Brevet FR2776952A1 — publié le 19991008

L'invention concerne une lame semi-rigide pour machines à couteaux rotatifs du genre broyeur,tondeuse,débroussailleuse. De nombreuses machines,nctamment agricoles,sont équipées de couteaux rotatifs. Lorsque les couteaux heurtent un obstacle, il arrive que la machine subisse des dégats:vilebrequin d'un moteur de tondeuse fausse,carter éclaté,et 5111 s'agit d'un broyeur,les dégâts seraient encore plus onéreux.Afin de réduire le choc,il a été proposé des couteaux librement articulés qui peuvent s'éffacer en cas d'obstacle. La fig I illustre en vue de dessus,un exemple d'organe de coupe à couteaux articulés encore appelée lame,d'un broyeur à lame horizontale classique. L'organe de coupe est constitué d'un porte-couteaux,qui est mobile en rotation autour d'un axe vertical,et à chaque éxtrémité duquel est articulé librement un couteau comportant un tranchant.En fonctionnement,le porte-couteaux est mis en rotation autour de l'axe selon FI,et dans le même temps la machine avance selon F2. Si le tranchant d'un couteau entre en contact avec de l'herbe à couper,il se trouve soumis simultanément à deux forces:la force centrifuge qui est appliquée au centre de gravité du couteau,qu'elle tend à orienter dans le prolongement du porte couteaux,et la force éxercée par l'herbe sur le tranchant du couteau.De sorte qu'il se replie,dans le plan de l'organe de coupe,en sens inverse du sens de rotation.Une fois qu '- il a atteint la position illustrée à la Fig I ,le couteau 2 se trouve soumis à une force centrifuge qui est dirigée le long de la ligne L2 laquelle passe par l'axe de rotation 4 et le centre de gravité G du couteau 2.Le couteau est soumis à un moment m2, non nul par rapport à l'articulation du couteau.Ce moment correspond au moment de ladite force par le bras de levier. Par suite,le couteau est soumis à deux moments antagonistes,à savoir le moment mI qui est le produit de la force F3 exercée par l'herbe et le bras de levier B,et le moment m2 nouvellement créé.Chaque couteau cesse de se replier dès que les moments mI et m2 atteignent la même valeur absolue.Il occupe alors une position formant un angle par rapport à sa direction initiale En continuant à tourner,le couteau arrive au demi-tour où il n'a pas d'herbe à couper. La force F3 diminue jusqu'à s'annuler.Le couteau n'est finalement plus soumis qu'au moment m2, de sorte qu'il revient à sa position d'alignement avec le porte couteaux. I1 résulte du débattement des couteaux qui est dû à la survenue tardive du moment m2,plusieurs inconvénients majeur. De l'inclinaison du couteau d'un angle résulte une diminution du rayon du cercle décrit par le tranchant du couteau et donc une première réduction de la vitesse circonférencielle;de plus,pendant le demi-tour en charge,l'axe de rotation tourne de I800 pendant que le tranchant du couteau se décale en retard par rapport à l'axe;la distance parcourue étant le produit de la vitesse par le temps,si le temps ne varie pas tandis que la distance diminue,la vitesse a donc diminué également,Enfin la coupe est moins efficace du fait que la direction de dépxacem- ent du couteau n'est plus perpendiculaire a sa ligne de tranchant;la vitesse efficace est inférieure à la vitesse apparente. Le débattement des couteaux,c'est à dire leurs replis et redressements successifs absorbe aux vitesses de rotation habituelle- ment utilisées,une énérgie importante tandis que les articulations travaillent en permanence. L'invention propose un organe de coupe performant,en 7'occurr- ence une larve semi-rigide qui remédie aux inconvénients précités de l'art antérieur.Précisément l'invention propose un porte-couteaux sur lequel sont articulés des couteaux dont chacun présente un tranchant sur l'un de ses bords longitudinaux et dont le centre de gravité est décalé par rapport à une ligne imaginaire LI passant par l'axe de rotation du porte-couteaux et par l'articulation du couteau audit porte-couteaux0 Des moyens de blocage formant butée étant prévus au voisinage de ladite articulation et constitués par un premier moyen de blocage qui est solidaire de chacun desdits couteaux et par un second moyen de blocage qui est solidaire dudit porte-couteaux et adapté à coopérer avec ledit premier moyen de blocage de manière à orienter la ligne de tranchant sensiblement en direction de l'axe de rotation du porte couteaux. Dans la suite de la description,Ies termes "amont" et "aval" seront utilisés pour définir des positions par rapport au sens de rotation normal des couteaux. Selon une première forme d'éxécution,Fig 2,le décalage du centre de gravité de chaque couteau en aval de ladite ligne imaginaire peut être obtenu en prévoyant que l'axe longitudinal dudit couteau est sensiblement aligné avec ladite ligne imaginaire et en ajoutant audit couteau un moyen formant masselotte qui est situé de l'autre côté de ladite igne par rapport au tranchant.Selon une deuxième forme d'éxécution,l'axe longitu- dinal du couteau peut être en aval de la ligne imaginaire et ledit couteau peut comporter un prolongement amont permettant son articulation au porte-couteaux.Enfin une troisième forme d'éxécution utilise à la fois le moyen formant masselotte et le prolongement amont de l'articulation.Le décalage vers l'aval du centre de gravité de chaque couteau garantit l'éxistance d'un bras de levier de la force centrifuge par rapport à l'articulation dudit couteau,puisque ladite force qui est appliquée au centre de gravité du couteau et passe par l'axe de rotation du porte-couteaux,forme un angle par rapport à ladite ligne imaginaire. Ainsi,meme en fonctionnement "à vide",c'est à dire en l'absence de toute matière à couper,l'organe de coupe selon l'invention est tel que les couteaux qu'il comporte sont soumis à un moment non nul et ce, sans que les tranchants des couteaux se présentent sous un angle de coupe défavorable;le sens de déplacement des couteaux est sensiblement perpendiculaire au tranchant.Des moyens de blocage sont prévus pour éviter que ledit moment entraîne à vide" un pivotement des couteaux vers l'amont.Les figures 2,3,4 et 7,sont respectivement des vues schématiques en plan du dessus d'une partie d'un organe de coupe selon différentes formes d'éxécution de l'invention. La Fig 5 est une vue de face de l'éxtrémité du porte-couteaux représenté à la fig 4, et la fig 6 est une vue de droite de la fig 5.Sur la fig 2,un couteau 2 est articulé en 8 sur un porte couteaux I qui est mobile en rotation selon FI,autour d'un axe vertical 4,le couteau 2 est situé dans le prolongement du porte-couteaux I. I1 comporte un tranchant y le long de son bord longitudinal amont,et un élément formant masselotte 5,le long du bord longitudinal aval,en vis à vis dudit tranchant 9. Dans la forme d'éxécution illustrée,l'élément formant masselotte 5 est constitué par un prolongement dudit couteau .Le couteau 2 comporte le long du bord longitudinal amont,à l'opposé du tranchant 9,une partie formant talon 7 qui est adapté à coopérer avec une butée 6 solidarisée au porte-couteaux I et disposée en vis à vis dudit talon. La forme d'éxécution illustrée à la fig 3 diffère de celle représentée à la fig 2 en ce sens que le couteau I2 n'est plus dans le prolongement du porte-couteaux II, mais qu'il se trouve légèrement décalé vers l'aval,et la ligne de tranchant L9 est toujours orientée sensiblement en direction de l'axe de rotation 4o Par ailleurs le couteau I2 comporte un prolongement amont IO de forme courbe qui est traversé par l'articulation 8. Le prolongement IO présente un épaulement 7 formant talon qui est adapté à coopérer avec une butée 6 formée sur le porte-couteaux II . Le fonctionnement de l'organe de coupe selon l'invention sera maintenant décrit par référence aux figures 2 et 3.Lorsque l'organe de coupe est mis en rotation selon FI,la force centrifuge crée par suite du décalage du centre de gravité G du couteau, par rapport à la ligne LI qui passe par l'axe 4 et l'articulation 8,un moment m2 orienté vers l'amont. Le couteau est toutefois empêché de pivoter vers l'amont,par la coopération de la butée 6 avec le talon 7.Les moyens de blocage 6,7,sont déstinés à éviter un déplacement par rotation du couteau vers l'amont et ils évitent en particulier que le centre de gravité G ne vienne se positionner sur la ligne Li,cequi ne serait évidemment pas souhaitable.Lorsque le couteau rencontre un obstacle exerçant sur son tranchant une force F3 ,qui crée elle même un moment nI de sens contraire au moment m2,le couteau restera dans la position illustrée sur les fig 2 et 3 tant que mi Avec l'invention,lorsque toute la partie située en amont de la ligne LI est usée le centre de gravité se déporte avantageuse ment vers l'aval,le bras de levier augmente et le moment m2 ne diminue que modérément.La fig 7 représente une forme d'éxécution de l'invention avec porte-couteaux de forme circulaire, comportant plusieurs couteaux mais dont un seul est représenté. Le porte-couteaux pourrait avoir une forme carrée ou triangutai- re. Chaque couteau comporte une articulation semi-rigide en son milieu.La partie primaire I00 peut être constituée de deux biellettes dont les articulations 38 sont déportées vers l'amont et qui pourront en pzusêtre équipées de masselottes 55. La partie éxtérieure du couteau sera semblable au couteau 22 de la fig 4 mais dont les repères commencent par 5.La fig 8 représente une forme d'éxécution de l'invention appliquée sur broyeur à arbre horizontal vu en bout.Le porte-couteaux II' est formé d'un cylindre dont l'axe de rotation 4' est horizontal.Les cou teaux 9' ont leur ligne de tranchant perpendiculaire a' leur sens de déplacement;l'éxtrémité des couteaux est légèrement en amont de la ligne LI' afin de sauvegarder le moment m2 après avoir subi une perte de masse importante par usure des couteaux. La fig 9 illustre un organe de coupe selon l'invention mais dont les couteaux sont révérsibles.Afin d'atteindre ce but,on a équipé les couteaux de deux trous pouvant servir à l'articulation soit 8" et 8"' de deux talons 7" et 7"' et de deux tranchants non représentés;le porte couteaux I" ne comporte qu'une seule articulation située en 8" et une seule butée 6". Dans le montage représenté par la fig 9 ,l'articulation se fait en 8" et le blocage est assuré par l'action de 7"' et 6n. Après retournement du couteau afin de bénéficier d'un tranchant neuf c'est le trou 8"' qui servira à l'articu- lation et sera sur la ligne LI";le talon 7" qui était jusqu' alors inutilisé prendra la place du talon 7"' et participera au blocage en coopération avec la butée 6",Iaquelle ne change pas de place puisqu'elle est solidaire du porte-couteaux I". La partie rectangulaire du couteau 2" est légèrement vrillée en son milieu afin d'avoir son bord aval relevé et éjecter la matière coupée. Les couteaux équipant souvant les broyeurs à lames horizontales sont contre-coudés afin de surélever le porte-couteaux;cette particularité largement utilisée n' a pas été reportée sur les croquis dans le seul but de ne pas surcharger ceux-ci et de faciliter la compréhension de la lame semi-rigide laquelle améliore sensiblement la vitesse effica-- ce, diminue la puissance absorbée et conserve l'efficacité de la coupe mme après l'usure des couteaux. REVENDICATIONS I-Organe de coupe pour broyeur,faucheuse,débroussailleuse ou autres machines équipées de couteaux rotatifs,caractérisé en ce qu'il comporte un premier moyen de blocage 6,6',6",56, solidaire du porte-couteaux I,I",II,2I,adapté à coopérer avec un second moyen de blocage 7,7',7",57 solidaire du couteau 2, 2",I2,I2',22,52, ces moyens étant situés au voisinage de l'ar- ticulation 8,8",I8',28,38,58,et disposés de manière à positio nner la partie extrême du tranchant 9,9',59,au voisinage d'une ligne imaginaire LI ,prolongée vers l'extérieur,et passant par les axes de rotation 4,4',4",et d'articulation 8,8",I8', 28,38,58,lorsque le couteau est en position de travail 2-Organe de coupe selon revendication I,caractérisé en ce que la ligne de tranchant L9 est orientée sensiblement en direc tion de l'axe de rotation 4,4",lorsque le couteau est en po sition de travail. 3-Organe de coupe selon revendication I ou 2,caractérisé en ce que le tranchant 9,g',59, est un peu en amont de la ligne LI. LI' 4-Organe de coupe selon revendications r. à 3 caractérise en ce que les couteaux comportent une masselotte 5. 5-Organe de coupe selon revendications I à 4,caractérisé en ce que les trous d'articulation des couteaux 8,8",28,38,58,sont décalés en amont de la ligne médiane longitudinale des cout eaux. 6-Organe de coupe selon l'une des revendications caractérisé en ce que l'angle d'éxtrémité &alpha;' des couteaux est inférieur à 900 7-Organe de coupe selon revendications I à 6 caractérisé en ce que l'articulation 28 est férmée en amont et dont la par tie centrale 6 fait fonction de moyen de blocage et de pro tection de l'articulation du côté le plus éxposé. 8-Couteau selon l'une des revendications I à 7, caractérisé en ce qu'il comporte deux trous d'articulation 8", et deux talons 7",7"',lui permettant d'être réversible. 9- Organe de coupe selon revendications I à 8,caractérisé en ce que les biellettes 100 ou partie primaire du couteau com porte des moyens de blocage talon 7 et butée 57