Brevet FR2855226A1 — publié le 20041126

SYSTEME DE SUSPENSION DESTINE A ETRE MONTE ENTRE UNE PIECE ROTATIVE SOUMISE A DES VIBRATIONS ET LE CHASSIS D'UN ENGIN A MOTEUR QUI SUPPORTE LADITE PIECE. L'invention concerne un système de suspension destiné à être monté entre une pièce rotative soumise à des vibrations et le châssis d'un engin à moteur qui supporte ladite pièce, et plus particulièrement un système de suspension de la bille ou du rouleau d'un compacteur. D'une manière générale, un compacteur est un engin utilisé 10 dans les travaux publics pour compacter un revêtement quelconque sur une route par exemple au moyen d'une bille ou rouleau qui est soumis à des vibrations. Pour isoler et augmenter le confort du conducteur de l'engin, on utilise un système de suspension de bille qui est constitué de deux séries d'éléments élastiques qui sont respectivement montés dans deux plans 15 perpendiculaires situés de part et d'autre de l'axe de rotation de la bille. Les éléments élastiques de chaque série sont disposés en général d'une manière régulière sur un cercle. Chaque élément élastique est constitué par un bloc en un matériau élastomère par exemple qui est fixé, d'un côté, au moyen d'un premier flasque métallique à une paroi transversale de la bille, et, de l'autre 20 côté, par un second flasque métallique à une plaque intermédiaire qui est solidaire en rotation de l'arbre de rotation de la bille. Les deux plaques intermédiaires sont montées vers les extrémités de deux bras d'une structure de support qui est solidaire du châssis de l'engin. Chaque élément élastique du système de suspension doit 25 assurer deux fonctions, à savoir: une fonction de suspension élastique pour isoler le conducteur de l'engin, et une fonction de transmission de couple d'entraînement en rotation de la bille. Ces deux fonctions sont assurés par des éléments élastiques pleins qui ont une forme de révolution, si bien que leurs raideurs suivant deux 30 axes orthogonaux longitudinal et transversal sont globalement les mêmes. Par ailleurs, pour obtenir une meilleure fiabilité de ce système de suspension, il est également connu d'appliquer lors du montage une précontrainte aux éléments élastiques, cette précontrainte étant assurée par les deux bras de la structure de support précitée pour permettre aux éléments élastiques de travailler en cisaillement. Or, il s'avère qu'il n'est pas facile d'obtenir une précontrainte suffisante dans les éléments élastiques du fait 5 qu'elle est appliquée aux extrémités d'une structure de support qui présente nécessairement à ce niveau une certaine souplesse. Il en résulte une usure prématurée des éléments élastiques. Un but de l'invention est de privilégier la réalisation d'éléments élastiques avec notamment des raideurs verticale et horizontale différentes, et 10 qui peuvent être fortement précontraints avec des efforts réduits et augmenter ainsi la durée de vie de ces éléments élastiques. A cet effet, I'invention propose un système de suspension destiné à être monté entre une pièce rotative soumise à des vibrations et le châssis d'un engin à moteur qui supporte ladite pièce, telle une bille d'un 15 compacteur, ce support de suspension comprenant plusieurs éléments élastiques sous la forme de blocs en un matériau élastomère par exemple, et étant soumis au montage à une précontrainte exercée par deux bras du châssis, caractérisé en ce que chaque élément élastique comprend des moyens pour favoriser son écrasement en compression, ou des moyens pour 20 lui appliquer une précontrainte interne qui est indépendante de celle appliquée par les deux bras du châssis. Selon un premier mode de réalisation, les moyens pour favoriser l'écrasement de chaque élément élastique comprennent au moins une ouverture centrale qui s'étend dans un plan perpendiculaire à l'axe de 25 rotation de la pièce, cette ouverture centrale traversant avantageusement de part en part l'élément élastique. Selon un second mode de réalisation, les moyens pour appliquer une précontrainte interne sur un élément élastique comprennent une tige qui traverse de part en part ladite ouverture du bloc, et des moyens 30 pour comprimer ledit bloc le long de cette tige. Dans ce cas, le châssis de l'engin à moteur et la pièce rotative sont fixés à une extrémité de l'élément élastique et en un point dudit élément situé le long de la tige. En variante de ce second mode de réalisation, les moyens 5 pour appliquer à un élément élastique une précontrainte interne déterminée en compression suivant un axe parallèle à l'axe de rotation de la pièce, comprennent un étrier fixé sur le châssis de l'engin et qui enveloppe l'élément élastique en le comprimant, et dans lequel la pièce mobile est solidaire du bloc en une zone intermédiaire de ce dernier. Le système de suspension selon l'invention permet ainsi en pouvant jouer sur les raideurs des éléments élastiques, en particulier sur leurs raideurs transversales pour pouvoir à la fois diminuer les vibrations transmises au châssis de l'engin et transmettre un couple d'entraînement important, sachant que la géométrie de l'ouverture à l'intérieur de chaque 1 5 élément élastique permet de régler les raideurs dans toutes les directions. L'invention concerne également l'utilisation de ces systèmes de suspension dans tout engin à moteur, en particulier dans un engin compacteur à bille. D'autres avantages, caractéristiques et détails de l'invention 20 ressortiront du complément de description qui va suivre en référence à des dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe simplifiée et schématique de la bille d'un compacteur selon l'art antérieur évoqué en préambule; - la figure 2 est une vue de dessus d'un exemple de 25 réalisation d'un élément élastique d'un système de suspension de la bille d'un compacteur selon l'invention; - la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne 111-111 de la figure 2; - la figure 4 est une vue en coupe d'un autre exemple de 30 réalisation d'un élément élastique d'un système de suspension selon l'invention qui comprend des moyens pour lui appliquer des efforts de précontrainte; - la figure 5 est une vue en coupe schématique pour illustrer un exemple de montage des éléments élastiques d'un système de suspension selon l'invention; et - la figure 6 est une vue en coupe d'un autre exemple de 5 réalisation d'un élément élastique d'un système de suspension selon l'invention. Un compacteur à bille 1 selon l'art antérieur est schématiquement illustré à la figure 1. Il comprend notamment un châssis 3 à l'avant duquel est monté une bille ou rouleau 5 apte à comprimer ou 10 compacter une couche quelconque déposée sur un chemin ou une route en construction ou en réparation. La bille 5 est constituée par exemple d'un rouleau creux 7 de compression, de trois parois transversales 8 parallèles entre elles et d'un arbre 9 d'entraînement en rotation. L'arbre 9 d'axe X-X peut se scinder en deux demi-arbres 9a et 9b axialement alignés l'un avec l'autre 15 et respectivement solidaires des deux parois transversales latérales 8. Un vibreur 10 de la bille 5 est porté par la paroi transversale centrale 8. La bille 5 est supportée par le châssis 3 au moyen d'une structure de support constituée de deux bras latéraux 12 et 14 parallèles et respectivement situés de part et d'autre de la bille 5. Un système de 20 suspension 15 est monté entre la bille 5 et les deux extrémités libres 12a et 14a des deux bras latéraux 12 et 14. Ce système de suspension 15, qui est soumis au montage à une précontrainte exercée par les deux bras 12 et 14, est constitué par un ensemble d'éléments élastiques scindés en deux séries d'éléments 17a et 17b. Chaque série d'éléments élastiques 17a ou 17b est 25 monté sur un cercle situé dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation X-X de la bille 5, et les éléments élastiques peuvent être angulairement régulièrement espacés les uns des autres, leur nombre étant au moins égal à trois. Chaque élément élastique 17a et 17b est constitué par un bloc plein en matériau élastomère qui est fixé, côté intérieur, par un premier flasque 19 à 30 une paroi transversale latérale 8 de la bille 5, et, côté extérieur, par un second flasque 19 à une plaque intermédiaire 22 qui s'étend parallèlement aux parois transversales 8 de la bille 5. La plaque 22, de forme circulaire par exemple, qui est associée à la série 17a d'éléments élastiques a son centre solidaire d'une extrémité du demi-arbre 9a d'entraînement. L'autre extrémité du demi-arbre 9a est solidaire de l'arbre de sortie d'un moteur M qui est monté à l'extrémité 5 12a du bras 12 du châssis 3. L'autre plaque 22 qui est associée à la série 17b d'éléments élastiques est solidaire d'une extrémité du demi- arbre 9b dont l'autre extrémité est supportée en rotation par un coussinet 23 porté par l'extrémité 14a de l'autre bras 14 du châssis 3. Un premier exemple d'un système de suspension 50 selon 10 l'invention est illustré aux figures 2 et 3. Ce système 50 est constitué par au moins un élément élastique 52 constitué par un bloc qui est réalisé en un matériau élastomère tel du caoutchouc naturel ou synthétique, qui présente une ouverture centrale 55. Dans l'exemple illustré aux figures 2 et 3, chaque élément élastique 52 a une section droite globalement hexagonale, et il 15 s'étend sur une longueur L d'axe Y-Y et sur une largeur I. L'ouverture centrale s'étend suivant l'axe Y-Y et traverse avantageusement l'élément élastique 52 de part en part. Deux flasques de montage 19 sont fixés sur les deux faces longitudinales opposées de l'élément élastique 52, ces flasques 19 pouvant supporter deux demi-arbres 59a et 59b de liaison qui sont axialement alignés 20 l'un avec l'autre. L'ouverture 55 prévue dans chaque élément élastique 52 permet de réduire la raideur en compression dudit élément suivant un axe perpendiculaire à son axe longitudinal Y-Y, afin de compenser la souplesse présentée par les deux bras 12 et 14 de la structure de support du châssis 3. 25 Un second exemple de système de suspension 50 selon l'invention est illustré à la figure 4. Ce système 50, tout comme le précédent, présente des éléments élastiques 52 avec une ouverture centrale 55 qui s'étend suivant l'axe longitudinal Y-Y de l'élément élastique 52 et le traverse de part en part. Par contre, ce système de suspension 50 comprend également des moyens 60 qui permettent d'appliquer à chaque élément élastique 52 un effort de précontrainte interne suivant son axe longitudinal Y-Y qui va favoriser ses déformations en cisaillement suivant un plan perpendiculaire à cet axe Y-Y, cette précontrainte interne étant indépendante de celle appliquée par les deux bras 12 et 14 du châssis 3. Ces moyens de précontrainte 60 sont par exemple constitués par une tige 62 qui traverse 5 l'ouverture 55, cette tige 62 présentant une tête 64 à une extrémité qui prend appui sur la face externe d'un flasque de fixation 19, alors que l'autre extrémité de la tige 62 est filetée pour recevoir un écrou 66 qui vient prendre appui sur la face externe d'une pièce de liaison 68. L'autre flasque de fixation 19 est monté sur le pourtour de l'élément élastique 52 en un point de sa 10 longueur, par exemple dans sa partie centrale, sachant que la pièce de liaison 68 ne saurait être constituée par la plaque intermédiaire 68. En effet, du fait de la présence de la tige fixe 62, le châssis 3 et le rouleau 5 ne peuvent pas être fixés aux deux extrémités de cette tige 62. Les deux flasques de fixation 19 sont ensuite fixés à une paroi transversale 8 de la bille 5 et à une plaque 15 intermédiaire 22 du châssis 3. Un système de suspension 50 avec des éléments élastiques 52 qui comprennent ces moyens 60, permet notamment de supprimer le problème posé par la souplesse des deux bras de support 12 et 14 (figure 1) du châssis 3 du compacteur à bille. Avec de tels éléments élastiques 52, il est ainsi possible que leurs raideurs longitudinales suivant l'axe Y-Y soit plus importante que leurs raideurs transversales suivant un axe perpendiculaire à cet axe Y-Y, la diminution de ces raideurs transversales permettant de diminuer les vibrations transmises d'une part, et de transmettre un couple d'entraînement important 25 d'autre part. Le montage de ces éléments élastiques 52 s'effectue généralement sur un cercle C dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation X-X de la bille 5, avec au moins trois éléments qui peuvent être angulairement régulièrement espacés, l'axe longitudinal Y-Y de ces éléments élastiques 52 30 s'étendant sensiblement suivant une tangente T audit cercle C, comme cela est illustré à la figure 5. Selon un autre mode de réalisation qui est illustré à la figure 6, chaque élément élastique 52 peut ne pas comprendre d'ouverture 55, mais être mis en compression par des moyens 60 différents de ceux illustrés à la figure 4. Ces moyens 60 sont constitués par un étrier 70 qui est par exemple fixé de façon réglable à une plaque intermédiaire 22 et qui enveloppe l'élément élastique 52. Bien entendu, I'invention ne se limite pas aux modes de réalisation précédemment décrits et donnés uniquement à titre d'exemple. En particulier, la forme de ces éléments élastiques 52 peut être quelconque. O10 REVENDICATIONS 1. Système de suspension destiné à être monté entre une pièce rotative (5) soumise à des vibrations et le châssis (3) d'un engin à 5 moteur qui supporte ladite pièce (5), telle une bille d'un compacteur, ce support de suspension comprenant plusieurs éléments élastiques (52) sous la forme de blocs en un matériau élastomère par exemple, et étant soumis au montage à une précontrainte exercée par deux bras (12, 14) du châssis (3), caractérisé en ce que chaque élément élastique (52) comprend des moyens 10 (55) pour favoriser son écrasement et permettre l'application d'une précontrainte suffisante, ou des moyens (60) pour lui appliquer une précontrainte interne qui est indépendante de celle appliquée par les deux bras (12,14) du châssis (3). 2. Système de suspension selon la revendication 1, dans 15 lequel les moyens (55) pour favoriser l'écrasement de chaque élément élastique (52) comprennent au moins une ouverture centrale qui s'étend dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation (X-X) de la pièce (5). 3. Système de suspension selon la revendication 2, dans lequel ladite ouverture centrale traverse de part en part chaque élément 20 élastique (52). 4. Système de suspension selon la revendication 1, dans lequel les moyens (60) pour appliquer une précontrainte interne sur chaque élément élastique (52) comprennent une tige (62) qui traverse de part en part ladite ouverture (55) du bloc, et des moyens (64, 66) pour comprimer ledit 25 élément élastique (52) le long de cette tige (62). 5. Système de suspension selon la revendication 4, dans lequel le châssis (3) de l'engin à moteur et la pièce rotative (5) sont fixés à une extrémité de chaque élément élastique (52) et en un point dudit élément (52) situé le long de la tige (62). 6. Système de suspension selon la revendication 1, dans lequel les moyens (60) pour appliquer à chaque élément élastique (52) une précontrainte interne suivant un axe parallèle à l'axe de rotation (X-X) de la pièce (5) , comprennent un étrier (70) fixé sur le (3) châssis de l'engin et qui enveloppe l'élément élastique (52) en le comprimant, et dans lequel la pièce mobile (5) est solidaire dudit élément (52) en une zone intermédiaire de ce dernier. 7. Engin à moteur comprenant un système de suspension monté entre une pièce rotative soumise à des vibrations et le châssis de l'engin, caractérisé en ce que le système de suspension est défini par l'une au moins des revendications précédentes.