OUTIL DE HERSE ROTATIVE AMÉLIORÉ ET HERSE COMPORTANT DE TELS OUTILS

La présente invention concerne le domaine du machinisme et des équipements agricoles, plus particulièrement les machines de travail du sol et leurs pièces constitutives, notamment les pièces d'usure.

L'invention est plus spécifiquement relative à un outil de travail du sol pour herse rotative, à une herse rotative comportant de tels outils, ainsi qu'à un procédé de fabrication de ces derniers.

Les outils de travail du sol visés dans la présente demande englobent en particulier, mais non limitativement, les outils pour des herses rotatives du type visé dans le document EP-A-0 891 688 au nom de la demanderesse. De tels outils présentent un corps avec une première partie supérieure de liaison et une seconde partie inférieure formant lame, destinée à travailler le sol.

La portion active ou de travail de cette lame s'étend depuis son extrémité inférieure libre sur une hauteur déterminée correspondant à la profondeur de travail optimale de l'outil. C'est cette portion de travail qui est apte et destinée à être engagée et déplacée dans le sol pour désagglomérer la terre et briser les mottes : elle est par conséquent soumise à une usure importante, qui affecte prioritairement la face active et bien entendu le bord et/ou l'arête frontal(e) de celle-ci, qui entre en premier en contact avec la terre lors de la mise en oeuvre de l'outil considéré.

Les outils de ces herses sont généralement montés par paire sur des rotors qui tournent alternativement selon des sens de rotation opposés, d'où il résulte une orientation particulière des outils, par conformation spécifique de leur corps, débouchant sur des outils droits et des outils gauches.

Pour augmenter la durée de vie des outils, il est connu de traiter les parties actives avec un métal d'apport par rechargement ou revêtement, comme par exemple fournir un revêtement en carbure de tungstène (cf. outil connu sous la désignation DURAKUHN - marque déposée).

Il est également connu de rapporter des éléments sous forme de plaquettes en un matériau dur et résistant à l'abrasion (par exemple du carbure métallique) au niveau des zones soumises à une usure intense, pour constituer l'arête frontale et les faces attenantes actives de la portion de travail au moins de l'outil. Ces plaquettes permettent de conserver la régularité de travail de l'outil sur une durée importante (en préservant la forme de la portion active) et d'augmenter la durée de vie des outils.

Selon une première solution connue, illustrée par exemple par le document EP 2 445 329, ces plaquettes sont montées directement sur le corps de l'outil, au niveau de sa position active. Toutefois, cette solution connue repose sur une forme complexe des plaquettes, avec notamment un nez associé à un épaulement en face arrière, et n'est pas optimisée pour une application à un outil de herse rotative.

Selon une seconde solution connue, déjà mise en oeuvre par la demanderesse, les plaquettes sont montées sur une pièce support intermédiaire qui est elle-même solidarisée avec le corps de l'outil.

Dans cette seconde solution, les plaquettes définissent une arête active anguleuse à grand angle (notamment supérieure à 90°) avec une arête centrale et deux faces actives (double biseau), qui requiert une puissance élevée lors de l'entraînement de l'outil correspondant.

Une autre solution connue est illustrée dans le document EP 2 545 757. Le but de l'invention consiste à fournir un outil de herse rotative amélioré simultanément en termes de durée de vie et de puissance consommée lors du travail de l'outil, tout en mettant en oeuvre des plaquettes de forme simple.

A cet effet, l'invention a pour objet un outil de herse rotative comprenant un corps avec une première partie supérieure de liaison et une seconde partie inférieure formant lame, ladite seconde partie présentant dans la zone de son extrémité libre ou inférieure une portion de travail apte et destinée à être engagée et déplacée dans le sol et comportant au moins un élément rapporté en forme de plaquette constituant au moins l'arête frontale et la face allongée attenante actives de la portion de travail au moins de l'outil, la ou chaque plaquette étant montée rigidement avec conjugaison de forme dans un site de réception complémentaire en creux de la portion de corps définissant la portion de travail ou d'une pièce support intermédiaire rapportée sur ou dans cette portion,

outil caractérisé en ce que la plaquette supérieure ou la région supérieure de la plaquette unique, située à l'opposé de l'extrémité libre ou inférieure de la seconde partie, présente un coin intérieur arrondi de forme convexe et en ce que la ou chaque plaquette présente une structure sensiblement plane avec, vue en coupe selon un plan perpendiculaire à l'arête et à la face actives, une épaisseur variable et décroissante depuis son bord longitudinal frontal formant l'arête active jusqu'à son bord longitudinal arrière monté dans le socle de réception, préférentiellement contre un épaulement de ce dernier, ce tout en formant par coopération avec la portion de travail et/ou la pièce support un biseau.

L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :

• la figure 1 est une vue en perspective d'une herse rotative comportant des outils conventionnels connus ;
• les figures 2A et 2B sont des vues en élévation, selon deux directions mutuellement perpendiculaires, d'un outil de herse rotative selon un mode de réalisation de l'invention, dans lequel les plaquettes sont fixées sur une pièce support intermédiaire ;
• la figure 3 est une vue en coupe selon A-A de l'outil représenté figure 1 ;
• les figures 4 et 5 sont des vues partielles, à une autre échelle, des portions de travail d'outils respectivement à lame à droite (Figure 4) et à lame à gauche (Figure 5) selon l'invention ;
• la figure 6 est une vue en perspective d'un ensemble [pièce support/plaquette] faisant partie de l'outil représenté figure 4, la plaquette étant réalisée d'un seul tenant ;
• la figure 7 est une vue éclatée de la portion de travail d'outil représenté figure 4, et,
• les figures 8A et 8B sont des vues similaires à celles des figures 2A et 2B respectivement, d'un autre mode de réalisation de l'invention, dans lequel les plaquettes sont fixées directement sur le corps de l'outil.

Les figures 2 à 7 montrent, pour certaines en partie seulement, un outil 1 de herse rotative comprenant un corps 2 avec une première partie 2' supérieure de liaison et une seconde partie inférieure 2" formant lame, ladite seconde partie 2" présentant dans la zone, de son extrémité libre ou inférieure 3, une portion de travail 4 apte et destinée à être engagée et déplacée dans le sol. Cette portion de travail comporte au moins un élément rapporté 5, 5', 5" (de revêtement et de protection) en forme de plaquette constituant au moins l'arête frontale 6 et la face allongée 7 attenante actives de la portion de travail 4 au moins de l'outil 1. La ou chaque plaquette 5, 5', 5" est montée rigidement avec conjugaison de forme dans un site de réception 8 complémentaire en creux, ménagé dans la portion 4' du corps 2 définissant la portion de travail 4 ou d'une pièce support intermédiaire 9 rapportée sur ou dans cette portion 4.

Conformément à l'invention, la plaquette supérieure 5' ou la région supérieure de la plaquette 5 unique, située à l'opposé de l'extrémité libre ou inférieure 3 de la seconde partie 2", présente un coin intérieur 10 arrondi de forme convexe. La ou chaque plaquette 5, 5' 5" présente une structure sensiblement plane avec, vue en coupe selon un plan perpendiculaire à l'arête 6 et à la face 7 actives, une épaisseur e variable et décroissante depuis son bord longitudinal frontal formant l'arête active 6 jusqu'à son bord longitudinal arrière 11 monté dans le site de réception 8, préférentiellement contre un épaulement 8', de ce dernier, ce tout en formant, par coopération avec la portion de travail 4 et/ou la pièce support 9, un biseau.

Ainsi, l'invention fournit un outil 1 avec une portion de travail 4 dont le renforcement contre l'usure, l'efficacité opérationnelle et la résistance aux chocs ont été notablement augmentés, ce tout en permettant de fournir une forme en biseau simple de faible ouverture angulaire (par exemple un angle au sommet α compris entre 20° et 40°, préférentiellement de l'ordre de 25° à 35°), permettant de limiter la puissance de travail nécessaire à sa mise en oeuvre (l'arête 6 étant réalisée en totalité par la ou les plaquette(s), elle peut être très étroite).

La face allongée 7 constitue une partie au moins, préférentiellement une partie majeure en termes de surface, de la face active du biseau constituant la portion de travail 4.

La portion de corps 4' de la seconde partie 2" portant directement la ou les plaquette(s) ou la pièce support 9 présente elle-même déjà une forme en biseau (en section), dont une partie de la face inclinée et l'arête sont recouverts par la ou les plaquette(s).

De plus, la prévision d'une épaisseur e décroissante permet d'optimiser le ratio [résistance à l'usure et aux chocs/quantité de matière de(s) plaquettes(s)] en renforçant prioritairement la zone la plus sollicitée (l'arête frontale 6). En outre, un amincissement depuis l'arête frontale 6 vers le bord opposé 11 de la ou des plaquettes 5, 5', 5" permet, pour un angle au sommet donné de la portion de travail 4 (angle le plus faible possible pour limiter la puissance de travail), d'une part, d'avoir une augmentation de l'épaisseur complémentaire de la pièce support 9 ou de la portion 4' de la seconde partie 2" plus importante (par rapport à une épaisseur de la ou des plaquettes qui serait constante) et, d'autre part, de limiter la hauteur de l'épaulement 8' au niveau du bord 11 (concentration de contraintes moindre / risque de rupture sous les chocs diminué).

La présence d'un coin intérieur arrondi 10 convexe coopérant avec un congé arrondi complémentaire du site de réception 8 (au niveau de l'épaulement 8') permet d'éviter une concentration des contraintes transmises par la ou les plaquettes 5, 5', 5" à la pièce support 9 et/ou à la partie inférieure découpée 4' de la seconde partie 2" du corps 2 de l'outil 1 recevant la pièce support 9 ou directement la ou les plaquettes 5, 5', 5" (et dont la hauteur correspond à la longueur de la portion de travail 4). En effet, l'imbrication mutuelle par coopération, avec contact surfacique intime, de formes arrondies conjuguées (préférentiellement sensiblement circulaires) entre la plaquette unique 5 ou la plaquette supérieure 5' et l'épaulement 8' du site 8, au niveau de ce coin 10, permet d'aboutir à une bonne répartition des contraintes au niveau de toute la surface de l'interface correspondante.

En particulier, les contraintes transmises selon le plan des plaquettes 5, 5', 5" depuis l'arête frontale 6 et le coin inférieur extérieur 13 ne sont pas concentrés dans une zone angulaire, mais réparties sur une surface courbe. Comme le montre en particulier la figure 3, la ou les plaquette(s) est(sont) noyée(s) dans l'épaisseur de la pièce 9 ou de la partie 4', en étant affleurante(s) et continue(s) au niveau de la surface extérieure, constituant ensemble la face active de l'outil 1.

Les différentes dispositions techniques de l'invention mentionnées ci-dessus permettent également la mise en oeuvre de plaquettes 5, 5', 5" de forme simple, sans nez, ni décrochement, ni formation de montages spécifiques, en particulier saillante (conservation d'une section sensiblement rectangulaire sur toute l'étendue des plaquettes).

En accord avec un mode de réalisation préféré de l'invention, illustré aux figures 4 à 7, la plaquette unique d'un seul tenant 5, ou la plaquette composite constituée par plusieurs plaquettes 5', 5", présente une forme sensiblement rectangulaire. Les deux cotés longitudinaux opposés de cette forme rectangulaire correspondent respectivement à l'arête active 6 et au bord longitudinal arrière 11, le coin arrondi convexe 10 étant situé entre ledit bord longitudinal arrière 11 et le bord transversal supérieur 11' de ladite plaquette 5 ou plaquette composite 5', 5", en se prolongeant préférentiellement en tant que portion bombée dudit bord transversal supérieur 11'.

Comme le montrent également les figures précitées, le coin intérieur arrondi convexe 10 débouche sur la face active 7 de la portion de travail 4.

Préférentiellement, la plaquette unique 5 ou la plaquette composite constituée de plusieurs plaquettes 5', 5" présente une constitution générale plane et plate, d'épaisseur (e) variable. En outre, la portion de travail 4, ou le cas échéant la pièce support intermédiaire 9, se présente sensiblement sous la forme d'un prisme à section triangulaire et le site de réception 8 est ménagé dans un flanc latéral dudit prisme, la surface de contact entre ce site 8 et la plaquette unique 5 ou composite 5', 5" étant, en dehors de l'épaulement, plane et plate.

Ainsi, compte tenu de la forme avantageuse de la ou des plaquette(s) 5, 5', 5", et de leur positionnement particulier sur la portion 4 ou la pièce 9, l'essentiel des contraintes et forces s'exerçant sur l'arête frontale 6 et sur la face active 7 est transmise par l'interface de contact surfacique au niveau du site de réception 8, directement dans la partie massive du corps de ladite portion 4 ou de ladite pièce 9. En outre, aucune formation particulière n'est nécessaire au niveau des plaquettes 5, 5', 5" pour leur montage calé sur la portion 4 ou la pièce 9.

En accord avec une caractéristique avantageuse de l'invention, ressortant notamment des figures 4 à 7, la plaquette supérieure 5'ou la région supérieure de la plaquette unique 5, située à l'opposé de l'extrémité libre ou inférieure 3 de la seconde partie 2", présente un coin extérieur 12 arrondi (débouchant sur l'arête frontale 6), le bord transversal supérieur 11' de ladite plaquette 5' ou région de plaquette 5 précitée présentant ainsi, par association contigüe des coins intérieurs 10 et extérieur 12, une forme arrondie convexe sur toute sa largeur (bord supérieur 11' courbe ou arrondi), avec éventuellement deux rayons de courbures différents, entre l'arête frontale 6 et le bord longitudinal arrière 11. Par ailleurs, l'épaulement 8' du site de réception 8 présente un congé 8" de forme complémentaire arrondie concave, dans sa région coopérant avec ledit bord transversal supérieur 11'.

Une telle disposition fournit un sommet au niveau du coin 12 sensiblement aplati, avec un angle nettement supérieur à un angle droit et qui se raccorde de manière continue avec l'arête frontale active 6 : il en résulte une résistance aux chocs et aux impacts nettement améliorée (par rapport à un coin angulaire). La prévision d'un arrondi continu au niveau du bord transversal supérieur permet non seulement d'aboutir à un ancrage optimisé dans le site 8, mais également d'augmenter la surface d'appui au niveau de l'interface 5, 5' / 8, 8' dans cette région de l'outil 1.

En accord avec une autre caractéristique avantageuse de l'invention, il peut être prévu que la plaquette inférieure 5" ou la région inférieure de la plaquette unique 5, située au niveau de l'extrémité libre ou inférieure 3 de la seconde partie 2", comporte un coin inférieur extérieur 13 arrondi, s'étendant à partir de l'arête frontale 6.

En créant une liaison et un raccord continus au niveau de ce coin 13, entre l'arête frontale 6 et le bord inférieur de la plaquette unique 5 ou de la plaquette inférieure 5", par la prévision d'une conformation arrondie, il est possible d'augmenter considérablement la résistance aux chocs de cette région (par rapport à un sommet vif ou angulaire) qui est la plus exposée de l'outil 1 en phase de travail.

Préférentiellement, les bords arrondis des coins extérieurs supérieur 12 et inférieur 13, se raccordent de manière continue et lisse avec l'arête frontale active 6.

Bien entendu, la pièce support 9 ou la portion 4' de la partie 2" présente dans la zone de leur site 8, coïncidant avec ce coin arrondi inférieur 13, une forme arrondie extérieure similaire.

En particulier lorsque la seconde partie 2" du corps 2 de l'outil 1 est légèrement vrillée (voir figures 1 à 3), de telle manière que l'arête active soit légèrement inclinée vers l'intérieur du cercle décrit par l'outil en phase de travail, on peut prévoir, comme le montre la figure 3, que l'arête 6 soit proéminente par rapport à la portion de travail 4 et/ou à la pièce support 9, dans la direction de déplacement de la seconde partie 2" en phase de travail de l'outil 1, et présente en section transversale une forme extérieure arrondie.

On remarque sur la figure 3 que, du fait de la caractéristique précitée, l'épaisseur de matière maximale de la ou des plaques 5, 5', 5" se situe sous l'arête 6, d'où il résulte une protection optimisée de la portion de travail 4.

De plus, la forme en pointe arrondie, saillante dans la direction de déplacement de la portion de travail 4, de l'arête 6 (figure 3) assure une couverture protectrice de l'arête frontale sous-jacente de la pièce 9 ou de la portion 4' sans nécessiter de rebord (en conservant une forme de plaquette plane) et réalise une répartition des contraintes sur tout le site de réception 8. Ladite arête 6 se trouve ainsi décalée du côté de la face active de la portion de travail 4 formée par la face 7 de la ou des plaquettes 5, 5', 5" et la face contiguë de la pièce 9 de la portion 4'.

On aboutit ainsi, comme le montre la figure 3, à une forme générale en biseau au niveau de la portion de travail 4 (vue en coupe) avec une pointe proéminente du côté de la face active inclinée dudit biseau.

Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, et comme le montrent les figures 2, 4 à 6 et 8B, la portion de travail 4 de la seconde partie 2" du corps 2 de l'outil 1 ou la pièce support intermédiaire 9 recevant la ou les plaquette(s) 5, 5', 5 présente, dans une zone 14 attenante à la plaquette supérieure 5' ou à la région supérieure de la plaquette unique 5, une largeur de section L progressivement croissante, de l'arête active 6 (ou de l'arête du biseau de la portion 4) vers le bord ou l'arête frontal(e) 15 de la portion de la seconde partie 2" s'étendant au-dessus de la portion de travail 4.

La prévision d'un tel changement de section progressif d'une partie plus large 9, 15 vers une partie plus étroite 6 permet, en évitant tout changement brutal de section, de s'affranchir de toute zone de concentration de contraintes qui fragiliserait l'outil 1.

Conformément à un premier mode de réalisation, représenté sur les figures 8A et 8B, la ou chaque plaquette 5, 5', 5" est montée dans un site de réception 8formée directement dans la seconde partie 2"du corps 2de l'outil 1 et est solidarisée à cette partie 2"par brasage.

Conformément à un second mode de réalisation, ressortant des figures 2 à 7, la ou chaque plaquette 5, 5', 5" est montée dans un site de réception 8 d'une pièce support intermédiaire 9, cette dernière étant elle-même montée dans une découpe ou un site de logement 16 ménagé(e) dans la seconde partie 2" du corps 2 de l'outil 1, ou formant en totalité la portion de travail 4, la ou chaque plaquette 5, 5', 5" étant solidarisée à la pièce support 9 par brasage et ladite pièce support 9 étant elle-même solidarisée à ladite seconde partie 2" par soudure.

La mise en oeuvre d'une pièce support 9 permet de conserver une forme standard pour le corps 2 et sa portion 4', tout en faisant évoluer la forme de la portion de travail 4, de la pièce 9, du site 8 et de la ou des plaquettes 5, 5', 5".

En accord avec une première variante constructive pratique, illustrée par la figure 6, l'outil 1 peut comporter une unique plaquette 5 formant l'arête 6 et la face 7 actives de la portion de travail 4 de la seconde partie 2" du corps 2 de l'outil 1 (ou au moins la majorité de la surface de cette face attenante à l'arête), cette plaquette 5 comportant avantageusement une extrémité supérieure arrondie sur toute sa largeur et une extrémité inférieure arrondie au niveau de son coin 13 frontal.

En accord avec une seconde variante constructive pratique, illustrée sur les figures 2 à 5 et 7, l'outil 1 comporte au moins deux plaquettes 5' et 5" élémentaires distinctes formant ensemble une plaquette composite fournissant l'arête 6 et la face 7 actives de la portion de travail 4 de la seconde partie 2" du corps 2 de l'outil 1 (ou au moins la majorité de la surface de cette face attenante à l'arête 6), à savoir au moins une plaquette supérieure 5' avec une extrémité supérieure arrondie 10, 12 (formant le bord 11') et au moins une plaquette inférieure 5" avec une extrémité inférieure arrondie au niveau de son coin frontal extérieur 13, ainsi qu'éventuellement au moins une plaquette intermédiaire 17 disposée de manière attenante et jointive entre lesdites plaquettes supérieure 5' et inférieure 5".

L'invention a également pour objet une herse rotative, par exemple du type représenté figure 1, comprenant des rotors rotatifs porte-outils, comportant chacun préférentiellement une paire d'outils opposés, herse caractérisée en ce que chaque outil consiste en un outil 1 tel que décrit précédemment.

Enfin, l'invention concerne également un procédé de fabrication d'un outil 1 du type décrit précédemment, qui peut être décliné selon deux variantes en fonction de la présence ou non d'une pièce support intermédiaire 9.

Ainsi selon une première variante, le procédé peut consister à fournir par découpe une plaque métallique allongée, à réaliser un cambrage à chaud de ladite plaque pour obtenir un corps 2 en forme de L avec une première partie de liaison 2' et une seconde partie 2" formant lame, à ménager un ou des orifices 18 de fixation dans la première partie 2', à usiner le site 8 de réception d'une ou de plusieurs plaquettes 5, 5', 5", à monter dans le site 8 précité et à solidariser par brasage ladite ou lesdites plaquette(s) 5, 5', 5", par exemple en carbure de tungstène, et, enfin, à réaliser des opérations de chauffe, de trempe et de revenu de l'outil composite 1 résultant des opérations précédentes.

Selon une seconde variante, le procédé peut consister à fournir par découpe une plaque métallique allongée, à réaliser un cambrage à chaud de ladite plaque pour obtenir un corps 2 en forme de L avec une première partie de liaison 2' et une seconde partie 2" formant lame, à ménager des orifices 18 de fixation dans la première partie 2', à fournir une pièce support intermédiaire 9, puis à monter et à solidariser par brasage sur la pièce support 9 précitée une ou plusieurs plaquettes 5, 5', 5", par exemple en carbure de tungstène, à monter et à solidariser par soudage la pièce support 9 portant la ou les plaquettes 5, 5', 5" dans un site de logement 16 obtenu préalablement dans l'opération de découpe et, enfin, à réaliser des opérations de chauffe, de trempe et de revenu de l'outil composite 1 résultant des opérations précédentes.

L'opération de trempe finale garantit une dureté homogène de l'ensemble de l'outil 1 (corps 2 + pièce 9) et une tenue à l'usure élevée.

Chaque outil 1 peut, en outre, être décliné comme outil droit au gauche.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.