Le TRIPOP

Pour bien savoir de quoi on parle !

Dans le vocabulaire du machinisme tracteur, on distingue en général les outils selon 3 catégories :

1. Matériel traîné : attelé par un timon ou chaîne. L’outil traîne par terre, ce qui limite :

• le déplacement entre parcelles (sans ravager les abords).
• le choix de « tournières » enherbées.
• la possibilité de manœuvre.
• le type d’outils compatibles avec ce système (contraintes mécaniques, ex : outil à dents).

2. Matériel porté : attelé sur le relevage 3 points du tracteur, c’est le plus courant.
Le relevage permet de varier la hauteur de travail. Des roues ou patins de terrage sur les outils servent de butées de profondeur maximale. Il y a beaucoup de porte-à-faux : pour les outils lourds ou longs, on arrive aux limites du système. En ce qui nous concerne : les chevaux n’ont pas de relevage intégré, donc : ça marche pas !

3. Matériel auto-porté : c’est un outil traîné complémenté d’un système de relevage intégré.
On peut faire varier la profondeur de travail et relever l’outil du sol pour les déplacements et manœuvres. L’outil est attelé via un timon rigide, qui sert à la traction, la direction, les marche-arrières. Le timon supporte une partie du poids pour les outils équipés de 2 roues ; il est libre pour les outils stables (sur 3 roues ou plus). Ce type d’outil devient plus complexe que les précédents : articulations, hydraulique, roues. Ce qui génère un surcoût. (Utilisé pour les outils encombrants et lourds, par exemple en grande culture).

En traction animale :

On distingue 2 systèmes d’attelage :

• Le système de la « traîne directe » : c’est le plus simple, rapide, rudimentaire et à l’origine le plus répandu : on accroche l’outil directement au palonnier* par l’intermédiaire d’une chaîne + crochet.

Avec ce système on ne travaille qu’en traction, pas de marche arrière et on se débrouille pour les demi-tours. Ça marche très bien pour les petits outils qu’on peut manipuler facilement (et qu’on peut notamment mettre sur un traîneau de transport) exemple : bineuse type Néo-Planet.

Ça marche aussi très bien pour d’autres outils plus gros, sur des fermes où toutes les parcelles sont attenantes, avec la place pour être toujours en marche avant.
Remarque : en l’absence de roues ou patins, on gratte les chemins et on fatigue inutilement chevaux et matériel.

Pour les outils roulants, ça peut être dangereux car l’outil peut toucher l’animal dans les descentes ou lors des arrêts, (même au plat, avec l’inertie). L’utilisation de frein manuel résout ce problème, mais sa manipulation demande une attention sans erreur possible. Sur certains outils agraires, des solutions de freinage rudimentaires existent pour le transport du matériel : patin à mettre sous l’une des roues, pour la bloquer et empêcher tout emballement de l’outil.

• l’attelage rigide :

• par limonières (un seul cheval), appelés brancards, quand ils sont indépendants entre gauche-droite.
• par timon pour l’attelage en paire (2 chevaux) ou à plus.

Les machines sont ainsi manœuvrables, reculables et sécurisées pour les arrêts et les descentes légères. Les harnais sur les chevaux sont plus complexes : ils permettent de retenir et aussi de pousser en arrière ; la partie rigide timon ou limonière fait le lien vers la machine qui ne peut alors plus se rapprocher de l’animal (on peut apparenter ce type d’attelage aux outils tracteur traînés qui sont attelés par timon rigide).

Côté machine :

Dès qu’on veut régler la profondeur de travail (terrage) et relever un outil pour les transports ou manœuvres, on a un système apparenté au type « auto-porté » qui se décline en deux solutions :

• Avec 2 roues : attelage rigide avec limonières ou timon (ex : Néo-Bucher - photos ci-dessous).

On doit correctement équilibrer la machine pour ne pas faire supporter des appuis trop importants sur le dos et sur le ventre de l’animal. Cet équilibre est difficile à trouver puisqu’il dépend de plusieurs paramètres : relevé ou au travail, types d’outils utilisés et réglages, des pentes et irrégularité de terrain.

• Avec 3 roues ou plus : on a un outil stable. On peut l’atteler en traîne directe ou en limonières/timon. On soulage l’animal des appuis liées à l’équilibre de la machine et on ouvre la possibilité de régler indépendamment le terrage sans varier l’angle d’attaque (ex : POP4 ci-dessous).

Outils :
• Des outils de même largeur.
• Régler l’attaque et la profondeur de travail facilement.

Relevage :
• Relevage intégré, si possible manuellement et par système mécanique.
• L’opération de relevage doit pouvoir se faire facilement et rapidement (10 secondes).
• L’attelage et l’inter-changement d’outils doit être facile, sans forcer et rapide (éviter l’ajustement manuel des outils).
• Pouvoir atteler des outils posés à même le sol (sans palettes) et qui peuvent être de biais.

Motricité :
• Traction avec 2 chevaux, qui marchent de chaque côté de la planche travaillée.
• Attelage rigide avec timon.
• Direction assurée par les chevaux (essieu avant), essieu arrière non-directeur.
• Pouvoir tourner dans des tournières d’environ 6m de large.
• 4 roues : 2 essieux qui enjambent la planche, essieu avant à bascule.
• Frein mécanique (à pédale + blocage pour stationnement).
• Moyeux de roues à roulement à billes.
• Grandes roues pour un bon franchissement des irrégularités de terrain : roues pneumatiques 3 bandes : compromis entre roulage et absorption des chocs.

Meneur :
• Position arrière du meneur et attelage ventral des outils.
• Facilité d’accès aux commandes pour les opérations courantes (réglages, relevage).
• Possibilité de marcher ou de monter sur une plateforme arrière ;
• Plateforme avec siège demi-assis et balustrade. Montée/descente facile.

Mécanique :
• être attentif au dimensionnement des sections utilisées pour réduire le poids total.
• Réduire les frottements dans les assemblages.
• Durabilité des montages.
• L’entretien doit être facile.

Au départ du projet, le porte-outil POP4 devait permettre d’atteler aussi bien des outils de préparation de sol, que des barres de binage.

De par sa conception actuelle, il y a trois contraintes qui empêchent l’attelage d’outils de préparation de sol :
• les roues folles à l’arrière limitent l’espace utile sous le châssis (elles viennent sous le châssis dans les marche-arrières et les manœuvres).
• le système de relevage hydraulique n’arrive pas en l’état à porter les outils trop lourds. Ce système, de type « tracteur », porte les outils en porte-à-faux, ce qui aggrave les efforts qu’il doit encaisser pour les outils encombrants et longs. Obligeant alors à le sur-dimensionner.
• l’extraction latérale des outils oblige à avoir des chariots amovibles à roulettes et une dalle plane. Le système d’attelage à triangle vertical est encombrant en hauteur, ce qui limite la hauteur maximale des outils.

À noter : le système de correction de trajectoire dirigé au pied est indispensable en binage, mais il ne l’est pas pour la préparation de sol.

À l’issue d’un an et demi d’utilisation, en été 2020, il est considéré que :
• le POP4 est un porte-outil de binage (voir gamme d’outils dédiés)
• la géométrie, la cinétique et certains assemblages pourraient être améliorés ou ré-étudiés, à l’occasion de la construction d’une version 2 avec remobilisation du groupe de R&D.
• il faudra concevoir une ou des machines différentes pour la préparation de sol.

Suite à l’expérience d’utilisation et de construction du POP4 et en vue de la conception d’une ou plusieurs machine(s) de préparation de sol, certains éléments sont remis en cause, pour des raisons de simplification ou la volonté d’expérimenter d’autres solutions techniques :
• le système de correction de trajectoire, les roues folles arrière et le timon non articulé.
• l’attelage / dételage des outils en latéral.
• le triangle d’attelage vertical.
• le système de relevage hydraulique au profit d’un système mécanique.
• les bagues en polymère dans les liaisons rotatives.
• le timon double au profit d’un timon simple.

Retrouvez plus d’informations sur le POP 4 sur notre page web dédiée.

Une réflexion ouverte sur les possibilités techniques.

3 systèmes étudiés :

• Outils indépendants, avec timon, relevage, roues, freins, à atteler avec les chevaux :

tous les outils « anciens » sont sur ce modèle-là. Cela permet d’avoir un châssis spécifiquement dimensionné par usage (donc pertinent vis à vis du poids embarqué). L’attelage-dételage aux chevaux peut se faire rapidement si l’on prévoit un maître-palonnier* et un joug* facilement amovibles.
Cependant, la multiplication de tous les équipements (roues, moyeux, frein, système de relevage) par le nombre d’outils souhaités serait onéreuse en matière première et en temps de fabrication propre à chacun des outils. Cette piste a été écartée.

• Un avant train et des outils à atteler par liaison rigide :

ce compromis aurait pu permettre de mutualiser en un même avant-train, un essieu freiné et le système de relevage. Les essieux arrière sur chacun des outils auraient été conçus individuellement et en intégrant une articulation de relevage (à relier au système de relevage principal). Les dispositifs de couplage rigide entre avant-train et outils semblent difficiles à mettre en œuvre facilement avec les contraintes d’usage fréquent, rapidité de l’opération et sans dételer les chevaux. L’inter-changement d’outils et la conception du système s’annonçait fastidieuse.

Voir les articles du blog d’hippotèse :

• Chariot hippomobile à avant train amovible (partie 1)
• Chariot hippomobile 4 roues à avant train amovible (partie 2)

• Un porte-outil et des outils :

Des outils attelés en ventral, avec un système d’attelage par triangle horizontal, relevage intégré au porte-outil, outils extractibles par l’arrière.
Cette solution permet d’apporter certaines réponses aux problèmes cités ci-dessus.

C’est le système qui a été retenu, malgré des inconvénients :

1. les choix de conception pour les outils risquent d’être arbitrés en raison des contraintes du porte-outil et non en faveur de l’efficacité de travail attendue.

2. les possibilités de développement d’autres outils sont jalonnées : ça verrouille à demeure le poids et l’encombrement maximal (largeur, longueur et hauteur) que le porte-outil pourrait embarquer (cela oblige à concevoir les outils et le porte-outil conjointement).

3. on embarque toujours le même poids de porte-outil, et ce parfois inutilement : son dimensionnement est conçu pour les outils les plus lourds et encombrants. Il se trouve surdimensionné de manière incontestable pour les outils plus petits et légers.

Différents systèmes de relevage mécaniques :

Dans le but d’essayer de se passer des solutions actuelles, en apparence « de facilité » (hydraulique avec pompe électrique et batteries, hydraulique manuel ou avec accumulateur entraîné par l’avancement, vérin électrique) les pistes suivantes ont été envisagées :

• béquille à manivelle (vis trapézoïdale) indépendante ou montée en série avec entraînement par pédalier de vélo
• Palans à chaîne
• Bras de levier, avec assistance par ressort : c’est ce système qui a été retenu.

Pour plus de photos, voir aussi l’album "Croquis" sur Flickr.

Essieu avant :

• Freins à tambours commandés par câble : les freins à tambours permettent un freinage souple même à basse vitesse. Ils sont placés sur les roues avant. La pédale de frein sera au centre de la plateforme arrière.
• Essieu bascule : pour garder les 4 roues toujours au sol dans les ruptures de pente prises en biais.
• Le système de direction est pensé pour avoir un rayon de braquage court.
• Les moyeux de pivot de direction sont à roulements coniques avec bagues d’étanchéité et graisseur.

Transmission des forces de traction et de direction :

• La hauteur et la position du maître-palonnier permet d’avoir le bon angle de traction (traits* – collier).

• Le timon est réglable en longueur.
• Le joug* et le maître-palonnier* sont amovibles facilement.
• Les butées de directions sont indicatives et demandent une attention dans le menage.
• Le pivot de bascule de l’essieu avant est équipé d’une butée à bille + bague d’étanchéité.
• Les branches du parallélogramme avant sont proches de l’horizontal quand les outils sont au travail.
• La force de traction est transmise aux outils par l’intermédiaire du châssis triangle.

Liaisons pivots :

Les assemblages à pivots (parallélogramme avant, essieu arrière, plateforme, pivot d’essieu bascule, pivots de timon) sont réalisés acier contre acier avec graisseurs.

Outils complémentaires, placés à l’arrière du porte-outil pour être utilisés en combinaison avec les outils principaux.

Fonctions :

En planches permanentes, la planche est surélevée d’une dizaine de centimètre par rapport aux passe-pieds ; chaque passage d’outil entraîne l’effondrement de ses bords latéraux.
Pour l’éviter, on a deux solutions : soit des déflecteur au niveau des parties travaillantes pour encadrer la terre (comme sur le Vibroplanche), soit des éléments à l’arrière qui reforment les bords après le passage de l’outil principal en récupérant la terre tombée dans les passe-pieds (comme les disques du Cultibutte). Cette deuxième solution avec les disques est retenue car elle est plus polyvalente :
• elle peut être utilisée facilement avec tous les outils si on en fait un équipement du porte-outil, indépendamment des outils ventraux.
• elle devrait générer moins de frottement (donc de tirage) que les déflecteurs.
• cette paire de disques de maintien de planche peut venir se substituer à celle de la troisième poutre de la Butteuse : dans les outils du triptyque*, les côtes de montage et d’utilisation montrent un espace inter-disques presque identique entre la dernière paire de disques de la Butteuse et celle du Cultibutte).

Fonctionnement, positions et réglages :

Les disques sont fixés sur des supports triangle montés sur pivots, à l’arrière du châssis du porte-outil. Il y a plusieurs positions de travail en fonction de l’utilisation : pivot libre, verrouillé ou escamoté. Les montants de disques sont réglables en hauteur par chevilles, les patins de terrage sont amovibles. Il est également possible de rapprocher les supports-triangle en cas de besoin particulier (buttage étroit).

Les disques utilisés font 510 mm de diamètre (au lieu de 610 mm pour le Cultibutte et 450 mm pour la Butteuse à planche). Les moyeux, les coupelles et les montants sont sous-dimensionnés par rapports aux outils du triptyque* (les étançons* sont en tube carré de 40 x 3, les moyeux proviennent du déflecteur du Vibroplanche, les coupelles passent de 10 à 6 mm d’épaisseur).

La hauteur des montants de disques est à régler en fonction du terrage voulu sur l’outil principal. L’objectif est d’avoir les supports-triangle proches de l’horizontal pour conserver le bon angle d’attaque des disques. La butée basse des supports-triangle permet de relever les disques en même temps que le porte-outil.

Trois positions de fonctionnement

Le maintien de planches :
• Les patins en bas des montants permettent aux disques de suivre le sol dans les passe-pieds sans les creuser. Les patins sont plus longs à l’arrière (par rapport à ceux du Cultibutte) pour pouvoir glisser aussi en marche arrière sans se piquer dans le sol en cas de reculée involontaire.
• Le pivot des supports triangle est laissé libre : c’est leur propre poids qui agit, ils se relèvent si besoin.

Utilisation en disques arrière de butteuse, en complémentarité avec l’outil Butteuse-TRIPOP :
• Le pivot des supports triangles est verrouillé.
• Les patins de terrage sont escamotés pour permettre aux disques de prendre plus de terre.

Escamotage rapide :
On peut relever complètement les disques et leur support-triangle, par basculement. C’est nécessaire pour atteler et dételer les outils ventraux. Le système de maintien de la position haute sera un chevillage ou une chaîne.

• Araire : ancêtre de la charrue, pic simple sans versoir.

• Batterie de disques : enfilade de disques montés sur un même arbre.

• Brabans : charrue réversible à traction animale

• Etançons : partie verticale qui relie le soc au châssis = montant de dent

• Joug : pièce rigide à l’avant du timon qui sert à réunir les 2 animaux en les maintenant écartés. Le joug est articulé par rapport au timon, il sert à le diriger et à retenir la machine dans les descentes et les arrêts (la fonction est la même qu’en attelage bovin « au joug » mais la pièce est totalement différente).

• Maître-palonnier : réuni plusieurs palonniers en un seul point de traction pour l’attelage à plusieurs chevaux.

• Palonnier : pièce de bois ou de métal situé à l’arrière de l’animal. Il réunit les traits gauche et droite, en un seul point de traction avec un équilibrage G/D par effet balance.

• Ressuyage : un sol ressuyé, c’est le moment où l’eau de pluie ou d’irrigation s’est suffisamment infiltrée et diffusée dans le sol pour qu’il soit possible de correctement biner ou faire de la préparation de sol.

• Siège demi-assis : développé sur plusieurs outils d’Hippotèse et dans différentes configurations, cet appui-fesses permet de garder l’équilibre tout en maintenant un appui sur ces jambes pour rester alerte. De plus, les jambes ont un effet suspension pour soulager le dos de cahots.

• Tournières : zone de manœuvre pour se retourner au bout de chaque planche.

• Traits : en cuir, chaîne ou corde, ils servent à transmettre la force de traction, entre le collier (ou bricole) au palonnier. Il y a un trait de chaque côté de l’animal.

• Triptyque de L’Atelier Paysan : ensemble des 3 outils dédiés à la préparation de sol en planches permanentes. Il comprend la Butteuse à planche, le Cultibutte, et le Vibroplanche (en deux versions possibles : Vibroplanche à dents ou Vibroplanche à étoiles).

Dans le texte, on dit souvent « cheval » pour « animal de trait » par abus de langage, (parce que les fermes engagées dans cette R&D travaillent avec des chevaux) ; ça pourrait être des mûle-t-s, des bovidés ou des ânes. Par contre, le dimensionnement et le type d’outils doit être adapté aux efforts de traction et vitesses de travail de chacun.