Brevet FR2965504A1 — publié le 20120406

MACHINE A FENDRE LE BOIS L'invention a trait à une machine à fendre le bois, en particulier du bois qui se présente sous forme de bille ou billon, c'est-à-dire un tronc ou une partie de tronc d'arbre, ébranché, éventuellement écorcé, destiné à être utilisé, par exemple, comme bois de chauffage ou pour fabriquer des piquets. Cette machine permet également de fendre des souches. De telles machines sont également dénommées fendeuses à buches ou fendeuses à bois. Ces machines comprennent, pour le type de machine décrit dans FRA-2 758 491, une partie terminale, conique, pourvue d'un filetage externe et entraînée en rotation. Cette partie ou vis conique, forme la partie active de la machine et elle pénètre aisément dans le bois du fait que le couple de fendage, c'est-à-dire le couple exercé sur le bois par la vis, est important au début de la pénétration de la vis dans le bois. En effet, lors de cette phase de démarrage, seule l'extrémité en pointe de la vis conique est au contact du bois et le diamètre de cette extrémité est faible, de l'ordre du millimètre. Ainsi, la vitesse de pénétration de la vis dans le bois est élevée. Le pas du filetage et la vitesse de rotation de la vis déterminent la vitesse de pénétration du cône dans le bois. Lors de la progression de la vis dans le bois, du fait de sa forme conique, les lèvres de la fente sont écartées, en V, jusqu'à éclatement de la bille ou du billon de bois. Néanmoins, plus la vis pénètre dans le bois et plus le couple de fendage diminue, du fait que le diamètre de la partie de la vis en contact avec le bois augmente. Ce phénomène est également tributaire de la nature de certains bois et des dimensions des billes. Lors de la fente de billes, billons de bois ou de souches de forts diamètres, ou lors de la fente d'un bois dur et/ou noueux, on assiste fréquemment à un blocage de la vis, celle-ci restant immobilisée dans le bois sans que ce dernier soit fendu. Pour remédier à cela, on connait, par FR-A-2 525 950, une fendeuse pourvue de deux vis, dont une conique, de diamètres différents et montées en parallèles. La plus grande vis assure l'éclatement du bois alors que la petite maintient la machine ancrée dans le bois et participe à l'avance de la grande vis dans le bois, lorsque celle-ci est freinée dans son mouvement. Un tel dispositif est encombrant, d'un entretien et d'un maniement complexes. Par ailleurs, la présence des deux vis peut provoquer deux fentes distinctes et non alignées. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant une machine à fendre le bois utilisable avec divers types de bois et/ou pour des 2 diamètres de billes importants, aisée à mettre en ceuvre, peu encombrante et d'un entretien facilité. A cet effet, l'invention a pour objet une machine à fendre le bois comportant un moyen d'entraînement en rotation d'une partie active terminale, conique, pourvue d'un filetage externe, propre à pénétrer par vissage dans le bois afin de provoquer l'éclatement des fibres du bois, caractérisée en ce que la partie terminale comprend au moins deux segments coniques ou tronconiques, coaxiaux, entraînés en rotation à des vitesses de rotation différentes et pourvus de filetage externe, continu ou discontinu, de pas différents, sur au moins une partie de chaque segment. Une telle machine à fendre, ayant des vitesses de rotation et des pas de filetage différents selon la partie active de la machine, permet de maintenir un couple de fendage important lors de la pénétration dans le bois, tout en préservant la vitesse initiale de pénétration, cela quelle que soit la position de la partie active dans le bois. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention un tel dispositif pour fendre du bois peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - Le rapport des vitesses de rotation des deux segments est inverse du rapport entre les pas de leurs filetages respectifs. - Un premier segment de la partie terminale, qui forme l'extrémité de la partie terminale, est solidaire d'un arbre d'entraînement en rotation. - Un deuxième segment de la partie terminale est pourvu d'un logement central adapté pour recevoir l'arbre d'entraînement en rotation, celui-ci étant relié à un moyen d'entraînement en rotation et monté pour entraîner en rotation le deuxième segment. - Les premier et deuxième segments sont coaxiaux et solidaires en rotation l'un par rapport à l'autre lorsque l'arbre est en place dans le logement du deuxième segment. - Le deuxième segment tourne plus lentement que le premier segment d'extrémité. - L'arbre est pourvu d'un pignon planétaire propre à engrener avec des pignons satellites montés sur un support ou porte satellite solidaire d'un segment. - Les pignons, le porte satellite et une couronne dentée définissent un ensemble réducteur, notamment de type train épicyclo'idal. - Le rapport de réduction du réducteur est compris entre 2 et 10. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'une machine à fendre le bois, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue générale de la partie terminale d'une machine conforme à l'invention, - la figure 2 est une coupe longitudinale, à plus grande échelle, de l'extrémité de la partie terminale, illustrée à la figure 1, destinée à être connectée avec un moyen d'entraînement en rotation, - la figure 3 est une coupe longitudinale partielle, à plus petite échelle, de la partie terminale représentée à la figure 1, - la figure 4 est une vue éclatée, à une autre échelle, des éléments constitutifs de la partie terminale illustrée à la figure 3, certains éléments étant représentés en pointillés et - la figure 5 est une vue de face de la partie terminale de la figure 3, à une autre échelle, en configuration d'utilisation dans une bille de bois. Une machine à fendre le bois conforme à l'invention est représentée partiellement aux figures 1 à 5. Elle comprend un moyen d'entraînement en rotation, par exemple un moteur hydraulique, pneumatique, électrique ou thermique, propre à entraîner en rotation un arbre relié à une partie active terminale. Ce moyen d'entraînement est connu en soi et non représenté. Cette machine est montée sur un bâti, ce dernier étant, soit fixé sur un engin agricole, soit automoteur. La machine est équipée d'un dispositif 1 d'accouplement, de la partie active proprement dite, aux moyens d'entraînement en rotation. Ce dispositif 1 comprend un arbre 2 d'entraînement en rotation. L'arbre 2 est pourvu d'une extrémité libre 3, conique et équipée d'un filetage externe 31. Le filetage 31 est, en l'espèce, continu et il s'étend sur toute la surface externe du premier segment 3. En variante, il peut être discontinu et/ou ne s'étendre que sur une partie du segment 3. L'arbre 2 est cylindrique à base circulaire. L'extrémité 3 est venue de matière avec l'arbre 2 et elle forme un premier segment de la partie active de la machine. En l'espèce, il s'agit du segment 3 d'extrémité destiné à être le premier en contact avec le bois lors de la mise en ceuvre de la machine. En d'autres termes, le segment 3 forme l'extrémité d'une partie terminale active 4. Dans un autre mode de réalisation non illustré, le segment 3 est fixé, de manière amovible, sur l'arbre 2. Dans la configuration représentée, l'entrainement du premier segment 3 par l'arbre 2 est direct, sans démultiplication. En variante, une démultiplication, par exemple par engrenage, peut être prévue. La base 30 du segment 3 conique est en appui contre le sommet tronqué 50 d'un autre segment 5 appartenant également à la partie active 4. Ce deuxième segment est également configuré en cône tronqué et pourvu d'un filetage externe 52. Comme pour le segment 3, ce filetage 52 peut être continu ou discontinu et/ou ne s'étendre que sur une partie du deuxième segment. Dans l'exemple, le filetage 52 est continu et s'étend sur toute la surface externe du segment 5. Il forme la base de la partie active 4 et il est le plus près des moyens d'entraînement en rotation. Le segment 5 est pourvu d'un logement central interne 51. Ce logement 51 est de forme cylindrique, à base circulaire. Il est ménagé sur toute la hauteur du segment 5 et il est centré selon un axe longitudinal A du cône tronqué 5. Les dimensions et la forme du logement 51 sont adaptées pour assurer la réception de l'arbre 2, tout en permettant la libre rotation de ce dernier. Ainsi, les segments 3 et 5 sont coaxiaux lorsque l'arbre 2 est en place dans le logement 51 et monté rotatif autour de l'axe A. La partie active terminale constitue une vis 4 à deux parties ou segments principaux 3 et 5. Comme illustré aux figures 3 et 4, lorsque le premier segment 3 est en position sur le deuxième segment 5, par appui de la base 30 sur le sommet 50, l'arbre 2 forme un arbre de rotation central commun aux segments 3 et 5. La solidarisation entre les segments 3 et 5 est réalisée par des pignons 6, 7. En d'autres termes, dans cette configuration, l'arbre 2 constitue l'arbre d'entrainement en rotation des segments 3, 5 constitutifs de la partie terminale active 4. Ici, la réduction de la vitesse de rotation entre les deux segments 3 et 5 est réalisée par un ensemble réducteur à train épicyclo'idal. L'avantage d'une réduction par un train épicyclo'idal est, qu'outre un encombrement minimal, celui-ci offre une plage de réduction importante et réglable. Il permet également d'inverser les sens de rotation des deux segments 3 et 5 de la vis 4. Ce type de réducteur, connu en soi, est représenté schématiquement aux figures 2 à 4. Il comprend un pignon central ou pignon planétaire 6 engrenant avec au moins un pignon satellite 7. Dans l'exemple, le train épicycloïdal comprend trois pignons satellites 7, identiques. Chaque pignon satellite 7 est fixé sur un support ou porte satellite 8 et engrène des dents 91 ménagées dans la lumière d'une couronne 9. La couronne 9 est fixée, comme illustrée à la figure 1, par des pattes 90 sur une partie 10 du dispositif. Cette partie 10 est immobile en rotation et, avantageusement, elle fait partie de la partie 1 de la machine, assurant le guidage en rotation de l'arbre 2. Les porte satellites 8 sont des éléments de boulonnerie permettant de solidariser, de manière amovible, les pignons satellites 7 au segment 5, comme illustré aux figures 2 à 4. Pour cela, le segment 5 est pourvu d'un évidement ménagé dans sa base 53. Cet évidement forme un logement 54 de forme cylindrique à base circulaire et de dimensions adaptées pour recevoir les pignons satellites 7, une partie de la couronne 9 et les porte satellites 8. Le fond du logement 54 est percé, en position centrale, afin d'assurer le passage de l'arbre de rotation 2. Des paliers 11, connus en soi, sont disposés entre la couronne 9 et la face interne du logement 54. De même, des bagues et entretoises, regroupées sous la référence 12, assurent le maintien en position, de manière étanche, de la couronne 9 et de l'arbre 2 dans le logement 54. En variante, d'autres organes mécaniques assurant la réduction des vitesses de rotation entre les segments 3 et 5, connus en soi, peuvent être utilisés. Le segment 3 est adapté pour être, en premier, en contact avec le bois et assurer la pénétration par vissage de la partie active 4 dans ce dernier. On note P31 le pas du filetage externe 31 du segment 3. On note P52 le pas du filetage externe 52 du segment 5. Les pas de vis P31, P52 sont différents. En l'espèce, le filetage 31 est au pas P31 de 8 millimètres alors que le filetage 52 est au pas P52 de 32 millimètres. En d'autres termes, le rapport entre les pas des filetages 52 et 31 est de 4. En variante, dans la mesure où un filetage 52 d'un pas de 32 millimètres n'est pas aisé à usiner, car il s'agit d'un pas de filetage non standard, la réalisation d'un tel filetage peut être obtenue à l'aide de plusieurs filets, à savoir quatre filets d'un pas unitaire de 8 millimètres. Ces quatre filets sont réalisés sur le segment 5 de sorte que leurs pas sont décalés de 90°, entre deux filets voisins. Cette disposition équivaut à un filetage global au pas P52 de 32 millimètres. En fonctionnement, les segments 3 et 5 tournent simultanément autour de l'axe A, mais avec des vitesses de rotation différentes. En l'espèce, les segments 3 et 5 tournent dans le même sens, à savoir le sens des aiguilles d'une montre vu du côté des moyens d'entraînement. Le rapport entre les pas P52 et P31 et des filetages 52 et 31 et est fonction du rapport entre les vitesses W5 et W3 de rotation des deux segments 5 et 3. Ceci est en relation avec le fait que la vitesse de pénétration de la vis 4 dans le bois est proportionnelle, d'une part, à la vitesse de rotation des segments 3 et 5 de la vis 4 et, d'autre part, au pas du filetage en contact avec le bois. Ce rapport entre les vitesses W5 et W3 permet d'augmenter le couple de fendage, c'est-à-dire la pression exercée par la vis 4, qui permet d'écarter les lèvres 130, 131 d'une fente 13 réalisée dans le bois, comme illustré à la figure 5, par la vis 4, tout en gardant une vitesse de pénétration de la vis 4 dans le bois constante, quelle que soit la longueur de la vis 4 insérée dans le bois. Pour cela, le segment 5 tourne moins vite que le segment 3. Le rapport R = W5/ W3 entre les vitesses de rotation correspond au rapport de réduction de l'arbre 2 entre les segments 5 et 3. Ce rapport R est l'inverse du rapport R' = P52/P31 entre les pas des filetages 52 et 31. Le rapport de réduction est ainsi compris entre 2 et 10. De manière préférée, il est compris entre 3 et 5. En l'espèce, le rapport R est égal à 1/4 et le rapport R' est égal à 4. Le fonctionnement de la machine est le suivant. Lorsque les moyens d'entraînement en rotation sont enclenchés, le segment 3 est entraîné en rotation par l'arbre 2 à la vitesse W3 qui est égale à la vitesse de rotation de l'arbre 2. Celui-ci étant pourvu du pignon planétaire 6, il entraine également en rotation les trois pignons satellites 7. Les pignons satellites 7, engrènent dans la couronne dentée 9 qui est maintenue immobile en rotation dans la partie 10 du bâti de la machine. La couronne 9 assure ainsi le guidage en rotation des pignons satellites 7. Comme les pignons satellites 7 sont solidaires du segment 5, par les porte satellites 8, ils entrainent en rotation le segment 5. En l'espèce, il se trouve entraîné en rotation simultanément et dans le même sens que le pignon planétaire 6, c'est-à-dire entrainé en rotation dans le même sens et simultanément à la rotation du segment 3. La présence du train épicycloïdal, induit une rotation du segment 5 à une vitesse de rotation W5 différente de celle du segment 3, en l'espèce plus lente, du fait de la valeur 1/4 du rapport R identifié ci-dessus. Cette valeur est obtenue par le choix des nombres de dents des pignons 6, 7 et de la couronne 9 en prise. En d'autres termes, le rapport R correspond au rapport de réduction du réducteur épicycloïdal formé des éléments 6 à 10. La réduction de la vitesse de rotation génère une augmentation du couple de fendage exercé par le segment 5 sur les lèvres 130, 131 de la fente 13. Ceci est réalisé sans diminution de la vitesse de pénétration de la vis 4 dans le bois, puisque le pas P52 du filetage 52 est également dans un rapport de 4 par rapport au pas P31 du filetage 31 du segment 3. Dans une variante non représentée, une solution miroir est réalisée, en adaptant les rapports de réduction. Dans ce cas, la couronne 9 est solidaire du segment 5. Le pignon planétaire 6 est solidaire du segment 3 et les pignons satellites 7 sont montés solidaires de la partie 10 immobile en rotation. Il est également possible, en disposant plusieurs trains épicycloïdaux en cascade, d'obtenir un arbre de sortie d'un train de réduction qui forme l'arbre d'entrée d'un autre train de réduction. On peut ainsi monter plus de deux segments 3, 5 coaxiaux l'un derrière l'autre. On réalise ainsi une vis 4 ayant différents étages pouvant tourner dans le même sens ou en sens inverse, en adaptant le sens, droit ou gauche, du filetage. En variante, le réducteur est d'un autre type qu'un réducteur à train épicycloïdal. En variante le train épicycloïdal comprend plus de trois pignons satellites. REVENDICATIONS1.- Machine à fendre le bois comportant un moyen d'entraînement en rotation d'une partie active terminale (4), conique, pourvue d'un filetage (31, 52) externe, propre à pénétrer par vissage dans le bois afin de provoquer l'éclatement des fibres du bois, caractérisée en ce que la partie terminale (4) comprend au moins deux segments coniques ou tronconiques (3, 5), coaxiaux, entraînés en rotation (2) à des vitesses de rotation (W3, W5) différentes et pourvus de filetage externe, continu ou discontinu (31, 52), de pas (P31, P52) différents, sur au moins une partie de chaque segment (3,5). 2.- Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rapport (R) des vitesses de rotation (W5, W3) des deux segments (3, 5) est inverse du rapport (R') entre les pas (P52, P31) de leurs filetages (52, 31) respectifs. 3.- Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un premier segment (3) de la partie terminale (4), qui forme l'extrémité de la partie terminale (4), est solidaire d'un arbre (2) d'entraînement en rotation. 4.- Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'un deuxième segment (5) de la partie terminale (4) est pourvu d'un logement central (51) adapté pour recevoir l'arbre (2) d'entraînement en rotation, celui-ci étant relié à un moyen d'entraînement en rotation et monté pour entraîner en rotation le deuxième segment (5). 5.- Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que les premier et deuxième segments (3, 5) sont coaxiaux et tournent dans le même sens lorsque l'arbre (2) est en place dans le logement (51) du deuxième segment (5). 6.- Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que le deuxième segment (5) tourne plus lentement que le premier segment (3) d'extrémité. 7.- Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'arbre (2) est pourvu d'un pignon planétaire (6) propre à engrener avec des pignons satellites (7), montés sur un support ou porte satellite (8) solidaire d'un segment (5). 8.- Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que les pignons (6 et 7), le porte-satellite (8) et une couronne (9) dentée (91) définissent un ensemble réducteur, notamment de type train épicycloïdal. 9.- Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que le rapport de réduction du réducteur est compris entre 2 et10.35