Brevet FR2560105A1 — publié le 19850830

L'invention concerne des outils de coupe servant 8 couper du bois, par exemple pour l'émondage d'arbres et d'arbustes de plein air et pour des applications de charpenterie. -5 11 existe d'une manière générale deux types de base d'outils de coupe portatifs, à savoir les émondoijl main et les scie & main. L'agencement de base pour ]'érnondoir et pour la scie esL semb!aule c'est-à-dire que ces outils se présentent sous la forme d'une lame al- !o longée dont une extrémité est mun:e d'une poignée. L'opé- ration de base dans les deux cas est également semblable, c'est-à-dire que la lame est déplacée d'avant en arrière le long de la ligne de coupe désirée, tandis qu'une pres- sion est appliquée sur cette lame au moyen'd'une action de p:ivotement du poignet de l'opérateur. Cependant l'ac- tion de coupe est très différente. L'émondoir utilise une arete de coupe continue et réalise un découpage du maté.- riau a découper en le subdivisant, tandis que la scie com-- porte des dents qui s'engagent Lr:-ividuellement dans le matériau et enlèventdes éléments du matériau en creusant de ce fait un sillon ou un trait de scie, comme on l'ap- pelle habituellement. L'action de coupe précise et uniforme d'un émon- doir est hautement souhaitable, mais dans de nombreuses applications l'émondoir est simplement inadéquat. On va considérer par exemple une grosse branche d'arbre. L'arête tranchante de l'émondoir s'engage aisément dans le bois, raJs s.eulement sur une très faible profondeur. Lorsque la lame pénètre dans la découpe, cette dernière doit s'à- largizi: Le bois est "élastiquement" compressible (plus ou moins en fonction du type de bois) et par conséquent la pénétration est permise simplement par le fait que les faces de la lame exercent une compression sur les fibres de bois de manière à élargir la découpe. Cependant lors- qu'une partie plus conséquente de la lame est insérée à force dans la découpe, l'effet cumulé de la résistance fournie par le morceau de bois à cette compression rend très rapidement le travail de coupe très difficile pour que l'opérateur puisse le poursuivre. La scie à main, dont le bord de la lame est cons- titué par une succession d'éléments pointus (désignés sous le terme de dents) découpe un sillon ou un trait de scie qui permet une pénétration libre de la lame. De façon ty- pique l'action de coupe de la scie implique une traction sur la lame de scie associée à un pivotement vers l'avant du poignet de manière à réaliser la pénétration des dents. Ces dernières pénètrent dans le matériau et s'en dégagent librement selon une action répétitive rapide et lors de ce processus, des particules de bois sont détachées ou arrachées du morceau de bois. Etant donné que les dents de la scie pénètrent selon un mouvement de va-et-vient dans la coupe, lé trait de scie augmente jusqu'à ce que la subdivision désirée du morceau de bois soit obtenue. Cette action de coupe sera désignée ci-après sous le terme de coupe saccadée. Un problème essentiel, que pose la lame de scie, tient au fait qu'au moins au démarrage, l'action de coupe répétitive permet difficilement un maintien de la lame sur la ligne de coupe désirée. Cette difficulté est dési- gnée comme étant la tendance de la scie à déraper et est une cause principale d'accidents légers subis par les opé- rateurs qui placent leur main libre, trop près de la ligne de coupe désirée. De même la coupe est grossière, le ren- dement de coupe est faible et l'utilisation de la scie est mal commode et est souvent une tache pénible pour l'o- pérateur. Il est possible de réduire ces problèmes en ré- duisant l'espace entre les dents (profondeur et longueur), mais alors ceci limite la capacité de la scie à éliminer les particules et influe de façon indésirable sur la capa- cité de coupe de la scie. La présente invention a pour objet de réaliser une scie dans laquelle l'action de coupe diffère sensible- ment de l'action de coupe saccadée typique de scies exis- tantes et se rapproche beaucoup plus de l'action de décou- page d'un émondoir, sans que ceci n'affecte sensiblement la capacité de coupe de la scie. D'une manière générale les dents de coupe sont agencées de manière & pénétrer à une profondeur réglée et à se maintenir sensiblement à cette profondeur pour découper des copeaux de bois plu- tôt qu'arracher des particules de bois. On obtient cet effet en conformant les dents de manière qu'elles présen- tent une surface inférieure conique allongée en dépouille, qui règle la profondeur de coupe. Moyennant une faible pression du poignet ou sans aucune pression du poignet, l'enfoncement des sommets des dents est limité à une va- leur très faible, qui est idéale au démarrage. Lorsqu'un trait de scie est formé, une pression accrue du poignet permet d'obtenir une profondeur accrue de pénétration, un engagement plus importants des dents et une coupe plus rapide, tout en supprimant pour l'essentiel les carac- téristiques indésirables de la coupe saccadée. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur les- quels: - la figure 1 représente une vue en élévation latérale d'une scie de jardinier,du type à traction, con- forme à la présente invention; - la figure 2 est une vue à plus grande échelle d'une coupe de la scie de jardinier de la figure 1; - la figure 3 est une vue prise suivant les li- gnes 3-3 sur la figure 2, illustrant une dent de coupe de la scie; - la figure 4 est une vue prise suivant la li- gne 4-4 de la figure 3, illustrant une dent de coupe de l'autre côté de la scie - la figure 5 est une vue de dessous de la scie de jardinier prise suivant la ligne 5-5 de la figure I; - la figure 6 est une vue de face, en représen- tation schématique, d'une dent de coupe, lorsqu'elle pénè- tre dans un morceau de bois, au départ; - la figure 7 est une vue en élévation latérale de la dent de coupe représentée sur la figure 6; - la figure 8 est une vue de face de la dent de coupe représentée dans une action de coupe complète et - la figure 9 est une vue en élévation latérale de la dent de coupe représentée sur la figure 8. En se référant à la figure 1 des dessins, on y voit représentée une scie de jardinier 10 comportant une lame allongée 12, à une extrémité de laquelle est fi- xée une poignée 14. La scie 10 est du type à traction, ce qui signifie qu'elle est agencée de manière à couper lorsque la lame 12 est tirée sur et à travers une branche 16 comme cela est indiqué par la flèche 18. Le déplacement vers l'avant ou déplacement de poussée de la scie est sim- plement un mouvement de retour pendant lequel il se pro- duit une faible opération de coupe ou même aucune opéra- tion de coupe. (Cependant l'invention est aisément appli- cable à des scies du type à poussée, dans lesquelles les dents de coupe sont inversées). D'une manière générale le sciage implique de saisir la poignée 10 et, tout en tirant la lame suivant la direction 18, on repousse la poignée selon un mouvement de pivotement vers l'avant, comme cela est indiqué par la flèche 20, de manière à re- pousser la lame 12 à l'intérieur de la branche 16. En se référant maintenant aux figures 2 à 5, on comprendra que le bord de coupe de la lame 12 comporte une succession de dents de coupe 22. Chaque dent de coupe 22 comporte une surface avant 24 et une surface inférieure 26. Ces surfaces sont formées de manière à réaliseren coo- pération la fonction de coupe commandée, décrite précé- demment. La configuration des dents est complétée par con- formation de la surface arrière 28 qui, en association avec la surface avant de la dent suivante, forme une gorge , c'est-à-dire le dégagement servant a l'enlèvement des copeaux de bois et qui sera expliqué de façon complémen- taire lors de la description du fonctionnement. Comme cela ressort à l'évidence sur les figures 3, 4 et 5, les dents 22 sont alternativement coudées vers l'extérieur à partir de la face de la lame 12, tout d'abord sur la face de droite, puis sur la face de gauche de la lame. Ce cintrage est une combinaison d'un cintrage et d'un torsadage réalisés de manière que la surface infé- rieure 26 forme, vers l'extérieur, un angle "a" (figure ) par rapport à la face de la lame. Ce cintrage posi- tionne la pointe 32, qui se trouve à l'intersection du bord extérieur des surfaces 24 et 26, en tant que point le plus extérieur de la dent 22. (Ce positionnement extérieur du point 32 est désigné de façon typique comme étant la "voie" de la scie). La surface intérieure 24 est formée, par exem- ple par meulage, de manière a former un angle "b" (figure ) par rapport à l'étendue longitudinale de la lame. En utilisant une surface abrasive cylindrique comme par exem- ple une meule comportant un bord arrondi (utilisée princi- palement en fabrication) ou une lime ronde 34, on obtient la forme désirée en crochet représentée sur la figure 2. La surface intérieure 26 est également inclinée vers l'in- térieur par rapport à son bord latéral extérieur, par exem- ple par meulage, de manière à former un angle "c" (figure 3) et est en outre inclinée vers l'intérieur par rapport à son bord avant de manière à former un angle "d" (figure 2). Le bord 27 délimité par ces angles "b" et "c'" sera parfois désigné ci-après sous le terme de bord limite, et la surface inférieure 26 sera désignée sous le nom de surface limite. Dimensions spécifiques On va maintenant décrire un type spécifique d'une scie de jardinier, qui a été fabriquée et utilisée, de manière à montrer les avantages de la présente invention. On a réalisé une lame par découpage d'acier 1075, possédant une épaisseur de 1,08 mm. La lame possédait une longueur de 260,35 mm avec une hauteur variant entre envi- ron 44,45 mm au niveau de la poignée et environ 27,3 mm au niveau de l'extrémité opposée ou extrémité distale. La lame est légèrement concave avec un rayon égal à en- viron 1397 mm. Ces dimensions sont typiques pour des scies de jardinier et d'autres configurations et dimensions ty- piques de scies de jardinier fournissent des indications suffisantes. La scie comporte 25 dents de coupe munies d'en- coches ou de "gorges" d'une profondeur de 6,35 mm. Une face de l'encoche est située sur une ligne radiale (par rapport au cintrage concave) qui constitue finalement la surface avant 24, et l'autre face de l'encoche fait un angle de 35 degrés par rapport à cette surface et cons- titue la surface arrière 28 de la dent précédente. La lon- gueur de la surface inférieure 26 est d'environ 6,35 mm et la dent est tordue de manière à former un angle "a", au moyen d'un positionnement delapointe 32 à l'extérieur de la face de la lame, à une distance de 0,51 mm. La sur- face avant 24 est formée à l'aide d'une lime ronde 34 pos- sédant un diamètre d'environ 1,98 mm disposée suivant un angle "b" de 30 degrés. La surface supérieure 26 est meu- lée avec un angle de 30 degrés par rapport à la face et un angle "d" d'environ 4 degrés par rapport à la direction longitudinale. Fonctionnement On a illustré le fonctionnement d'une scie à main conforme a la présente invention sur les dessins sché- matiques des figures 6 à 9% Les figures 6 & 9 montrent uniquement l'une des dents de coupe, mais on comprendra aisément qu'une dent de coupe précédente ou suivante fonc- tionne de la même manière sur l'autre face de la lame de scie 12. Les figures 6 et 7 montrent la dent de coupe au démarrage. Lorsqu'une très légère pression est appli- quée à la lame, la pointe 32 est maintenu à une faible profondeur en raison de la résistance produite par la lar- geur d'écartement x et la longueur y de la dent, qui doit être enfoncée dans le bois 16. Avec cette pénétration peu profonde, la dent racle simplement la surface du bois à une profondeur uniforme et on évite une coupe saccadée. Par consequent on réalise aisément le démarrage de la cou- pe sur une ligne de coupe désirée. Après plusieurs passages de la lame de scie, une profondeur suffisante est atteinte pour confiner la lame dans le trait de coupe, et on peut appliquer de façon sure une pression supplémentaire, par exemple une pression de pivotement 20 appliquée par la main et le poignet de l'opérateur. La pression accrue entraîne un accroissement de la profondeur de coupe, par exemple comme cela est re- résenté sur les figures 8 et 9. Cependant grâce à une con- ception appropriée et en se référant spécifiquement aux angles "c" et "d", les résistances fournies sur la lar- geur x ou la longueur y s'établissent rapidement et limi- tent la profondeur de pénétration que peut obtenir rai- sonnablement l'opérateur. Par conséquent on obtient un équilibre lorsque la force de traction 18 nécessaire pour tirer la pointe 32 à travers le bois ne dépasse pas l'ap- titude de l'opérateur a maintenir la dent dans la coupe. Il en résulte une action de coupe régulière et uniforme, ce qui entraîne un enlèvement des copeaux de bois 36 du morceau de bois 16. Bien que l'auteur à la base de la présente de- mande ne souhaite pas se limiter à la théorie indiquée ci-après, il estime que la commande de la coupe, qui est obtenue, est dans une large mesure le résultat de la com- pressibilité élastique des fibres de bois. Lorsque le bord de coupe de la dent exerce son action d'enlèvement, le bois tend à se rabattre partiellement en arrière du bord de coupe lorsqu'il contacte le bord limite de la dent. Plus l'action d'enlèvement est importante, plus cet enga- gement est profond et, de la même manière que cela a été décrit pour l'émondoir, la résistance à une telle péné- tration supplémentaire s'établit rapidement et provoque un décalage des forces tendant à provoquer un enveloppe- ment de la dent de coupe. L'action "d'enfoncement" non limitée des dents de coupe de l'art antérieur est supposée être la cause principale de la coupe saccadée. Ceci est étayé par l'action de coupe relativement uniforme que l'on obtient grâce au présent dispositif. Les copeaux de bois (et les particules de bois dans les scies de l'art antérieur) doivent être évacués du trait de scie et par conséquent il faut prévoir une gorge 30 suffisante (la surface en dégagement formée par l'encoche). L'expérience montre qu'une encoche d'une pro- fondeur de 6,35 mm est souhaitable, pour cette raison. De même on a trouvé que la surface avant incurvée 24 est avantageuse en ce qu'elle dirige le flux des copeaux 36 en l'écartant de lapointe de coupe 32. Variantes On comprendra que différents types de bois en- traînentdes degrés différents de difficulté de coupe et que par conséquent, il peut être souhaitable de réaliser une dent de coupe réalisant une attaque plus ou moins for- te. On peut modifier une telle "agressivité" ou attaque en modifiant les angles "a", "b", "c" et "d". On a trouvé que des gammes de valeurs acceptables pour ces angles sont: 2560 1 0 5 angle "a" entre 3 et 6 ; angle "b" entre 25 et 40 ; angle "c" entre 0 et 45 ; et angle "d" entre 1 et 7 . (L'angle "c" désiré est fortement affecté par la largeur de la lame, et une lame très étroite utilisée dans du bois tendre permet une configuration avec un angle de 0 ). On peut également modifier la longueur de la dent en n'uti- lisant seulement qu'une partie relativement faible (lon - gueur y sur la figure 7) pour limiter la pénétration Cependant, étant donné que l'on réaffete de façon répétée l'organe de coupe à l'aide de la lime 34, cette longueur est progressivement réduite et par conséquent la durée de vie de la scie est réduite par suite d'un raccourcis- sement de la longueur de la dent. Bien qu'il se soit avéré que l'invention soit la plus avantageuse lorsqu'elle est utilisée pour des scies manuelles à bois, on estime que ceci est lié aux proprié- tés particulières du bois, au mouvement de coupe lent et aux limitations de puissance propres & la coupe opérée manuellement, et à la conception de scie à main, qui imposent l'utilisation d'une telle puissance. D'autres formes de coupes dans des conditions similaires pourraient très bien profiter des avantages apportés par l'invention qui en conséquence n'est en aucune manière limitée à la forme de réalisation spécifique représentée et décrite. REVENDICATIONS 1. Scie à main servant a couper du bois, caractérisée en ce qu'elle comporte une lame (12) comportant un bord de coupe possédant une série de dents de coupe (22) dont l'écar- tement réciproque délimite des gorges (30) servant à entraîner des copeaux de bois et dont certaines possèdent une surface avant (24) et une surface inférieure (26) formées en coopéra- tion de manière à fournir une profondeur de coupe contrôlée du bois (16), ladite surface avant (24) et ladite surface ar- rière (26) s'intersectant de manière à former une arête de coupe avant possédant une pointe de coupe avant (32), ladite surface inférieure (26) délimitant un angle s'étendant vers l'intérieur de la lame (12) à partir du bord de coupe et quiest situé dans une plage angulaire faible de manière à former une surface limite telle que la pénétration delapointede coupe (32) dans le bois est limitée à une profondeur contrôlée. 2. Scie à main selon la revendication 1, caracté- risée en ce Que la plage angulaire faible("d"')de la surface angu- laire (26) ('tr est comprise entre 1 et 7 . 3. Scie à main selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite surface avant (24) de certaines des dents de coupe (22) est inclinée vers l'arrière, d'une face à l'au- tre de la lame (12), par rapport à cette dernière de manière à former avec ladite surface inférieure (26) une arête de cou- pe inclinée vers l'arrière, d'une face à l'autre de la lame, le point le plus en avant de l'arête de coupe constituant la pointe de coupe avant (32), et que lesdites dents de coupe (22) sont décalées de telle sorte que ladite pointe de coupe fait saillie à l'extérieur de la face de la lame et que différentes desdites dents de coupe comportent des pointes de coupe situés sur une face de la lame et que d'autres dents parmi lesdites dents possèdent des pointes de coupe avant sur l'autre face de la lame, de manière à former un trait de scie d'une largeur supérieure a celle de la lame. 4. Scie à main selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit angle ("b") de l'arête de coupe par rapport & la lame se situe dans la gamme allant de 25 à 40 , et que lesdites dents de coupe (22) sont décalées angulairement par rapport a la lame (12) selon un angle situé dans la gamme allant de 3 à 6 ("a"). 5. Scie a main selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite surface inférieure (26) fait un angle inté- rieur, d'une face & l'autre de la lame, par rapport à son bord extérieur ("c") de manière à former un bord limite qui règle la pénétration de la dent (22) dans le bois (16). 6. Scie a main selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit angle de la surface inférieure ("c"), d'une face a l'autre de la lame, se situe dans la plage de valeurs comprise entre 0 et 45 . 7. Scie a main selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'angle arrière ("b") de la surface avant (24) est formée au moyen d'une surface cylindrique abrasive (34) destinée à donner une configuration en forme de crochet à la dent de coupe.