Brevet FR2250611A1 — publié le 19750606

La présente invention concerne un pistolet pneumatique pour enfoncer des éléments de fixation tels que clous et pointes métalliques. On sait que les pistolets modernes pour enfoncer des éléments de fixation, en particulier les machines à clouer et les machines à piqueur avec des pointes métalliques, sont dotées d'un système d'actionnement à air comprimé basé essentiellement sur la présence d'un réservoir d'air comprimé à grande capacité (placé généralement dans la poignée du pistolet), d'un cylindre ouvert par le haut et dans lequel est logé, de manière à pouvoir se mouvoir, un piston actionnant le petit marteau qui expulse les moyens de fixation (lesquels sont amenés un par un dans un canal de guidage ou de décharge approprié par un chargeur ou un magasin doté d'un organe de -poussée chargé élasticuement) et des moyens à soupape qui peuvent se mouvoir sur commande, entre une position de fermeture et une position d'ouverturede la communication entre ledit réservoir et ltextrémité supérieure ouverte du cylindre. Le déplacement des moyens à soupape vers la position d'ouverture provoque évidemment la brusque application dune forte pression sur le piston actionnant le petit marteau qui est, en conséquence, poussé avec une force et une vitesse considérables contre le sommet de 11 élément de fixation (clou, pointes, etc.) qui se trouve logé à ce moment dans le canal de décharge. Cet élément de fixation est ainsi expulsé immédiatement de ce canal et enfoncé avec force dans la matière à laquel- le il est destiné. Pour rendre olus prompte et efficace ltapplication de la pression d'air sur le piston actionnant le petit marteau, les moyens à soupape qui ouvrent t ferment la communication entre le cylindre et le réservoir, sont d'ordinaire installés immédiatement au-dessus de ltextrémité ouverte du cylindre et ils reçoivent un mouvement le long de l'axe de ce cF are de fa çon cue leur aéplacement vers la position d'ouverture provoque immédiatement l'exposition du piston à la pression totale de l'air comprimé contenu dans le réservoir. Les moyens à soupape précités sont en général constitués par une soupape à piston, munie de sa propre chambre de guidage, sui es; normalement maintenue dans sa position de ermeture par la poussée exercée vers le bas sur son extrémité supérieure, par l'air comprimé du réservoir. Cet air, au repos, remplit ltextré- mité supérieure de la chambre de guidage de la soupape à piston, à travers un conduit de raccordement approprié qui est muni de moyens de contrôle associés à la détente du pistolet. Le déplacement de cette soupape à piston vers la position d'ouverture est habituellement obtenu en utilisant la poussée vers le haut qu'exerce constamment l'aiScomprimé contenu dans le réservoir sur un bord périphérique annulaire, faisant saillie latéralement par rapport à l'extrémité supérieure ouverte du cylindre, dont l'extrémité inférieure de la soupape est munie. Lorsque la soupape est fermée, cette poussée vers le haut est nettement surpassée par la poussée exercée vers le bas sur l'extrémité supérieure de la soupape et ne peut donc provoquer l'ouverture de la soupape, étant donné que la surface active ce bord annulaire est nettement inférieure à la surface active de l'extrémité supérieure de la soupape (par "surface active" on entend la surface exposée à l'action de poussée axiale de l'air comprimé).En agissant sur la détente, et par -nséquent sur les moyens de contrôle qui lui sont associés, de ~nièce à interrompre la communication-entre le réservoir et l'extrémité supérieure de la chambre de guidage de la soupape, et à mettre au contraire cette dernière en communication avec une vidange, la poussée vers le bas est annulée, ce qui permet à l'air comprimé d'agir sur le bord annulaire de la soupape de manière à la soulever suffisamment pour rendre possible l'application de l'air comprimé à toute la surface inférieure de la soupape. Cette dernière s'ouvre très vite et l'air comprimé s'introduit également très vite dans le cylindre pour exercer l'action de pcussée vou- lue sur le piston qui actionne le petit marteau. L'un des principaux problèmes posés par l'emploi de soupapes à piston de ce type est celui de la commande oui permet de les refermer. Il est à noter en effet que ces soupapes à pistons ont normalement à leurs extrémités des surfaces actives égales, ce qui fait que la réintroduction de l'air comprimé dans l'ex- trémité supérieure de la chambre de guidage de le soupape est destinée à déterminer une situation d'équilibre des forces, qui n est pas nettement en mesure de ramener la soupape à sa po- sition de fermeture. Pour ce faire, il faut donc appliquer à la soupape une poussée supplémentaire vers le bas de nature à créer le déséquilibre nécessaire pour imprimer à la soupape un mouvement vers le bas. Dans les pistolets de type plus ancien, cette pousséesip- plémentaire est imprimée par un ressort à compression placé entre la soupape et le couvercle de fermeture de la culasse dans laquelle la soupape elle-même est logée. Cette solution, mdme si elle est irréprochable du point de vue fonctionnel, a cependant l'inconvénient de poser des problèmes d'encombrement et de prix de revient; Dans les pistolets de type plus récent, on note une tendance à éliminer ce ressort et à obtenir au contraire cette poussée supplémentaire par des moyens pneumatiques. A cet effet on a agi sur la conformation de la soupape de manière augmenter la-surface active supérieure par rapport à la surface inférieure.Tenant compte du fait que les soupapes à piston du type décrit ci-dessus sont habituellement dotées d'un passage axial muni de moyens capables d'ouvrir et de fermer alternativement la- coiimunication entre la bouche du cylindre et une vidange en fonction de la position de la soupape, on a donc agi dans deux directions : ou bien on a augmenté le diamètre externe supérieur de la soupape par rapport au diamètre inférieur tout en maintenant au contraire égaux les diamètres internes, ou bien on a réduit le diamètre interne supérieur par rapport au diamètre inférieur en maintenant égaux les diamètres externes. Le but de la présente invention est de réaliser un pistolet pneumatique avec soupape à piston placée à l'avant du cylindre, dans lequel le problème de l'obtention de la poussée pneumatique supplémentaire, nécessaire pour refermer la soupape est résolu de façon originale par rapport à l'art antérieur. Selon la présente invention, ce but est atteint par un pistolet automatique du type à soupape à piston placée en concordance avec l'extrémité ouverte du cylindre, cette soupape étant normalement maintenue en position de fermeture par une poussée pneumatique exercée sur son extrémité opposée à celle tournée vers le cylindre, par l'air comprimé introduit dans l'extrémité correspondante de la chambre de guidage de la sou pape à travers un conduit de raccordement entre le réservoir d'air comprimé et ladite extrémité de guidage et déplacable momentanément en position d'ouverture grace à l'interruption momentannée de la communication entre le réservoir et la iaéme extrémité de la chambre de guidage et à la mise en communication, au même moment, de cette chambre avec une vidange. le pistolet est caractérisé par le fait que la soupape à piston a ses sur faces d'exposition à l'air comprimé essentiellement égales et est, en outre, pourvue d'une portion médiane à diamètre extérieur modifié qui, en combinaison avec une portion médiane, à diamètre intérieur modifié de manière complémentaire, de la chambre de guidage de lF soupape, délimite une chambre annulaire communiquant avec cette extrémité de la chambre de guidage, dans laquelle est définie parceesoupape, une surface dlexposi- tion supérieure à l'air comprimé, qui, lors du rétablissement de la communication entre le réservoir et la mdme extrémité de la chambre de guidage, s'ajoute à celle de cette extrémité pour créer une poussée supplémentaire capable de provoquer le retour de la soupape à piston à sa position de fermeture, Il est clair qu'ainsi les diamètres extrêmes restent in-changés, tandis qutun diamètre extérieur intermédiaire est modifié pour accroitr la surface active d'une extrémité de la soupape par rapport à celle de l'autre extrémité et pour aåou- ter ainsi à la poussée pour refermer la soupape déjà exercée sur cette extrémité, une poussée supplémentaire suffisante pour provoquer le retour pneumatique de la soupape à la position de fermeture. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins annexés qui représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de l'invention. Sur ces dessins la figure 1 est une vue latérale, partiellement en coupe, d'un pistolet pneumatique suivant l'invention la figure 2 est un détail agrandi et en coupe de la culasse du pistolet en position de repos la figure 3 montre la meme vue en coupe que la figure 2 mais dans la position de détente préssée la figure 4 montre la meme vue en coupe que la figure 3, maisons la position de détente relâchée, le pistolet représenté sur les dessins (voir en particulier les figures 1 et 2) comprend essentiellement un manche de poi gnée 1, une culasse 2 munie d'un couvercle de fermeture supérieur 3, un canal de décharge 4 et un chargeur ou magasin 5 remplissable de bâtons de pointes métalliques 90, qu'un pousseur 6, chargé par un ressort 7, pousse une par une dans le canal de décharge. le manche 1 est entièrement creux et forme un réservoir 8 de grande capacité pour l'air comprimé dont il est alimenté à travers un bec approprié 9 auquel on peut fixer un tube souple d'alimentatisn. la culasse 2 est également creuse et comprend à l'intérieur un cylindre 10 ouvert à ses deux extrémités, Ce cylindre est muni d'une bride annulaire médiane il qui, en stappuyant sur une bride annulaire interne 12 du corps de la culasse et avec l'aide d'un anneau élastique étanche tS, divise l'espace intérieur de la culasse en une chambre inférieure 19 et une chambre supérieure qui communique librement avec le réservoir 8, dont elle constitue un prolong?ment. A l'intérieur du cylindre 40,qui, a proximité de son extrémité inférieure, est pourvu de snupapes de non retour 14 constituées par des trous 15 normalement fermés par un anneau élastique 16, est ogé, de manière à pouvoir se déplacer, un pistons muni d'une garniture 43, de laquelle est rendu solidaire un petit marteau 18 en forme de lame, qui se prolonge partiellement dans le canal de décharge 4. Un coussinet élastique 20 inséré entre l'extrémité inférieure du cylindre 10 et l'entréedti canal de décharge 4 a pour rôle de servir d'élément d'arrêt et d'amortisseur pour les courses vers le bas du piston 17. Immédiatement au-dessus de ltextrélgité supérieure ouverte du cylindre 10, est disposée une soupape à piston 21 qui peut se déplacer entre la position de fermeture de la figure 2 et la position d'ouverture de la figure 3, guidée en cela par une chambre de guidage 22 constituée par un manchon solidaire du corps de la culasse 2. la chambre de guidage 22 est subdivisée en deux parties cylindriques superposées d'égal diamètre munies d'une saillie élastique intérieure 23, dans laquelle est logée un anneau élastique étanche 24. Parallèlement, la soupape à piston 21 comprend une portion supérieure cylindrique 25 de diamètre extérieur égal au diamètre intérieur de la portion supérieure de la chambre de guidage 22, une portion intermédiaire cannelée intérieurement 26 d'un diamètre extérieur égal au diamètre intérieur de la saillie annulaire 23 et une portion inférieure 27 qui, partant d'un diamètre extérieur égal au diamètre intérieur de la portion inférieure de la chambre de guidage 22 (et donc au diamètre extérieur de la portion supérieure 25 de la soupape elle-msme), se réduit progressivement en diamètre, jusqu'à parvenir à une valeur extrême légèrement supérieure à celle de l'extrémité supérieure ouverte du cylindre 10. Une garniture 70 assure l'étanchéité entre la soupape et le cylindre, lorsque la soupape 21 est en position de fermeture (figure 2). Par l'effet de la conformation, décrite précédemment, de la soupape 21 et de la chambre de guidage 22, une chambre annulaire 28 reste formée entre la saillie 23 la portion centrale cannelée et l'extrémité supérieure de la portion inférieure 27. Cette chambre 28 coWm2unique avec l'extrémité supérieure de la chambre de guidage/à travers un conduit 29 creusé dans le corps de la soupape. Un anneau élastique 38 ferme de façon étanche cette chambre annulaire à l'égard du réservoir 8 (figure 2). La soupape à piston 21 est également munie d'un passage axial interne 30, dont les diamètres extrêmes sont égaux et dans lequel s'engage,de manière à pouvoir s'y déplacer? un appendice 31 du couvercle 3. Cet appendice est traversé de trous 32 com muniquant avec une décharge 33 et est en outre muni d'une cavité centrale 34, dans laquelle s'engage, de manière à pouvoir s'y déplacer, la tige d'une soupape en forme de champignon 35 poussée par un ressort 36 vers une position où elle s'engage dans un anneau élastique 37 pour assurer la fermeture étanche de la communication entre l'extrémité inférieure du passage 30 et les trous 32. Entre l'appendice 31 du couvercle et l'extrémité supérieure du passage 30 est inséré un anneau élastique d'étanchéité 39. Un passage 40 met enfin en communication la partie intermédiaire du passage 30 avec une chambre annulaire 41 qui est formée entre la saillie 23 de la chambre de guidage et les portions 25 et 26 de la soupape et fermée de façon étanche à l'égard de l'extrémité supérieure de la chambre de guidage au moyen dtun anneau élastique 22. l'extrémité supérieure de la chambre de guidage 22 peut entre mise alternativement en communication avec le réservoir 8 (figure 2) ou, à travers un passage 44, avec la décharge 33 en fonction de la position d'un petit piston 45 qui fait partie dtun ensemble de soupape 46 contrôlé par une détente à actionnement manuel 47. Plus précisement, le petit piston 45 est rendu solidaire, par une tige 48, d'un autre petit piston 49, muni d'un trou calibré 50. Ce petit piston est logé, de manière à pouvoir se déplacer, dans une chambre 51, dont l'extrémité inférieure communique par des passages 52 avec une chambre 53 placée au-dessous.Cette dernière peut entre alternativement fermée ou mise en communication avec un conduit 54 au moyen dlune soupape à tige 55 actionnable à l'aide d'une détente 47. Cette soupape à tige 55 est munie de deux anneaux élastiques extérieurs étanches 56 et 57 et d'une cannelure longitudinale intermédiaire 58 qui, en combinaison avec une chambre 59 de guidage des déplacements de la soupape 55, définit un passage en communication permanente avec le conduit 54. Un trou calibré 60 réalise également une communication permanente entre ledit passage et la chambre 57. Un ressort 61 maintient enfin la soupape 55 dans la position de repos de la figure 2. le conduit 54 est finalement en communication avec lachambre 62, qui est alternativement fermée ou mise en communication avec la vidange en fonction de la position du petit piston 63 solidaire d'un élément palpeur 64 qu'un petit ressort 65 fait normalement saillir par rapport à la bouche de sortie du canal de décharge (figure 1). le fonctionnement du pistolet représenté sur. les dessins est décrit avec référence particulièrement aux figures 2, 3 et 4, qui montrent trois phases successives. Au repos, c > est-à-dire avec la détente 47 relâchée comme sur la figure 2 et le palpeur 64 non appuyé sur le matériel à clouer (figure t), l'air comprimé contenu dans le réservoir 8 remplit, à travers le passage 50, la partie inférieure de la chambre 51 (fermée à ltégard de la vidange par la soupape à à tige 55 et par le petit piston 63) et, du fait de la différence de surface active (c'est-à-dire exposée à l'air comprimé) entre la face inférieure et la face supérieure du petit piston 49, maintient le petit piston 49, la tige 48 et le petit piston 45 dans la position soulevée de la figure 2.L'extrémité supérieure de la chambre de guidage 22 est donc en communication avec le réservoir 8, ce qui fait que l'extrémité supérieure de la soupape à piston 21 est soumise à une forte poussée vers le bas qui la maintient en position de fermeture, cette poussée étant en celain ce îai#uffisamment contrariée par la faible poussée exercée vers le haut par l'air comprimé du réservoir sur le bord périphérique annulaire de la soupape, qui est formé entre la circon sérance de diamètre mazimal de la portion inférieure 27 de la soupape et la diamètre extérieur de l'ouverture supérieure du cylindre 10.Il est clair en effet que, la pression de l'air comprimé étant constante, la différence de surface active entre les deut ettrémitéB de la soupape qni sont exposées à l'air comprimé crée une différence de poussée telle qu'elle maintient la soupape en position de fermeture. La soupape 27 étant dans cette position, la face supérieure dU piston 17 n'est soumise à aucune poussée vers le bas, ce qui fait que le piston lui- maie reste dans la position de repos de la figure 2. Si, avec le pistolet dans cette position, on appuie sur la détente, il ne se produit pas de changements dans l'état des petits pistons 49 et 45 et donc dans celui de la soupape à piston 21 et du piston 17, étant donné que, le palpeur 64 étant encore dans la position abaissée de la figure 1 le petit piston 63 ferme la communication entre le conduit 54 et la vidange. Si, au contraire, la détente 47 est pressée après que l'engagement entre le palpeur 64 et le matériel à clouer a provoqué le soulèvement du petit piston 63 et donc l'ouverture de la communication entre le conduit 54 et la vidange, le soulèvement de la soupape à tige 55, provoqué par l'actionnement de la détente 47, détermine la vidange de l'air de la chambre 51 à travers les passages 52, la chambre 53, la cannelure 58 de la soupape 55, le conduit 5+ et la chambre 62. Etant ainsi privé de la poussée vers le haut mais non de celle vers le bas, le petit piston se déplace vers le bas en provoquant un mouvement analogue du piston 45 (figure 3). De cette manière la communi cation entre le réservoir et l'extrémité supérieure de la chambre 22 est interrompue et cette même chambre est au contraire mise en communication avec la vidange 33 à travers le passage 44.N'étant plus contrariée par une poussée plus forte s 'exer- çant vers le bas, la poussée vers le haut exercée par le réservoir d'air comprimé sur le bord annulaire, défini précédemment, qui fait saillie, de la soupape à piston 21, provoque un soulèvement initial de cette dernière lequel, d'une part, permet l'exposition de toute la surface extreme inférieure de la soupape à l'air comprimé pour son rapide déplacement en position d'ouverture et, d'autre part, permet à l'air comprimé d'appliquer rapidement toute sa force de poussée sur la face supérieure du piston 17.Ce dernier piston se déplace ainsi rapidement vers le bas et provoque la course du petit marteau 18 dans le canal de décharge pour s'engager contre la pointe métallique qui y est logée, déterminant en conséquence l'expulsion de la pointe métallique elle-même hors du canal de décharge et dans le matériel placé au-dessous. L'air àla pression atmosphérique qui remplissait d'abord le cylindre 10 au-dessous du piston 17 est expulsé du cylindre lui-meme et va St accumuler dans la chambre 19 où il atteint une pression égale à celle règnant dans le réservoir 8 lorsque le piston 17, atteignant sa position de fin de course de la figure 3, découvre les ouvertures 15 et permet ainsi à l'air comprimé de parvenir à la chambre 19 à travers les soupapes de non retour 14. La situation qui vient d'tre décrite, à savoir celle de la figure 3, demeure inchangée jusqu'au moment où la détente 47 est relachée. Ce faisant, en effet, la soupape à tige 55 se déplace de nouveau vers le bas en fermant la communication entre la chambre 53 et la vidange (figure 4); de ce fait, à travers le passage calibré 50, l'air comprime du réservoir peut se réintroduire dans la chambre 51 au-dessous du petit piston 49 et appliquer de nouveau à la face inférieure de ce dernier la poussée vers le haut nécessaire pour ramener ce petit piston lui-m8me et par conséquent le petit piston 45 à sa position initiale (figure 4). La communication étant ainsi rétablie entre 1'extrémité supérieure de la chambre 22 et le réservoir 8, une poussée vers le bas se trouve de nouveau appliquée à l'extrémité supérieure de la soupape 21. Cette poussée est cependant insuffisante en ellemême pour amener la soupape à se refermer, car une telle poussée est parfaitement compensée par la poussée vers le haut due à l'exposition d'une égale surface active inférieure (diamètres extérieurs et intérieurs égaux) à la mtmé pression d'air.Le passage 29 permet toutefois à l'air comprimé de parvenir aussi à la chambre annulaire 28, où le gradin de séparation entre les parties 26 et 27 de la soupape 21 constitue une surface active supplémentaire qui s' ajoute à celle située à l'extrémité supérieure de la soupape pour donner naissance à une poussée additionnelle vers le bas, qui crée un déséquilibre tel qu'il provogue le déplacement de la soupape vers la position de fermeture (figure 4). Tandis que la soupape 21 se ferme, la soupape en forme de champignon 35 demeure au contraire ouverte momentanément sous la poussée de l'air comprimé resté pris dans la partie supérieure du cylindre 10, ce qui fait que cette partie du cylindre peut se vider à travers le passage 30, les trous 32 et la vidange 33.Tandis que la face supérieure du piston 18 est ainsi vidée, la face inférieure du même piston est encore expose à la pression de l'air qui, provenant de la chambre 19, s'introduit dans la partie inférieure du cylindre au-dessous du piston. Celà provoque nettement la remontée immédiate du piston (figure4 tandis que la soupape 35 reste ouverte pour permettre l'expul- sion de l'air à la pression atmosphérique qui, autrement, s'opposerait à la remontée du piston. Lorsque la course de retour est achevée, le ressort 36 ramène la soupape 35 à sa position de fermeture (figure'1) Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela du cadre de l'invention. REVENDICADIONS 1- Pistolet à actionnement pneumatique pour enfoncer des éléments de fixation, tels que clous ou pointes métalliques, comprenant un réservoir d'air comprimé, un cylindre ayant une de ses extrémités ouverte vers ce réservoir, un piston logé, de manière à pouvoir s'? déplacer, dans ledit cylindre et portant un petit bateau commandant l'expulsion des éléments fixation, une soupape à piston placée à ltentrée de cette extrémité ouverte, et déplaçable le long de l'aie du cylindre en- tre une position de fermeture et une position d'ouverture de la stee extrémité ouverte, une chambre de guidage des déplacements de la soupape à piston, ladite soupape à piston étant normalement maintenue en position de fermeture par une poussée pneu matique exercée, sur son extrémité opposée à celle tournée veri le cylindre, par Itair comprimé introduit dans l'extrémité correspondante de la chambre de guidage à travers un conduit de raccordement entre le réservoir et cette extrémité de la itwbre de guidage, et ladite soupape à piston étant momentanésent en position d'ouverture au moyen d'une interruption momentanée de la communication entre le réservoir et ladite extrémité de la chambre de guidage, et de la mise en communication simultanée de ladite chambre de guidage avec une vidange, leditplsto- let étant caractérisé en ce que la soupape à piston a des surfaces extries d'exposition à l'air comprimé essentiellement égales et est en outre pourvue d'une portion médiane de diamb- tre externe modifié qui, en combinaison avec une portiondia ne correspondante de diamètre interne modifié d'une façon complémentaire de la chambre de guidage, définit une chambre annulaire communiquant avec ladite extrémité. de la chambre de quidage, dans laquelle est formée, par la soupape à piston, une surface supplémentaire d'expostion à l'air comprimé qui, lorsque la communication entre le réservoir et I'extrémité de la chambre de guidage est rétablie, s'ajoute à celle de ladite extrémité de la soupape à piston pour donner naissance saune poussée supplémentaire telle qu'elle provoque le retour de la soupape à piston à sa position de fermeture. 2- Pistolet selon la revendication 1, caractérisé en ce que la portion médiane précitée de la soupape à piston est constituée par une partie de la soupape présentant une canne lure annulaire et que ladite portion médiane de la chambre de guidage est constituée par une saillie-annulaire- intérieure de la chambre de guidage. 3- Pistolet selon la revendication 2, caractérisé en ce que la soupape à piston a des diamètres externes égaux à ses extrémités et est traversée par un passage axial dont lesdia- mètres extrêmes sont égaux, une extrémité communiquant avec l'extrémité ouverte du cylindre et une autre extrémité montée de manière à pouvoir se déplacer, sur une tige fixe traversée par des trous axiaux communiquant avec une vidange, des moyens étant prévus pour fermer la communication entre ces trous axiaux et ladite extrémité du passage axial et pour l'ouvrir au moins momentanément en concordance avec le retour de la soupape à piston à sa position de fermeture. 4- Pistolet selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens précités sont constitués par une soupape poussée élastiquement à l'écart de la tige précitée et contre un siège de fermeture étanche du passage axial précité. 5- Pistolet selon la revendication 4, caractérisé en ce que ltestrémité de de la soupape à piston que est tourne vers ltextrémité ouverte du cylindre est d'un diamètre extérieur plus grand que celui de ladite extrémité duqRlindre, de façon à exposer en permanence à l'air comprimé du réservoir sonbord périphérique annulaire