bras de levier au besoin . Ce bras est maintenu en position rentrée ou déployée par l'intermédiaire au moins d'un goujon de blocage retenu par un ressort, dans des trous percés en regard respectivement dans le levier ct son bras télescopique de rallonge La pièce la plus sollicitée est la partie inférieure du levier supportant les demi-axes 14 de la charnière de poussée , qui est cn un métal à résistance élevée La configuration exposée ci-avant de coin articulé à ouverture par abaissement du levier permet aisément de concevoir les autres configurations des figures 8 9 ou 10 selon le mode de fixation du levier entre les faces internes des lames du coin . Un axe de poussée 10 du levier 1 forme charnière avec la partie arrière d'une lame 2 .3 tandis que la droite de tangence 27 entre la surface d'appui 6 et la partie arrière interne de l'autre lame 3 , 2 se déplace par rapport à cette dernière lame Dans le cas ou les lames s'écartent en pressant sur le levier de haut en bas ( figures 7 et 8 , soit la charnière de l'axe de poussée 10 s'effectue avec l'arrière du plateau 2 , et la droite de tangence 27 de la surface d'appui se rapproche vers l'arrête du coin (figures 1 à 7 ) , soit la charnière d'axe de poussée 10 s'effectue avec l'arrière de la semelle 3 , et la droite de tangence 27 de la surface d'appui 6 s'éloigne de l'axe 4 de la charnière d'arête lors de l'ouverture du coin (figure 8). Dans le cas ou les lames s'écartent en soulevant le levier de bas en haut ( figures 9 et 10) , soit la charnière de l'axe de poussée 10 s'effectue avec l'arrière du plateau 2 , et la droite de tangence 27 de la surface d'appui s'éloigne de l'arrête du coin ( figure 9 ) soit la charnière d'axe de poussée 10 s'effectue avec l'arrière de la semelle 3 , et la droite de tangence 27 de la surface d'appui 6 se rapproche de l'axe 4 de la charnière d'arête lors de l'ouverture du coin (figure 10) La configuration ou le levier est abaissé de bas en haut pour ouvrir le coin présente l'inconvénient que le bûcheron ne peut appliquer sur le levier une force supérieure à son poids , tandis que lorsque l'on tire le levier de bas en haut le bûcheron peut développer une force bien supérieure . Néanmoins, cette première configuration est bien plus confortable étant donné qu'une force inférieure au poids du bûcheron est suffisante la plupart du temps pour faire basculer l'arbre, surtout si on déploie le bras de rallonge télescopique et qu'elle permet au bûcheron , au cours de la traction sur le levier , de mieux observer les mouvements de l'arbre et de s'éloigner de ce dernier , pour se mettre à l'abri, en continuant de tirer. De plus , dans cette configuration (figure 11 ), l'arceau 31 de maintien en position fixe du levier s'appuie sur la surface stable et solide 49 du tronc 50 de l'arbre, dans laquelle pénètre le croc de maintien 36 de façon sûre et se trouve sur le côté supérieur du levier permettant d'utiliser le plateau du coin comme partie du tourne-bois , comme montré sur la figure 12 , donc un outil plus long alors que dans le cas de configuration d'ouverture du coin en relevant de bas en haut, L'arceau de maintien s'appuie sur le sol qui n'est pas plan et suffisamment résistant pour offrir une surface de maintien stable Le coin étant plus épais même en position fermée que le simple trait d'une scie , il est parfois nécessaire de préparer un logement 53 et 54 pour le coin débouchant dans le troisième trait dc scie 52 Dans le cas ou l'amplitude de soulèvement du coin est insuffisante pour faire basculer l'arbre un coin auxiliaire peut être utilisé pour maintenir l'arbre en position soulevée , tandis que l'on enfonce plus profondément le coin articulé en position fermée et que l'on continuer le soulèvement de l'arbre avec le coin jusqu'à sa chute. L'espace libre entre la partie inférieure concave 41 de l'arceau 31 , la partie supérieure 42 du levier I comprise entre la charnière 33 de l'arceau et le coin, et la face supérieure 25 du plateau 2, est suffisant pour accueillir un tronc d'arbre 43 . En tirant le levier vers l'arrière, le croc 34 pénètre dans le tronc et l'on fait tourner le tronc 43 sur lui-même Des moyens de retenue , constitués de préférence d'un fil d'acier retenu à ses extrémités à la semelle et au levier, limitent l'amplitude de rotation de la semelle 3 autour de l'axe 4 de la charnière d'arête. REVENDICATIONS 1 - Coin articulé destiné à faire tomber un arbre dans une direction d'abattage donnée caractérisé en ce qu'il est constitué de deux lames mobiles 2 , 3 en rotation l'une par rapport à l'autre autour d'une charnière d'arête 4 sous l'action d'un levier 1 présentant une surface d'appui 6 et une surface de poussée 8 coopérant avec les faces internes des lames 2, 3 du coin pour les écarter l'une de l'autre. 2 - Coin selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la surface de poussée 8 forme charnière de poussée avec la partie arrière de la lame supérieure ou plateau 2 et en ce la surface d'appui se déplace sur une platine 7 située à l'arrière de la face intérieure de la lame inférieure ou semelle 3. 3 - Coin selon l'une des revendications 1 à 3 , caractérisé en ce que la surface d'appui est constituée par au moins un rouleau cylindrique 11 tournant autour d'un axe d'appui 12 sur la platine 7 . 4 - Coin selon la revendication 3, caractérisé en ce que, lorsque le coin est en position fermée , l'axe de poussée 10 est légèrement au dessus du plan passant par l'axe d'arête 4 et la tangente 27 de la surface d 'appui 6 sur la platine et en ce que , lorsque le coin est en position ouverte , l'axe de poussée 10 est situé environ à 3 cm au dessus du plan passant par l'axe d'arête 4 et la tangente 27 de la surface d'appui 6 sur la platine. 5 - Coin selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de maintien 31 du levier 1 en une position fixe en cours d'ouverture du coin. 6 - Coin selon la revendication 5 , caractérisé en ce le moyen de maintien est constitué d'un arceau 31 articulé sur la partie supérieure du levier dans le plan de déplacement du levier , dont la partie convexe 35 s'appuie contre le tronc de l'arbre 50 sous l'action de son propre poids et maintenant le levier dans une position fixe par rapport au tronc et en ce que le coin s'ouvre lorsque le levier est abaissé de haut en bas. 7 - Coin selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'arceau 31 présente à son extrémité libre un croc recourbé 34 permettant d'utiliser le coin comme tourne-bois , le tronc étant maintenu entre le levier 1 , la face supérieure du plateau 3 du coin et le croc recourbé 34. 8 - Coin selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le levier possède un bras télescopique permettant d'allonger le bras de levier. 9 - Coin selon l'une des revendications précédentes , caractérisé en ce qu'il présente des moyens de retenue de la semelle 3 dans sa rotation autour de l'axe 4 de la charnière d'arête. 10 - Coin selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'amplitude d'ouverture utile des lames du coin au niveau de l'arrière du coin est de l'ordre de 3cm et en ce que le rapport de levier est de l'ordre de 35 en début d'ouverture et de l'ordre de 70 en fin de fermeture du coin