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VEHICLE DE TRANSPORT DE BETON FRAIS
La présente invention est relative à un véhicule de transport de béton frais, comprenant - une cuve d'agitation de béton, - des moyens d'entraînement qui sont capables d'entraîner la cuve en rotation autour d'un axe, dans un premier sens pour introduire le béton
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dans la cuve et l'agiter à l'arrêt et pendant le transport par le véhicule, et dans un deuxième sens, opposé au premier, pour décharger le béton de la cuve, - un châssis porteur supportant la cuve de façon que l'axe de rotation de celle-ci soit disposé dans un plan vertical, qui divise le châssis et la cuve en un premier côté, où la cuve est en rotation ascendante dans le premier sens de rotation, et en un deuxième côté, où la cuve est en rotation descendante dans ce premier sens de rotation,
et - au moins une paire de roues montées sous le châssis porteur, chaque paire de roues comportant une roue gauche et une roue droite situées de part et d'autre dudit plan vertical.
On connaît depuis longtemps des véhicules de ce genre et on peut citer à titre d'exemples, parmi de nombreux autres, le brevet USA-3112100.
Tous ces véhicules présentent toutefois un problème crucial qui est celui d'une tendance prononcée, par rapport à d'autres types de véhicules, au versage et au basculement latéral dans des conditions de route extrêmes, comme par exemple un virage à trop grande vitesse ou dans une route à dévers.
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La présente invention a pour but de mettre au point un véhicule de transport de béton qui surmonte ces inconvénients, d'une manière simple et peu coûteuse. Ce véhicule peut être un véhicule existant qui est modifié suivant l'invention pour résoudre le problème posé ou un véhicule construit dans ce but.
On résout ce problème, suivant l'invention, par un véhicule de transport de béton frais tel que décrit au début, ce véhicule comprenant en outre au moins une roue supplémentaire montée sous le premier côté susdit du châssis et capable de supporter le châssis porteur sur un sol lorsque la cuve tourne dans ledit premier sens de rotation. Par cette roue supplémentaire, le véhicule est mieux équilibré.
Il faut en effet noter que la cuve servant au transport du béton tourne dans un sens bien déterminé pour son remplissage. Elle tourne dans le même sens pendant le transport routier, afin de maintenir le béton en agitation et de maintenir son homogénéité. Dans les pays où la circulation routière s'effectue à droite, comme la Belgique, la France, l'Allemagne, etc., ce sens de rotation est horlogique, pour un observateur placé à l'arrière du convoi.
C'est uniquement lors du déchargement du béton sur chantier, donc à l'arrêt, que l'on inverse le sens de rotation. Tout d'abord, il faut savoir que la rotation de la cuve chargée de béton est réalisée par une installation hydraulique de forte puissance, accouplée à un réducteur mécanique (sorte de boîte de vitesses), qui fournit le couple nécessaire au point central d'entraînement de la cuve. Ce couple d'entraînement peut atteindre environ 70.000 Nm, suivant la quantité et le type de béton transporté.
La réaction de ce couple de rotation est absorbée par le châssis porteur (camion, remorque ou semi-remorque), et, en chaîne, par la suspension, les pneumatiques et enfin par la route.
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Lorsque la cuve est en rotation pour l'agitation du béton contenu, une surcharge latérale spécifique au véhicule, quelle que soit la marque ou le type de châssis et de cuve, est donc créée et elle peut être constatée tant à l'arrêt du véhicule que durant son déplacement. Le mouvement d'agitation est quant à lui indispensable pendant le transport pour maintenir la plasticité et la qualité du béton chargé chez le fabricant.
Il faut observer que les pneus qui équipent le plus souvent les véhicules actuels ont une capacité de charge limitée.
Par exemple, pour un essieu complet à deux roues avec montage de pneus simples et larges de type 425/65 R 22,5, la capacité de charge maximale est fixée par le constructeur de pneumatiques à 5.250 kg par pneu, à une vitesse de 90 km/h. Dans le cas d'un véhicule à bétonnière, le pneu gauche peut déjà être chargé à 6.000 kg, uniquement à cause de la surcharge latérale due au mouvement rotatif d'agitation de la cuve.
L'effet de surcharge latérale est de plus amplifié par d'autres facteurs et phénomènes physiques, bien réels et inévitables : a) le béton est un matériau de construction de masse volumique relativement élevée, pouvant atteindre environ 2.400 kg/m3. Lors du transport, la cuve tourne.
Par cet effet de rotation, une partie du béton transporté a tendance à adhérer à la paroi de la cuve, ce qui provoque son élévation latérale, avec comme résultat non seulement un déplacement du centre de gravité de la masse de béton vers le haut (alors que cette hauteur de centre de gravité est déjà assez importante lorsque la cuve est à l'arrêt), mais aussi vers le côté, en l'occurrence le côté gauche du véhicule dans le cas d'une cuve à sens de rotation horlogique.
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b) une force centrifuge est engendrée lors d'un virage du convoi. Si le véhicule aborde un virage à droite, une force centrifuge va naître, qui aura tendance à entraîner le véhicule ainsi que son contenu (béton plus ou moins mouvant) vers l'extérieur du virage.
L'application de cette force centrifuge est d'autant plus nuisible dans le cas d'une cuve mélangeuse de béton que, comme expliqué plus haut, la hauteur du centre de gravité de celui-ci est déjà, par conception, relativement haute.
Le déplacement latéral de la masse de béton par l'effet de la force centrifuge provoque lui aussi un déplacement latéral du centre de gravité, qui amplifie l'effet de surcharge latérale déjà causé par la rotation de la cuve. Enfin, il ne faut pas oublier que la grandeur de la force centrifuge, qui a les effets que l'on sait sur le comportement du convoi et son chargement, est directement proportionnelle à la vitesse du véhicule et au rayon de courbure du virage. c) à cause du principe de gravité, la masse mouvante du béton transporté peut aussi se déplacer dans le sens longitudinal. En descente, l'essieu ou les essieux avant du convoi sont plus chargés (en plus de la surcharge latérale). En palier, tous les essieux supportent la charge normale (sans tenir compte de la surcharge latérale).
En montée, la masse de béton se déplace vers l'arrière de la cuve : il arrive même souvent que le béton déborde de l'arrière de la cuve, alors que celle-ci se trouve en rotation d'agitation. L'essieu ou les essieux arrière subissent alors une surcharge importante, qui s'ajoute à la surcharge latérale. d) l'énergie nécessaire à faire tourner la cuve chargée de béton peut être fournie soit par un moteur indépendant, soit par le moteur du camion porteur ou du tracteur, par l'intermédiaire d'une prise de force.
Dans ce dernier cas, une accélération du régime du moteur du véhicule
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porteur ou tracteur (par exemple lors d'un passage de vitesse) provoque une accélération du régime de rotation de la cuve chargée en béton, d'où la naissance d'un couple supplémentaire assez brusque et par conséquent d'un nouveau déplacement latéral du centre de gravité.
Par l'action conjuguée de la hauteur du centre de gravité, de son déplacement latéral pour toutes les raisons expliquées plus haut, de la force centrifuge et de celle d'autres facteurs (exemple : route ou chemin en dévers, etc. ), un véhicule à bétonnière est donc susceptible de basculer facilement sur le côté en cas d'inexpérience, d'inattention ou de conduite inappropriée du chauffeur. Par contre, par l'agencement suivant l'invention, d'une roue supplémentaire sous le châssis porteur du côté où la surcharge latérale est constatée, par exemple du côté gauche dans le cas d'une rotation horlogique de la cuve, cette surcharge latérale peut être absorbée de manière à mieux équilibrer le véhicule.
Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, ladite au moins une roue supplémentaire est montée sous le châssis porteur de manière à pouvoir être relevée du sol lorsque la cuve contient une charge de béton restreinte à nulle. Ainsi avantageusement on peut limiter l'usure des pneus de ces au moins une roue supplémentaire qui n'ont pas ou peu d'utilité de stabilisation du véhicule, lorsque la cuve d'agitation est à vide ou avec une charge restreinte.
Suivant une forme particulièrement avantageuse de l'invention, le plan vertical, dans lequel l'axe de la cuve d'agitation est situé, divise longitudinalement le châssis de façon que transversalement le premier côté susdit ait une largeur supérieure audit deuxième côté. Par un léger décalage latéral, dans le sens opposé à celui subissant la surcharge, du plan vertical dans lequel est localisé l'axe de la rotation de la cuve,
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on peut aussi contribuer à contrebalancer cette surcharge latérale mentionnée précédemment, par déplacement du centre de gravité de la cuve.
Plusieurs formes de réalisation de l'invention sont indiquées dans les revendications annexées.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description, donnée ci-après à titre non limitatif, avec référence aux dessins annexés.
La figure 1 représente une vue arrière d'un camion supportant une cuve d'agitation de béton.
La figure 2 représente une vue en perspective schématique d'une semi-remorque à cuve d'agitation de béton qui va être équipée d'une roue supplémentaire, conformément à l'invention.
La figure 3 représente une vue en perspective d'un système de montage d'une roue supplémentaire suivant l'invention sous le châssis d'un véhicule.
La figure 4 représente une vue latérale de la roue supplémentaire suivant la figure 3, à l'état de fonctionnement.
La figure 5 représente une vue latérale d'une roue supplémentaire suivant l'invention, à l'état relevé.
Sur les différents dessins, les éléments identiques ou analogues sont indiqués par les mêmes références.
Le véhicule de transport suivant l'invention peut être un camion, une remorque ou une semi-remorque. Tout véhicule convient dans la mesure où il peut porter une cuve d'agitation de béton capable de tourner sur son axe pendant le déplacement du véhicule. Sur les figures annexées ce véhicule est une semi-remorque 1. La cuve d'agitation 2 est une bétonnière usuelle qui est montée de manière courante sur le châssis 3 de la semi-remorque 1 de façon à pouvoir
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pivoter autour de l'axe de rotation 4 disposé en oblique dans un plan vertical 5.
Des moyens d'entraînement permettent d'entraîner la cuve 2 en rotation autour de son axe. Ces moyens d'entraînement sont connus en soi et seuls certains éléments du système ont été représentés, par exemple le support 6 sur lequel est monté un réducteur mécanique, qui est entraîné d'une manière connue par une installation hydraulique de forte puissance et qui fournit le couple nécessaire au point central d'entraînement de la cuve. Des galets 7 et 8 montés de manière à pouvoir tourner librement à l'arrière du châssis supportent une extrémité de la cuve 2 en coopérant avec une bande de roulement 9 prévue sur celle-ci.
De cette manière l'axe de rotation est situé sur le châssis de façon à descendre de l'arrière vers l'avant en oblique, dans un plan vertical 5 qui partage longitudinalement le châssis, et aussi la bétonnière, en deux côtés, que l'on appellera le côté gauche et le côté droit.
Les moyens d'entraînement sont agencés d'une manière courante de manière à permettre à la cuve de tourner dans deux sens de rotation opposés. Le premier sens indiqué par la flèche F1 permet, dans l'exemple illustré, l'introduction du béton dans la cuve et son agitation à l'arrêt ou pendant le transport. Lorsque la cuve tourne dans le sens opposé à F1, on peut décharger le contenu de la cuve.
Du côté gauche de la cuve d'agitation 2, pendant le mélange du béton contenu, la cuve est en rotation du bas vers le haut, ce qu'on appellera une rotation ascendante. Par contre, du côté droit de la cuve, celle-ci est en rotation descendante.
Plusieurs paires de roues 10 sont enfin montées sous le châssis porteur 3 et chaque paire de roues présente une roue gauche 11 ou 12
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et une roue droite 13 ou 14 situées de part et d'autres du plan vertical 5.
Ainsi qu'il ressort de la figure 1, à l'arrêt du véhicule et de la cuve, le centre de gravité 15 de l'ensemble est situé en position relativement élevée, dans le plan vertical 5 par où passe l'axe de rotation 4 de la cuve. Lorsque la cuve est entraînée en rotation dans le sens F1, la masse de béton contenue dans la cuve, déplacée par adhérence vers le côté gauche de la cuve, et la réaction au couple de rotation, impriment un déplacement du centre de gravité vers la gauche en 16. Ce décalement a pour effet de déplacer latéralement vers la gauche la force verticale 17 due à la charge. A cela peuvent s'ajouter, en marche, des forces centrifuges supplémentaires variables en cas de virage du camion vers la droite.
La résultante entre les diverses forces centrifuges appliquées 18 et la charge du véhicule 17 est représentée par une résultante 20 qui agit sur le camion à partir d'un centre de gravité élevé et décalé vers la gauche, ce qui a pour effet des conditions favorables à un basculement du véhicule dans des circonstances extrêmes.
Le déplacement latéral du centre de gravité de la masse de béton en agitation a pu être très clairement vérifié au moyen d'une bétonnière sur semi-remorque, chargée de 11 m3 de béton (= capacité nominale de la cuve) et soumise à une série de pesages. L'évolution des masses constatées à différents endroits de ce convoi, suivant que la cuve est en rotation ou ne l'est pas, ressort du tableau 1 ci-dessous. Ce test a été réalisé sur une bascule adéquate, avec le véhicule à l'arrêt. Les poids indiqués ne tiennent donc pas compte des influences supplémentaires citées plus haut.
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TABLEAU 1 A) Masses relevées sous les roues gauches de l'attelage
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<tb>
<tb> Cuve <SEP> à <SEP> l'arrêt <SEP> Cuve <SEP> en <SEP> rotation
<tb> ( <SEP> 2 <SEP> t/min)
<tb> Roue <SEP> avant <SEP> gauche <SEP> tracteur <SEP> 3. <SEP> 150 <SEP> kg <SEP> 3. <SEP> 250 <SEP> kg
<tb> Tracteur <SEP> cpl. <SEP> Côté <SEP> gauche <SEP> 12.200 <SEP> kg <SEP> 13.150-13. <SEP> 600 <SEP> kg
<tb> Train <SEP> cpl. <SEP> Côté <SEP> gauche <SEP> 22.250 <SEP> kg <SEP> 24.000-24. <SEP> 500 <SEP> kg
<tb> 2 <SEP> essieux <SEP> arrière <SEP> semi-10. <SEP> 950 <SEP> kg <SEP> 11.800-12.
<SEP> 000 <SEP> kg
<tb> remorque <SEP> côté <SEP> gauche
<tb>
B) Masses relevées sous les roues droites de l'attelage
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<tb>
<tb> Cuve <SEP> à <SEP> l'arrêt <SEP> Cuve <SEP> en <SEP> rotation
<tb> ( <SEP> 2 <SEP> t/min)
<tb> Roue <SEP> avant <SEP> droite <SEP> tracteur <SEP> 2.850 <SEP> kg <SEP> 2.750 <SEP> kg
<tb> Tracteur <SEP> cpl. <SEP> Côté <SEP> droit <SEP> 12.700 <SEP> kg <SEP> 11.550-11. <SEP> 850 <SEP> kg
<tb> Train <SEP> cpl. <SEP> Côté <SEP> droit <SEP> 21.900 <SEP> kg <SEP> 19.950-20. <SEP> 200 <SEP> kg
<tb> 2 <SEP> essieux <SEP> arrière <SEP> semi-10. <SEP> 400 <SEP> kg <SEP> 9.
<SEP> 700 <SEP> kg
<tb> remorque <SEP> côté <SEP> droit
<tb>
Ainsi qu'il ressort en particulier de la figure 2, dans l'exemple illustré, on a prévu une roue supplémentaire 21 destinée à être montée sur le côté gauche du véhicule représenté, c'est-à-dire celui présentant une surcharge latérale lorsque la cuve 2 tourne dans le sens F1.
Cette roue supplémentaire peut être pourvue d'un pneu simple ou de pneus jumelés, elle peut être freinée ou non, orientable ou non, relevable ou non. On peut aussi envisager du même côté du châssis plusieurs roues supplémentaires agencées l'une derrière l'autre.
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Ainsi qu'il ressort des figures 3 à 5, la roue supplémentaire 21 peut être montée de manière courante directement sous le châssis. On peut bien sûr également envisager un montage indirect, par exemple par l'intermédiaire d'un essieu. Le montage peut être exécuté de n'importe quelle manière appropriée, par exemple à l'aide d'une suspension mécanique, pneumatique, hydraulique, hydropneumatique, en caoutchouc, à lames, à barre de torsion, etc.
Dans l'exemple illustré sur les figures 3 et 4, la roue est montée sur une traverse 24 boulonnée ou soudée au châssis 3, par l'intermédiaire de deux bras articulés 25 et 26. La roue est également suspendue au châssis 3 par une suspension pneumatique 27. Le pneumatique 22 est monté sur une roue 21, elle-même montée sur un moyeu 23 et la roue peut être freinée par un système formé d'un pot de freinage 28 et d'un amortisseur 29 porté par la traverse 24.
Dans l'exemple illustré sur la figure 4, on a en outre prévu, en variante, un système pour relever la roue 21 en cas de non-utilisation.
Ce système est représenté en traits interrompus. Il comprend un levier coudé 30 articulé entre ses deux extrémités sur le bras 25 par l'intermédiaire d'une bielle 31. A une de ses extrémités, le levier coudé 30 est relié à un coussin pneumatique 32, qui dans la position représentée est écrasé. A son autre extrémité, le levier coudé 30 présente une plaque d'appui 33.
Lorsque, comme il est illustré sur la figure 5, le coussin de la suspension pneumatique 27 est écrasé et le coussin pneumatique 32 est dilaté, la plaque d'appui 33 entre en contact avec par exemple l'axe de la roue 21, et relève celle-ci de façon qu'elle ne soit plus en contact avec le sol.
Il doit être entendu que la présente inventton n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus et que bien
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des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre des revendications annexées.