Brevet FR2771894A1 — publié le 19990611

Le domaine de l'invention est celui des procédés et des machines utilisé(e)s pour couper ou faucher des végétaux, et en particulier le domaine de la tonte ou du fauchage de l'herbe poussant sur les accotements de routes ou d'autoroutes. Dans ce domaine particulier, on a constaté que les procédés de fauchage de végétaux (hautes herbes et broussailles) typiquement utilisés, et les dispositifs de coupe qui leur sont associés, sont relativement lents (3 à 5 kilomètres par heure) et qu'ils ont donc un faible débit de coupe et d'évacuation. On a aussi constate que l'herbe est souvent mal coupée, ce qui peut entraîner, soit un stockage difficile des résidus de coupe dans des bennes en raison du volume important occupé par ces résidus, soit un entassement sur le sol de la végétation grossièrement coupée (appelé andain) qui nuit à sa "respiration naturelle", à sa décomposition et à son absorption par le sol, ou qui est disgracieux (gros amas de végétation coupée qui pourrît et jaunit sur le bord des routes). La présente invention a donc pour objet de résoudre une partie au moins de ces inconvénients en proposant une solution qui puisse fonctionner à des vitesses d'avancement plus élevées, sans pour autant augmenter sa dépense de puissance ou diminuer la qualité de la coupe. Pour cela, I'invention propose un procédé de fauchage de végétaux comprenant les étapes suivantes: a) on coupe les végétaux à l'aide de premiers moyens de coupe se déplaçant selon une direction d'avance du fauchage afin d'obtenir des morceaux de végétaux coupés, et b) on évacue lesdits morceaux coupés, caractérisé en ce que, entre les étapes a) et b), on coupe les morceaux de végétaux coupés à l'aide de seconds movens de coupe disposés en arrière des premiers et parallèles à la direction d'avance de façon à obtenir des fragments de végétaux de petite dimension, de préférence de longueur inférieure à 10 centimétres. Ainsi, les végétaux sont coupés une seconde fois, sans être simplement pliés ou au contraire être écrasés et broyés, par des moyens de coupe supplémentaires. La vitesse de fauchage (et donc le rendement) d'un tel procédé est donc supérieure à celle des procédés de l'art antérieur, sans pour autant consommer plus d'énergie. De façon à améliorer l'aspiration des morceaux de végétation coupés par les premiers moyens de coupe en direction des seconds moyens de coupe, I'invention prévoit que l'on fasse tourner les seconds moyens de coupe plus rapidement que les premiers moyens de coupe en établissant une différence de vitesse de rotation entre ces premiers et seconds moyens de coupe comprise entre environ 200 et 1000 tours par minute, et de préférence entre environ 400 et 600 tours par minute. L'invention concerne aussi un dispositif de coupe pour le fauchage de végétaux, en particulier d'herbes et de broussailles, ledit dispositif présentant un côté avant et un côté arrière et comprenant: - un châssis ouvert au moins en partie avant selon une direction d'avance du fauchage, - des premiers moyens de coupe permettant de couper les végétaux en morceaux, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des seconds moyens de coupe disposés en arrière des premiers moyens de coupe afin de réduire les morceaux de végétaux en petits fragments avant de les évacuer. De façon à améliorer la coupe des végétaux, I'invention propose que les premiers et les seconds movens de coupe soient rotatifs et que leur axe respectif de rotation soient sensiblement orthogonaux entre eux. En particulier, l'axe de rotation des premiers moyens de coupe pourra être sensiblement vertical et l'axe de rotation des seconds moyens de coupe pourra être sensiblement horizontal. De manière à couper la végétation et afin de créer une aspiration rapide des morceaux de végétation en direction des seconds movens de coupe, laxe de rotation des premiers moyens de coupe sera de préférence incliné vers l'avant par rapport à la verticale d'un angle compris entre environ 8 et 130, et de préférence d'un angle de ?1". Selon une considération complémentaire, les premiers moyens de coupe pourront comprendre au moins un disque rotatif muni d'au moins un couteau tranchant faisant saillie par rapport audit disque, et les seconds moyens de coupe pourront comprendre un arbre rotatif sensiblement horizontal muni périphériquemellt d'au moins une série de couteaux tranchants alignés selon un axe parallèle à l'axe de rotation dudit arbre. De façon à améliorer le fauchage de la végétation - les premiers moyens de coupe comprendront de préférence plusieurs disques alignés selon un axe sensiblement parallèle à l'axe de rotation des seconds moyens de coupe, et chaque disque sera de préférence muni d'au moins deux couteaux disposés en opposition, deux disques disposés côte à côte tournant dans des sens contraires, et - l'arbre rotatif des seconds moyens de coupe pourra être muni périphériquement de quatre séries parallèles de couteaux, de préférence deux séries de couteaux droits et deux séries de couteaux en "Y", ces quatre séries de couteaux étant disposées à 90 les unes des autres autour de l'arbre. Selon une considération complémentaire, les couteaux de deux séries consécutives seront disposés de préférence en quinconce autour de l'arbre. Ainsi, les seconds moyens de coupe seront plus performants et présenteront peu de zones entre lesquelles les morceaux de végétation peuvent passer sans être recoupés. Afin de faciliter l'aspiration des morceaux de végétation en sortie des premiers movens de coupe vers les seconds moyens de coupe et en vue d'améliorer la réduction des morceaux de végétaux en fragments de petites dimensions: - les seconds movens de coupe pourront être disposés plus haut que les premiers moyens de coupe, - les couteaux des seconds moyens de coupe décriront un cercle en tournant autour de l'axe de rotation de l'arbre, et passeront de préférence proche des premiers moyens de coupe, et - les seconds moyens de coupe tourneront de préférence dans un sens de rotation tel que les morceaux de végétaux seront aspirés et soulevés en direction d'une zone du châssis où ils seront réduits en fragments par les couteaux. L'invention et sa mise en oeuvre apparaîtront encore plus clairement à l'aide de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins dans lesquels - la figure 1 est une vue générale en perspective d'un dispositif de coupe conforme à la présente invention et monté sur un véhicule de traction, - la figure 2 est une vue en coupe du dispositif de coupe de la figure 1, - la figure 3 est une vue de détail en perspective des premiers moyens de coupe du dispositif de la figure 2, - la figure 4 est une vue de détail en perspective des seconds moyens de coupe du dispositif de la figure 2, - la figure 5 est une vue en coupe du dispositif de coupe en utilisation, - la figure 6 est une vue schématique de dessus du dispositif de coupe conforme à l'invention. Sur la figure 1, on voit un dispositif de coupe l00 relié par un bras 200 à un véhicule de traction 300 de type connu, par exemple un tracteur à moteur. Crache à ce bras 200, le dispositif 100 peut être écarté ou approché du flanc latéral du tracteur 300, etre avancé ou reculé par rapport à l'arrière du tracteur 300, et éventuellement être levé et incliné par rapport au sol pour pouvoir fonctionner sur des talus, des fossés ou des collines. Ce dispositif est donc particulièrement adapté au fauchage de végétaux (herbe, broussaille) poussant sur les accotements (ou bas-côtés) d'une route ou d'une autoroute. La figure 2 montre le dispositif 100 plus en détail. Ce dispositif 100 présente un côté avant et un côté arrière selon la direction d'avance (F) du fauchage, et comprend un châssis 110, de préférence métallique, ouvert au moins en partie avant 116. Ce chassis 110 repose à l'avant sur des patins 112 de préférence réglables en hauteur et/ou en écartement, et à l'arrière sur un guide 114 également réglable en hauteur et permettant en particulier une bonne stabilité à haute vitesse. Un déflecteur 118 réglable en rotation (traits pointillés) est fixé à lavant du chassies 110 pour coucher la végétation (hautes herbes en particulier) afin de faciliter son fauchage. Des premiers moyens de coupe 120 sont disposés à l'intérieur du châssis 110, en partie basse de celuici et légèrement en arrière du déflecteur 118. De préférence, ces moyens de coupe 120 sont montés tournant autour d'un axe de rotation xx sensiblement vertical ou de préférence légèrement incliné vers l'avant de quelques degrés par rapport à la verticale, typiquement d'un angle a compris entre environ 8" et 13 , et de préférence proche de 110. Cette inclinaison facilite la coupe des végétaux (V) car les premiers moyens de coupe 120, qui seront décrits plus loin en accord avec la figure 3, sectionnent ainsi ladite végétation à une hauteur choisie. Ces premiers moyens de coupe 120 sont entraînés en rotation par un moteur hydraulique ou autre (courroie, chaînes) non représenté. Des seconds moyens de coupe 130 sont disposés, par rapport à la direction d'avance (F) du dispositif, en arrière des premiers moyens de coupe 120, et de préférence placés plus haut que ceux-ci. Ces seconds moyens de coupe 130, décrits plus en détail en accord avec la figure 4, sont montés tournant autour d'un axe de rotation yy sensiblement orthogonal à l'axe xx'En particulier, cet axe vv' est parallèle au sol. Les seconds moyens de coupe 130 comprennent un arbre de rotation 132 muni d'au moins une série 140 de couteaux 142/144 (voir figure 4). Ces seconds moyens de coupe 130 sont entraînés en rotation par un moteur non représenté pouvant être du même type que celui qui entraîne les premiers moyens de coupe 120. Dans leur déplacement, les couteaux 142/144 qui sont fixés sur la surface périphérique de l'arbre 132, décrivent un cercle 146 centré sur l'axe yy' et représenté en traits mixtes, ledit cercle passant tout près des premiers moyens de coupe 120. En haut et à l'intérieur du châssis 110, on trouve aussi un profilé redresseur 150 ondulé qui suit sensiblement le cercle 144 à une distance suffisante pour laisser passer la végétation après qu'elle ait été coupée une première fois par les premiers moyens de coupe 120, comme cela est décrit plus loin en accord avec la figure 5. Le profilé redresseur 150 comprend une partie terminale 152 permettant de faciliter la descente de la végétation coupée une seconde fois par les seconds moyens de coupe 30 (voir figure 5). Un peigne 160 (ou contre outil) est fixé en arrière des seconds moyens de coupe l30, sous la partie finale 152 du u déflecteur 150. Ce peigne 160 sert à répartir ta végétation coupée par les seconds moyens de coupe 130 avant leur évacuation en sortie du dispositif. Des capteurs 170/172 peuvent être disposés dans l'environnement proche des patins avant 112 et du guide 114 afin de vérifier que le dispositif 100 ne s'éloigne pas trop de consignes de position (débattement, hauteur de coupe) fixées au départ. La figure 3 montre en détail et en perspective les premiers moyens de coupe 120. Ceux-ci comprennent plusieurs disques 122, de préférence au nombre de quatre (122a, 122b, 122c, 122d) réalisés en métal hautement résistant, alignés et tournant chacun autour d'un axe sensiblement vertical. Chaque disque 122 est muni d'au moins un couteau 124 tranchant faisant saillie de son pourtour, et de préférence de deux (voire plus), disposés en opposition (d 1800 I'un de l'autre). La vitesse de rotation de ces disques 122 est comprise entre environ 2200 et 2800 tours par minute et de préférence proche de 2500 tours par minute. Cette vitesse est réglée en fonction du débit de coupe que l'on souhaite obtenir et du type de végétation (herbe haute, prairie, broussaille). Le sens de rotation des disques est tel que les disques 122a/122d d'extrémité tournent de façon à ramener la végétation vers le centre du dispositif 100. Ainsi, comme on peut le voir sur la figure 6, les disques d'extrémité 122a/122d tournent respectivement en sens contraire, l'un dans le sens des aiguilles d'une montre (le disque 122a), l'autre dans le sens inverse (le disque 122d). Afin d'optimiser le fauchage de la végétation, le disque central 122b le plus proche du disque 122a tourne dans le sens contraire de celui-ci, c'est-à-dire dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, et le disque central 122b le plus proche du disque 122d tourne aussi dans le sens contraire de ce dernier, c'est-a-dire dans le sens des aiguilles d'une montre. L'orientation des couteaux est telle que c'est leur partie tranchante qui vient sectionner la végétation oui). La figure 4 montre en détail et en perspective les seconds moyens de coupe 130. Ceux-ci comprennent un arbre 132 monté tournant autour de l'axe yy'. Cet arbre 132 est muni, sur sa surface périphérique, d'au moins une série 140 de couteaux 142/144 alignés le long de l'axe vv'. Les couteaux 142 sont droits tandis que les couteaux 144 sont en "Y" (c'est-à-dire à deux lames), montés de préférence sur manille (dans ce cas, les couteaux 144 peuvent pivoter sur environ 1800 sensiblement autour de l'axe yy', et éventuellement osciller axialement). la partie tranchante 145 de chaque couteau 142/144 est sensiblement perpendiculaire à l'axe vv' (ou à l'arbre 132) pour permettre de sectionner les végétaux de façon nette, sans les brover ou les plier. De préférence, il v a deux séries 140a de couteaux 142 et deux séries 140b de couteaux 144, chaque série de couteaux identiques étant disposée, soit à l'opposée (1800), soit à 90 , de l'autre. De préférence aussi, les couteaux 142/144 de deux séries 140 consécutives seront décalés, c'est-à-dire en quinconce, de façon à améliorer la coupe des végétaux. Chaque série 140 comprendra par exemple quatre couteaux 142/144. La vitesse de rotation de l'arbre 132 est typiquement comprise entre 2800 et 3200 tours par minute, et de préférence proche de 3000 tours par minute de façon à établir, avec les premiers moyens de coupe e 120, un différentiel de vitesse positif, typiquement compris entre 200 et 100 tours par minute, et de préférence proche de 500 tours par minute. Le sens de rotation de l'arbre 132, représenté par la flèche R, est tel que la végétation est soulevée et tirée vers l'arrière des premiers moyens de coupe 120, c'est-a-dire sur les figures 4 et 5 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. A l'aide de la figure 5, nous allons maintenant décrire le fonctionnement du procédé de fauchage utilisant un tel dispositif de coupe 100. Supposons que le tracteur fait progresser le dispositif de coupe 100 selon la flèche F (figure 1 et 5). La végétation V, par exemple de l'herbe, est tout d'abord couchée (en particulier si celle-ci est très haute) par le déflecteur 118 réglable en inclinaison. Ainsi, les couteaux 124 des premiers moyens de coupe 120 sectionnent les brins d'herbe plus facilement. L'inclinaison à environ 11" de l'axe de rotation xx' des premiers moyens de coupe 120 leur permet aussi de sectionner l'herbe au plus près du sol (faible hauteur de coupe) de façon à tondre correctement et éviter une repousse trop rapide de celle-ci. L'herbe est alors coupée en morceaux W de longueur sensiblement égale à la hauteur totale de chaque brin d'herbe à laquelle on retranche la hauteur de coupe, comme on peut le voir sur la figure 5. Par le différentiel de vitesse de rotation créé entre les premiers et seconds moyens de coupe, et par la position en hauteur des seconds moyens de coupe, les morceaux W d'herbe coupée sont aspirés et soulevés par ces seconds moyens de coupe 130. Ces morceaux W suivent le contour du profilé redresseur 150 et passent dans une zone 180 où ils sont finement recoupés et réduits en petits fragments 7 par les seconds moyens de coupe 130 grace à leur vitesse de rotation élevée, grace au u nom de (1e séries 140 de couteaux 142/144 réparties régulièrement autour de l'arbre 132, à la forme de ces couteaux 142/144 et à leur répartition en quinconce le long de l'axe xx'. A cet endroit, les morceaux W d'herbe sont sectionnés par le côté tranchant des couteaux 142/144 de façon nette en de nombreux petits fragments Z, sans pour autant être broyés ou simplement pliés. Ces fragments X, mesurant typiquement moins de dix centimètres de long (par exemple 2 à 7 centimètres), continuent leur parcours dans la zone 180 et suivent le contour du profilé 150 jusqu'à sa partie terminale 152 située sensiblement au niveau de l'axe xx'. A cet endroit, ils passent de préférence au travers d'un peigne 160 destiné à aérer les fragments Z et les répartir. Ces fragments 7 tombent alors à même le sol par effet de ventilation des seconds moyens de coupe 130 et par leur propre poids, ou bien sont récupérés dans un sac ou dans une benne par un svstème connu d'aspiration. Ainsi, du fait de l'utilisation de deux movens de coupe 120 et 130, la vitesse de fauchage (vitesse d'avance du tracteur supportant le dispositif de coupe) est nettement augmentée par rapport aux dispositifs de l'art antérieur. En pratique, même avec de l'herbe très haute, on peut atteindre une vitesse de fauchage comprise entre environ 8 et 20 km/heure avec une largeur de coupe (largeur des premiers moyens de coupe 120) comprise entre 1,5 et 2 mètres, et ce sans risque particulier de bourrage. Par ailleurs, la puissance absorbée par un tel dispositif 100 est relativement faible en comparaison des résultats obtenus. De plus, ce procédé est très écologique car la végétation réduite en petits fragments va mieux s'étaler sur le sol, et donc va sécher ou se décomposer et être absorbée par le sol plus vite qu'avec les dispositifs de l'art antérieur. Enfin, la hauteur de coupe peut être déterminée de façon à respecter la faune et la flore de la zone à faucher. L'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation présentés. Ainsi, la forme et le nombre des disques 122 peut varier. En particulier, ils peuvent être de forme sensiblement triangulaire et être munis de trois couteaux, ou être ovales. Les couteaux peuvent être montés sur un axe libre autour duquel ils peuvent tourner pour s'escamoter sur un obstacle résistant (pierre, souche). Ils peuvent aussi être inclinés pour couper au plus près du sol. De même, les couteaux x 142/144 des seconds moyens de coupe peuvent être plus nombreux et répartis différemment autour de l'arbre 132. Revendications 1. Procédé pour le fauchage de végétaux comprenant les étapes suivantes a) on coupe les végétaux à l'aide de premiers movens de coupe (120) se déplaçant selon une direction d'avance (F) du fauchage afin d'obtenir des morceaux (W) de végétaux (V) coupés, et b) on évacue lesdits morceaux (W), caractérisé en ce que, entre les étapes a) et b), on coupe les morceaux (W) de végétaux (v) coupés à l'aide de seconds moyens de coupe (130) disposés en arrière des premiers et parallèles à la direction d'avance (F) de façon à obtenir des fragments (71) de végétaux (v) de petite dimension, de préférence de longueur inférieure à 10 centimètres. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on fait tourner les seconds moyens de coupe (130) plus rapidement que les premiers moyens de coupe (120) en établissant une différence de vitesse de rotation entre ces premiers et seconds moyens de coupe comprise entre environ 200 et 1000 tours par minute, et de préférence entre environ 400 et 600 tours par minute. 3. Dispositif (100 de coupe pour le fauchage de végétaux (V), en particulier d'herbes et de broussailles, ledit dispositif (100) présentant un côté avant et un côté arrière et comprenant - un chassis (110) ouvert au moins en partie avant (116) selon une direction (F) d'avance du fauchage, - des premiers moyens de coupe (120) permettant de couper les végétaux (V) en morceaux (W), caractérisé en ce qu'il comprend en outre des seconds moyens de coupe (130) disposés en arrière des premiers moyens de coupe (120) afin de réduire les morceaux (W) de végétaux (V) en petits fragments (Z) avant de les évacuer. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les premiers (120) et seconds (130) movens de coupe sont rotatifs, et l'axe de rotation (xx') des premiers moyens de coupe (120) et l'axe de rotation (yy') des seconds moyens de coupe (130) sont sensiblement orthogonaux entre eux. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'axe de rotation (xx') des premiers moyens de coupe (120) est sensiblement vertical et l'axe de rotation (vv') des seconds moyens de coupe (130) est sensiblement horizontal. 6. Dispositif de coupe selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'axe de rotation (xx') des premiers moyens de coupe (120) est incliné vers l'avant par rapport à la verticale d'un angle o: compris entre environ 8 et 13 , et de préférence d'un angle o: proche de 11". 7. Dispositif de coupe selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que - les premiers moyens de coupe (120) comprennent au moins un disque (122) rotatif muni d'au moins un couteau (124) tranchant faisant saillie par rapport audit disque (122), et - les seconds moyens de coupe (130) comprennent un arbre (132) rotatif sensiblement horizontal muni périphériquement d'au moins une série (140) de couteaux (142/144) tranchants alignés selon un axe parallèle à l'axe de rotation (yv') dudit arbre (132). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que - les premiers moyens de coupe (120) comprennent plusieurs disques (122a, 122b, 122c, 122d) alignés selon un axe sensiblement parallèle à l'axe de rotation (xx') des seconds moyens de coupe (130), et chaque disque (122a, 122b, 122c, 122d) est muni d'au moins deux couteaux (124) disposés en opposition, deux disques disposés côte à côte tournant dans des sens contraires, et - l'arbre rotatif (132) des seconds moyens de coupe (130) est muni périphériquement, de quatre séries (140) parallèles de couteaux (142/144), de préférence deux séries (140a) de couteaux (142) droits et deux séries (140b) de couteaux (144) en "Y", ces quatre séries (140) de couteaux (142/144) étant disposées à 90 les unes par rapport aux autres autour de l'arbre (132). 9. Dispositif de coupe selon la revendication 8, caractérisé en ce que les couteaux (142/144) de deux séries (140a/140b) consécutives sont disposés en quinconce autour de l'arbre (132). 10. Dispositif de coupe selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que - les seconds moyens de coupe (130) sont disposés plus haut que les premiers moyens de coupe (120), - les couteaux (142/144) des seconds moyens de coupe (130) décrivent un cercle 146 en tournant autour de l'axe (yy') et passent proche des premiers moyens de coupe (120), et - les seconds moyens de coupe (130) tournent dans un sens de rotation (R) tel que les morceaux (W) de végétaux (V) sont aspirés et soulevés en direction d'une zone (180) du chassis (110) où ils sont réduits en fragments (Z) par les couteaux (142/144).