Machine pour le travail du sol, etc.
L'objet de l'invention est une machine pour le travail du sol, les travaux d'agriculture, de culture maraîchère, la désagrégation d'une couche d'argile par exemple, pour la désagrégation d'une couche d'une matière plus ou moins compacte répandue sur une aire, une couche d'un produit chimique par exemple, etc.
Nombre de machines connues pour le travail du sol comportent un moteur 1 à combustion interne par exemple (voir la fig. 1 du dessin annexé), deux roues motrices 2 mises en mouvement par le moteur, de façon que la machine se meuve dans le sens de la flèche 6, des outils rotatifs 3 de faible largeur ac tionnés par celui-ci au moyen d'un engrenage conique 8,9, tournant autour d'un axe transversal 4 et attaquant le sol en 5 à l'avant dans le sens opposé à l'avancement.
Elles présentent divers inconvénients :
Ces outils, en s'engageant dans le sol, produisent une réaction tendant à pousser la machine en avant et susceptible de la faire bondir d'arrière en avant, en particulier lorsque le sol est très dur ou quand ils rencontrent un obstacle ; le travail est mauvais ou devient même impossible ;
au moment où les outils 3 attaquent le sol en 5, ils le compriment ; on peut admettre que la zone comprimée a la forme d'un prisme droit couché 7 (fig. la du dessin annexé) de section triangulaire isocèle dont l'une des arêtes longitudinales se trouve en 5 et dont l'une des faces prend appui sur le sous-sol qui résiste ;
la force nécessaire au travail résultant de cette compression est grande ;
s'ils rencontrent un obstacle, pierre, racine, dont ils peuvent avoir raison par suite de la puissance donnée au moteur 1, ils le poussent dans la direction du sous-sol, d'où une grande résistance au travail ;
s'ils ne peuvent avoir raison de cet obstacle, ils donnent lieu à un cabrage de la machine, parce que le pignon 8 tend à monter le long de la roue dentée 9 ;
les roues motrices 2 cherchent à se soulever et les outils à pénétrer davantage dans le sol, alors qu'ils devraient se soulever pour franchir l'obstacle, ce qui produit un bond de la machine d'ar rière en avant ;
si la machine travaille sur un sol portant une garniture plus ou moins feutrée, du gazon, du chaume, de l'engrais vert par exem- ple, elle emploie une force considérable pour la disloquer, parce qu'elle l'appuie sur le sous-sol ; de plus, les outils entraînent dans le sol des fibres augmentant en quelque sorte leurs surfaces d'attaque et accroissant encore la force nécessaire à l'enfoncement.
Ces inconvénients sont évités dans la machine selon l'invention grâce au fait que son ou ses outils sont disposés pour attaquer le sol dans la direction de son avancement.
Les fig. 2,3 à 8,12 représentent, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de la machine selon l'invention, tandis que les fig. 2a, 9,10,11 se rapportent au fonctionnement de celles-ci ;
La fig 2 est une coupe verticale longitudinale schématique d'une première forme d'exécution ;
La fig. 2a se rapporte au fonctionnement de celle-ci ;
Les fig. 3 et 4 montrent schématiquement deux façons différentes de monter les outils rotatifs de la première forme d'exécution ;
Les fig. 5 et 6 se rapportent à la construction de ces outils ;
Les fig. 7 et 8 représentent en coupe axiale verticale et horizontale un détail de la forme d'exécution ci-dessus ;
Les fig. 9 et 10 se rapportent aux résul- tats obtenus sur le sol suivant que les outils sont montés de la façon indiquée sur la fig. 3 ou de celle montrée sur la fig. 4 ;
La fig. 11 se rapporte à la construction des dents des outils ;
La fig. 12 représente schématiquement un outil de la seconde forme d'exécution.
La première forme d'exécution (fig. 2) comporte, comme des machines connues à travailler le sol, deux roues motrices 2 montées sur le même essieu transversal 11, un moteur 1, à combustion interne par exemple, un arbre transversal 4 portant les outils rotatifs 12 et 13 au nombre de deux (voir encore les fig. 3 et 4). Le moteur 1 et l'arbre 4 sont disposés de part et d'autre de l'essieu 11 et sont reliés à celui-ci par un tube 14.
Le premier, 1, fait tourner par l'intermédiaire d'un embrayage non représenté un arbre longitudinal que le dessin ne montre pas et qui est logé dans le tube 14 ; l'arbre longitudinal actionne les roues motrices 2 à l'aide d'un réducteur de vitesse, l'arbre 4 au moyen d'un arbre 16 (fig. 7 et 8) et d'un engrenage conique 15,17 réducteur de vitesse logé dans un carter 18.
L'arbre 4 sort des deux côtés du carter 18 et porte sur chacune de ses parties extrêmes un outil rotatif constitué par une fraise 12 ou 13. Celle-ci comporte des parties coupantes constituées par des lames 83 (fig. 5 et 6) disposées périphériquement à une certaine distance les unes des autres et portées vers leurs extrémités par des bras 84 ; ces derniers sont entraînés par des tétons 85 solidaires de plaques 87. Les plaques 87 sont disposées, avec intercalation d'anneaux métalliques 95, entre les deux joues 89,91 d'un manchon 90 tournant avec l'arbre 4. L'une des joues, 91, est solidaire du corps 92 du manchon 90, tandis que l'autre, 89, peut coulisser axialement, mais non tourner sur ce corps 92, grâce à des clavettes dormantes 93.
Une pièce filetée 88, vissée dans le manchon 90, agit sur un puissant ressort 94, agissant à son tour sur la joue 89. Tant que l'ef- fort résistant exercé sur les lames 83 ne dé- passe pas une valeur donnée, elles sont entraînées par l'arbre 4 grâce au frottement dû à la pression du ressort 94 et existant, d'une part, entre la joue 89, l'anneau 95 de droite, la plaque 87 de droite, d'autre part, la plaque 87 de gauche, l'anneau 95 de gauche, la joue 91. Au cas où cet effort devient trop grand, les diverses parties indiquées en dernier lieu glissent les unes sur les autres, ce qui évite le bris de l'outil.
Les lames 83 ont un tranchant hélicoïdal ou rectiligne continu allant d'une extrémité de l'outil à l'autre. Leur tranchant a une dépouille telle qu'elles ne talonnent pas, quoiqu'elles avancent en même temps qu'elles tournent ; la dépouille est l'angle 50 (fig. 11) que leur face postérieure 53 forme avec le plan tangent 52 à la surface courbe 51 qu'elles décrivent en tournant et en avançant ; le talonnement est le fait que cette face postérieure 53 touche le sol au-dessous d'elle et le comprime au passage.
LTn capot 30 part du voisinage du sol à l'avant des fraises, suit ensuite celles-ci concentriquement à petite distance, puis va en s'en écartant à l'arrière.
Le fonctionnement de la forme d'exécu- tion décrite est le suivant :
Lorsque le moteur 1 tourne, il fait avancer la machine dans le sens de la flèche 6 de la fig. 2 et fait tourner les fraises 12,13 dans le sens de la flèche 25 de cette figure, c'est-à-dire dans un sens tel que la periphé- rie des fraises tourne dans le sens de la flèche 6 pendant leur attaque du sol, contrairement à ce qui se passe suivant la fig. 1.
Si les fraises 12, 13 sont disposées comme la fig. 3 le montre, elles tendent à chasser les débris du sol à droite en 41 et à gauche en. 40 (voir la fig. 9 où le sol primitif est dé- signé par 42), si bien qu'ils forment deux bourrelets longitudinaux latéraux : au cas où elles sont montées, comme la fig. 4 l'indique, elles tendent à chasser ces débris vers le centre en 43 (fig. 10) ou ils forment un bourrelet central longitudinal.
La suppression des inconvénients suivants résulte du sens de rotation choisi des outils :
Les fraises 12,13 ne produisent pas une
réaction tendant à pousser cette forme d'ex6-
cution d'arrière en avant et, par suite, à la
faire bondir en avant sur un sol dur ou lors
de la rencontre d'un obstacle ;
au moment où les fraises attaquent le sol
en 26, elles le compriment aussi en donnant naissance à une zone de compression en forme de prisme droit couché de section triangulaire
(fig. 2a), dont une des faces latérales s'appuie, non plus sur le sous-sol résistant, mais bien sur la partie encore vierge du sol vers l'avant des fraises ;
or, cette partie cède facilement, puisqu'elle peut se soulever ;
si elles rencontrent un obstacle, pierre, racine, qu'elles peuvent surmonter du fait de la puissance du moteur, elles le poussent horizontalement ou à peu près vers l'avant, sans l'enfoncer dans le sous-sol résistant ;
au cas où elles ne peuvent avoir raison de l'obstacle, le pignon 15 tend à descendre le long de la roue dentée 17, les roues motrices tendent alors à s'enfoncer et les fraises à se soulever, ce qui évite un cabrage de la machine ainsi qu'un bond en avant et permet éventuellement aux fraises de passer pardessus l'obstacle ;
si la machine travaille un sol couvert d'une garniture telle que du gazon, du chaume, de l'engrais vert, les fraises l'attaquent à peu près horizontalement sans chercher à l'enfoncer malgré la résistance du sous-sol.
Les machines usuelles à travailler le sol comportent des outils rotatifs, ayant, par exemple, la forme de pics ou de pioches dont les parties coupantes de largeur relativement faible sont parallèles à l'axe de rotation ; ils sont généralement groupés sur un arbre commun en rangées dans lesquelles ils sont à une certaine distance les uns des autres.
Les fraises hélicoïdales représentées sur les fig. 2 à 6 possèdent au contraire des lames continues 83 allant d'une extrémité à l'autre de l'outil, ayant une hauteur relativement grande et obliques par rapport à la direction de l'avancement ; elles présentent l'avantage suivant indépendamment de ceux réalisés par le changement du sens de rotation : L'attaque du sol a lieu obliquement par des lames continues 83 se succédant à des distances relativement courtes, si bien qu'il n'y a pas de chocs successifs comme avec les outils usuels, chacune des lames attaque le sol par l'une de ses extrémités, y pénètre progressivement et le soulève obliquement en copeaux vers l'avant, au lieu de le frapper de front et de le chasser de front vers l'arrière, comme dans les machines usuelles.
Les débris ou copeaux du sol libérés par les fraises 12,13 passent entre elles à droite et à gauche et au travers de ces fraises qui forment des cages d'écureuil. Une minime partie peut cependant passer par-dessus les fraises, suivre le capot 30 et se déposer à l'ar- rière : il ne se forme pas devant elles un bour- relet transversal susceptible de gêner leur travail. Ces débris ne sont d'ailleurs pas projetés violemment, comme dans les fraises habituelles, mais bien détachés tranquillement du sol et déplacés avec une vitesse relativement faible.
Pour certains travaux, particuliers, il peut cependant être intéressant de faire tourner les fraises 12,13 dans le sens contraire à
celui de la flèche 25 de la fig. 2, soit dans
celui de la fig. 1. Pour que cela puisse se faire avec la forme d'exécution décrite, les mesures suivantes sont prises :
L'arbre 16 (fig. 7 et 8) est actionné par l'arbre non représenté venant du moteur au moyen de clabots 14e normalement en prise
avec des clabots correspondants de cet arbre
et pouvant en être séparé par simple dépla
cement axial des deux arbres. Les extrémités
de l'arbre 4 sont reliées de façon amovible
aux deux fraises 12,13.
Le carter 18 est relié
à l'arrière à un dispositif non représenté ser
vant à régler la profondeur à laquelle les
fraises 12,13 travaillent ; cette liaison est
réalisée au moyen de deux oreilles 32a, 32b
dont il est muni et qui présentent chacune deux trous 32c, 32d dans l'un ou l'autre des
quels passe une cheville amovible prenant ap
pui sur le dispositif ; elles se trouvent dans
le plan vertical axial de la machine ; les trous
32o, 32d sont situés deux à deux à égale dis
tance du plan déterminé par les axes des ar
bres 16,4, ainsi que du plan perpendiculaire
à ce premier plan et passant par l'axe de
l'arbre 4.
Enfin, le tube 14 est muni à l'a
vant des fraises de pattes symétriques 14a,
14b servant à la fixation du capot 30 et dis
posées symétriquement au-dessus et au
dessous de lui. Dans un premier cas, le car
ter 18 est relié par l'oreille 32a au disposi
tif de suspension et le capot 30 à la patte
14a ; la roue dentée 17 se trouve à droite du
pignon 15 ; l'arbre 4 et les deux fraises 12,
13 tournent dans le sens contraire à l'avan- cement de la machine, flèche 25, si l'arbre 16 tourne dans le sens de la flèche 33.
Dans le cas au contraire où l'on désire faire tourner les outils-dans le sens de l'avancement, on enlève le capot 30, on sépare de l'arbre 4 les fraises 12,13, on sépare l'arbre 16 de l'arbre de commande, on retourne le carter 18, de façon que la roue 17 se trouve à gauche du pignon 15, on remonte les fraises 12, 13 sur l'arbre 4, de façon que celle qui se trouvait à droite soit maintenant à gauche, on fixe le capot à la patte 14b. Les deux sens de rotation des outils sont obtenus ainsi par simples démontage et remontage de certaines parties, sans changement de pièces.
Les oreilles 32a, 32b du carter 18 peuvent d'ailleurs être réunies en une seule dont le trou se trouve dans le plan déterminé par les axes des arbres 4,16.
Les fraises peuvent être reliées, par exemple, à leur arbre : premièrement par des ressorts à lames, en forme de spirale, à boudin, deuxièmement par des accouplements à glissement leur permettant de ne plus tourner si la résistance à la rotation est trop grande, alors que leur arbre continue à tourner (comme cela a été décrit pour les fig. 5 et 6 par exemple), troisièmement de façon rigide, quatrièmement par des combinaisons de ces divers moyens ; dans le troisième cas, il peut y avoir une pièce de rupture, calculée de façon à se briser si la résistance à la rotation devient trop grande, afin d'éviter la rupture d'autres pièces.
Dans le cas de la liaison par ressort, il peut y avoir un seul ressort pour toute la fraise, ou bien un ou plusieurs ressorts pour chaque lame si les lames ont une certaine indépendance les unes par rapport aux autres.
Dans la seconde variante, elles pourraient cependant être reliées les unes aux autres, de manière que si l'une d'elles rencontre un obstacle, les ressorts de toutes les autres entrent aussi en jeu dans la même mesure ou dans des mesures différentes.
Les parties coupantes des fraises peuvent être interchangeables. Elles peuvent avoir des arêtes coupantes continues, inter rompues, ondulées soit dans le plan de la dent, soit transversalement à ce plan, présen- ter des encoches, des dents de scie suivant leur longueur ; la section de cette arête peut être, par exemple, pointue, arrondie. La section transversale des dents peut avoir toute sorte de formes. Elles peuvent être disposées en chevron, en quinconce, en escalier.
Le capot peut être monté de façon élastique pour permettre le passage éventuel de grosses pierres, etc., entre lui et les fraises.
Etant donnée la disposition de l'arbre 16 et des engrenages entre les fraises, il y a une certaine distance entre celles-ci, si bien qu'il demeure une arête plus ou moins saillante du sol au milieu de la surface travaillée. Différents moyens peuvent être prévus pour la faire disparaître ; en voici un à titre d'exemple :
Les lames 70 sont faites chacune d'une seule pièce (fig. 12), mais sont montées sur des bras élastiques 71,72 susceptibles de fléchir vers le coté de la machine ; le bras central 72 est déplacé, avec la lame 70 correspondante et l'autre bras, vers l'extérieur par une came 65 du tube 14 au moment où cette lame doit franchir celui-ci.
On pourrait aussi prévoir que les lames sont faites en deux parties dont l'une s'efface au passage du tube, ou un outil animé d'un mouvement alternatif de va-et-vient suivant l'axe longitudinal de la machine et attaquant le bourrelet longitudinal central.
Les fraises peuvent d'ailleurs être commandées, non plus par leurs extrémités centrales, mais bien par leurs extrémités extérieures, ce qui permet de les rapprocher beaucoup, de les juxtaposer exactement ou même de faire que les lames de l'une des fraises pénètrent latéralement au passage entre les lames de l'autre fraise.
Leur nombre peut être plus grand ou plus petit que deux ; il peut en particulier n'y en avoir qu'une, auquel cas ses dents peuvent être disposées en chevron pour éviter une réaction latérale.
Elles peuvent présenter des organes auxiliaire intercalés entre les lames et servant à entraîner les copeaux pour les faire passer par-dessus elles sous le capot, notamment dans le cas où elles n'ont pas la forme d'une cage d'écureuil.
Elles peuvent être remplacées par des outils usuels, tels que ceux mentionnés dans l'introduction.
La machine peut comporter plus de deux ou moins de deux roues motrices. Elles peut avoir une ou plusieurs roues directrices.
L'enfoncement des outils dans le sol peut être réglé par un dispositif quelconque, par exemple un sabot de hauteur variable se trouvant soit à l'avant des outils, soit à l'ar- rire, soit entre ces deux endroits.
L'actionnement du ou des outils peut aussi avoir lieu par un engrenage à vis sans fin, hélicoïdal, par chaîne, etc.
Le capot peut être muni d'un dispositif égalisant les débris du sol à l'arrière des fraises.
Cette machine peut ne pas comporter de moteur, auquel cas la puissance nécessaire peut être fournie par un moteur indépendant soit porté à dos d'homme et relié à elle par un arbre flexible, soit par un tracteur auquel elle est attelée ; elle peut aussi avoir un moteur servant uniquement à faire tourner les outils, son avancement étant produit par un homme, une bête de trait, un câble et un treuil, un tracteur.