Brevet FR2865610A1 — publié le 20050805

Lame de tondeuse à gazon rotative, aérodynamique, pour tondeuses à gazon équipées d'un moteur thermique ou électrique La présente invention est relative à une lame de tondeuse à gazon, rotative, destinée à assurer un mode de coupe plus favorable et comportant, en outre, des moyens permettant d'abaisser le niveau sonore. En raison de la perspective de nouvelles normes antibruit qui devront être respectées en fabrication sur les tondeuses à gazon, à moteur thermique, on a dû procéder à une analyse minutieuse de la majorité des paramètres ayant ou pouvant avoir une incidence sur le phénomène du bruit. A cette fin, on a laissé volontairement de côté les éléments de châssis ou de carter de machine pour se concentrer sur l'élément principal qu'est la pièce tournante, c'est à dire la lame de coupe, qui doit tout à la fois engendrer un flux d'air important, dirigeant les brindilles d'herbe coupées vers le bac de ramassage et, en même temps, provoquer le moins de bruit possible. On connaît déjà, d'après le brevet français n 2 611 422, une lame de tondeuse à gazon formée d'une latte allongée et aplatie, comportant des évidements de fixation, des bords tranchants et des bords de fuite relevés sur les extrémités des parties constitutives. On connaît également, d'après le brevet français n 2 839 848, des lames de tondeuse à gazon possédant un profil particulier afin d'abaisser notablement le niveau sonore dû à la rotation de la lame autour de son axe d'entraînement. Cette réduction du niveau sonore est obtenue en disposant une pointe extrême, effilée, dont l'épaisseur témoin est constante sur toute la longueur du bord biseauté et comprise entre 0,1 et 0,5 millimètres. En outre, la lame de tondeuse à gazon, selon ce document, comporte une platine comprenant des bords qui sont, par rapport à un plan vertical coupant ladite platine, d'un angle défini en sorte que lesdits bords soient dirigés à l'intérieur de la lame. En outre, la réduction du bruit provoqué par la rotation de la lame de coupe est un facteur important mais elle ne résout pas l'ensemble des problèmes soulevés par l'utilisation des tondeuses à gazon à moteur thermique ou électrique. En effet, il est important que la lame de coupe ait, notamment, un profil tel qu'elle puisse couper l'herbe, quelle qu'en soit la hauteur, sans bourrage, et sans entraîner le blocage du moteur. Il est donc nécessaire que la coupe s'effectue d'une manière nette et réduise les brins d'herbe en petits fragments, sans que l'on ne soit obligé de pousser au maximum le régime du moteur. Cet objectif est réalisé selon le brevet français FR 2 695 291 en jouant sur la longueur de la lame tournante, dont l'extrémité périphérique est placée plus en avant que son extrémité intérieure de sorte que l'angle d'attaque de l'arête de coupe, défini comme l'angle formé entre d'une part la droite passant par l'axe de rotation de la lame et l'extrémité périphérique du couteau, et, d'autre part, par le bord tranchant de la lame, est positif, c'est-à-dire supérieur à zéro. Selon ce brevet, l'abaissement du niveau sonore obtenu par la modification de la forme de la lame et par la rigidification d'une telle lame conduit à un gain de réduction de bruit d'environ 3 dB. Cependant, tous ces dispositifs souffrent du même in- convénient. La métallurgie d'une pièce de coupe ainsi modifiée devient très complexe et nécessite un usinage perfectionné qui augmente considérablement les coûts de production de cette pièce importante. Un défaut majeur, lors de l'utilisation de la tondeuse à gazon, spécialement lorsque l'herbe est soit mouillée soit humide, réside dans l'accumulation d'herbe dans ou près du tunnel d'éjection. Dans ce cas, la lame bute sur cette accumulation et entre en vibration intense provoquant une forte augmentation du bruit. De ce fait, il est nécessaire de choisir un acier épais et rigide de façon à limiter ce phénomène au maximum. La coupe des brindilles d'herbe doit, pour être efficace, être effectuée par une lame ayant un bord d'attaque très fin et affûté comme un couteau. Il convient de savoir que la plus grande vitesse circonférentielle de la lame se trouve, bien entendu, à l'extrémité de la lame, puisque c'est elle qui parcourt la plus grande distance par tour moteur (entraînant la lame). C'est donc elle qui subit le plus grand effort mécanique. Le défaut de la très grande majorité des lames actuelles de tondeuses à gazon réside dans le fait qu'il est très difficile, pour le fabricant, de reproduire cette pièce avec de très faibles dispersions de forme (donc de bruit). Il est certain que les éléments de châssis ou du carter de la machine jouent un rôle important dans les phénomènes de bruit engendrés par la tondeuse. Le choix du matériau constitutif du carter de protection de la lame est un des éléments importants. Cependant, l'élément majeur de production du bruit est la pièce tournante constituée par la lame. La présente invention vise à apporter des solutions à ces différents problèmes. C'est donc l'objectif cherché par la présente in- vention que d'obtenir à la fois une coupe nette de l'herbe et une réduction significative du niveau sonore, tout en produisant une lame de coupe dans des conditions économiques avantageuses. Ce but a été atteint selon l'invention en réalisant une lame de coupe qui présente un aérodynamisme déterminé d'une part et un dessin particulier des extrémités d'autre part, qui contribuent à lui conférer de telles propriétés. La présente invention a donc pour objet une lame rotative pour tondeuses à gazon équipées d'un moteur thermique ou électrique, constituée par une platine, de forme rectangulaire, allongée et plate, comportant un bord d'attaque et un bord de fuite, présentant, en son milieu, trois orifices et possédant à chaque extrémité, disposé symétriquement, un profil de coupe possédant une surface plane relevée sur un bord qui présente à la partie supérieure un segment biseauté, formant avec le plan de coupe un angle a et se terminant par un pan cou- pé, celui-ci s'étendant jusqu'au bord extérieur de la lame en formant un angle ouvert avec la partie rectiligne du bord d'attaque, celui-ci présentant, à son extrémité, un autre segment biseauté. L'orifice central doit nécessairement être parfaitement centré par rapport à l'axe central de prise de force rotative, c'est à dire le vilebrequin du moteur lui-même, de façon à engendrer le moins de vibrations possibles, donc limiter le bruit. Les deux autres orifices servent seulement à assurer l'immobilisation en rotation de la lame par rapport au vilebrequin par l'intermédiaire d'une pièce intermédiaire, appelée support de lame, dont le rôle est de prévenir un impact toujours possible sur la lame dû par exemple à des cailloux ou à un obstacle dur, et à servir, de ce fait, de tampon amortisseur entre la lame de coupe et le vilebrequin du moteur. La lame de coupe est constituée d'un acier épais et rigide de manière à limiter le phénomène de vibration, même en cas d'agglomération de l'herbe mouillée ou humide. La lame présente symétriquement par rapport à l'axe de rotation deux segments biseautés assurant la coupe, en sachant que la vitesse relative de la lame tend vers zéro en se rapprochant de l'orifice central, et qu'un affûtage de la portion centrale de la lame n'est pas nécessaire. L'affûtage n'est donc réalisé que sur les deux segments où la vitesse de rotation est suffisamment grande pour permettre la coupe des brins d'herbe. De ce fait, le coût d'une telle lame en est ré-duit. Le bord de fuite s'étend jusqu'à l'extrémité et forme un angle a qui permet de dégager une partie tranchante et améliore ainsi la qualité de coupe à cet emplacement. On a déterminé que la qualité de la coupe est proportionnelle à deux paramètres, à savoir: la vitesse circonférentielle du bord de fuite, - et la qualité de l'affûtage de celui-ci. La fonction d'éjection et de ramassage de l'herbe coupée est assurée par les segments relevés qui, par rotation, repoussent les brins d'herbe coupés vers un tunnel d'éjection disposé à l'arrière de la machine ou latéralement à celle-ci. Leur profil, c'est-à-dire le dessin de cette partie, a été étudié de manière particulièrement fine, de façon à ce que la veine d'air que la rotation de la lame génère soit dirigée vers le haut, et permette ainsi aux brins d'herbe coupés d'être aspirés vers le haut et d'être propulsés en direction du tunnel d'éjection. Ainsi, le profil présente des angles particulièrement adoucis pour éviter toute aspérité et pour ressembler le plus possible à un profil de pale d'avion. Pour obtenir l'usinage de cette pièce avec de très faibles dispersions dans les cotes, de façon à réduire le problème de bruit, et ainsi maintenir des tolérances de bruits très faibles lors de la production, il s'est avéré nécessaire de faire procéder à un usinage sur le bord supérieur de la partie relevée parallèle au plan passant par les orifices. Cet usinage a pour fonction, en premier lieu, d'obtenir un respect des cotes de la façon la plus précise possible et, en deuxième lieu, de modifier en ce point le profil de la lame pour éviter des remous d'air et donc des phénomènes de bruit, en aval de la lame, à un empla- cernent où de très fortes perturbations d'écoulement de l'air sont engendrées par un profil inadapté. Un tel usinage comporte donc deux avantages importants: diminuer les remous d'air sur la partie arrière du tunnel d'éjection, et donc diminuer le bruit, et maintenir des cotes de fabrica- tion dans des limites très étroites, de l'ordre de quelques dixièmes de millimètres, de telle sorte que les performances acoustiques de la lame soient les meilleures possible et soient, par ailleurs, parfaitement reproductibles lors d'une fabrication en série. Les deux autres segments biseautés apportent également un résultat positif en matière de réduction de bruit lorsqu'ils sont rapporté sur les segments terminaux. Leur réalisation contribuera à satisfaire aux normes de bruit plus sévères prévues vers l'année 2006 pour, entre autres, les tondeuses à gazon à moteur thermique. L'invention concerne encore les tondeuses à gazon à mo- teur thermique ou électrique équipées d'une telle lame de coupe. Description des figures: L'invention va être décrite plus précisément sur la base des figures présentées en annexe. - La figure 1 montre la lame de coupe (1), vue de face, comportant une platine de forme rectangulaire (1'), formant un bord d'attaque (16) et un bord de fuite (17), ayant à la partie supérieure et à la partie inférieure, deux parties biseautées (3) (4) de dimensions inégales. L'épaisseur de la lame (1) est calculée de façon à présenter la rigidité maximale et aussi le profil optimum. La qualité de l'acier qui cons- titue la lame joue un rôle important et confère notamment à celle-ci les propriétés mécaniques et physiques souhaitées, notamment la résistance à la corrosion et à l'impact. La longueur totale (A,A') de la lame de coupe (1) est de l'ordre de 450 à 500 mm et, de préférence, de 460 mm. La lame de coupe (1) comporte en son centre un alésage (2), bordé de part et d'autre de deux orifices (2') (2' . L'alésage (2) permet la fixation à un arbre d'entraînement en rotation avec lequel la lame de coupe coopère. L'alésage (2) est séparé des deux orifices d'un espace total (DD'). L'épaisseur de la barre de coupe (14) est de l'ordre de 11 mm avec une tolérance de l'ordre de 0 à 1 mm: A l'opposé, un segment (10) de plus faible dimension, présent à l'extrémité de la lame de coupe (1), possède une autre partie amincie également de forme biseautée (3). Les deux segments amincis (3) (3') sont disposés en opposition par rapport à 1 'axe de rotation de la lame de coupe (1). La figure montre encore la platine (Il vue à plat. On y voit figurer la platine (1') portant un alésage central (2) plus large et deux orifices latéraux (2') (21 et disposés à l'opposé, symétriquement par rapport à l'axe de rotation, d'une part, deux segments relevés de forme trapézoïdale (7) (7') comportant un segment tranchant (4) (41, un rebord frontal (15) (15') formant avec le segment tranchant (4) (4') un angle de coupe (a) qui varie de 1 à 2 , et, d'autre part, un segment biseauté (3) (3') venant s'appuyer sur le bord d'attaque (16) de la lame de coupe (1). Ce segment biseauté (3) (3') présente une longueur de 35 à 40 mm, et de préférence une longueur de 37 à 38 mm; le biseau effilé (4) (4') présente une longueur variant de 95 à 100 mm et de préférence de 97 à 98 mm. Il possède une épaisseur de l'ordre de 1 mm. La figure 2 montre la lame de coupe (1) selon l'invention, présentant deux excroissances de forme trapézoïdale, irrégulières (7) (7'), reliées à la lame de coupe (1) dans son prolongement par une partie forte-ment incurvée (12) d'une part et, à l'autre extrémité, par un segment seulement infléchi (13) par rapport au segment central de la barre de coupe (14). Le segment infléchi (13) comporte une surface trapézoï- Jale (7) (8) (9), disposée à plat sur le segment correspondant (13), dans le prolongement de la lame de coupe (1). Les dimensions du trapèze (7, 8, 9) sont définies par une hauteur maximale (X) de l'ordre de 17,5 0,5 mm. L'autre excroissance tra- pézoïdale (77), de même hauteur, est formée par liaison à une incurvation de la platine (11, qui présente un angle ouvert. L'excroissance (7, 8, 9) prolonge la branche de l'angle le plus ouvert en direction de l'extrémité de la platine (11. De cette façon, la platine en rotation, entraînée autour de l'axe EE', vient frapper et couper l'herbe à l'aide du trapèze (7, 8, 9) puis du trapèze (7'), en sorte que la lame de coupe (1) travaille dans un plan essentiellement horizontal. La distance (CC') entre la partie frontale sensiblement verticale (15') de la platine (11 et l'amorce du segment biseauté (3) est de l'ordre de 45 mm. La longueur de la partie biseautée (3') disposée en opposition sur la platine (1') est de l'ordre de 35 à 40 mm. La partie frontale, sensiblement verticale (15) de la platine (1') présente un léger décrochement par rapport à l'axe vertical, de l'ordre de 1 à 2 mm. Le petit segment biseauté (3), découpé dans l'épaisseur de la lame de coupe (1), le long du bord d'attaque (16), présente une longueur de l'ordre de 25 mm. Les parties prismatiques (7) (7') sont relevées. Elles sont déterminées pour présenter une hauteur maximale à la face, inférieure ou supérieure, d'environ 20 mm, et de préférence de 17,54 mm 0 0,5 corn- portant une face plus courte et une face plus allongée. La face la plus courte présente une largeur comprise entre 42 et 46 millimètres, et de préférence de l'ordre de 44 millimètres. La face la plus longue est sensiblement relevée et vient se réunir à une courbure (13) de la platine (11 Les parties biseautées, situées aux extrémités de la lame, sont formées, de part et d'autre du centre, d'une partie prismatique relevée (7) (7) par rapport au plan de la platine (17). Elle présentent un biseau effilé (4) (4') s'étendant jusqu'aux extrémités (11) (11') de la lame de coupe (1). - La figure 3 montre le profil de la lame de coupe (1), vue en coupe, selon un axe FF'. Elle montre plus particulièrement une tranche formée de deux couches de métal terminées par un pan biseauté aux deux extrémités (18) (18'). La lame présente une épaisseur de l'ordre de 40 mm. L'invention a été décrite dans les grandes lignes sur la base de la description et des figures. Il est bien entendu que toute modification ou toute amélioration de ce dispositif peut s'effectuer sans difficulté et rentrer dans la portée de la présente invention. REVENDICATIONS 1 ) Lame rotative pour tondeuse à gazon équipée d'un moteur thermique ou électrique, constituée par une platine (1'), de forme rectangu- s laire, allongée et plate, comportant un bord d'attaque (16) et un bord de fuite (17), présentant, en son milieu, trois orifices (2) (2') (2'1, caractérisée en ce qu'elle possède, à chaque extrémité, symétriquement, un profil de coupe possédant une surface plane relevée sur un bord qui présente à la partie supérieure un segment biseauté (4), formant avec le plan de coupe un angle a et se terminant par un pan coupé, celui-ci s'étendant jusqu'au bord extérieur de la lame de coupe (1) en formant un angle ouvert avec la partie rectiligne du bord d'attaque(16) et qui présente, à son extrémité, un segment biseauté (3) aminci. 2 ) Lame rotative pour tondeuse à gazon selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface plane relevée (7) comporte un rebord tranchant (4) (4'). 3 ) Lame rotative pour tondeuse à gazon selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les surfaces relevées (7) (7') présentent une hauteur maximale d'environ 20mm. 4 ) Lame rotative pour tondeuse à gazon selon la revendication 1, caractérisée en ce que les surfaces relevées (7) (7') présentent une forme trapézoïdale. 5 ) Lame rotative pour tondeuse à gazon selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les surfaces relevées (7, 7') comportent un rebord frontal formant avec le segment tranchant (4) un angle de coupe a. 6 ) Lame rotative pour tondeuse à gazon selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'angle de coupe a varie de 1 à 2 i0 7 ) Larme rotative pour tondeuse à gazon selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la platine (1') présente, sur le bord de fuite (17), un segment biseauté (3) venant s'appuyer sûr l'extrémité du bord 5 d'attaque (16) de la lame de coupe (1). 8 ) Lame rotative pour tondeuse à gazon selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les deux segments biseautés (3) (3') sont montés en opposition par rapport à l'axe de rotation de la lame. 9 ) Lame rotative pour tondeuse à gazon selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la partie frontale (15) de la platine (1') présente 15 un léger décrochement par rapport à l'axe vertical. 10 ) Lame rotative selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le décrochement de la partie frontale par rapport à l'axe vertical est de l'ordre de 1 à 2 mm. 11 ) Lame rotative pour tondeuse à gazon selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle possède, vue en coupe, deux couches superposées, terminées par un pan biseauté (18, 18') aux deux extrémités. 12 ) Tondeuses à gazon à moteur thermique ou électrique équipées d'une lame rotative selon l'une des revendications 1 à 11.