Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
CA 02370486 2002-02-05
Véhicule routier motorisé pour la réalisation de tranchées
dans le sol.
La présente invention concerne un véhicule routier motorisé pour
la réalisation de tranchées dans le soi, permettant par la suite la pose
d'objets allongés tels que, par exemple, des câbles optiques et/ou électri-
ques, des canalisations et/ou conduites fluidiques, etc ...
Généralement, la réalisation d'une telle tranchée dans le sol, qui
peut être la chaussée ou l'accotement d'une route ou analogue, s'effectue
par un dispositif de creusage à roue trancheuse porté par un engin moto-
risé spécifique bien souvent hors gabarit. Par suite de la rotation de la
roue trancheuse et de l'avance de l'engin, une tranchée est obtenue dans
le sol à la profondeur souhaitée. De plus, pour réduire la durée des travaux
du fait de la gêne occasionnée par ceux-ci, un autre engin est utilisé pour
aspirer et récupérer les déblais produits lors du creusage de la tranchée en
sortie du front de taille de la roue trancheuse. Cet autre engin peut être
attelé au premier et porte un dispositif d'aspiration et de collecte des dé-
blais approprié si bien que, après le passage de cet ensemble mécanisé
constitué des deux engins distincts avançant en ligne, l'état de la chaus-
sée est propre, et les câbles sont prêts à être déposés dans la tranchée
ainsi réalisée.
Bien que l'ensemble mécanisé formé par ces deux engins motori-
sés, auxquels sont associés respectivement les dispositifs de creusage et
d'aspiration, donne de bons résultats en ce qui concerne la tranchée obte-
nue, il implique une logistique importante, coûteuse ainsi qu'un encom-
brement conséquent sur le réseau routier. De plus, si un tel ensemble mé-
canisé, pouvant atteindre 25 à 30 mètres en longueur, est relativement
opérationnel sur les voies à grande circulation du type autoroutes et rou-
tes nationales ou les grandes artères d'une ville, il en va tout autrement
CA 02370486 2007-04-18
2
lorsqu'il s'agit de poser des câbles le long de routes secondaires où il est
alors nécessaire d'interrompre complètement la circulation ou au mieux
d'instaurer une circulation alternée pour permettre à l'ensemble mécanisé
de travailler en toute sécurité. Et, dans certains cas, l'ensemble mécanisé
ne peut même pas circuler sur des routes trop étroites.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients.
La présente invention concerne ainsi un véhicule routier motorisé pour
la réalisation de tranchées dans le sol, comprenant:
un châssis;
un dispositif de creusage de tranchées monté sur le châssis et ayant un bâti
portant une roue trancheuse, ladite roue trancheuse étant capable de creuser
une telle tranchée lorsque le véhicule est en mouvement;
des premiers moyens pour déplacer ledit bâti transversalement audit châssis;
des seconds moyens pour déplacer ledit bâtit verticalement;
des troisièmes moyens pour pivoter ledit bâti autour d'un axe vertical de
manière à ce que la roue trancheuse puisse occuper soit une position en
saillie
par rapport au châssis, soit une position ramenée sur ledit châssis;
des quatrièmes moyens pour pivoter ledit bâti autour d'un axe horizontal de
manière à ce que la roue trancheuse puisse occuper soit une position abaissée
ou une position élevée; et
monté sur ledit châssis, un dispositif d'aspiration et de collecte des déblais
produits lors du creusage de la tranchée.
A cet effet, le véhicule motorisé pour la réalisation de tranchées
dans le sol, du type comportant sur son châssis un dispositif de creusage
de tranchée par roue trancheuse, qui est déplaçable par rapport audit
châssis au moins transversalement à l'axe longitudinal dudit châssis et
orthogonalement par rapport à ce dernier pour le positionnement de la
roue trancheuse dans le soi, est remarquable, selon l'invention, en ce qu'il
comporte, de plus, sur son châssis, un dispositif d'aspiration et de collecte
des déblais produits lors du creusage de la tranchée, en liaison avec la sor-
CA 02370486 2007-04-18
2a
tie du front de taille de la fouille réalisée par ladite roue trancheuse, et
en
ce que ladite roue trancheuse est portée par un bâti qui est monté pivo-
tant, autour d'un axe de pivot orthogonal au châssis, pour occuper soit
une position de travail en saillie par rapport audit châssis pour réaliser la-
dite tranchée, soit une position de transport ramenée sur ledit châssis.
Ainsi, grâce à l'invention, un seul et même véhicule assure les
fonctions de creusage de la tranchée et d'aspiration et de coilecte des dé-
blais, ce qui permet, en condition de travail, de réduire considérablement
la gêne occasionnée lors de l'exécution des travaux sur le réseau routier et
de diminuer également la logistique engagée et, donc, les coûts de réalisa-
tion. Et, en condition de transport, le véhicule peut circuler facilement et
légalement grâce au fait que le bâti portant la roue trancheuse est inscrit
sur le châssis. Ainsi, le véhicule peut être utilisé sur le réseau routier se-
condaire. De plus, le caractère autonome du véhicule conforme à l'inven-
tion lui confère une grande souplesse d'utilisation lui permettant d'effec-
/
CA 02370486 2002-02-05
3
tuer des tranchées en différents endroits au cours d'une même journée
sans recourir à une logistique démesurée.
Pour assurer une répartition optimale des charges sur ledit véhi-
cule, ledit dispositif d'aspiration et de collecte est agencé en partie cen-
trale dudit châssis et ledit dispositif de creusage est agencé en partie ar-
rière du châssis. Avantageusement, par la position de travail en saillie de
la roue trancheuse par rapport à l'arrière du châssis, c'est-à-dire en porte-
à-faux, imposée par l'axe de pivot pour faire passer celle-ci d'une position
à l'autre, une conduite d'aspiration des déblais, issue dudit dispositif d'as-
piration et de collecte, peut être alors amenée en sortie du front de taille,
entre l'arrière du châssis et la roue trancheuse.
Par ailleurs, ledit dispositif de creusage est pourvu d'un organe
d'actionnement reliant ledit axe de pivot audit bâti de la roue trancheuse
pour permettre son passage de la position de travail à la position de trans-
port et réciproquement. Dans un mode préféré de réalisation, ledit organe
d'actionnement est un vérin rotatif dont la rotation entre la position de
travail et la position de transport est comprise entre 900 et 1801D.
Généralement, le dispositif de creusage comporte une potence
montée coulissante sur des glissières transversaIes liées audit châssis, et
un chariot portant ledit bâti et pouvant coulisser verticalement le long de
ladite potence.
Avantageusement, entre ledit chariot et l'axe de pivot, est prévu
un mécanisme de liaison permettant, sous l'action d'un organe de
commande, d'assurer le déport transversal du bâti de la roue trancheuse
au-delà d'une position en butée transversale de ladite potence sur les glis-
sières. Par exemple, ledit mécanisme de liaison est du type à parallélo-
gramme déformable articulé, autour d'axes orthogonaux au plan dudit
châssis et parallèles à l'axe de pivot, sur ledit chariot et sur ledit axe de
CA 02370486 2002-02-05
4
pivot, un vérin de commande assurant le déplacement des bras du méca-
nisme à parallélogramme.
Dans un mode préféré de réalisation, ledit dispositif d'aspiration et
de collecte comprend :
- un appareil pour engendrer une dépression, agencé sur ledit châssis ;
- un réceptacle de récupération des déblais produits, agencé sur ledit
châssis ;
- un carter lié au bâti de (adite roue trancheuse et enveloppant sa partie
extérieure située hors de la tranchée, ledit carter venant au contact du
sol pour former, avec Iadite partie extérieure de la roue, un espace
interne ; et
- une conduite reliant la sortie dudit appareil audit carter pour aspirer les
déblais engendrés en direction dudit réceptacle par suite de la mise en
dépression dudit espace interne, via ledit appareil.
De plus, ledit dispositif d'aspiration et de collecte peut comporter
également une conduite auxiliaire reliée à un côté dudit carter et disposée,
de l'autre côté, à l'arrière de ladite roue, dans le fond de la tranchée et/ou
sur ses bords latéraux pour aspirer les déblais restants.
Avantageusement, ledit appareil de mise en dépression est une
turbine et ledit réceptacle des déblais est monté basculant sur ledit châs-
sis.
Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment
l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques
désignent des éléments semblables.
La figure 1 est une vue en plan d'un exemple particulier de réalisa-
tion du véhicule selon l'invention, portant les dispositifs de creusage et
d'aspiration, au cours de l'exécution d'une tranchée.
La figure 2 est une vue de dessus du véhicule montré sur la figure
1.
CA 02370486 2002-02-05
La figure 3 montre à une échelle agrandie l'action des dispositifs
de creusage et d'aspiration.
La figure 4 est une coupe transversale selon la ligne IV-IV de la fi-
gure 3.
5 La figure 5 représente en vue de dessus une position intermédiaire
repliée de la roue trancheuse avant sa mise en position de transport sur le
véhicule.
Les figures 6 et 7 représentent le véhicule respectivement selon
une vue en plan et une vue de dessus, montrant la roue trancheuse du
dispositif de creusage en position de transport.
Les figures 7A et 7B sont des vues partielles du véhicule montrant
la roue trancheuse selon deux autres positions de transport.
Conformément à l'invention, le véhicule motorisé 1 représenté sur
les figures 1 et 2 comprend, sur son châssis 2, à la fois un dispositif de
creusage 3 par roue trancheuse 4 pour réaliser une tranchée T dans le sol
S (route par exemple) et un dispositif d'aspiration et de collecte 5 des dé-
blais D produits lors du creusage de la tranchée. En particulier, le
dispositif
de creusage 3 est situé en partie arrière du châssis 2, derrière le double
essieu 6 et le dispositif d'aspiration et de collecte 5 est disposé en partie
centrale du châssis sensiblement entre l'essieu avant 7 et le double essieu
arrière 6, et ce pour répartir au mieux les charges sur le châssis.
De façon usuelle, la roue trancheuse 4 (figures 3 et 4) est munie à
sa périphérie d'organes de coupe 14 (pics ou dents) rapportés fixement ou
de manière amovible sur le voile de la roue. Dans l'exemple illustré, la roue
est destinée à réaliser des tranchées étroites (de l'ordre de 5 à 10 cm) et
de faible profondeur (inférieure à 40 cm)., notamment pour la pose de câ-
bles (optiques, électriques, téléphoniques, etc ...). Tout autre type de
roues trancheuses comme des disques de tronçonnage pourrait être bien
sûr utilisé en fonction des applications souhaitées.
CA 02370486 2002-02-05
6
Structurellement, la roue trancheuse 4 est montée sur un méca-
nisme tournant à roulements 15, porté à ses extrémités par le flanc latéral
16 d'un bâti de support 17 et entraîné en rotation par au moins un organe
moteur 18 tel qu'un moto-réducteur rapporté fixement au flanc latéral 16.
Plus particulièrement, le dispositif de creusage 3 montré sur les fi-
gures 1 à 3 comporte une potence 8 dressée perpendiculairement au plan
du châssis (c'est-à-dire verticalement sur les figures 1 et 3) et montée
coulissante sur des glissières 9 prévues à l'arrière du châssis et agencées
transversalement à l'axe longitudinal X-X du châssis 2 (figure 2). Le dis-
positif 3 peut être ainsi déplacé sur ces glissières 9 via un organe moteur
tel qu'un vérin 10. De plus, le long de la potence 8 sont prévues des glis-
sières verticales 11 à l'intérieur desquelles est monté coulissant un chariot
12 par l'intermédiaire d'un vérin 13 reliant le chariot à la potence. De la
sorte, la roue trancheuse du dispositif peut être déplacée dans un plan
perpendiculaire au châssis 2 pour régler notamment la profondeur de la
tranchée à réaliser.
Entre le chariot 12 et le bâti 17 de la roue trancheuse est prévu un
mécanisme de liaison 19 du type à parallélogramme déformable, qui auto-
rise le déport de la roue trancheuse 4, via son bâti, au-delà de la largeur
du véhicule, comme le montrent les deux réalisations représentées en
traits mixtes sur la figure 2. Cela amplifie, d'une part, la course transver-
sale possible de la roue trancheuse pour pouvoir réaliser une tranchée
dans certaines conditions particulières spécifiques (par exemple près d'un
trottoir ou d'une bordure ou dans un accotement) et dégage, d'autre part,
la roue le plus possible pour permettre son passage vers la position de
transport, comme on le verra ultérieurement.
Plus particulièrement, le mécanisme de liaison 19 comprend deux
bras ou plaques parallèles 20 articulés au chariot 12 et à une pièce inter-
médiaire 21, autour d'axes 22 parallèles entre eux et au déplacement ver-
CA 02370486 2002-02-05
7
tical du chariot. Pour obtenir le déport de la roue trancheuse 4 dans un
sens ou dans l'autre, ou dans toute autre position intermédiaire, un vérin
23 est prévu entre le chariot 12 et la pièce intermédiaire 21.
Celle-ci est à son tour reliée au bâti 17 de la roue trancheuse par
l'intermédiaire d'un axe de pivot 24 parallèle aux axes 22 du mécanisme
de liaison 19 et, donc, orthogonal au plan horizontal du châssis 2. Un
organe d'actionnement, tel qu'un vérin rotatif 25, associe le bâti 17 à
l'axe de pivot 24 pour assurer la rotation du bâti autour de l'axe et per-
mettre, ainsi, le passage de la roue trancheuse 4 de la position de travail à
la position de transport et réciproquement, comme on le verra plus tard.
Du fait de la rotation du bâti 17 autour de l'axe de pivot 24, la roue tran-
cheuse 4 est éloignée du châssis, en porte-à-faux par rapport à l'arrière de
celui-ci, dans sa position de travail, ce qui permet d'amener entre le bâti et
le châssis une conduite d'aspiration des déblais directement en sortie du
front de taille comme on le verra plus tard.
Par ailleurs, le bâti 17 est, de façon connue, de type articulé
autour d'un axe 26 parallèle au mécanisme tournant (axe horizontal de la
roue) de sorte que, sous l'action d'un vérin 27 reliant les deux parties arti-
culées du bâti 17, la roue trancheuse 4 peut occuper une position relevée,
haute, par rapport au sol S (comme illustré en traits mixtes sur la figure 3)
et une position abaissée pour creuser progressivement le sol et réaliser la
tranchée.
L'arrière du bâti 17 peut être équipé de béquilles d'appui 28 pour-
vues de roulettes, qui s'appliquent sur le soi à proximité de la tranchée, ce
qui permet de supporter et de stabiliser le dispositif de creusage 3 sur le
sol.
Un mécanisme à correction de dévers, connu en soi, est également
prévu entre le dispositif de creusage et le châssis et est symbolisé par un
CA 02370486 2002-02-05
8
axe M, parallèle à l'axe X-X et autour duquel peut tourner le bâti de la
roue trancheuse.
Le dispositif d'aspiration et de collecte 3 comprend, dans cet
exemple de réalisation, un appareil pour engendrer une dépression 30 tel
qu'une turbine, un carter 31 enveloppant partiellement la roue trancheuse
4 et relié à la turbine 30 et une benne ou réservoir de récupération 32 des
déblais aspirés. On voit sur les figures 1 et 2 que la turbine et la benne
sont disposées sur le châssis 2 du véhicule motorisé 1.
Plus particulièrement, le carter 31 est lié au bâti 17 de la roue
trancheuse et enveloppe la partie externe 4A de la roue 4 située hors de la
tranchée, par opposition à la partie interne 4B située dans la tranchée au
même moment. Structurellement, ce carter 31 a une forme en plan semi-
circulaire dont la section transversale est en U renversé, à l'intérieur de
laquelle est agencée la partie correspondante de la roue. Le carter se ter-
mine par une base élargie ou semelle constituée par un rebord externe 33
qui vient au contact de la surface du sol S, comme le montrent les figures
1, 3 et 4. Ainsi, un espace 34 relativement étanche est défini entre le car-
ter 31 et la partie correspondante 4A enveloppée de la roue trancheuse.
De plus, ce carter 31 est monté coulissant sur le bâti de la roue tran-
cheuse, parallèlemént à son plan, de sorte qu'il peut être réglable en hau-
teur, en fonction de la profondeur de la tranchée à réaliser, correspondant
à la flèche f de la partie 4B de la roue par rapport au carter. Ce réglage en
hauteur du carter peut être obtenu par des glissières 35 associant celui-ci
au flanc du bâti et par un mécanisme moteur non représenté assurant le
coulissement du carter par rapport au flanc.
Dans- cet exemple de réalisation, la turbine 30 communique avec la
benne de récupération des déblais 32 et est reliée à l'espace interne 34
entre le carter et la roue par l'intermédiaire d'une conduite souple 36.
Cette dernière est amenée entre la roue trancheuse et l'arrière du châssis
CA 02370486 2002-02-05
9
et elle est raccordée, d'un côté, à une prise d'aspiration 37 ménagée dans
le carter, de façon sensiblement tangentielle à la périphérie de la roue en
sortie du front de taille FT de la fouille et, de l'autre côté, à un canal
interne 38 de circulation d'air du dispositif 5, passant au-dessus de la
benne 32 et relié à la turbine 30 en traversant des séries de filtres non
représentés, pour déboucher en 39 en partie haute du véhicule 1.
La benne de récupération 32 est de préférence montée articulée
sur le châssis 2 de façon à pouvoir basculer latéralement, via des vérins
non illustrés.
De plus, au niveau de la prise d'aspiration 37 par exemple du car-
ter est raccordée une extrémité d'une conduite souple auxiliaire 40 dont
l'autre extrémité est amenée à l'arrière du carter 31 enveloppant la roue
trancheuse 4 pour aspirer les déblais restants situés sous le fond de la
tranchée T et au niveau de ses bords latéraux extérieurs BT, comme les
flèches l'indiquent sur la figure 3.
Nous décrirons maintenant le fonctionnement du véhicule motorisé
1 et de ses dispositifs associés 3 et 5.
On remarque tout d'abord que le véhicule 1 avec la roue tran-
cheuse du dispositif de creusage en position de travail n'excède pas 15
mètres de longueur, ce qui réduit considérablement la longueur de l'en-
semble mécanisé utilisé jusqu'à présent et accroît de plus sa maniabilité et
sa conduite lors du creusage.
Le sens de déplacement du véhicule 1 et le sens de rotation de la
roue 4 sont indiqués par des flèches A et R respectivement.
Durant l'exécution de la tranchée, le véhicule 1 est entraîné par
une transmission hydrostatique alimentant également les différentes servi-
tudes (vérins, moteurs, etc ...) et permettant d'adapter aisément son
avance à la réalisation de la tranchée.
CA 02370486 2002-02-05
On suppose que la tranchée T est exécutée avec la roue tran-
cheuse 4 du dispositif de creusage 3 disposée dans l'axe longitudinal mé-
dian X-X du véhicule, orthogonalement au plan du châssis 2. Bien
entendu, la roue trancheuse 4 pourrait occuper une toute autre position
5 transversale par le coulissement de la potence 8 sur les glissières 9 liées
à
l'arrière du châssis et même occuper une position en déport maximum
pour réaliser sa tranchée, selon les conditions de travail.
Après réglage de la profondeur de la tranchée à réaliser par dépla-
cement du carter 31 par rapport à la roue et déplacement du chariot 12
10 par rapport à la potence 8, et pivotement du bâti articulé 17 autour de son
axe 26, la roue trancheuse 4 mise en rotation par le moto-réducteur 18
attaque le sol S, jusqu'à ce que le rebord 33 du carter 31 touche la sur-
face du soi, si bien qu'un espace 34 relativement étanche est créé entre le
carter 31 et la partie correspondante 4A de la roue, extérieure à la tran-
chée. Ce carter constitue de plus une protection efficace vis-à-vis des
opérateurs. Par suite de l'avance du véhicule 1 via sa transmission
hydrostatique et de la rotation de la roue, les organes de coupe 14 creu-
sent la tranchée T progressivement (figures 1 à 4). Les déblais D produits
par la fouille le long du front de taille FT sont entraînés vers l'intérieur
du
carter dont l'espace interne 34 est en dépression grâce au fonctionnement
du dispositif d'aspiration et de collecte 5 et au contact "étanche" entre le
carter et le sol. Comme le montre plus en détail la figure 3, les déblais D
sortant du front de taille FT sont alors aspirés en direction de la conduite
souple 36 et cette aspiration est optimisée par la disposition tangentielle
de la prise d'aspiration du carter par rapport à la roue en sortie du front de
taille, et par l'éjection des déblais par les organes de coupe 14 eux-mê-
mes.
Ainsi, la dépression créée par la turbine 30 peut être relativement
faible mais avec un débit d'aspiration élevé, ce qui permet d'utiliser une
CA 02370486 2002-02-05
11
benne de collecte parallélépipédique avec une contenance supérieure
comparée à un réservoir cylindrique à l'intérieur duquel une dépression
importante peut être engendrée.
Les déblais aspirés D sont recueillis pour la plupart dans la benne
de récupération 32 et les fines particules restantes sont quant à elles pié-
gées dans les systèmes de filtrage du dispositif 5, si bien qu'un air propre
au niveau de la sortie 39 est expulsé.
Par ailleurs, la conduite souple auxiliaire 40 permet de parfaire
l'aspiration des déblais, notamment à cause de la retombée d'une partie
de la matière évacuée sur les bords latéraux extérieurs BT de la tranchée T
et dans le fond de celle-ci par suite de la rotation de la roue.
La totalité des déblais produits est ainsi aspirée par les conduites
36 et 40 et récupérée dans la benne 32 ou les filtres. On remarque que
leur récupération s'effectue en circuit "fermé" (carter étanche, conduites
souples, benne, filtres) garantissant des interventions propres vis-à-vis des
opérateurs et de l'environnement, ce qui est particulièrement appréciable
lors du creusage de tranchées sur le réseau routier et notamment en milieu
urbain.
Lorsque la tranchée T est réalisée, la roue trancheuse du dispositif
de creusage 3 est avantageusement ramenée sur le châssis 2, de façon à
permettre au véhicule 1 de circuler sans difficultés et légalement sur le
réseau routier.
Pour cela, on peut procéder de la façon suivante.
Le vérin 27 du bâti 17 est actionné vers sa position rentrée, de
sorte que le bâti articulé pivote autour de son axe 26. La roue trancheuse
4, avec son carter associé 31, bascule de sa position de travail abaissée
vers la position relevée illustrée en traits mixtes sur la figure 3. Puis le
chariot 12 du dispositif 3 portant le bâti de la roue est déplacé par le vérin
correspondant 13 en position haute par rapport à la potence 8 et cette
CA 02370486 2002-02-05
12
dernière est ensuite déplacée par coulissement dans les glissières trans-
versales 9 du châssis 2 par son vérin 10, jusqu'à venir en butée. Le vérin
23 du mécanisme de liaison 19 à parallélogramme déformable est alors
sollicité pour assurer le déport maximum au bâti 17 de la roue par rapport
au véhicule, comme le montre sa position en traits mixtes sur la figure 2
pour laquelle l'axe de pivot est hors de la largeur du véhicule. Le vérin ro-
tatif 25 de l'axe de pivot 24 est alors actionné, ce qui entraîne la rotation
du bâti 17 portant la roue 4 (figure 5).
Dans l'exemple illustré sur les figures 5, 6 et 7, la rotation du bâti
io 17 et de sa roue associée 4, autour de l'axe de pivot, est de 1801, si bien
que le plan de la roue est situé dans l'axe longitudinal X-X du véhicule
(orthogonal au plan du châssis), après coulissement de la potence 8 sur
les glissières 9 par le vérin 10. Le dispositif de creusage 3 est ainsi
inscrit
sur le châssis, sans faire saillie de celui-ci, la roue étant dàns sa position
de transport.
Cependant, comme le montrent respectivement les figures 7A et
7B, la rotation du bâti peut être différente, par exemple de l'ordre de 150
ou même de l'ordre de 130 en faisant pivoter le mécanisme de liaison 19
à parallélogramme déformable de l'autre côté par le vérin 23. La roue 4
est alors agencée obliquement par rapport à l'axe X-X du châssis et
occupe un encombrement moindre sur l'arrière du châssis tout en étant
inclus dans son plan, ce qui permet notamment d'agencer une benne de
plus grande capacité.
