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SYSTEME MECANIQUE COMPRENANT UNE PIECE D'USURE ET UN SUPPORT,
ET GODET COMPRENANT AU MOINS UN TEL SYSTEME MECANIQUE
Domaine
La présente invention concerne un système mécanique comprenant une pièce
d'usure et un support appartenant à un équipement d'engin de travaux publics.
L'invention
concerne également un godet d'engin de travaux publics comprenant au moins un
tel
système mécanique.
Le domaine d'application de l'invention est celui des équipements d'engins de
travaux publics, en particulier les godets, bennes ou autres réceptacles
susceptibles de
venir racler, prélever et déplacer des matériaux en vue de leur évacuation
d'un lieu donné
vers d'autres postes opératoires à l'aide d'engins de travaux publics.
Contexte
De manière connue, un godet comporte une lame d'attaque équipée de pièces
d'usure prévues pour leur capacité de pénétration du matériau et de protection
des autres
éléments constitutifs du godet. Sur les lames d'attaque sont fixés des
supports-adapteurs
disposant d'un nez profilé, tandis que les pièces d'usure sont des dents ou
des boucliers
qui viennent se positionner par emmanchement sur le support-adapteur selon une
liaison
précise. La liaison est temporaire pour autoriser le remplacement des pièces
d'usure
après usure. L'assemblage du système mécanique incluant une dent et son
support est
généralement réalisé, d'une part, par complémentarité de formes entre le nez
du support
et un évidement intérieur de la dent et, d'autre part, grâce à un dispositif
de liaison
amovible du type clavetage. Afin de satisfaire aux exigences de sécurité en
vigueur, le
dispositif de liaison est adapté pour s'affranchir des opérations de frappe
pour le montage
comme pour le démontage de la dent.
En pratique, les tolérances de fabrication imposent des jeux pour permettre
l'assemblage de la dent sur son support, auxquels s'ajoutent les jeux formés
par le
matage de pression ainsi que l'usure en service des zones de contact, ce qui
laisse une
possibilité de mouvement de la dent sur son support. Par conséquent les
sollicitations
horizontales, latérales, obliques ou diverses, inhérentes aux applications et
utilisations
d'un engin de travaux publics entraînent des détériorations dans la relation
dent-nez, mais
aussi sur le dispositif de clavetage. En outre, le profil du nez détermine le
profil intérieur
de la dent, et donc la présence et l'importance de zones d'affaiblissement
localisé de cette
dent.
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WO-A-2006 059 043 et \NO-A-2004 057 117 décrivent des systèmes mécaniques
comprenant chacun une dent, un support et un dispositif de clavetage. Chaque
support
comprend un nez d'emmanchement de la dent.
Dans VVO-A-2006 059 043, le support comprend également des logements de
réception d'oreilles appartenant à la dent. Chaque logement comporte un côté
ouvert et
trois côtés fermés, tandis que l'oreille correspondante comprend trois faces
sensiblement
planes. En pratique, les faces supérieure et inférieure de l'oreille viennent
se bloquer
contre les côtés supérieur et inférieur du logement. Cette configuration
empêche
efficacement le basculement de la dent par rapport au support sous l'action
d'une force de
cavage, qui représente la principale contrainte mécanique susceptible d'être
subie par la
dent en service. Le profil du nez est satisfaisant, mais peut être amélioré.
Dans VVO-A-2004 057 117, le nez comporte des surfaces planes reliées par des
congés arrondis, selon une configuration qui n'est pas entièrement
satisfaisante en
termes de résistance aux efforts en service. En particulier le bout du nez
présente un
profil parallélépipédique, ce qui crée d'importantes zones d'affaiblissement à
l'intérieur de
la dent. Par ailleurs, des oreilles arrondies sont ménagées sur le support et
reçues dans
des orifices arrondis de la dent, ce qui n'est pas satisfaisant lors d'une
l'application d'une
force de cavage sur la dent.
Résumé
Le but de la présente invention est de proposer un système mécanique amélioré,
présentant une durée de vie accrue par rapport aux dispositifs existants.
A cet effet, selon un aspect englobant, l'invention vise un système mécanique
comprenant une pièce d'usure et un support qui appartiennent à un équipement
d'engin
de travaux publics, le support comprenant (i) une base, (ii) un nez qui
s'étend depuis la
base suivant un axe principal, entre une extrémité proximale proche de la base
et une
extrémité distale opposée à la base, le nez présentant un ensemble de
sections, dans des
plans perpendiculaires à l'axe principal, qui évoluent suivant une direction
proximale en
délimitant des aires croissantes ou constantes en ne délimitant aucune aire
décroissante,
hormis en présence d'un logement de réception d'un dispositif de liaison dans
le nez, et
(iii) de chaque côté de la base, un logement de réception d'une oreille
appartenant à la
pièce d'usure, le logement étant ménagé dans la base dans le prolongement du
nez, avec
un côté ouvert suivant une direction distale ainsi que trois côtés fermés, et
où le nez
comprend (i) une première zone située au voisinage de l'extrémité proximale du
nez et qui
comprend au moins six faces planes deux à deux opposées délimitant des
sections d'un
premier type et (ii) une deuxième zone située au voisinage de l'extrémité
distale du nez et
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qui comprends au moins six faces planes deux à deux opposées délimitant des
sections
d'un deuxième type, chaque face plane de la deuxième zone étant moins
inclinée, par
rapport à l'axe principal, que la face plane de la première zone qui se trouve
dans son
prolongement suivant la direction proximale.
Ainsi, le nez présente une forme évolutive, avec une transition progressive
entre
les faces planes du fait de leur nombre important et de leurs inclinaisons
relatives.
L'invention permet de réduire les zones de concentrations de contraintes
mécaniques au sein du système mécanique, et donc d'améliorer la durée de vie
de ce
système, tant de la dent que de son support. Dans chaque zone, certaines faces
planes
sont prévues pour encaisser les efforts en service, tandis que d'autres faces
planes sont
prévues pour réduire les concentrations de contraintes et la masse du nez.
Pour une
masse équivalente du support, le nez comporte moins de matière, ce qui permet
d'avoir
plus de matière sur l'attache du support au godet et améliore encore sa durée
de vie.
Egalement, un nez moins volumineux permet de réaliser une dent moins
volumineuse en
hauteur, ce qui facilite la pénétration de l'ensemble dent-support-godet dans
le matériau.
Enfin, le rapport de la masse de la dent usée sur la masse de la dent neuve
est amélioré
par rapport aux systèmes existants.
Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention, prises isolément
ou
en combinaison :
- La première zone du nez comporte au moins huit faces planes deux à deux
opposées, au moins certaines des faces planes opposées étant de préférence
parallèles
entre elles.
- La deuxième zone du nez comprend au moins six faces planes deux à deux
parallèles, de préférence au moins huit faces planes deux à deux parallèles.
- Le nez comporte une troisième zone intermédiaire entre la première zone et
la
deuxième zone du nez le long de l'axe principal, la troisième zone comprenant
au moins
six faces deux à deux opposées délimitant des sections d'un troisième type
dans des
plans perpendiculaires à l'axe principal, de préférence au moins quatre faces
planes et
quatre faces gauches deux à deux opposées, les aires délimitées par les
sections du
troisième type ayant, suivant la direction proximale, un taux de croissance
supérieur au
taux de croissance des aires délimitées par les sections du premier type et au
taux de
croissance des aires délimitées par les sections du deuxième type.
- Les faces planes de la première zone, de la deuxième zone et de la troisième
zone qui sont situées, d'une part, dans un même plan comprenant l'axe
principal et,
d'autre part, du même côté de l'axe principal, sont inclinées les unes par
rapport aux
autres selon des angles obtus compris entre 160 et 200 degrés.
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- Les faces planes de la troisième zone comprennent, d'une part, des faces
primaires présentant la même inclinaison par rapport à l'axe principal que les
faces planes
de la première zone qui sont dans leur prolongement suivant la direction
proximale, ces
faces primaires étant aptes à supporter des contraintes mécaniques exercées
sur le nez
lorsqu'une force de cavage est appliquée sur la pièce d'usure et, d'autre
part, des faces
secondaires globalement plus inclinées par rapport à l'axe principal que les
faces planes
de la première zone qui sont dans leur prolongement suivant la direction
proximale.
- La troisième zone du nez comprend deux faces planes perpendiculaires à un
plan vertical, de préférence deux faces planes perpendiculaires à un plan
horizontal, et au
.. moins quatre faces orientées autrement qu'à angle droit à la fois par
rapport au plan
vertical et par rapport au plan horizontal.
- Lorsqu'une force est appliquée sur la pièce d'usure, le support et la pièce
d'usure
comprennent au moins une interface de contact parmi : une première interface
de contact
située entre chaque oreille et le logement de réception de cette oreille, une
deuxième
.. interface de contact située entre la pièce d'usure et les faces planes de
la deuxième zone
qui s'étendent sensiblement perpendiculairement à la force, une troisième
interface de
contact située entre la pièce d'usure et les faces planes de la première zone
qui
s'étendent dans le prolongement de la deuxième interface de contact suivant la
direction
proximale, le cas échéant une quatrième interface de contact située entre la
pièce d'usure
.. et les faces planes de la troisième zone qui s'étendent dans le
prolongement de la
deuxième interface de contact suivant la direction proximale, et une cinquième
interface
de contact située entre la pièce d'usure et une face plane qui est
perpendiculaire à l'axe
principal et agencée à l'extrémité distale du nez, le nombre d'interfaces de
contact
simultanées en service étant fonction, d'une part, de la direction de la force
et, d'autre
part, de l'usure de la pièce d'usure et/ou du support.
- Le nez présente au moins un plan de symétrie incluant l'axe principal,
notamment
un plan vertical et/ou un plan horizontal, l'axe principal étant de préférence
un axe de
symétrie du nez.
L'invention a également pour objet un godet d'engin de travaux publics,
.. comprenant au moins un système mécanique tel que mentionné ci-dessus. En
pratique, le
godet comprend généralement une série de supports recevant chacun une dent,
qui se
comporte comme une pièce d'usure et est solidarisée à son support par un
dispositif de
liaison.
En alternative, d'autres équipements d'engin de travaux publics peuvent
également être équipés du système mécanique selon l'invention.
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Brève description des dessins
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre,
donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux
dessins
annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective assemblée d'un système mécanique
conforme à l'invention, comprenant une pièce d'usure montée sur un support
solidaire
d'un godet partiellement représenté, tandis que le dispositif de liaison entre
la pièce
d'usure et le support n'est pas représenté ;
- la figure 2 est une vue en perspective désassemblée du système mécanique de
la figure 1, comprenant le support et la pièce d'usure ;
- les figures 3 à 5 sont des vues en élévation du support, respectivement
selon les
flèches III, IV et V à la figure 2 ;
- les figures 6, 7 et 8 sont des sections du support, respectivement selon les
lignes
VI-VI, VII-VII et VIII-VIII à la figure 5; et
- la figure 9 est une section du support selon la ligne IX-IX à la figure 4.
Description détaillée des réalisations
Des variantes, exemples et réalisations préférées de l'invention sont décrites
ci-
dessous. Sur les figures 1 à 9 est représenté un système mécanique 1 conforme
à
l'invention, équipant un godet G d'engin de travaux publics.
Le système mécanique 1 comprend une pièce d'usure 10 du type dent, un
adapteur-support 20, ainsi qu'un dispositif de liaison entre la dent 10 et le
support 20. Le
support 20 est solidaire du godet G, tandis que la dent 10 est une pièce
d'usure destinée
à être démontée lorsqu'elle est trop usée par le fonctionnement du godet G.
Dans un but
de simplification, le godet G est partiellement représenté à la figure 1,
tandis que le
dispositif de liaison et les logements prévus pour le positionnement de ce
dispositif à
travers la dent 10 et le support 20 ne sont pas représentés.
Pour faciliter le repérage des différentes parties du système 1 dans l'espace,
on
définit un côté.avant 2 duquel est située la dent 10, un côté arrière 3 duquel
est situé le
support 20, un côté supérieur 4 et un côté inférieur 5 orientés respectivement
à l'opposé
du sol et face au sol lorsque le système 1 est assemblé, ainsi qu'un côté
droit 6 et un côté
gauche 7 définis par rapport à une direction arrière 3 ¨ avant 2.
A titre d'exemple non limitatif, le dispositif de liaison peut comprendre un
fourreau
et une clavette, ajustables à travers la dent 10 et dans un logement du
support 20. Le
dispositif peut pivoter entre, d'une part, une configuration d'insertion où le
fourreau est
ajusté dans le logement du support 20 tandis que la clavette n'a aucun contact
avec la
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dent 10 et, d'autre part, une configuration de verrouillage où la clavette
appuie contre la
dent 10 tandis que le fourreau appuie dans le logement du support 20, formant
alors une
liaison d'accouplement entre la dent 10 et son support 20. De préférence, le
dispositif de
liaison s'étend sensiblement suivant une direction verticale dirigée du haut 4
vers le bas 5,
ou suivant une direction horizontale de gauche 7 à droite 6, ou inversement.
La dent 10 comprend une partie active 11 située vers l'avant 2 et une partie
creuse
12 orientée vers l'arrière 3. De manière connue en soi, la partie active 11
est prévue pour
racler et prélever des matériaux, par exemple de la terre ou des graviers,
tandis que la
partie creuse 12 est prévue pour l'emmanchement de la dent 10 sur le support
20. Plus
précisément, la partie 12 comprend un évidement intérieur, non visible sur la
figure 1,
muni de formes profilées d'appui sur le support 20, ainsi que des oreilles 14
qui s'étendent
vers l'arrière 3 de la partie 12. Lorsque le système mécanique 1 est en
service, la
principale contrainte mécanique subie par la dent 10 correspond à une force de
cavage
Fc, représentée par une flèche dirigée sur la partie active 11 à la figure 1.
On distingue le
cavage principal exercé par le dessus de la dent 10 et le cavage secondaire
exercé par le
dessous de la dent 10, le cavage principal étant globalement plus important
que le cavage
secondaire.
Le support 20 comprend une base 22, partiellement représentée aux figures 1 à
5,
ainsi qu'un nez d'emmanchement 30 prévu pour être engagé dans l'évidement
intérieur
de la dent 10 conformée à cet effet. La partie 12 et le nez 30 comprennent des
formes
profilées complémentaires d'appui, permettant de former une liaison mécanique
par
emmanchement au montage et en service au sein du système mécanique 1. Les
formes
du nez 30 sont détaillées ci-après, étant entendu que l'évidement intérieur de
la partie 12
comporte des formes complémentaires, au jeu de fabrication près. En outre, un
logement
24 de réception des oreilles 14 de la dent 10 est ménagé de chaque côté 6 et 7
de la base
22, dans le prolongement du nez 30. Chaque logement 24 comporte des parois
situées
vers l'arrière 3, le haut 4 et le bas 5, et est ouvert vers l'avant 2 afin de
recevoir les oreilles
14 orientées vers l'arrière 3 de la dent 10. Au montage, les oreilles 14 sont
reçues en
contact vers le haut 4 et le bas 5 dans les logements 24.
Le nez 30 s'étend depuis la base 22 suivant un axe principal X30, entre une
extrémité proximale 31 proche de la base 22 et une extrémité distale 33
opposée à la
base 22, avec une partie médiane 32 délimitée entre elles. L'extrémité
proximale 31 est
située vers l'arrière 3, tandis que l'extrémité distale 33 est située vers
l'avant 2. On définit
une direction proximale ou arrière D31 dirigée vers l'arrière 3 et une
direction distale ou
avant D33 dirigée vers l'avant 2. La direction proximale D31 est celle de
l'emmanchement
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de la dent 10 sur le support 20 au montage du système 1, tandis que la
direction distale
D33 est celle du démontage de la dent 10.
Au niveau de l'extrémité distale 33, le bout du nez 30 se termine par une face
plane 34 perpendiculaire à l'axe X30. Cette face 34, également appelée plat de
stabilisation, est prévue pour empêcher le basculement de la dent 10 par
rapport au
support 20 lorsque le système 1 est en service.
Sur le nez 30 sont délimitées des zones distinctes 40, 60 et 80. La zone 40
est
située au voisinage de l'extrémité proximale 31, la zone 60 est située dans la
partie
médiane 32, tandis que la zone 80 est située au voisinage de l'extrémité
distale 33. Au
voisinage signifie que la zone 40 est plus rapprochée de l'extrémité 31 que de
la partie 32
et de l'extrémité 33, tandis que la zone 80 est plus rapprochée de l'extrémité
33 que de la
partie 32 et de l'extrémité 31. Chacune de ces zones 40, 60 et 80 comporte des
faces
conformées de manière à, d'une part, supporter les contraintes mécaniques
exercées par
la dent 10 sur le nez 30 et, d'autre part, limiter les concentration de
contraintes dans des
zones d'affaiblissement localisé. Au niveau de l'extrémité proximale 31, la
zone 40 est
raccordée à la base 22 par des congés 35. Dans la partie médiane 32, la zone
40 est
raccordée à la zone 60 par une zone de transition 36, tandis que la zone 60
est raccordée
à la zone 80 par des congés 37. Au niveau de l'extrémité distale 33, la zone
80 est
raccordée à la face 34 par des congés 38. Les congés 35 et 37 sont concaves,
tandis que
les congés 38 sont convexes.
Comme montré aux figures 2 à 9, l'axe principal X30 est un axe de symétrie du
nez 30. On définit un plan vertical PV s'étendant entre le haut 4 et le bas 5
en passant par
l'axe principal X30, ainsi qu'un plan horizontal PH s'étendant entre la droite
6 et la gauche
7 en passant par l'axe principal X30. Les plans PV et PH sont deux plans de
symétrie du
nez 30, mais également des logements 24. Ces symétries permettent de faciliter
la
fabrication du support 20, mais surtout d'optimiser la répartition des efforts
exercés par la
dent 10 sur le nez 30 et dans les logements 24, quelle que soit la direction
des
sollicitations sur le système mécanique 1.
Sur l'exemple préféré mais non limitatif des figures, chacune des zones 40, 60
et
80 du nez 30 comprend huit faces deux à deux opposées, en symétrie par rapport
à l'axe
principal X30. Plus précisément, chaque zone 40, 60 et 80 comprend une face
supérieure
41, 61 ou 81, une face supérieure droite 42, 62 ou 82, une face droite 43, 63
ou 83, une
face inférieure droite 44, 64 ou 84, une face inférieure 45, 65 ou 85, une
face inférieure
gauche 46, 66 ou 86, une face gauche 47, 67 ou 87, ainsi qu'une face
supérieure gauche
48, 68 ou 88. Le profil de chaque zone 40, 60 et 80 du nez 30 peut donc
globalement être
qualifié d'octogonal : en considérant différentes sections transverses à l'axe
X30 dans ces
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zones 40, 60 et 80, comme représenté aux figures 6 à 8, le nez 30 en section
comporte
huit côtés principaux reliés par des congés.
Dans la zone proximale 40, les faces 41 à 48 sont opposées deux à deux par
rapport à l'axe X30 : 41 et 45, 42 et 46, 43 et 47, 44 et 48. Les faces 41-48
sont planes et
reliées entre elles par des congés 49 convexes. Les faces 41-48 se rapprochent
de l'axe
X30 suivant la direction distale D33 et s'éloignent de l'axe X30 suivant la
direction
proximale D31. Les faces 41 et 45 sont inclinées chacune d'un angle y1 de 13
par
rapport à l'axe X30 et au plan horizontal PH. Les faces 42, 44, 46 et 48 sont
inclinées
chacune d'un angle y2 de 13 par rapport à l'axe X30. Les faces 43 et 47 sont
inclinées
chacune d'un angle y3 de 2 par rapport à l'axe X30 et au plan vertical PV. En
pratique,
les angles y1, 72 et 73 peuvent être respectivement compris entre 10 et 20 ,
12,5 et
17,5 , 0 et 5 inclus.
Dans la zone médiane 60, les faces 61 à 68 sont opposées deux à deux par
rapport à l'axe X30: 61 et 65, 62 et 66, 63 et 67, 64 et 68. Les faces 61-68
sont reliées
entre elles par des congés 69 sensiblement convexes. Les faces 61-68 se
rapprochent de
l'axe X30 suivant la direction distale D33 et s'éloignent de l'axe X30 suivant
la direction
proximale D31. Les faces 61, 63, 65 et 67 sont planes, tandis que les faces
62, 64, 66 et
68 sont gauches, plus précisément vrillées. Autrement dit, l'inclinaison de
chacune des
faces 62, 64, 66 et 68 par rapport aux plans PV et PH varie le long de l'axe
X30. Les
faces 61 et 65 sont inclinées chacune d'un angle 81 de 16 par rapport à l'axe
X30 et au
plan horizontal PH. On définit pour chaque face 62, 64, 66 et 68 un plan moyen
de cette
face, le plan moyen délimitant le même volume entre la face et lui-même sur
chacun de
ses côtés. Sur l'exemple non limitatif des figures, les plans moyens des faces
62, 64, 66
et 68 sont chacun inclinée d'un angle 82 de 20 par rapport à l'axe X30. Les
faces 63 et
67 sont inclinées chacune d'un angle 83 de 20 par rapport à l'axe X30 et au
plan vertical
PV. En pratique, les angles 81, 62 et 63 peuvent être respectivement compris
entre 15 et
20 , 15 et 25 , 15 et 25 inclus.
A ce stade, on remarque que les faces planes 61 et 65 présentent la même
inclinaison par rapport au plan PH et à l'axe X30 que les faces planes 41 et
45 qui sont
dans leur prolongement suivant la direction proximale D31. Ces faces 61 et 65
sont celles
qui présentent, parmi toutes les faces planes du nez 30, chacune la plus
grande surface
d'appui entre le nez 30 et la dent 10. Ces faces 61 et 65 peuvent être
qualifiées de faces
primaires de la zone 60 et sont aptes à supporter des contraintes mécaniques
appliquées
sur le nez 30 lorsque la force de cavage Fc est appliquée sur la dent 10. Les
faces 62, 63,
64, 66, 67 et 68 peuvent être qualifiées de faces secondaires de la zone 60,
car elles ne
sont pas prévues pour supporter des contraintes mécaniques exercées sur le nez
30 sous
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l'action de la force de cavage Fc. Du fait d'un jeu entre le nez 30 et la dent
10 qui est plus
important à l'interface de contact défini par les faces secondaires qu'a
l'interface de
contact défini par les faces primaires, les faces secondaires ne sont pas
initialement
prévues pour venir en appui contre l'évidement intérieur de la partie creuse
12 de la dent
.. 10.
Dans la zone distale 80, les faces 81 à 88 sont opposées deux à deux par
rapport
à l'axe X30: 81 et 85, 82 et 86, 83 et 87, 84 et 88. Les faces 81-88 sont
planes et reliées
entre elles par des congés 89 sensiblement convexes. Les faces 81-88 se
rapprochent de
l'axe X30 suivant la direction D33 et s'éloignent de l'axe X30 suivant la
direction D31. Les
faces 81 et 85 sont inclinées chacune d'un angle cri de 2 par rapport à l'axe
X30 et au
plan horizontal PH. Les faces 82, 84, 86 et 88 sont inclinées chacune d'un
angle a2 de 5
par rapport à l'axe central X30. Les faces 83 et 87 sont inclinées chacune
d'un angle a3
de 2 par rapport à l'axe X30 et au plan vertical PV. Chaque face plane 81-88
de la
deuxième zone 80 est moins inclinée par rapport à l'axe principal X30 que la
face plane
41-48 de la première zone 40 qui se trouve dans son prolongement suivant la
direction
proximale D31. En pratique, les angles cri, a2 et cr3 peuvent être
respectivement compris
entre 0 et 5 inclus.
Comme les faces 61 et 65, les faces 41, 45, 81 et 85 peuvent être qualifiées
de
faces primaires, aptes à supporter des contraintes mécaniques appliquées sur
le nez 30
lorsque la force de cavage Fc est appliquée sur la dent 10. Comme les faces
62, 64, 66 et
68, les faces 42, 44, 46, 48, 82, 84, 86 et 88 peuvent être qualifiées de
faces secondaires,
car elles ne sont pas prévues pour supporter des contraintes mécaniques
appliquées sur
le nez 30 sous l'action de la force de cavage Fc. En revanche, contrairement
aux faces 63
et 67, les faces 43, 47, 83 et 87 sont prévues pour supporter des contraintes
mécaniques
exercées sur le nez 30 lorsqu'une force latérale est appliquée sur la dent 10.
De manière particulièrement avantageuse, les faces secondaires des différentes
zones 40, 60 et 80 permettent de diminuer les concentrations de contraintes au
sein du
système 1, tout en minimisant la masse globale du nez 30, du fait de leur
agencement et
de leur géométrie particulière. Le support 20 et le nez 30 sont pleins, alors
que la dent 10
est creuse dans sa partie 12. Pour une masse équivalente du support 20, le nez
30
comporte moins de matière, ce qui permet d'avoir plus de matière sur l'attache
du support
20 au godet G et améliore encore sa durée de vie. Egalement, un nez 30 moins
volumineux permet de réaliser une dent 10 moins volumineuse en hauteur, ce qui
facilite
la pénétration de l'ensemble dent-support-godet dans le matériau. Enfin, pour
un même
profil extérieur de dent 10, un nez 30 moins volumineux permet d'avoir plus de
matière
dans la dent 10, au niveau de son évidement intérieur. Par conséquent, on
améliore la
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résistance mécanique de la dent 10, ainsi que le rapport de la masse de la
dent usée sur
la masse de la dent neuve.
Comme montré aux figures 6 à 9, le nez 30 comporte un ensemble de sections 50,
70 et 90, définies dans des plans perpendiculaires à l'axe principal X30. Ces
sections 50,
70, 90 évoluent suivant la direction proximale 031 en délimitant des aires
croissantes ou
constantes, en particulier en ne délimitant aucune aire décroissante. Les
aires
considérées sont en fait celles délimitées par l'enveloppe des sections
transverses 50, 70
et 90, étant entendu que la zone 40 est susceptible d'être traversée par le
logement de
réception du dispositif de liaison, qui ne sont pas représentés dans un but de
.. simplification. Le logement est ménagé transversalement à l'axe X30, de
préférence
suivant le plan horizontal PH ou le plan vertical PV, en fonction de la
configuration du
système mécanique 1. Les sections 50 comprenant ce logement présentent des
aires
réduites en comparaison avec les sections 50 voisines dépourvues de logement,
néanmoins les aires des enveloppes de sections transverses 50, 70 et 90
évoluent
effectivement de manière croissante ou constante suivant la direction
proximale D31.
Hormis la présence obligatoire de ce logement dans le nez 30, des sections
décroissantes
suivant la direction 031 sont à éviter, car elles matérialiseraient la
présence d'une zone
d'affaiblissement localisé du nez 30.
Les sections 50 constituent un premier type de sections définies dans la zone
40,
les sections 90 constituent un deuxième type de sections définies dans la zone
80, tandis
que les sections 70 constituent un troisième type de sections définies dans la
zone 60.
Pour chaque zone 40, 60 et 80, on définit un taux de croissance de l'aire des
sections,
respectivement 50, 70 et 90, par unité de longueur suivant l'axe X30 dans la
direction
proximale D31. Le taux de croissance par unité de longueur de chaque type de
sections
50, 70 ou 90 dépend de l'inclinaison des faces dans la zone correspondante,
autrement
dit dépend des angles yl, y2 et y3 pour les sections 50, des angles 51, 62 et
63 pour les
sections 70 et des angles al, a2 et a3 pour les sections 90. Le taux de
croissance des
aires délimitées par les sections 70 est supérieur au taux de croissance des
aires
délimitées par les sections 50, qui est supérieur au taux de croissance des
aires
délimitées par les sections 90, suivant la direction proximale D31.
Par ailleurs, des angles al et pl sont définis dans le plan vertical PV.
Chaque
angle al est défini, à la surface du nez 30, entre les faces des zones 40 et
60 qui se
trouvent dans le plan PV du même côté de l'axe X30, c'est-à-dire entre les
faces 41 et 61
ou entre les faces 45 et 65. Chaque angle pl est défini, à la surface du nez
30, entre les
faces des zones 60 et 80 qui se trouvent dans le plan PV du même côté de l'axe
X30,
c'est-à-dire entre les faces 61 et 81 ou entre les faces 65 et 85. L'angle al
est compris
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entre 1800 et 200 , en l'occurrence égal à 180 sur les figures, tandis que
l'angle p1 est
compris entre 160 et 180 , en l'occurrence égal à 160 sur les figures.
On définit en outre un ensemble de plans PI qui comprennent l'axe principal
X30,
qui sont inclinés par rapport aux plans PV et PH et qui coupent les faces
inclinées 42, 44,
.. 46, 48, 62, 64, 66, 68, 82, 84, 86 et 88. A titre d'exemple, le plan PI
montré aux figures 4
et 9 coupe les faces 42, 62 et 82 du côté supérieur droit de l'axe X30 et
coupe les faces
opposées 46, 66 et 86 du côté inférieur gauche de l'axe X30. On définit
également des
angles a2 et p2 pour un plan PI donné. Chaque angle a2 est défini, à la
surface du nez 30,
entre une face inclinée de la zone 40 et une face inclinée de la zone 60 qui
se trouvent
dans le même plan PI et du même côté de l'axe X30, par exemple entre la face
42 et la
face 62. Chaque angle 32 est défini, à la surface du nez 30, entre une face
inclinée de la
zone 60 et une face inclinée de la zone 80 qui se trouvent dans le même plan
PI et du
même côté de l'axe X30, par exemple entre la face 62 et la face 82. On
remarque que les
angles a2 et 32 sont variables en fonction du plan PI choisi, du fait
notamment de la forme
vrillée des faces 62, 64, 66 et 68. De préférence, le plan PI peut être choisi
comme étant
perpendiculaire au plan moyen, défini plus haut, des faces vrillées.
L'important est que,
quel que soit le plan PI choisi, l'angle a2 est compris entre 180 et 200 , de
préférence
égal à 190 , tandis que l'angle 32 est compris entre 160 et 180 , de
préférence égal à
170 . Dans le plan PI montré aux figures 4 et 9, les angles a2 et 82 sont
égaux
respectivement à 190 et 170 .
On définit également des angles a3 et 33 dans le plan horizontal PH. Chaque
angle 0(3 est défini, à la surface du nez 30, entre les faces des zones 40 et
60 qui se
trouvent dans le plan PH du même côté de l'axe X30, c'est-à-dire entre les
faces 43 et 63
ou entre les faces 47 et 67. Chaque angle 83 est défini, à la surface du nez
30, entre les
.. faces des zones 60 et 80 qui se trouvent dans le plan PH du même côté de
l'axe X30,
c'est-à-dire entre les faces 63 et 83 ou entre les faces 67 et 87. L'angle a3
est compris
entre 180 et 200 , en l'occurrence égal à 200 sur les figures, tandis que
l'angle f33 est
compris entre 160 et 180 , en l'occurrence égal à 160 sur les figures.
Quelle que soit la section longitudinale du nez 30 considérée, tous les angles
entre
.. faces planes voisines sont donc obtus. Les faces planes 41-61-81, 42-62-82,
43-63-83,
44-64-84, 45-65-85, 46-66-86, 47-67-87 et 48-68-88 qui sont situées, d'une
part, dans un
même plan PV, PI ou PH comprenant l'axe principal X30 et, d'autre part, du
même côté
de l'axe principal X30, sont inclinées les unes par rapport aux autres selon
des angles
obtus al, a2, a3, f31, f32 et 133 qui sont toujours compris entre 160 et 200 .
De plus, les
faces planes voisines d'une même zone 40, 60 ou 80 sont inclinées les unes par
rapport
aux autres d'au plus 60 , dans des plans perpendiculaires à l'axe X30, sans
définir de
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creux rentrant dans le nez 30. La surface importante des faces planes permet
une bonne
répartition des efforts à l'interface entre le nez 30 et la dent 10. La taille
des congés ou
zones de transition 35, 36, 37, 38, 49, 69 et 89 reliant les faces planes est
réduite au
maximum.
Ainsi, la géométrie particulière du nez 30, et donc la géométrie interne de la
partie
creuse 12 de la dent 10 qui découle de celle du nez 30, réduisent fortement
les
concentrations de contraintes internes au système 1 selon l'invention, ce qui
augmente sa
durée de vie.
En pratique, l'application de la force de cavage FC, a tendance à faire
basculer la
dent 10 sur son support-adapteur 20. Grâce au coincement des oreilles 14 dans
les
logements 24, ainsi qu'à la présence du plat de stabilisation formé par la
face 34, un
basculement critique de la dent 10 peut être évité. Avec l'usure du système
mécanique 1,
les interfaces de contact situées entre les oreilles 14 et les logements 24 et
entre
l'extrémité distale 33 du nez 30 et la partie 12 de la dent 10 ne sont plus
prédominantes.
En particulier, la paroi de l'évidement intérieur de la dent 10 est
susceptible d'appuyer très
fortement sur la partie inférieure du nez 30 sous l'action de la force Fc.
Tant que les jeux
entre la dent 10 et le support 20 sont faibles, le basculement permis de la
dent 10 l'est
aussi et les contraintes exercées aux interfaces de contact sont acceptable.
Lorsque le
jeu entre la dent 10 et son support 20 augmente, la partie 12 est susceptible
de se
fissurer, se déchirer ou éclater, rendant la dent 10 hors d'usage. Dans ces
conditions, il
est particulièrement avantageux de réduire les concentrations de contraintes
et ainsi
d'augmenter la résistance de la dent 10 à l'éclatement.
Le système mécanique 1 selon l'invention est bien adapté pour subir des forces
provenant de toutes les directions, en plus de la force de cavage Fc.
Lorsqu'une force est
appliquée sur la dent 10, le support 20 et la pièce d'usure 10 comprennent au
moins une
interface de contact parmi :
- une première interface de contact située entre chaque oreille 14 et le
logement 24
de réception de cette oreille 14,
- une deuxième interface de contact située entre la dent 10 et les faces
planes de la
zone 80 qui s'étendent sensiblement perpendiculairement à la force,
- une troisième interface de contact située entre la dent 10 et les faces
planes de la
zone 40 qui s'étendent dans le prolongement de la deuxième interface de
contact
suivant la direction proximale D31,
- une
quatrième interface de contact située entre la dent 10 et les faces planes de
la
zone 60 qui s'étendent dans le prolongement de la deuxième interface de
contact
suivant la direction proximale D31,
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une cinquième interface de contact située entre la dent 10 et la face plane
34.
En service, le nombre d'interfaces de contact simultanées est fonction, d'une
part,
de la direction de la force exercée sur la dent 10 et, d'autre part, de
l'usure de la dent 10
et/ou du support 20. Les interfaces de contact sont généralement sollicitées
dans un ordre
allant de la première interface de contact à la cinquième interface de
contact.
Par ailleurs, les éléments constitutifs du système 1 peuvent être conformés de
manière différente sans sortir du cadre de l'invention. En particulier, le nez
30 peut être
conformé selon différentes variantes détaillées ci-après. L'évidement
intérieur de la dent
est conformé en fonction de la géométrie du nez 30.
10 En variante
non représentée, le nez 30 présente uniquement un plan de symétrie
parmi le plan vertical PV ou le plan horizontal PH, ce plan de symétrie
incluant l'axe
principal X30.
Selon une autre variante non représentée, les zones 40, 60 et 80 ou certaines
de
ces zones du nez 30 peuvent présenter un profil transverse globalement
hexagonal. Dans
ce cas, en considérant différentes sections transverses à l'axe X30 dans ces
zones 40, 60
et 80 particulières, le nez 30 en section comporte six côtés principaux reliés
par des
congés arrondis.
Selon une autre variante non représentée, le nez 30 peut présenter un profil
transverse au moins en partie décagonal, dodécagonal, etc... Autrement dit, au
moins
certaines des zones 40, 60 et 80 peuvent présenter un nombre de faces planes
deux à
deux opposées qui est pair et supérieur à six.
Selon une autre variante non représentée, le nez 30 ne comporte par de zone
intermédiaire 60, mais uniquement des zones 40 et 80 comportant chacune au
moins six
faces planes.
Selon une variante non représentée, la zone médiane 60 du nez 30
comprend deux faces planes 61 et 65 perpendiculaires au plan vertical PV, de
préférence
deux faces planes 63 et 67 perpendiculaires au plan horizontal PH, et au moins
quatre
faces 62, 64, 66, 68 orientées autrement qu'à angle droit à la fois par
rapport au plan
vertical PV et par rapport au plan horizontal PH.
De préférence, le nombre de faces planes de la zone 40 est supérieur ou égal
au
nombre de faces planes ou vrillées de la zone 60, qui est supérieur ou égal au
nombre de
faces planes de la zone 80, qui est supérieur ou égal à six.
De préférence également, au moins certaines faces planes opposées de la zone
et/ou de la zone 80 sont parallèles deux à deux, de part et d'autre de l'axe
X30. Par
35 exemple, les
faces 43 et 47 peut être parallèles entre elles et au plan PV. Selon un autre
exemple, la zone 80 peut comporter six faces parmi lesquelles la face
supérieure 81
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orientée vers le haut 4 et la face inférieure 85 orientée vers le bas 5 sont
parallèles.
Avantageusement, la zone 80 comporte au moins six ou huit faces planes deux à
deux
parallèles.
En outre, le dispositif de liaison entre la dent 10 et le support 20 peut être
de tout
type adapté à la présente application.
Les caractéristiques techniques des différents modes de réalisation peuvent
être,
en totalité ou pour certaines d'entre elles, combinées entre elles. Ainsi, le
système
mécanique peut être adapté en termes de contraintes de fabrication et
opérationnelles.
Grâce à l'invention, la dent 10 et le support 20 sont conformés pour absorber
des
sollicitations de toutes natures et toutes directions, tout en réduisant les
zones
d'affaiblissement localisé et les phénomènes d'usure.
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