Brevet FR2818495A1 — publié le 20020628

L'invention concerne un couteau de coupe pour un outil de travail entraîné par moteur, notamment une lame de coupe à herbe pour une débroussailleuse, constitué d'un corps de base avec une ouverture de fixation centrale, et des ailettes de couteau faisant saillie environ radialement du corps de base et dont les bords s'étendant dans la direction radiale sont réalisés sous la forme de tranchants de coupe. Un couteau de coupe pour un outil de travail, notamment une lame de coupe à herbe pour une débroussailleuse entraînée par moteur, est connu d'après le document US 4 302 878. Il est essentiellement réalisé en une seule partie en étant constitué d'un corps de base avec une ouverture de fixation et des ailettes de couteau faisant saillie du corps de base. Les bords des ailettes de couteau, qui s'étendent dans la direction radiale, sont réalisés sous forme de tranchants de coupe. Le couteau de coupe est fabriqué de manière économique en matière plastique, en tant que couteau réversible. Un tel couteau de coupe s'use relativement rapidement en utilisation intensive et est, notamment en tant que lame de coupe à herbe, moins bien adapté à un usage professionnel. Le but de l'invention consiste à fournir un couteau de coupe pour un outil de travail entraîné par moteur, qui soit résistant à l'usure et qui puisse être guidé et manoeuvré aisément. Ce but est atteint grâce à un couteau de coupe du type de celui mentionné en introduction, et caractérisé en ce que le couteau de coupe est doté sur chacune de ses ailettes de couteau, d'au moins une empreinte en forme de moulure présentant un axe longitudinal, les axes longitudinaux s'étendant sous un angle compris entre 0 et 45 par rapport à la direction longitudinale des ailettes de couteau. 2 2818495 Des avantages du couteau de coupe selon l'invention, résident dans le fait qu'il est résistant à l'usure, qu'il est résistant à la rupture et qu'il peut être guidé et manoeuvré aisément. Un autre avantage réside dans le fait que l'outil de travail peut être guidé et manoeuvré aisément sans être influencé de manière notable par des forces de précession (forces gyroscopiques). Le couteau de coupe est de préférence réalisé en métal et doit être pourvu d'empreintes en forme de moulure s'étendant le long des ailettes de couteau. La direction des moulures peut être différente, c'est à dire que l'axe longitudinal d'une empreinte en forme de moulure considérée, peut aussi bien être parallèle à l'axe longitudinal respectif d'une ailette de couteau, que se confondre avec ce dernier, ou bien il est également possible qu'entre l'axe longitudinal de l'empreinte en forme de moulure considérée et l'axe longitudinal de l'ailette de couteau respective, soit formé un angle pouvant aller jusqu'à environ 45 . De cette manière, il est possible de réaliser un couteau de coupe qui présente une épaisseur de paroi relativement faible, mais qui malgré tout est d'une configuration rigide en torsion et en flexion. En vue d'augmenter la tenue à la rupture en cas de collision avec un obstacle résistant, tel qu'une pierre, une pièce métallique ou un élément similaire, il est prévu de réaliser les extrémités radiales des ailettes de couteau du couteau de coupe, en vue de dessus, sous forme de segment de cercle, avec un rayon correspondant. Il s'avère utile que le rayon des extrémités radiales des ailettes de couteau, soit inférieur ou sensiblement égal au rayon de révolution du couteau de coupe. Grâce à cette mesure de construction, pour un couteau de coupe tournant avec une vitesse de rotation élevée, un obstacle n'est pas frappé avec le tranchant de coupe du couteau, mais avec le bord 3 2818495 non tranchant incident des extrémités radiales du couteau de coupe. Il se produit ainsi seulement une faible impulsion dirigée radialement vers l'intérieur, de l'obstacle vers l'axe de rotation du couteau de coupe. On évite ainsi un impact frontal de l'obstacle sur un tranchant de coupe du couteau de coupe. En vue de produire une coupe oblique du produit à couper, il s'avère rationnel de choisir un tracé des bords des ailettes de couteau de forme trapézoïdale en direction des extrémités radiales des ailettes de couteau. Les ailettes de couteau du couteau de coupe sont ainsi rétrécies vers l'extérieur, en direction de leurs extrémités radiales. Il peut également être rationnel de réaliser, à la place d'un tracé de base des ailettes de couteau en forme de trapèze, un tracé en forme de double trapèze. Les bords de chaque ailette de couteau présentent de ce fait un tracé brisé et coudé en direction de l'axe longitudinal des ailettes de couteau. Les bords intérieurs d'étendue radiale, c'est à dire les bords issus du corps de base du couteau de coupe, se raccordent à angle vif ou de préférence par un rayon de raccordement aux bords radialement extérieurs. Les bords radialement extérieurs se raccordent à leur tour, à nouveau à angle vif ou de préférence par un rayon de raccordement, aux extrémités des ailettes de couteau, qui s'étendent de manière convexe en direction radiale extérieure. Il est avantageux que les bords radialement extérieurs soient plus courts que les bords radialement intérieurs. De cette manière on obtient un tracé de base approximativement elliptique du couteau de coupe. Cela conduit à une allure environ uniforme des contraintes de flexion et de torsion, en cours de service du couteau de coupe. De préférence, l'angle entre l'axe longitudinal d'une ailette de couteau et un bord 4 2818495 radialement extérieur est environ égal au double de l'angle entre l'axe longitudinal et le bord radialement intérieur. Les empreintes en forme de moulure servant à rigidifier le couteau de coupe, peuvent être réalisées de manière à présenter une profondeur sensiblement constante sur la longueur des ailettes de couteau, cette profondeur présentant une valeur environ comprise entre le quart de l'épaisseur du matériau du couteau de coupe et quatre fois cette épaisseur. Il s'avère particulièrement favorable que cette profondeur des empreintes se situe entre la moitié de ladite épaisseur du matériau et deux fois celle-ci. On obtient une variante du mode de rigidification du couteau de coupe, en choisissant le tracé de la profondeur des empreintes en forme de moulure de façon telle, que la profondeur des empreintes en forme de moulure augmente à partir des extrémités radiales des ailettes de couteau en direction du corps de base. Mais il peut également s'avérer rationnel, suivant la forme du tracé de base du couteau de coupe et d'autres paramètres de construction, de choisir une profondeur des empreintes en forme de moulure, qui augmente à partir du corps de base en direction des extrémités radiales des ailettes de couteau. La largeur des empreintes en forme de moulure peut être constante en direction des extrémités radiales et est prévue dans une plage correspondant à environ 1 à fois l'épaisseur du matériau du couteau de coupe. Si la forme du tracé de base du couteau de coupe est elliptique ou trapézoïdale, il est avantageux de réaliser les empreintes en forme de moulure également avec un tracé de base trapézoïdal se rétrécissant vers l'extérieur à partir du corps de base. Mais la largeur des empreintes en forme de moulure, peut également diminuer en direction des 2818495 extrémités radiales des ailettes de couteau. Par ailleurs, la longueur des empreintes en forme de moulure, peut se situer entre un quart et la totalité de la longueur des ailettes de couteau. Il peut s'avérer avantageux de réaliser le couteau de coupe avec une section transversale de forme ondulée, en prévoyant plusieurs empreintes en forme de moulure dans chaque ailette de couteau. En fonction de la forme du tracé de base choisie pour le couteau de coupe et les empreintes en forme de moulure, il est possible que sur chaque ailette de couteau soient prévues jusqu'à six empreintes en forme de moulure. Les empreintes en forme de moulure peuvent être prévues aussi bien sur un seul côté que sur les deux côtés des ailettes de couteau. En vue d'éviter une discontinuité de rigidité dans le couteau de coupe, au niveau du raccordement entre les ailettes de couteau et le corps de base, il s'avère avantageux de poursuivre les empreintes en forme de moulure autour de l'ouverture de fixation dans le corps de base. A cet effet il est prévu une empreinte de forme annulaire circulaire, de préférence toutefois en forme de disque circulaire, autour de l'ouverture de fixation du couteau de coupe. L'empreinte en forme de disque circulaire présente un diamètre notablement plus grand que celui de l'ouverture de fixation, de préférence d'une valeur d'environ trois fois celle du diamètre de l'ouverture de fixation. Au niveau de leurs bords de délimitation, les empreintes en forme de moulure se raccordent à l'empreinte en forme de disque circulaire, de préférence par l'intermédiaire d'un rayon de raccordement. On évite ainsi une discontinuité de rigidité dans la zone du corps de base du couteau de coupe. L'empreinte en forme de disque circulaire peut servir au centrage du couteau de coupe sur un flasque de montage de l'outil de travail entraîné par moteur. Elle forme alors un creux dans lequel peut 6 2818495 s'engager le flasque de montage présentant une forme complémentaire à celle de l'empreinte. En vue d'augmenter la durée de service ou la durée de vie du couteau de coupe, celui-ci est de préférence réalisé en tant que couteau réversible, au moins tous les bords radialement extérieurs du couteau de coupe étant réalisés sous forme de tranchants de coupe. Les bords radialement intérieurs peuvent dans ce cas être non tranchants. Il peut s'avérer avantageux de poursuivre les tranchants de coupe des bords radialement extérieurs, sur les bords radialement intérieurs des ailettes de couteau, et de terminer alors les tranchants de coupe, de manière progressive ou sans transition, par des bords non tranchants sur les ailettes de couteau. Comme les surfaces de section transversale et les formes de section transversale ont été minimisées et optimisées selon les lois de la construction allégée, il s'avère rationnel de fabriquer le couteau de coupe en un acier de très haute résistance à base de chrome, nickel et molybdène. Dans la suite, un exemple de réalisation va être explicité plus en détail au regard des dessins annexés, qui montrent: Fig. 1 une représentation schématique d'un couteau de coupe sur une débroussailleuse, Fig. 2 une vue de dessus du couteau de coupe de la figure 1, Fig. 3 une coupe longitudinale du couteau de coupe de la figure 1, Fig. 3a un détail III de la figure 3, Fig. 4 une section transversale le long de la ligne IV-IV de la figure 2, Fig. 4a un détail IV de la figure 4. Sur la figure 1, le couteau de coupe 1 est montré en tant que lame de coupe à herbe 2 sur un outil 7 2818495 de travail entraîné par moteur et manoeuvré à la main, destiné à la coupe d'herbe ou de végétaux similaires, à savoir une débroussailleuse 3. Le couteau de coupe 1 conforme à l'invention peut toutefois également être utilisé sur d'autres outils de travail. La débroussailleuse 3 est constituée d'un tube de guidage sur lequel est fixé un guidon 31 destiné à maintenir et à guider et manoeuvrer la débroussailleuse 3. Sur une poignée 32 du guidon 31 sont disposés des éléments de commande, tels que par exemple une manette des gaz 33 pour le réglage de la vitesse de rotation d'un moteur d'entraînement 34 de la débroussailleuse 3. Le moteur d'entraînement 34 est disposé à une extrémité 35 du tube de guidage 30. Le moteur d'entraînement 34 est de S15 préférence un moteur thermique tel que par exemple un moteur à deux temps ou un moteur à quatre temps à piston alternatif ou rotatif. A l'autre extrémité 36 du tube de guidage 30, est fixée une transmission à renvoi d'angle 37 autour de l'axe d'arbre de sortie 38 de la laquelle tourne la lame de coupe à herbe 2. Un protecteur 39 surmonte partiellement la lame de coupe à herbe 2 et est fixé àu tube de guidage 30, à proximité de la transmission à renvoi d'angle 37. La lame de coupe à herbe 2 représentée sur la figure 2 est constituée d'un corps de base 4 comportant une ouverture de fixation centrale 5 pour l'arbre de sortie de la transmission à renvoi d'angle. Deux ailettes de couteau 6 opposées l'une à l'autre par rapport au corps de base 4, font saillie radialement du corps de base 4. Comme le laisse entrevoir la figure 3, les ailettes de couteau 6 se situent dans un même plan avec le corps de base 4. A la place des deux ailettes de couteau 6, il peut s'avérer avantageux de prévoir trois ou quatre ailettes de couteau ou davantage, sur le corps de base 4. Les bords 7 des ailettes de couteau 6, qui 8 2818495 s'étendent sensiblement dans la direction radiale, sont inclinés avec un angle 25 par rapport à l'axe longitudinal 16 des ailettes de couteau 6, et avec un second angle 24 par rapport audit axe longitudinal 16. Dans l'exemple de réalisation montré, les ailettes de couteau 6 se rétrécissent en forme de double trapèze, en direction de leur extrémités radiales 10. A cet effet, les bords radialement intérieurs 20 des ailettes de couteau 6, qui sont issus du corps de base 4, sont donc agencés avec l'angle 25 par rapport à l'axe longitudinal 16. Les bords radialement intérieurs 20 se raccordent à angle vif ou de préférence par l'intermédiaire d'un rayon de raccordement 21, aux bords radialement extérieurs 22. L'angle 24 entre l'axe longitudinal 16 et les bords radialement extérieurs est ici plus grand que l'angle 25, de préférence égal au double de ce dernier, de sorte que les bords radialement extérieurs 22 sont coudés par rapport aux bords radialement intérieurs 20. Les bords radialement extérieurs 22 se raccordent à angle vif, ou de préférence par l'intermédiaire d'un rayon de raccordement 23, aux extrémités radiales 10 des ailettes de couteau 6. La forme du tracé de base de la lame de coupe à herbe 2 prend ainsi une forme d'ellipsoïde. Les extrémités radiales 10 des ailettes de couteau 6 sont formées par des bords non tranchants qui sont bombés radialement vers l'extérieur. Le rayon 47 des extrémités radiales 10 est inférieur ou sensiblement égal au rayon 11 du cercle de révolution de la lame de coupe à herbe 2. Grâce à cela la lame de coupe à herbe 2 ne touche un obstacle se rapprochant sensiblement de manière tangentielle de son cercle de révolution, qu'avec les bords non tranchants des extrémités radiales des ailettes de couteau 6. Les tranchants de coupe 8 formés sur les bords 20 et 22 sont ainsi ménagés. En vue de maintenir faible des forces de 9 2818495 précession pour la lame de coupe à herbe 2 en rotation, celle-ci doit être réalisée avec la masse la lus faible possible pour une résistance élevée. A cet effet, la lame de coupe à herbe 2 est pourvue d'empreintes 9 en forme de moulure de configuration diverse. Les empreintes 9 en forme de moulure s'étendent environ dans la direction longitudinale des ailettes de couteau 6, sur une longueur 17 environ égale au trois quart de la longueur 18 des ailettes de couteau 6. Les empreintes 9 en forme de moulure peuvent également s'étendre sur la totalité de la longueur ou bien environ seulement sur un quart de la longueur 18 des ailettes de couteau 6. Dans l'exemple de réalisation montré, les empreintes 9 en forme de moulure présentent une largeur 12 qui diminue du corps de base 4 en direction des extrémités radiales 10 des ailettes de couteau 6. Les empreintes 9 en forme de moulure sont formées en creux vers un côté 19 des ailettes de couteau 6, en étant symétriques par rapport à l'axe longitudinal 16 des ailettes de couteau 6. Il peut s'avérer avantageux de conserver une largeur 12 constante des empreintes 9 en forme de moulure, sur leur étendue en longueur, la largeur des empreintes en forme de moulure correspondant environ à 1 à 20 fois l'épaisseur 13 du matériau de la lame de coupe à herbe 2. La transition de raccordement des empreintes 9 en forme de moulure à l'ailette de couteau 6 se fait par l'intermédiaire d'un rayon de raccordement 41, qui est identique sur la totalité du bord périphérique 42 de l'empreinte 9 en forme de moulure. Comme le laissent entrevoir les figures 3, 3a dans une coupe longitudinale et la figure 4a dans une section transversale de la lame de coupe à herbe 2 sur la figure 2, la profondeur 26 des empreintes 9 en forme de moulure, est environ constante sur la longueur des ailettes de couteau 6, et présente une valeur comprise 2818495 en le quart et quatre fois l'épaisseur 13 du matériau de la lame de coupe à herbe 2, tout comme cela est le cas également pour la profondeur de l'empreinte 27 en forme de disque circulaire. Il peut également s'avérer avantageux de prévoir une profondeur 26 des empreintes 9 en forme de moulure, qui augmente ou diminue à partir des extrémités radiales 10 des ailettes de couteau 6 en direction du corps de base 4. A la place de former une empreinte en forme de moulure dans chaque ailettes de couteau 6 en vue de rigidifier ces ailettes de couteau 6, il peut s'avérer rationnel de prévoir une section transversale ondulée des ailettes de couteau 6, en y réalisant plusieurs, de préférence jusqu'à six empreintes 9 en forme de moulure. Celles-ci peuvent être agencées alternativement des deux côtés 19, 19' de la lame de coupe à herbe 2, et être d'une profondeur variable ou constante. Les axes longitudinaux 14 des empreintes 9 en forme de moulure peuvent, au lieu d'être parallèles à l'axe longitudinal 16 des ailettes de couteau 6, également s'étendre de manière inclinée, de préférence jusqu'à 45 , par rapport audit axe longitudinal 16 des ailettes de couteau 6. En vue d'éviter une discontinuité de rigidité au niveau de la transition ou du raccordement entre les ailettes de couteau 6 et le corps de base 4, une empreinte 27 en forme de disque circulaire est formée autour de l'ouverture de fixation 5. La figure 4 montre sur une section transversale le long de la ligne IV-IV de la figure 2, l'empreinte 27 en forme de disque circulaire de grande surface, disposée autour de l'ouverture de fixation 5. Le diamètre 28 de l'empreinte 27 en forme de disque circulaire, est environ trois fois plus grand que le diamètre 29 de l'ouverture de fixation 5. L'empreinte 27 en forme de disque circulaire est agencée sur le même côté que les empreintes 9 en forme de moulure dans les ailettes de couteau 6 de la lame de il" 2818495 coupe à herbe 2. Les empreintes 9 en forme de moulure des ailettes de couteau 6, se raccordent sans discontinuité dans la hauteur topographique de la lame de coupe à herbe 2, à l'empreinte 27 en forme de disque circulaire. Cela permet d'éviter de manière efficace une discontinuité de rigidité dans la lame de coupe à herbe 2. La lame de coupe à herbe 2 est réalisée en tant que couteau réversible, les bords radialement extérieurs étant prévus entièrement sous forme de tranchants de coupe 8 à une face, et les bords radialement intérieurs 20 uniquement sur une partie de leur longueur. Les tranchants de coupe 8 sur les bords radialement extérieurs 22 sont formés par des biseaux 43 qui s'étendent à partir d'un côté 19 des ailettes de couteau 6, jusqu'à l'autre côté 19'. Les biseaux 43 présentent la même pente sur la totalité de leur étendue en longueur. Les bords radialement intérieurs 20 d'une ailette de couteau 6 sont formés en tant que tranchant de coupe sur une longueur 44 qui correspond environ à la moitié de la longueur de bord totale du bord radialement intérieur 20 considéré. Ces tranchants de coupe passent progressivement à un bord non tranchant, en partant de leur naissance 45 au niveau de l'angle vif ou du rayon de raccordement 21, en se dirigeant vers leur naissance 46 opposée à la naissance 45. Il peut s'avérer utile de réaliser les tranchants de coupe 8 à double face, c'est à dire avec des biseaux 43 s'étendant des deux côté 19, 19' de la lame de coupe à herbe 2. On obtient une durée de vie et une résistance à la rupture de la lame de coupe à herbe 2, particulièrement élevées, en fabriquant cette lame de coupe en un acier à base de chrome, nickel et molybdène. 12 2818495 R E V E N D I C A T I ON S 1. Couteau de coupe pour un outil de travail entraîné par moteur, notamment une lame de coupe à herbe (2) pour une débroussailleuse (3), constitué d'un corps de base (4) avec une ouverture de fixation centrale (5), et des ailettes de couteau (6) faisant saillie environ radialement du corps de base (4) et dont les bords (7) s'étendant dans la direction radiale sont réalisés sous la forme de tranchants de coupe (8), caractérisé en ce que le couteau de coupe (1) est doté sur chacune de ses ailettes de couteau (6) d'au moins une empreinte (9) en forme de moulure présentant un axe longitudinal (14), les axes longitudinaux (14) s'étendant sous un angle compris entre 0 et 45 par rapport à la direction longitudinale des ailettes de couteau (6). 2. Couteau de coupe selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités radiales (10) des ailettes de couteau (6), en vue de dessus, présentent un tracé en forme de segment de cercle. 3. Couteau de coupe selon la revendication 2, caractérisé en ce que les extrémités radiales (10) des ailettes de couteau (6) présentent un rayon (47) qui est inférieur ou égal au rayon de révolution (11) du couteau de coupe (1). 4. Couteau de coupe selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les ailettes de couteau (6) sont en forme de double trapèze et leurs bords radialement intérieurs (20) se raccordent à angle vif ou avec un rayon de raccordement (21), aux bords radialement extérieurs (22), et les bords radialement extérieurs (22) se raccordent à angle vif ou avec un rayon de raccordement (23), aux extrémité radiales (10) des ailettes de couteau (6). 5. Couteau de coupe selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les empreintes (9) en forme de moulure possèdent une profondeur (26) qui reste sensiblement la même sur la longueur des ailettes de couteau (6), et qui présente une valeur environ comprise entre le quart de l'épaisseur (13) du matériau du couteau de coupe (1) et quatre fois cette épaisseur, de préférence entre la moitié de ladite épaisseur et deux fois celle-ci. 6. Couteau de coupe selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les empreintes (9) en forme de moulure sont d'une configuration telle, que leur profondeur (26) diminue ou augmente à partir des extrémités radiales (10) des ailettes de couteau (6) vers l'ouverture de fixation (5). 7. Couteau de coupe selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la largeur (12) des empreintes (9) en forme de moulure est constante en direction des extrémités radiales (10) des ailettes de couteau (6) et correspond à 1 à 20 fois l'épaisseur (13) du matériau du couteau de coupe (1). 8. Couteau de coupe selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la largeur (12) des empreintes (9) en forme de moulure, diminue en direction des extrémités radiales (10) des ailettes de couteau (6). 9. Couteau de coupe selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la longueur (17) des empreintes (9) en forme de moulure, se situe entre un quart et la totalité de la longueur (18) des ailettes de couteau (6). 10. Couteau de coupe selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'au maximum six empreintes (9) en forme de moulure sont disposées sur chaque ailette de couteau (6). 11. Couteau de coupe selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'ouverture de fixation (5) se situe dans une empreinte (27) en forme de disque circulaire, cette empreinte (27) en forme de disque circulaire présentant de préférence un diamètre (28) qui est environ égal à trois fois le diamètre (29) de l'ouverture de fixation (5), et les empreintes (9) en forme de moulure des ailettes de couteau (6) se raccordant à l'empreinte (27) en forme de disque circulaire. 12. Couteau de coupe selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les bords radialement extérieurs (22) et/ou les bords radialement intérieurs (20) des ailettes de couteau (6), sont réalisés en tant que tranchants (8) supplémentaires.