Brevet FR2605545A1 — publié le 19880429

PERFECTIONNEMENTS AUX INSTRUMENTS TRAVAILLANT PAR CISAILLEMENT La présente invention concerne les instruments, plus particulièrement à caractère manuel, comportant deux pièces complémentaires assemblées en "X" par l'intermédiaire d'un pivot et travaillant par cisaillement. Le domaine technique concerné comprend les ciseaux, ainsi que de nombreuses pinces, quelles que soient la forme générale et l'utilisation qui peut être faite de tels instruments. Il peut être considéré que les instruments à main travaillant par cisaillement n'ont connu que peu d'évolution dans leur structure depuis leur création. En effet, à l'heure actuelle, de tels instruments sont toujours constitués à partir de deux pièces complémentaires, formant chacune une branche de préhension et d'actionnement et une branche de travail. Les deux pièces sont assemblées par un axe de liaison et de pivotement qui peut être un rivet ou un boulon. Les deux branches de travail sont, généralement, usinées, au moins en partie, sur leurs bords internes en regard, pour présenter des biseaux tranchants ou arêtes de coupe dont la coopération permet d'assurer la coupe par cisaillement. Pour qu'un tel cisaillement intervienne dans les meilleures conditions, il est habituel de conformer les branches de travail pour leur conférer un cintre, de manière qu'elles présentent entre elles un croisement à l'état ouvert. Cette conformation permet de limiter le contact des arêtes de coupe à un point d'intersection évoluant le long de ces arêtes, au fur et à mesure de la fermeture et réalisant la coupe. Une telle structure n'est, en fait, pas satisfaisante, en raison des inconvénients qui naissent après une certaine période d'utilisation. Le croisement des lames conduit, rapidement, à une usure des arêtes de coupe, étant donné la pression exercée au fur et à mesure du déplacement de leur point d'intersection, la contrainte élastique subie et le frottement qui en résulte. Les arêtes s'émoussent rapidement et demandent à être réaffûtées fréquemment, ce qui entraîne une modification de l'incidence de croisement et, par conséquent, un effet de coupe s'altérant dans le temps. Un autre inconvénient du croisement imposé aux lames réside dans la contrainte se développant sur l'axe de pivotement lors de la fermeture. Cette contrainte introduit la naissance rapide d'un jeu axial, mais aussi d'un jeu radial de l'une des branches par rapport à l'autre, de sorte que le point de contact, initialement recherché entre les arêtes de coupe par l'effet de croisement, n'est plus aussi ponctuel. En outre, le jeu radial produit un effet de glissement de l'une des arêtes par rapport à l'autre altérant la faculté de coupe. Le croisement impose, supplémentairement, au manipulateur un effort pour forcer les lames précontraintes en déformation élastique. Il en résulte la naissance d'une fatigue qui, dans certaines applications, peut réduire ou altérer la dextérité ou le travail de précision devant être exécuté. Cela est le cas, notamment, pour les ciseaux ou autres instruments analogues utilisés dans le domaine chirurgical. Les inconvénients ci-dessus sont encore plus manifestes lorsqu'il s'agit d'instruments de précision devant présenter, en outre, une structure légère, comme dans le domaine d'application ci-dessus. En effet, les branches présentent alors des dimensions faibles s'opposant à l'obtention de grandes caractéristiques de résistance mécanique, même si la matière première mise en oeuvre est constituée par un alliage de haute qualité. La présente invention vise à remédier aux inconvénients ci-dessus en proposant des perfectionnements aux instruments travaillant par cisaillement, quels que soient leur forme ou leur domaine d'application. L'objet de l'invention est de proposer un nouvel instrument travaillant par cisaillement, susceptible de présenter des caractéristiques de coupe constantes dans le temps, sans faire intervenir une contrainte de déformation de lames préconformées, afin de limiter la fatigue physique découlant d'une manipulation de longue durée. Un autre objet de l'invention est de proposer un instrument travaillant par cisaillement, capable de fournir un service constant dans le temps, sans apparition de jeu néfaste d'articulation. Pour atteindre les buts ci-dessus, l'instrument travaillant par cisaillement conforme à l'invention est caractérisé en ce que : - les pièces complémentaires sont assemblées par un pivot avec interposition d'un organe de liaison à faible coefficient de frottement, - les branches de travail sont exemptes de croisement relatif après assemblage par le pivot. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de î'inven?ion. La fig. 1 est une élévation d'un instrument travaillant par cisaillement conforme à l'invention. La fig. 2 est une coupe transversale prise, à plus grande échelle, selon la ligne II-II de la fig. 1. La fig. 3 est une coupe transversale, analogue à la fig. 2, mais montrant une variante de réalisation. La fig. 4 est une coupe partielle, prise à plus grande échelle, selon la ligne IV-IV de la fig. 1. La fig. 5 est une coupe-élévation d'une variante de réalisation d'un des éléments constitutifs de l'objet de l'invention. L'instrument travaillant par cisaillement, tel qu'illustré à titre d'exemple à la fig. 1, est constitué sous la forme d'une paire de ciseaux ordinaire. Il doit être considéré que l'invention peut s'appliquer à tout type d'instrument analogue travaillant par cisaillement et comportant, à cette fin, deux pièces complémentaires 1 et 2 qui sont assemblées entre elles au niveau d'une entablure 3 par un organe de liaison 4. Chaque pièce 1 ou 2 forme une branche de préhension et d'actionnement 51 52 et une branche de travail 61 62. Chaque branche 5 comporte un moyen 7, tel qu'un oeilleton, favorisant la prise en main. Chaque branche 6 présente un bord interne, formant arête de coupe 8 délimitée, soit directement par une face d'attaque 6a et une face en dépouille 6b, soit par un biseau 9 prolongeant la face d'attaque 6a. Les branches 61 et 62 peuvent être réalisées pour présenter chacune un angle d'incidence par rapport à un plan médian x-x' (fig. 2) ou, au contraire, pour être parallèles à ce plan (fig. 3). Dans un tel cas, la face en dépouille 6b comporte alors, de préférence, une moulure saillante 10 bordant l'arête 8 formée, soit directement par la face 6a, soit par le biseau 9. La présence des moulures 10 permet de réduire la surface de frottement. Selon une première dispositon de l'invention, les branches de travail 61 et 62 sont exemptes de preconformation et de courbure. Selon une autre disposition, les pièces complémentaires 1 et 2 sont assemblées par un organe de liaison 4 traversant l'entablure 3 et présentant un très faible coefficient de frottement. Dans une forme de réalisation illustrée par la fig. 4, l'organe 4 comprend un rivet 11 à têtes goutte de suif ou, encore, une vis associée à un écrou. Le rivet ou la vis 11 forme un pivot lia de forme cylindrique, coopérant avec des alésages 12 présentés par les branches de travail 6. L'organe 4 est complété par une butée à billes 13 qui est logée dans deux lamages 14 ménagés dans les faces en dépouille 6b. La butée à billes 13 est choisie pour laisser subsister un faible jeu entre les faces 6b, afin de réduire les frottements qui sont, dans un tel cas, limités au déplacement relatif entre le rivet ou la vis 11 et les alésages 12. Une variante de réalisation est illustrée par la fig. 5 dans laquelle le rivet ou la vis 11 est associé à une bague 15, avantageusement réalisée en un matériau céramique et interposée entre le rivet ou la vis et les alésages 12. La bague 15 assume une fonction de palier lisse, de manière que la rotation intervienne, préférentiellement, entre le rivet ou la vis 11 et la bague, plutôt qu'entre cette dernière et les alésages 12. Selon la fig. 5, il peut être envisagé aussi d'interposer, entre le palier lisse 15 et les alésages 12, une fourrure 16, également en un matériau céramique, pour établir une possibilité de rotation entre elle-même et la bague 12, sans faire intervenir de frottement avec la matière constitutive des branches 6. Selon l'invention, chaque pièce complémentaire 1, 2 est réalisée, dans une première forme d'exécution, entièrement en métal soumis à une trempe localisée dans la partie de la branche 6 formant l'arête 8. La nature du matériau est choisie en fonction du procédé de trempage mis en oeuvre. Par trempage, il convient de retenir tout traitement à même de durcir localement la branche 6. Dans une autre forme d'exécution, il est prévu de réaliser chaque pièce 1 ou 2 en un matériau support présentant la caractéristique de pouvoir subir une surdensification locale, au moins le long de l'arête de coupe 8, pour conférer à cette dernière les caractéristiques physiques d'une matière première céramique. Un matériau support, convenant bien à cet effet, est, par exemple, constitué par des fibres de carbone associées par du carbone. La surdensification locale, par diffusion gazeuse, sous pression et à température élevée, de l'ordre de 2 0000 C, peut être menée à bien en assurant la diffusion en phase gazeuse de nitrure de silicium, par exemple pour réaliser une surdensification locale sur une épaisseur comprise entre 3/100e et 1/10e de mm et, plus spécialement, voisine de 5/100e. Selon une autre forme de réalisation, chaque pièce complémentaire 1, 2, réalisée entièrement en un matériau céramique, est, par exemple, fabriquée par pressage hydrostatique puis, ensuite, usinée à l'aide de fraises et/ou meules diamentées. Une variante de réalisation consiste à réaliser de semblable façon les branches de travail 61 62, puis à les assembler à des branches 51 52 en toute matière appropriée. L'assemblage peut être établi par collage, notamment au moyen d'une colle, telle que celle commercialisée sous la référence AW 106/HV 953 U par la Société CIBA-GEIGY. Dans un tel cas, il peut être prévu de faire comporter, au-delå de l'entablure 3, une zone de jonction 17 entre les branches 5 et 6, une telle zone comprenant des moyens d'assemblage complémentaires, tels que tenon et mortaise. Par matériau céramique, il faut entendre, selon l'invention, les oxydes ou nitrures métalliques de faible granulométrie comprise entre 2 pm et 17 Cim, plus particulièrement choisie entre 2 et 10 pm et, de préférence, égale à 5 pm. Le matériau céramique peut être mono ou pluricomposants. Un matériau convenant bien est, par exemple, un mélange d'oxyde de zirconium partiellement stabilisé à l'yttrium, et d'alumine en proportions pouvant varier de 30 à 60 %. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS : 1 - Perfectionnements aux instruments travaillant par cisaillement, du type comprenant deux pièces complémentaires (1, 2) assemblées en "X" par un organe (4) de liaison et de pivotement, chaque pièce comportant une branche (5) de préhension et d'actionnement et une branche de travail (6). caractérisés en ce que - les pièces complémentaires (1 et 2) sont assemblées par un pivot (lia) avec interposition d'un organe de liaison (13, 15) à faible coefficient de frottement, - les branches de travail (6) sont exemptes de croisement relatif après assemblage par le pivot (lla). 2 - Perfectionnements selon la revendication 1, caractérisés en ce que les pièces complémentaires (1 et 2) comportent chacune une branche de travail (6) possédant, au moins dans la zone de l'arête de coupe (8), des caractéristiques physiques d'un matériau céramique, 3 - Perfectionnements selon la revendication 1 ou 2, caractérisés en ce que les pièces complémentaires sont réalisées entièrement en céramique. 4 - Perfectionnements selon la revendication 1 ou 2, caractérisés en ce que les pièces complémentaires comportent chacune une branche de travail en céramique rapportée sur une branche de préhension et d'actionnement en un matériau différent. 5 - Perfectionnements selon la revendication 1 ou 2 caractérisés en ce que les piéces complémentaires sont, respectivement, constituées en un matériau surdensifié au moins dans la partie active de la branche de travail par apport par diffusion gazeuse d'au moins un oxyde ou nitrure métallique. 6 - Perfectionnements selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisés en ce que les pièces complémentaires sont assemblées par un pivot (11a) associé à une butée à billes (13). 7 - Perfectionnements selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisés en ce que les pièces complémentaires sont assemblées par un pivot (11a) associé à une bague (15) en céramique formant palier lisse. 8 - Perfectionnements selon La revendication 7, caractérisés en ce que la bague (15) est associée à au moins une fourrure (16) portée par les pièces complémentaires.