Brevet FR2588315A1 — publié le 19870410

Scie à moteur à chaîne, ou machine-outil analogue manoeu- vrée manuellement, entraînée par un moteur à combustion interne La présente invention concerne une scie-à moteur à chaîne, ou machine-outil analogue manoeuvrée manuellement, entraînée par un moteur à combustion interne doté d'un dis- positif d'allumage par magnéto comportant un aimant perma- nent et au moins une bobine, et équipée d'un ventilateur monté sur le vilebrequin pour le refroidissement du moteur. Des machines de ce genre sont destinées à être uti- lisées en tant que machines portables fonctionnant indépen- damment du secteur; elles sont guidées par un utilisateur et généralement portées même en cours d'utilisation. C'est pourquoi on a cherché dès le départ à rendre des machines de ce genre aussi petites, maniables et légères que possi- ble afin de leur permettre d'être maniées et, en particu- lier, portées plus aisément. Par conséquent, des machines connues de ce genre équipées d'un moteur à combustion interne à allumage commandé sont fréquemment dotées d'un système d'allumage par magnéto. Dans une machine connue de ce genre, à savoir la scie à moteur à chaîne type 028 fabriquée par la firme Stihl, il est monté à la périphérie extérieure du ventila- teur un aimant permanent qui tourne à une faible distance devant une culasse magnétique en fer munie d'une bobine. Le ventilateur est monté sur le vilebrequin du moteur à com- bustion interne de sorte que, le moteur étant en marche, le passage de l'aimant devant la culasse magnétique produit de manière connue, par induction, dans la bobine une tension qui est élevée par transformation afin de produire l'étin- celle d'allumage. Ce mode de construction connu a pour inconvénient que le ventilateur doit être réalisé de manière relative- ment stable et par conséquent en même temps lourde afin de retenir l'aimant monté sur sa périphérie extérieure. Pour éviter un balourd du ventilateur il doit en outre être prévu sur ce dernier un contrepoids décalé de 180 par rapport à l'aimant. Etant donné que les forces centrifuges de ces deux poids augmentent, en cas d'accroissement de la vitesse de rotation, en fonction du carré de celle-ci, ces derniers doivent être ancrés solidement dans le ventila- teur, lequel doit en outre lui-même être réalisé de façon suffisamment stable. D'une part, ceci a pour conséquence que le ventilateur est relativement lourd de sorte que le poids total de la machine se trouve accru. D'autre part, le ventilateur tournant à vitesse élevée engendre en cours de fonctionnement des forces centrifuges importantes, ce qui complique le maniement de la machine, en particulier le fait de la tourner autour de son axe longitudinal. De plus, la présence des deux poids (aimant et contrepoids) nuit au moins partiellement au fonctionnement du ventilateur car dans la mesure o il se trouve en ces endroits des pales celles-ci ne peuvent fonctionner que de façon restreinte, réduisant ainsi le courant d'air de refroidissement. Or la présente invention a pour but de permettre à une machine manoeuvrée manuellement du genre décrit d'être réalisée sous une forme plus légère afin d'améliorer et de faciliter son maniement. Ce but est atteint, pour une scie à moteur à chaî- ne, ou machine-outil analogue manoeuvrée manuellement, en- traînée par un moteur à combustion interne doté d'un dispo- sitif d'allumage par magnéto comportant un aimant permanent et au moins une bobine, et équipée d'un ventilateur monté sur le vilebrequin pour le refroidissement du moteur, selon l'invention par le fait qu'une bague autoportante munie de saillies est montée sur le ventilateur de telle manière que lors de la rotation du vilebrequin les saillies défilent en tant que culasse magnétique à une faible distance devant les pièces polaires de l'aimant permanent sur lequel se trouve la bobine destinée à produire l'énergie d'allumage. Cet agencement selon l'invention permet d'obtenir que le ventilateur puisse être réalisé d'une manière très légère, ce qui réduit le poids total de la machine, facili- tant ainsi le maniement de celle-ci. Grâce au fait que le ventilateur est réalisé d'une manière légère les forces centrifuges produites se trouvent en outre sensiblement réduites, ce qui facilite et rend plus sur le maniement de la machine en cours de fonctionnement. De surcroît, le refroidissement de la machine est amélioré car le courant d'air de refroidissement est produit par les pales réguliè- rement réparties sur toute la périphérie et n'est pas gêné par des discontinuités comme par exemple le contrepoids et l'aimant. Une forme de réalisation avantageuse de l'invention consiste en ce que l'énergie d'allumage produite dans la bobine peut être accumulée dans un organe d'emmagasinage, de préférence un condensateur, une diode étant prévue en amont de l'organe d'emmagasinage. L'énergie d'allumage ac- cumulée dans l'organe d'emmagasinage peut être amenée, par l'actionnement d'un rupteur mécanique ou électrique, à une bobine d'allumage destinée à produire la tension d'alluma- ge. Le rupteur est avantageusement un thyristor qui est commandé par un capteur, lequel peut à son tour être mis en action par un organe de déclenchement approprié monté sur le ventilateur. La bobine d'allumage est avantageusement montée sur l'aimant permanent. Suivant une forme de réalisation préférée de l'in- vention la bague autoportante munie de saillies est réali- sée sous forme de disque et se trouve sur le ventilateur du c8té du moteur, les saillies étant avantageusement répar- ties régulièrement sur la périphérie extérieure de la ba- gue. Selon une variante de la machine de l'invention les pièces polaires de l'aimant permanent sont disposées dans la direction de l'axe du vilebrequin. Dans une autre variante de la machine selon l'in- vention les pièces polaires sont disposées dans la direc- tion radiale par rapport à l'axe de rotation du vilebre- quin. D'autres caractéristiques avantageuses de l'inven- tion consistent encore en ce que le ventilateur est réali- sé en matière synthétique, auquel cas la bague en matière ferromagnétique est au moins partiellement coulée dans la matière synthétique et en ce que les saillies sont dispo- sées à la périphérie extérieure de la bague et repliées dans la direction axiale du vilebrequin. Grâce à l'équipement électronique d'allumage selon l'invention, monté en aval, l'énergie électrique produite dans la bobine d'excitation est emmagasinée par des moyens simples et amenée à l'instant voulu à la bobine d'allumage dans laquelle est produite de manière connue une impulsion de haute tension qui fait jaillir l'étincelle dans la bou- gie. L'équipement électronique d'allumage est construit de manière simple et robuste et les composants standard utili- sés pour celui-ci sont relativement peu coûteux et peuvent être montés dans un espace réduit et sans accroissement de poids notable. Selon l'invention il est prévu une disposi- tion radiale ou axiale de l'aimant permanent avec ses piè- ces polaires par rapport au ventilateur, les saillies de- vant à cet égard être orientées respectivement en direction axiale ou radiale. Une forme de réalisation particulière- ment avantageuse est obtenue lorsque les saillies sont pré- vues sur une bague autoportante en matière ferromagnétique et que les autres parties du ventilateur sont en matière synthétique, ce qui permet d'obtenir un allégement impor- tant pour un coût de fabrication relativement faible. Le fait de monter la bobine d'allumage sur l'aimant permanent ou sur ses pièces polaires détermine d'une part une réduction de poids, puisqu'il n'est pas nécessaire de prévoir un noyau séparé pour la bobine d'allumage, et per- met d'autre part d'obtenir ainsi un mode de construction compact. L'invention est décrite plus en détail ci-dessous à l'aide d'exemples de réalisation illustrés aux dessins an- nexés sur lesquels: la figure 1 représente schématiquement, en vue la- térale, une scie à moteur à chaîne, la région du dispositif d'allumage selon l'invention étant représentée en coupe; la figure 2 représente à plus grande échelle, en vue latérale, le ventilateur de la figure 1 vu de l'autre côté (côté moteur), l'aimant et la bobine étant représentés schématiquement; la figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 2; la figure 4 représente, de manière analogue à la figure 2, une autre forme de réalisation du ventilateur; la figure 5 montre une coupe suivant la ligne V-V de la figure 4; la figure 6 représente schématiquement l'équipement électronique et mécanique du dispositif d'allumage; et la figure 7 montre, sous forme de schéma-blocs, le dispositif d'allumage. CLa machine représentée est une scie à moteur à chaîne portable entraînée par un moteur à combustion interne. Comme représenté sur la figure 1, la machine com- porte une enveloppe 1 avec deux poignées 2 et 3 fixées à cette dernière pour permettre à la machine d'être portée et guidée. A l'avant de l'enveloppe 1 une barre de guidage 4 sur laquelle circule une chaîne à scier 5 s'étend vers l'extérieur. A l'intérieur de l'enveloppe 1 la chaîne à scier 5 circule sur une roue à chaîne d'entraînement qui par l'intermédiaire d'un embrayage est reliée au vilebre- quin 6 de manière à pouvoir 6tre entraînée par celui-ci (mécanisme d'entraînement en l'occurrence non représenté). Comme cela se fait habituellement pour des machines de ce genre, il est prévu un moteur monocylindrique à deux temps mais l'invention n'est pas limitée à ce genre de moteur; elle est en principe également applicable à d'autres mo- teurs à combustion interne à allumage commandé comme par exemple des moteurs polycylindriques, à piston rotatif ou à quatre temps. Sur l'extrémité libre du vilebrequin 6, opposée à la roue à chaîne, est calé, comme le montre la figure 1, un ventilateur 7 destiné à produire le courant d'air de re- froidissement nécessaire au refroidissement du moteur. Le ventilateur 7 utilisé dans la forme de réalisa- tion de la figure 1 est représenté en détail sur les figu- res 2 et 3. Le ventilateur 7 se présente, en vue de dessus (figure 2), sous la forme d'un disque et comporte un cer- tain nombre de pales 8 disposées en étoile qui s'étendent, du côté opposé au moteur, à partir d'une partie en forme de disque du ventilateur 7, jusqu'à la périphérie extérieure de celui-ci dans la direction axiale du vilebrequin 6. Le ventilateur 7 comporte une bague porteuse 10 qui est en ma- tière ferromagnétique et qui, comme c'est le cas dans cette forme de réalisation, est avantageusement réalisée en tant que bague en tôle. La bague porteuse 10 s'étend sensible- ment à l'intérieur de la partie 9 en forme de disque du ventilateur et est repliée à sa périphérie extérieure comme à sa périphérie intérieure en direction du moteur parallè- lement au vilebrequin 6. La partie de la bague porteuse 10 repliée au niveau de la périphérie intérieure forme le moyeu 11 du ventilateur, lequel moyeu est monté fixe en rotation sur le vilebrequin 6 et bloqué axialement au moyen d'un écrou 12. Comme le montre la figure 3, le ventilateur 7 est constitué par deux matières différentes, la bague porteuse étant en matière ferromagnétique et le restant du ventilateur étant avantageusement composé, comme c'est le cas pour la présente forme de réalisation, de matière syn- thétique. Dans cette forme de réalisation la bague porteuse 10 est coulée dans de la matière synthétique de façon à n'être apparente qu'à la périphérie extérieure et à la pé- riphérie intérieure (moyeu 11). Tous les éléments restants du ventilateur 7, comme par exemple les pales 8 et un élé- mnient annulaire 13 entourant l'écrou 12, sont avantageuse- ment en une matière synthétique légère. En vue d'une réduc- tion de poids additionnelle la bague porteuse 10 présente à l'intérieur de la partie 9 en forme de disque du ventila- teur 7 des évidements 14 de sorte que la périphérie extéri- eure est reliée au moyeu 11 exclusivement par des rayons 15 qui sont coulés complètement dans de la matière synthétique (figure 2). La bague porteuse 10 est munie à proximité de sa périphérie extérieure de saillies 16 qui sont repliées au niveau de la périphérie extérieure du ventilateur 7 et s'é- tendent parallèlement au vilebrequin 6. Dans cette forme de réalisation (figure 2) sont prévues sur le ventilateur 7 au total six saillies 16 qui sont réparties à des intervalles réguliers sur la périphérie extérieure du ventilateur 7. Comme le montre la figure 2, les parties repliées des sail- lies 16 tournent à une faible distance devant les pièces polaires 17 d'un aimant permanent 18 sur lequel est montée une bobine 19. En cours de fonctionnement il est provoqué par les saillies 16 passant devant les pièces polaires une variation de flux magnétique qui produit par induction une tension dans la bobine 19. L'énergie électrique ainsi pro- duite est accumulée dans un dispositif d'emmagasinage et de commande 20 relié à la bobine 19 et est amenée, à l'instant d'allumage prévu, à une bobine d'allumage 21 dans laquelle la tension nécessaire au jaillissement de l'étincelle est élevée de manière connue par transformation. Les figures 1 à 3 montrent une disposition radiale, c'est-à-dire que les pièces polaires 17 de l'aimant perma- nent 18 sont disposées dans la direction radiale du venti- lateur 7. Cette disposition est avantageuse notamment lors- que la profondeur de construction axiale doit être faible. Si, par contre, il n'est par exemple pas possible de dispo- ser l'aimant 18 muni de la bobine 19 à la périphérie exté- rieure du ventilateur 7, alors on peut également utiliser la forme de réalisation représentée sur les figures 4 et 5, c dans laquelle les pièces polaires de l'aimant 18 sont dis- posées axialement, c'est-à-dire parallèlement à l'axe de rotation du ventilateur 7A. Le mode de fonctionnement de la forme de réalisation représentée sur les figures 4 et 5 est la même que celle déjà décrite et consiste en ce que le fait d'alternativement ouvrir et fermer un circuit magnéti- que a pour effet de produire, par induction, dans la bobine 19 une tension qui, par l'intermédiaire de l'équipement électronique, décrit en détail plus loin, du dispositif d'emmagasinage et de commande 20, est utilisée pour produi- re l'étincelle d'allumage dans le moteur. Le ventilateur 7A représenté sur les figures 4 et 5 comporte une partie en forme de disque 9A sur laquelle se trouvent des pales 8A orientées radialement qui s'étendent avec un certain espacement par rapport à la partie annulai- re 13A jusqu'à la périphérie extérieure du ventilateur 7A. Le ventilateur 7A comporte également un élément porteur 10A en matière ferromagnétique, lequel est réalisé de manière analogue à l'élément porteur 10 du premier exemple de réa- lisation. L'élément porteur 10A s'étend à partir de la pé- riphérie intérieure du ventilateur 7A, o il est réalisé sous la forme d'un moyeu 11A, sensiblement en forme de disque jusqu'à proximité de la périphérie extérieure du ventilateur 7A. Comme le montre la figure 4, dans l'élément porteur 10A en forme de disque sont également prévus des évidements 14A de façon à former des rayons 15A entre la périphérie extérieure et le moyeu 11A de l'élément porteur A. L'élément porteur 10A est sensiblement plan et s'étend jusqu'à proximité de la périphérie extérieure du ventila- teur 7A o il est muni de saillies 16A régulièrement répar- ties sur la périphérie. Dans cette forme de réalisation sont prévues cinq saillies 16A qui, comme le montre la figure 5, défilent à une faible distance devant les pièces polaires 17A de l'aimant permanent 18. Dans cette forme de réalisation l'élément porteur 10A est avantageusement à nouveau coulé de manière à être entouré de matière synthé- tique légère, le côté de l'élément porteur 10A faisant face à l'aimant 18 ainsi que le côté intérieur du moyeu 11A étant librement exposés de sorte que les saillies 16A passent aussi près que possible devant les pièces polaires 17 et provoquent ainsi une variation de flux magnétique maximale. Etant donné que la variation de flux produite par les saillies 16, 16A passant devant les pièces polaires 17, 17A est relativement faible en comparaison de la variation de flux (ou changement de flux) provoquée par un aimant rotatif, il est prévu selon l'invention plusieurs saillies 16; 16A et un dispositif d'emmagasinage et de commande correspondant 20 par lequel l'énergie d'allumage nécessaire est rendue disponible. La figure 6 représente schématique- ment le montage du dispositif d'allumage; pour des raisons de simplification il n'est ici représenté, par exemple, que deux saillies 16; 16A sur le ventilateur 7. Comme le mon- tre la figure 6, la bobine d'allumage 21 et la bobine 19 sont montées sur la même culasse magnétique en fer. Ceci n'est pas absolument nécessaire mais très avantageux sur le plan de l'encombrement. La bobine d'excitation 19 est reli- ée par une borne à la masse commune 22, alors que son autre borne est reliée à une entrée 23 du dispositif d'emmagasi- nage et de commande 20 qui est également relié par une bor- ne à la masse commune 22. Une sortie 24 du dispositif d'em- magasinage et de commande 20 est reliée à la bobine d'allu- mage 21 dont les enroulements primaire et secondaire ont de manière connue l'une de leurs extrémités reliée à la masse et dont l'enroulement secondaire, sous tension élevée, a son autre extrémité reliée à l'électrode centrale d'une bougie 25. L'électrode de masse de la bougie 25 est reliée à la masse commune 22. Il va de soi qu'en cas d'utilisation du dispositif d'allumage dans des moteurs polycylindriques un distributeur correspondant est prévu entre la sortie à haute tension de la bobine d'allumage 21 et les électrodes centrales des bougies. En outre, le dispositif d'emmagasi- nage et de commande 20 comporte une entrée de commande 26 qui est reliée à un capteur 27, lequel est monté à proximi- té de la périphérie extérieure du ventilateur 7. L'instant d'allumage est réglé par l'intermédiaire du capteur 27 et à cette fin il est prévu sur la périphérie extérieure du ven- tilateur 7 des repères correspondants qui sont perçus par le capteur 27. Les repères et le capteur peuvent coopérer de manière connue par voie capacitive, inductive, opto- électronique ou bien mécanique. La figure 7 représente schématiquement le montage du dispositif d'emmagasinage et dé commande 20 dans lequel l'énergie électrique produite par induction par la bobine 19 est emmagasinée et amenée, à l'instant d'allumage, à la bobine d'allumage 21. En parallèle avec l'entrée du dispo- sitif 20 sont montés en série une diode 28 et un condensa- teur 29. A la jonction entre la diode 28 et le condensateur 29 est relié un thyristor 30, lequel est relié à la sortie 24 du dispositif 20. L'électrode de commande du thyristor est attaquée par un générateur d'impulsions 31 qui est commandé & l'entrée 26 par le capteur 27. Lors de la rotation du vilebrequin 6 les saillies 16 du ventilateur 7 passent devant les pièces polaires 17 de l'aimant 18 et provoquent une variation de flux magnéti- que de façon à produire par induction une tension dans la bobine 19. Cette tension est redressée par l'intermédiaire de la diode 28 de sorte que le condensateur 29 se charge lorsqu'il se produit une variation de flux dans le circuit magnétique 16, 17, 18. Le condensateur 29 se décharge lors- que le capteur 27 déclenche le fonctionnement du générateur d'impulsions 31 et provoque ainsi la mise en circuit du thyristor 30 de sorte que la tension du condensateur est appliquée à l'enroulement primaire de la bobine d'allumage 21 et que le courant de décharge produit une tension indui- te qui est élevée par transformation dans la bobine d'allu- mage de façon à produire par l'intermédiaire de l'enroule- ment secondaire de cette dernière l'étincelle d'allumage jaillissant dans la bougie 25. L'invention n'est pas limitée à l'installation d'allumage représentée sur les figures 6 et 7 car par l'in- termédiaire de la bobine 19 peut également être chargé un accumulateur servant à alimenter un allumage par batterie connu en soi. Toutes les formes de réalisation ont cepen- dant ceci en commun que le dispositif d'allumage est ali- menté en énergie par la tension induite dans la bobine 19 et qui est provoquée par la variation de flux dans le cir- cuit magnétique; à cet égard l'aimant permanent 18 est mon monté fixe conjointement avec la bobine 19 et les saillies 16; 16A ouvrent et ferment le circuit magnétique alterna- tivement lors de la rotation du vilebrequin 6. Le fait de prévoir des repères et le capteur 27 à la périphérie exté- rieure du ventilateur 7 est particulièrement avantageux car cela permet de régler l'instant d'allumage de manière très précise en raison de la périphérie relativement grande du ventilateur 7; le capteur 27 et les repères correspondants peuvent cependant également être prévus sur le vilebrequin 6, sur une roue d'entraînement assujettie à ce dernier ou sur une autre pièce tournant sans glissement avec le vile- brequin. La bague porteuse 10 ou élément porteur 10A repré- senté sur les figures 2 à 5 ne doit pas obligatoirement s'étendre jusqu'au moyeu 11 ou 11A; selon la matière con- stitutive utilisée il peut en effet suffire de prévoir à la périphérie extérieure du ventilateur 7; 7A une bague auto- tante munie de saillies 16; 16A et qui peut avoir par exemple une forme comme celle de l'anneau extérieur de la bague porteuse 10 ou de l'élément porteur 10A. Les formes de réalisation décrites ci-dessus sont cependant particuli- èrement avantageuses puisqu'elles présentent un haut degré de stabilité pour un faible poids et un coût de fabrication relativement réduit. Du fait que le moyeu 11 est en métal un assujettissement parfait sur le vilebrequin 6 est assuré et la matière synthétique entourant l'élément porteur peut présenter des valeurs de résistance mécanique relativement peu élevées puisqu'elle est supportée par l'élément porteur 10. Les ventilateurs 7; 7A décrits dans le cadre de la pré- sente invention présentent une grande stabilité pour un poids réduit et peuvent être fabriqués de manière relative- ment simple et bon marché et, en raison de leur faible poids et du fait qu'ils ne sont pas sujets à des balourds, il n'est pas nécessaire de procéder à un équilibrage des ventilateurs. REVENDICATIONS 1 - Scie à moteur à chaîne, ou machine-outil analo- gue manoeuvrée manuellement, entraînée par un moteur à com- bustion interne doté d'un dispositif d'allumage par magnéto comportant un aimant permanent et au moins une bobine, et équipée d'un ventilateur calé sur le vilebrequin pour le refroidissement du moteur, caractérisée en ce qu'une bague autoportante (10) munie de saillies (16) est montée sur le ventilateur (7) de telle manière que lors de la rotation du vilebrequin (6) les saillies (16) passent en tant que cu- lasse magnétique à une faible distance devant les pièces polaires (17) de l'aimant permanent (18) sur lequel est montée la bobine (19) pour produire l'énergie d'allumage. 2 - Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'énergie d'allumage produite dans la bobine (19) peut être accumulée dans un organe d'emmagasinage (29), de préférence un condensateur (29), en amont duquel est montée une diode (28). 3 - Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'énergie d'allumage accumulée dans l'organe d'emmagasinage (29) peut être amenée, par actionnement d'un rupteur mécanique ou électrique (30), à une bobine d'allu- mage (21) pour produire la tension d'allumage. 4 - Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que le rupteur (30) est un thyristor commandé par un capteur (27) qui peut à son tour être mis en action par un organe de déclenchement approprié monté sur le ventilateur (7). - Machine selon la revendication 3 ou 4, caracté- risée en ce que la bobine d'allumage (21) est montée sur l'aimant permanent (18). Lu@S315 6 - Machine selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que la bague autopor- tante (10) est réalisée sous la forme d'un disque muni de saillies (16) et est montée sur le ventilateur (7) du c6té du moteur. 7 - Machine selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que les saillies (16) sont régulièrement réparties sur la périphérie extérieure de la bague (10). 8 - Machine selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que les pièces polai- res (17A) de l'aimant (18) sont disposées dans la direction axiale du vilebrequin (6). 9 - Machine selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 7, caractérisée en ce que les pièces polaires (17) sont disposées dans la direction radiale par rapport à l'axe de rotation du vilebrequin (6). - Machine selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que le ventilateur (7) est en matière synthétique, la bague (10) en matière ferromagnétique étant au moins partiellement coulée dans la matière synthétique. 11 - Machine selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que les saillies (16) sont disposées à proximité de la périphérie extérieure de la bague (10) et repliées dans la direction axiale du vilebrequin (6).