Brevet FR2944182A1 — publié le 20101015

La présente invention concerne d'une manière générale un dispositif porte-outils destiné à équiper une machine de coupe ou de broyage. De tels dispositifs sont constitués par un arbre portant des outils travaillant à la manière de fléaux au cours de la rotation de l'arbre et équipent par exemple des machines pour la coupe et/ou le broyage de végétaux, telles que les faucheuses rotatives utilisées pour la coupe des cultures, les épareuses utilisées pour l'entretien des espaces verts, bords de route..., ou les machines de broyage utilisées dans différentes techniques telles que le broyage de pierres. L'orientation de l'arbre du dispositif porte-outils est choisie en fonction du travail auquel la machine est destinée. Dans les épareuses utilisées au sol ou les broyeurs de pierres, l'arbre du dispositif porte-outils est positionné horizontalement, tandis que dans les faucheuses ou les épareuses utilisées pour la taille de haies, l'arbre est positionné verticalement. Ledit arbre peut également être disposé obliquement pour certaines coupes effectuées en hauteur sur des végétaux comme l'élagage. Au cours de la rotation de l'arbre, le travail de coupe et/ou de broyage est effectué dans les meilleures conditions lorsque l'outil est disposé radialement par rapport à l'arbre, sous l'action de la force centrifuge, de sorte que l'effort qu'il applique sur les produits à traiter soit le plus important possible. A titre d'exemple, dans les montages pour machine de coupe et/ou broyage de végétaux tels que les épareuses, le dispositif porte-outils comporte un arbre, souvent constitué par un tube creux, équipé de chapes positionnées perpendiculairement à son axe, et portant des supports axiaux supportant les outils en traversant leur orifice de montage. De manière connue en soi, au moins un outil est monté sur chaque support axial, les machines présentant usuellement deux outils sur chaque support axial. Lesdits supports axiaux sont portés soit directement, soit indirectement par lesdites chapes. Les chapes sont usuellement positionnées par couple et chaque couple supporte soit un support axial, soit la tige d'une manille portant au moins un outil. Dans ce second cas, le support axial de chaque outil est alors constitué par la partie de la manille sur laquelle est positionné l'outil au cours du travail. Dans ces montages, la manille peut tourner autour de sa tige afin de se rapprocher de la surface externe de l'arbre et chaque outil peut s'incliner et tourner autour de la manille. Un tel montage est réalisé avec jeu de sorte que les outils sont mobiles et peuvent être escamotés soit axialement par la rotation de la manille par rapport aux chapes et/ou par la rotation de l'outil autour de la manille, soit latéralement par l'inclinaison de l'outil par rapport à la manille. Cette disposition permet aux outils de s'écarter de leur position de coupe lorsqu'ils entrent en contact avec des obstacles qu'ils ne peuvent couper tels que des pierres, des souches ou de grosses branches, ou une végétation très dense dans le cas d'une machine de coupe et/ou broyage de végétaux. Les supports axiaux peuvent également être disposés à la périphérie d'un disque monté perpendiculairement à l'arbre, comme c'est par exemple le cas dans les faucheuses rotatives. Quel que soit le type de montage, les outils sont ramenés vers leur position de travail globalement perpendiculaire à l'arbre par les efforts centrifuges engendrés par la rotation de celui-ci. C'est pourquoi dans les machines actuelles, l'arbre est entraîné à environ 3000 tours par minute afin de fournir l'énergie nécessaire au retour des outils dans leur position de coupe. Cette vitesse de rotation très élevée demande une puissance d'entraînement importante d'où la nécessité de mettre en oeuvre des engins tracteurs puissants, ce qui entraîne de coûteuses dépenses en énergie et en matériel correspondantes. Dans le contexte actuel de recherche constante de réduction de la consommation d'énergie, il est envisagé d'abaisser la vitesse de rotation de l'arbre afin de réduire la consommation des engins tracteurs. Il se pose alors un problème en ce qui concerne le retour des outils en position de travail lorsque ceux-ci ont été écartés de cette position au passage d'un obstacle du fait que la baisse de la vitesse de rotation de l'arbre entraîne une réduction importante des efforts centrifuges appliqués aux outils. En conséquence, les efforts centrifuges peuvent ne plus être assez importants pour assurer le retour et le maintien desdits outils dans leur position de travail. C'est pourquoi l'invention a pour objet de proposer un dispositif porte-outils conformé de manière à fournir une puissance de coupe aussi importante que celle obtenue avec les machines connues tournant à vitesse très élevée même lorsque la vitesse de rotation de l'arbre est réduite afin d'économiser l'énergie. A cet effet, l'invention concerne un dispositif porte-outils constitué par un arbre portant au moins un outil composé d'une partie travaillante et d'un moyen de montage dont l'orifice de montage est positionné autour d'un support axial monté, directement ou indirectement, sur ledit arbre, ledit outil étant disposé radialement et écarté de l'arbre sous l'action de la force centrifuge, dans une position de travail prise au cours de la rotation de l'arbre, caractérisé en ce que ledit support axial et ledit orifice de montage présentent des portions ayant des formes s'adaptant l'une dans l'autre sous l'action de la force centrifuge pour maintenir le moyen de montage de l'outil en position de travail, et en ce que l'orifice de montage dudit moyen de montage est de section supérieure à la section du support axial pour autoriser le déplacement dudit moyen de montage autour dudit support axial lorsqu'il est amené dans une position autre que sa position de travail, par exemple par la présence d'un obstacle sur la course de l'outil. Le terme d'obstacle est utilisé dans la présente pour désigner tout objet qui gêne le fonctionnement de l'outil et perturbe son travail. A titre d'exemple, lorsque l'arbre est mis en oeuvre sur une épareuse, une pierre, une souche, une branche trop épaisse, une végétation trop dense... peuvent constituer un obstacle contre lequel butte un outil. Le dispositif porte-outils selon l'invention est encore remarquable en ce que : - lesdites portions ayant des formes s'adaptant l'une dans l'autre sous l'action de la force centrifuge sont de forme non circulaire, - le support axial est un support porté directement par des chapes équipant 30 l'arbre et le moyen de montage de l'outil est constitué par la partie non travaillante dudit outil, - le support axial est la tige d'une manille portée directement par des chapes équipant l'arbre et le moyen de montage de l'outil est constitué par ladite manille et la partie non travaillante dudit l'outil, - le support axial est porté indirectement par des chapes équipant l'arbre et constitué par la partie inférieure d'une manille dont la tige est portée par lesdites chapes et le moyen de montage de l'outil est constitué par la partie non travaillante dudit outil, - les formes s'adaptant l'une dans l'autre sous l'action de la force centrifuge dudit support axial et dudit orifice du moyen de montage de l'outil sont de forme globalement triangulaire, - le support axial est cannelé et s'engage dans des cannelures correspondantes ménagées dans l'orifice du moyen de montage de l'outil, - le support axial est une tige semi-octogonale et l'orifice du moyen de montage de l'outil est octogonal, - le support axial définit un plan horizontal et l'orifice du moyen de montage de l'outil comporte un plan d'appui horizontal, - le support axial définit une surface d'appui courbe et l'orifice du moyen de montage de l'outil comporte une surface d'appui courbe correspondante. L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente schématiquement un dispositif porte-outils selon l'invention, suivant une première variante de réalisation avec un outil de coupe en position de travail, - la figure 2 représente le dispositif porte-outils de la figure 1 avec l'outil dans une position différente de la position de travail, - les figures 3 à 5 représentent schématiquement des montages suivant trois variantes de réalisation dans lesquelles le dispositif porte-outils est équipé d'une manille supportant les outils, - les figures 6a à 6m représentent schématiquement treize variantes de réalisation du support axial et de l'orifice de l'outil. Dans la description qui va suivre en référence aux variantes de réalisation représentées au dessin, le dispositif porte-outils selon l'invention est destiné à équiper une épareuse et l'on désigne par "fléau" l'outil de coupe et/ou de broyage de la végétation comportant une partie travaillante et un moyen de montage présentant un orifice qui est traversé par un moyen de support dit "support axial". Comme visible au dessin, et plus particulièrement sur les figures 1 et 2, un dispositif porte-outils est globalement constitué d'un arbre 1, par exemple sous la forme d'un tube creux comme dans l'exemple de réalisation représenté au dessin, équipé de chapes 10. Dans l'exemple de réalisation représenté aux figures 1 et 2, lesdites chapes 10 portent directement un support axial 11 d'un outil de coupe 2 tel qu'un fléau. Le fléau 2 comporte une partie travaillante biseautée et un moyen de montage 23 constitué dans cette variante de réalisation par sa partie non travaillante et traversé par un orifice de montage 21. La position de travail représentée à la figure 1 est celle pour laquelle le fléau 2 est disposé radialement par rapport à l'arbre 1 du dispositif et est maintenu écarté dudit arbre 1 sous l'effet de la force centrifuge engendrée par la rotation dudit arbre. Dans l'exemple de réalisation des figures 1 et 2, le support axial 11 est de section triangulaire et l'orifice de montage 21 formé dans la partie non travaillante 23 du fléau 2 est également de section triangulaire. L'angle au sommet 22, c'est-à-dire la portion placée le plus près de l'arbre 1, dudit orifice de montage triangulaire 21 est égal à l'angle au sommet 12, c'est-à-dire la portion placée le plus près de l'arbre 1, du support axial 11, mais les côtés du triangle constituant l'orifice de montage 21 ont une longueur supérieure à celle des côtés du support axial 11 vu en section. Il en résulte que la portion 12 du support axial 11 vient s'emboîter dans la 25 portion 22 de l'orifice de montage 21 du fléau lorsque les pièces sont dans la position de travail représentée à la figure 1, due à la force centrifuge. L'orifice de montage triangulaire 21 du fléau 2 peut, comme représenté, avoir un côté inférieur curviligne. Lesdites portions 12, 22 étant de forme non circulaire et s'emboîtant l'une 30 dans l'autre il s'en suit un maintien mécanique en position radiale de travail du fléau 2 s'ajoutant à l'effet produit par la force centrifuge au cours de la rotation de l'arbre 1. La mise en oeuvre selon l'invention de portions s'adaptant l'une dans l'autre du support axial 11 et de l'orifice de montage 21 présente l'avantage supplémentaire de fournir une surface d'appui importante entre ces deux pièces assurant une meilleure répartition des efforts tangentiels induits dans le montage au cours du travail que dans les montages connus. Dans les montages usuellement mis en oeuvre, le support axial est de section circulaire tandis que l'orifice de montage est oblong, souvent de dimension supérieure à celle dudit support axial. En conséquence, l'appui entre le support axial et l'orifice de montage est de surface réduite, s'étendant au maximum sur la moitié de la circonférence du support axial, ce qui induit des usures desdites pièces en contact au cours du travail. L'augmentation des surfaces d'appui dans le montage suivant l'invention permet de réduire les risques d'usure du support axial et de l'orifice de montage. Lorsque le fléau 2 rencontre un obstacle, il est écarté de sa position radiale de travail par le déplacement de son orifice de montage 21 par rapport au support axial 11, ce déplacement peut avoir lieu selon une direction quelconque du fait que selon l'invention, l'orifice de montage 21 du fléau 2 est de section beaucoup plus importante que celle du support axial 11. Lorsque l'obstacle a été évité, la force centrifuge engendrée par la rotation de l'arbre ramène le fléau 2 dans sa position de travail, radiale et écartée de l'axe. Les formes adaptables de l'orifice de montage 21 et du support axial 11 assurent un guidage du fléau 2 par rapport audit support axial 11 qui facilite le retour en position de travail dudit fléau 2, de sorte que ce retour en position de travail s'effectue rapidement même lorsque la vitesse de rotation du dispositif porte-outils est réduite. Bien que non représenté au dessin, les chapes 10 sont usuellement montées deux par deux, parallèlement l'une à l'autre en étant écartées de quelques centimètres. Le support axial 11 est monté à travers des perçages desdites chapes 10 et fixé par la mise en oeuvre de moyens de fixation connus, tels que des écrous. Usuellement les supports axiaux sont composés par des tiges cylindriques qui tournent sur elles-mêmes lorsque les moyens de fixation se desserrent dans le temps. 30 Il s'en suit des usures desdites tiges pouvant mener à leur casse. La mise en oeuvre d'un support axial 11 de forme non circulaire selon l'invention, interdit toute rotation dudit support axial 11 dans les perçages, de même forme, des chapes dans lesquels il est monté. Cette disposition réduit de manière tout à fait avantageuse les casses dues à l'usure desdits supports axiaux. De plus, le support axial ne pouvant pas tourner par rapport aux chapes, un seul moyen de fixation dudit support axial 11 est suffisant ce qui facilite les opérations de montage ou démontage desdits supports axiaux en vue de remplacer les fléaux 2 usés. Dans les trois exemples de réalisation représentés aux figures 3 à 5, les fléaux 2 sont portés par une manille 3 dont la tige, non représentée au dessin, est portée par des chapes semblables à celles représentées aux figures 1 et 2. Dans le premier exemple, figure 3, les orifices 30 de la manille 3 sont circulaires, ladite manille étant portée par une tige circulaire (non représentée au dessin) autour de laquelle elle peut tourner. C'est la partie inférieure 311 de cette manille 3 qui a une forme particulière, triangulaire dans l'exemple de réalisation représenté, et constitue un support axial. Les orifices de montage 21 des fléaux 2 ont une forme correspondante mais de dimensions plus grandes, de façon à venir s'emboîter sur la partie inférieure 311 de la manille 3. En cas de choc contre un obstacle, deux cas sont possibles : soit c'est la manille 3 qui pivote autour de sa tige de fixation tandis que les orifices 21 des fléaux 2 demeurent emboîtés sur la partie inférieure 311 de la manille, soit c'est à la fois la manille 3 qui pivote par rapport à sa tige de fixation et les fléaux 2 qui pivotent par rapport à leur support axial 311. Dans le deuxième exemple de réalisation, figure 4, les orifices 31 de la manille 3 sont triangulaires. Ils sont traversés par une tige de fixation, non représentée au dessin, qui est portée par des chapes 10 et est également de section triangulaire, mais de dimension inférieure à celle desdits orifices 31. L'ouverture 20 de chaque fléau 2 est de forme oblongue connue en soi et la partie inférieure 34 de la manille est de section circulaire. Dans cette forme de réalisation, les fléaux 2 sont libres en rotation par rapport à la manille tandis que ladite manille 3 est maintenue en position de travail par la coopération des portions 32 de ses orifices 31 avec le support axial constitué par la tige de fixation de section globalement triangulaire, portée par les chapes 10. Dans ce cas, l'outil est constitué par le fléau 2 et la manille 3 et comporte une partie travaillante et un moyen de montage, constitué par la partie non travaillante 23 du fléau et la manille 3, et deux orifices de montage 31. Ledit moyen de montage est constitué par deux parties montées libres en rotation l'une par rapport à l'autre. Le troisième exemple de réalisation de la figure 5 est une combinaison des moyens des figures 3 et 4. Les orifices 31 de fixation de la manille 3 sont triangulaires et traversés par une tige de fixation triangulaire de plus petite dimension comme dans l'exemple de la figure 4, et la partie inférieure 311 de la manille est également triangulaire et traverse les orifices de montage 21 des fléaux 2, lesdits orifices de montage 21 étant triangulaires et de dimension supérieure à celle de leur support 311, comme dans le cas de la figure 3. Dans ce cas, l'outil est constitué par le fléau 2 et la manille 3 et comporte une partie travaillante et un moyen de montage du fléau 2, constitué par la partie non travaillante 23 du fléau et la manille 3, et deux orifices de montage 31. Ledit moyen de montage est constitué par deux parties s'adaptant l'une dans l'autre sous l'action de la force centrifuge. Les figures 6a à 6m représentent à titre non limitatif des variantes de réalisation des formes complémentaires portées par le support axial A et l'orifice du fléau B, ces variantes fonctionnant de la même manière que dans l'exemple de réalisation des figures 1 et 2. Bien que représentées sur le support axial A et le fléau B, de telles formes complémentaires peuvent être utilisées selon l'invention entre tout support axial et tout élément porteur d'au moins un outil, c'est-à-dire dans les exemples représentés, entre le support axial 311 constitué par la partie inférieure de la manille 3 et le fléau ou entre la tige et les orifices 31 de la manille. Les figures 6a à 6f et 6i montrent différentes réalisations fournissant des portions adaptables de formes globalement triangulaires du support axial A et de l'orifice du fléau B. Les figures 6a, 6b et 6c sont des variantes de réalisation des figures 1 et 2. Sur les figures 6d, 6e et 6f, on voit que les orifices de fixation des fléaux sont triangulaires comme dans le cas des figures 1 à 3 et 5. La forme triangulaire du support axial A est obtenue soit par trois branches à 120°(figure 6d), soit par un T inversé (figure 6e), soit par trois tiges disposées en triangle (figure 6f). Sur les figures 6g et 6h, le support axial A est cannelé et s'engage dans des cannelures correspondantes ménagées dans l'orifice de fixation des fléaux B. Sur la figure 6i, le support est une tige dont la section est en V inversé et l'orifice de fixation du fléau B est triangulaire comme dans les figures 6a, 6c, 6d, 6e et 6f. Dans l'exemple de réalisation de la figure 6j, le support A est une tige semi-15 octogonale et l'orifice de fixation du fléau B est octogonal. Sur la figure 6k, le support est constitué par deux tiges parallèles définissant un support axial fictif de forme oblongue dont la face supérieure est constituée par un plan horizontal et l'orifice de fixation du fléau B présente une forme correspondante. Il en est de même à la figure 61 dans laquelle le support A est une tige 20 présentant une face supérieure plane, semblable au support axial fictif défini par les tiges de la figure 6k, sur laquelle repose la partie supérieure plane de l'orifice de fixation du fléau B. La figure 6m représente une variante de réalisation de la figure 61 dans laquelle les surfaces en appui sont courbes. 25 REVENDICATIONS1. Dispositif porte-outils constitué par un arbre (1) portant au moins un outil composé d'une partie travaillante et d'un moyen de montage (23, 3) dont l'orifice de montage (21, 31) est positionné autour d'un support axial (11, 311, A) monté, directement ou indirectement, sur ledit arbre (1), ledit outil étant disposé radialement et écarté de l'arbre (1) sous l'action de la force centrifuge, dans une position de travail prise au cours de la rotation de l'arbre, caractérisé en ce que ledit support axial (11, 311, A) et ledit orifice de montage (21, 31) présentent des portions (12, 22, 312, 32) ayant des formes s'adaptant l'une dans l'autre sous l'action de la force centrifuge pour maintenir le moyen de montage (23, 3) de l'outil (2, B) en position de travail, et en ce que l'orifice de montage (21, 31) dudit moyen de montage (23, 3) est de section supérieure à la section du support axial (1l, 311, A) pour autoriser le déplacement dudit moyen de montage (23, 3) autour dudit support axial (11, 311, A) lorsqu'il est amené dans une position autre que sa position de travail, par exemple par la présence d'un obstacle sur la course de l'outil (2, B). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites portions (12, 22, 312, 32) ayant des formes s'adaptant l'une dans l'autre sous l'action de la force centrifuge sont de forme non circulaire. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le support axial (11) est un support porté directement par des chapes (10) équipant l'arbre (1) et en ce que le moyen de montage (23) de l'outil est constitué par la partie non travaillante dudit outil (2, B). 4. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le support axial est la tige d'une manille (3) portée directement par des chapes (10) équipant l'arbre (1) et en ce que le moyen de montage (3) de l'outil est constitué par ladite manille (3) et la partie non travaillante dudit outil (2, B). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 4, caractérisé en ce que le support axial (311) est porté indirectement par des chapes (10) équipant 10l'arbre (1) et constitué par la partie inférieure (311) d'une manille (3) dont la tige est portée par lesdites chapes et en ce que le moyen de montage (23) de l'outil (2, B) est constitué par la partie non travaillante dudit outil (2, B). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les formes s'adaptant l'une dans l'autre sous l'action de la force centrifuge dudit support axial (11, 311, A) et dudit orifice (21, 31) du moyen de montage (23, 3) de l'outil (2, B) sont de forme globalement triangulaire. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le support axial (A) est cannelé et s'engage dans des cannelures correspondantes 10 ménagées dans l'orifice du moyen de montage de l'outil (B). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le support axial (A) est une tige semi-octogonale et l'orifice du moyen de montage de l'outil (B) est octogonal. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en 15 ce que le support axial (A) définit un plan horizontal et l'orifice du moyen de montage de l'outil (B) comporte un plan d'appui horizontal. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le support axial (A) définit une surface d'appui courbe et l'orifice du moyen de montage de l'outil (B) comporte une surface d'appui courbe correspondante. 20