Brevet FR2820672A1 — publié le 20020816

(8). L' invention concerne un porte-piston en particulier pour un piston-poussoir d'un outil de scellement. On connaît déjà, du document EP 0 346 275 B1, un outil de s scellement par explosif comprenant un guide-piston et un . piston-poussoir déplacable à l'intérieur. Le guide-piston' comporte un évidement ouvert radialement vers le piston- poussoir avec des billes de freinage appliquées contre le piston-poussoir et un ressort pour les billes de freinage. Le ressort est conçu sous la forme d'un anneau élastique exerçant une force élastique agissant radialement par rapport au piston-poussoir. Celui-ci comporte sur le contour intérieur, une surface d'appui qui agit sur les billes de freinage et qui est inclinée par rapport à l'axe du piston en formant un angle aigu ouvert à l'opposé de la direction d'enfoncement. En position de disponibilité à l'amorcage, les billes de freinage prenant appui sur l'anneau élastique sont appliquces contre la surface entourant la tige du piston- poussoir. Si le piston-poussoir se déplace dans la direction d'enfoncement, il entraine les billes de freinage par roulement au début du déplacement. Les billes de freinage tendent l'anneau élastique, la surface d'appui transmettant la force élastique radiale de l'anneau élastique au piston-poussoir par l'intermédiaire des s billes de freinage. Les billes de freinage poussées radialement contre la tige du pistonpoussoir par l'anneau élastique exercent donc un effet de freinage sur le piston-poussoir. Un déplacement, même minime, du piston- poussoir vers l'arrière peut annuler l'effet de freinage par le fait que les billes de freinage se déplacent à l'opposé de la direction d'enfoncement et que l'anneau élastique se relâche. Après le relâchement de l'anneau élastique, celui-ci ne pousse plus les billes de freinage contre la tige du piston-poussoir. Le porte-piston connu possède une structure relativement .. compliquée car elle englobe la pluralité de billes de freinage, l'anneau élastique et d'autres ressorts à effet axial qui sollicitent les billes de freinage respectives et les poussent en direction de l'anneau élastique. L' invention a pour but de fournir un porte-piston qui : présente une structure plus simple et est donc plus économique à fabriquer et plus facile à assembler. La présente invention a pour objet un porte-piston, en particulier pour un piston-poussoir d'un outil de scellement, comprenant un élément structurel solidaire de loutil, qui est pourvu d'une rainure adjacente au piston poussoir et entourant celui-ci, laquelle devient moins profonde dans la direction d'avance du piston-poussoir, et comprenant un ressort hélicoïdal de traction qui est assemblé sous la forme d'un joint torique, qui est logé dans la rainure et qui entoure le piston-poussoir de manière concentrique. Un porte-piston selon l 'invention convient, par exemple, pour ralentir un piston-poussoir d'un outil de scellement, lequel peut être par exemple un outil de scellement par explosif ou du type entraîné par inflammation d'un mélange air-gaz combustible. En l' occurrence, le porte-piston selon l' invention comporte un élément structurel solidaire de l'outil, qui est pourvu d'une rainure adjacente au piston-poussoir et entourant celui-ci, laquelle devient moins profonde dans la direction d'avance du piston poussoir, ainsi qu'un ressort hélicoïdal de traction qui est assemblé sous la forme d'un joint torique, qui est logé dans la rainure et qui entoure le piston-poussoir de manière concentrique. Le ressort hélicoïdal de traction assemblé sous la forme d'un joint torique repose avec une force d'appui réduite et une friction faible par exemple sur la tige du piston poussoir et s'étend, avec sa direction longitudinale, dans la direction circonférentielle de la rainure entourant la tige du piston-poussoir. La force d'appui du ressort hélicoïdal de traction est faible car celui-ci est relativement long dans la direction circonférentielle de la rainure ou, respectivement, de la tige de piston. Sa flexibilité est donc faible. Le petit diamètre torique du ressort hélicoïdal de traction se trouve d'abord dans la zone élargie de la rainure, laquelle devient moins profonde dans la direction d'avance. La rainure est donc ouverte en direction du guide-piston recevant le piston poussoir et comporte une surface de fond, située à l'opposé du piston-poussoir, qui se rapproche de celui-ci dans la direction d'enfoncement ou, respectivement, dans la direction d'avance du piston. Lorsque le piston poussoir est déplacé sans amorgage dans la direction d'avance, l' effort de -friction initialement faible s entraîne le ressort hélicoïdal de traction dans la partie peu profonde de la rainure périphérique. À cet endroit, le ressort hélicoïdal est déformé radialement. Cela accroît l' effort de friction entre le ressort hélicoïdal et le piston-poussoir. Si la force qui tend à pousser le piston poussoir vers l' avant disparaît, le ressort hélicoïdal revient en arrière sous l' action de sa force élastique. Il entraîne alors le pistonpoussoir dans une proportion limitée pour le ramener ainsi dans sa position de disponibilité à llamorgage. Si une opération d'amorçage a effectivement lieu, une fois .. que le ressort hélicoïdal de traction a été entraîné par le piston-poussoir dans la zone peu profonde de la rainure, l' effort de friction entre le ressort hélicoïdal de traction et le piston-poussoir est surmonté et le piston est chassé vers l'extérieur. En outre, l' effort de friction est limité par les propriétés élastiques du ressort hélicoïdal de traction, de sorte qu'aucune pièce ne se brise. L' effort de friction est ainsi maintenu dans une plage prévisible. Cet effort de friction freine le piston-poussoir dans les proportions prévues. Le retour de piston n'est pas gêné: par le ressort hélicoïdal de traction car, lors de ce déplacement, la friction entre le ressort hélicoïdal de traction et le piston-poussoir diminue rapidement très fortement puisque le ressort hélicoïdal de traction est alors transporté dans la zone plus profonde de la rainure et finit par ne plus porter sur le piston-poussoir. Le porte-piston selon l' invention est très simple à fabriquer et facile à assembler. I1 est donc économique et, en outre, réclame un minimum d'entretien. s -. Selon une configuration de l' invention, pour former le oint torique, on visse l'une dans l'autre les extrémités d'un ressort hélicoïdal de traction. L 'effort de friction entre le ressort hélicoïdal de traction et le piston poussoir peut donc être préréglé en fonction de la profondeur de vlesage desdites extrémités. Cependant, le ressort hélicoïdal de traction concu sous la forme d'un joint torique peut aussi se composer de deux morceaux partiels de méme longueur reliés entre eux ou vissés l'un dans l'autre. Dans la zone de vissage, le ressort hélicoïdal de traction est relativement plus rigide que dans les zones restantes. Il en résulte que les efforts que le ressort hélicoïdal de - traction exerce sur la tige de piston ne sont plus symétriques au centre. La tige de piston serait alors plaquée radialement contre l'alésage d'un guidepiston, ce qui créerait des efforts de friction supplémentaires qui auraient des répercussions fâcheuses, en particulier lors . du retour de piston. Si le ressort hélicoïdal de traction se compose de deux morceaux partiels de même longueur vissés l'un dans l'autre, ce problème ne se pose donc plus puisque les dissymétries, qui sont décalées de 180 les unes par rapport aux autres dans la direction circonférentielle, se compensent mutuellement. Le vissage au niveau du second emplacement de vissage s'effectue en tournant le ressort hélicoïdal de traction dans la direction opposée avant l' assemblage. Les s extrémités du ressort sont ensuite enfilées l'une dans l'autre et la torsion se relâche. Les extrémités du ressort sont ainsi vissées lune dans l'autre. Elles ne se désolidarisent plus l'une de l'autre car, de par son élasticité, le ressort s'oppose au dévissage. Pour augmenter la durce de vie du ressort hélicoïdal de traction, celuici peut être réalisé en fil métallique pour ressorts à section tranevereale rectangulaire ou à partir d'un câble constitué de torons. La matière d'usure mise en _uvre est ainsi plus abondante. Par ailleurs, un ressort hélicoïdal de traction confectionné à partir d'un câble offre une certaine redondance, ce qui signifiequ'il ne se rompt pas aussi vite lorsqu'un toron s'use ou se casse. La durée de vie du ressort hélicoïdal de traction peut aussi être allongée par le fait que ce dernier est garni d'un revêtement. En l' occurrence, il peut s'agir par exemple d'un revêtement de TiN, d'un revêtement de TiC ou d'un revêtement en carbone diamantin et analogue. Des revêtements de ce type sont relativement durs et améliorent ainsi la stabilité du ressort hélicoïdal de traction. Les revêtements cités peuvent étre réalisés par exemple par métallisation sous vide, de sorte qu'ils peuvent être appliqués relativement à froid. On évite ainsi que le traitement thermique ne nuise au ressort hélicoïdal de traction. On peut aussi envisager de décarburer la tige de piston elle-même. Non seulement cela augmente la durée de vie de la tige de piston, mais cela peut aussi faire en sorte que la tige de piston soit plus tendre que le ressort. La durse de vie du ressort s'en trouve ainsi allongée. Des exemples de réalisation de l' invention seront décrits en détail ci-après en référence aux dessins. Ceux-ci montrent sur: la figure 1, un outil de scellement représenté en coupe partielle et destiné à recevoir le porte- piston selon l 'invention; la figure 2, l'état du porte-piston avant une opération de scellement; .. la figure 3, l'état du porte-piston lors d'une opération de scellement; la figure 4, un ressort hélicoïdal de traction avant son vissage sous la forme d'un joint torique; et la figure 5, deux ressorts hélicoïdaux de traction selon la figure 4, vissés l'un avec l'autre sous la forme d'un joint torique. La figure 1 montre un outil de scellement qui est concu par exemple sous la forme d'un outil de scellement par explosif, mais qui peut aussi être du type dans lequel un mélange air-gaz combustible est enflammé pour entraîner le piston-poussoir. L'outil de scellement représenté sur la figure 1 comporte un carter 1 avec poignée 2 et gâchette 3. Un manchon de butée 4 est vissé à l'extrémité côté direction d'enfoncement du carter 1. Un guide-piston en deux parties 5 est monté coulissant dans le carter. Le s guide-piston 5 se compose d'une partie arrière 6 et d'une partie avant 7. Dans le guide-piston 5 se trouve un piston-poussoir 8 avec une tête 9 guidée dans la partie 6 et avec une tige 10 guidée dans la partie 7. Dans un alésage de guidage 11 de la partie 6 déLouche, côté arrière, un canal d'arrivée 12 pour les gaz dégagés par une charge de poudre propuleive. Côté avant, la partie 6 est pourvue de passages 13 pour évacuer l'air situé devant la tête 9 lors de l'avance du piston-poussoir 8. La zone extrême avant de la partie 6 entoure de manière concentrique la zone arrière de la partie 7. La partie 7 dépasse du manchon de butée 4 vers l' avant et forme ainsi un tube débouchant. L'extrémité arrière de la partie 7 peut pénétrer dans l'alésage de guidage 11 sous la forme d'un appendice tuEulaire et former ainsi une butée limitant la course d'avance du piston-poussoir 8. Là o l'extrémité avant de la partie 6 entoure l'extrémité arrière de la partie 7 est prévue une zone 14 pour recevoir le porte-piston selon l' invention. Dans la portion arrière de la partie 7 se trouve une rainure 15 qui s'étend dans la direction circonférentielle de la tige du pistonpoussoir 8 et qui est ouverte en direction d'un canal de guidage 16 dans lequel est guidée la tige 10. La rainure 15 comporte une surface de fond 17 et des parois latérales 18 et 19, les parois latérales 18 et 19 étant verticales par rapport à un axe longitudinal 20 de la tige 10. La paroi latérale 18 située à l'extrémité côté orifice déLouchant de l'outil de scellement présente une hauteur radiale lnférieure à celle de la paroi latérale 19 située vers l'extrémité arrière de l'outil de scellement. La surface de fond 17 forme ainsi une surface conique, la rainure 15 devenant moins profonde en direction de l'extrémité côté orifice déLouchant de l'outil de scellement. À l'intérieur de la rainure 15 est logé un ressort hélicoïdal de traction 21 qui s'étend le long de la rainure 15 et est donc disposé coaxialement à la tige 10. En l' occurrence, les extrémités du ressort hélicoïdal de traction 21 sont emboîtées l'une dans l'autre. La figure 4 montre la structure du ressort hélicoïdal de 1S traction 21. Une extrémité 22 est rétrécie et présente un diamètre d'enroulement inférieur au reste du ressort hélicoïdaI de traction 21, cette extrémité rétrécie 22 étant vissse dans l'èxtrémité arrière du ressort hélicoïdal de traction 21 après recourbement de celui-ci. De cette facon, le ressort hélicoïdal de traction 21 vient reposer dans la rainure 15, comme le montre la figure 2. En l' occurrence, le ressort hélicoïdal de traction 21 est positionné contre la paroi latérale droite 19 o il dispose de suffisamment d'espace pour ne pas être comprimé 2s radialement par rapport à la direction d'enroulement. Dans cette position, le ressort hélicoïdal de traction 21 exerce ainsi sur la tige 10 une pression d'abord nulle ou très faible. Lorsque la tige 10 se déplace en direction de l'extrémité côté orifice déLouchant de l'outil de scellement, que le piston-poussoir 8 est donc poussé dans la direction d'avance, leffort de friction initialement très faible entre le ressort hélicoïdal de traction 21 et la tige 10 entraîne le ressort hélicoïdal de traction 21 vers la partie peu profonde de la rainure 15. Durant sa course jusqu'à ce point, le ressort hélicoïdal de traction est de plus en plus déformé radialement. Cela accroît sensiblement l' effort de friction contre la tige. Lorsque l'énergie produite lors de l'amorgage de l'outil de scellement pour entraîner le piston-poussoir 8 est pleinement mise en _uvre, l' effort de friction du ressort hélicoïdal de traction est surmonté par la tige 10, et le pistonpoussoir est chassé vers l'extérieur. orsque la force qui tend à pousser le piston-poussoir 8 vers l' avant disparaît, le ressort hélicoïdal de traction revient en arrière en roulant sous l' action de sa force élastique. Il se rapproche alors à nouveau de la paroi latérale 19 et libère ainsi très vite la tige 10, de sorte que le retour ... de piston après une opération de sceIlement s'effectue avec relativement peu de friction. Le ressort hélicoïdal de traction 21 ne gêne ainsi pratiquement pas ce retour de piston. En revanche, si le piston-poussoir 8 est déplacé de sa position de disponibilité à l'amorc,age en direction de l' orifice déLouchant en l' absence d'une opération d'amorc,age, par exemple lors de la mise en contact de l'outil de scellement contre un objet, le piston peut être ramené dans sa position de disponibilité à l'amorc,age sous . l 'action du ressort hélicoïdal de traction 21. La figure 3 montre le début de ce mouvement de retour du piston poussoir 8 sous l 'action du ressort hélicoïdal de traction écrasé radialement 21. La figure 5 montre deux ressorts hélicoïdaux de traction 21 et 23 de même longueur qui sont emboîtés l'un dans l'autre pour former un anneau de forme torique. En l' occurrence, l'extrémité rétrécie 22 du ressort hélicoïdal de traction 21 est vissée dans l'extrémité large du ressort hélicoïdal de traction 23, Landis qu'une extrémité rétrécie 24 du ressort hélicoïdal de traction 23 est vissée dans la zone large du ressort hélicoïdal de traction 21. Grace à la structure d'un tel ressort hélicoïdal de traction 21, 23, on évite une sollicitation dissymétrique de la tige 10 du piston-poussoir 8. REN7ENDICATIONS 1. Porte-piston, en particulier pour un piston-poussoir (8) d'un outil de scellement, comprenant un élément structurel (7) solidaire-de l'outil, qui est pourvu d'une rainure (15) adjacente au piston-poussoir (8) et entourant celui-ci, laquelle devient moins profonde dans la direction d'avance du piston-poussoir (8), et comprenant un ressort hélicoïdal de traction (21) qui est assemblé sous la forme d'un joint torique, qui est logé dans la rainure (15) et qui entoure le piston-poussoir (8) de manière concentrique. 2. Porte-piston selon la revendication 1, caractérisé en 1S ce que, pour former un joint torique, on visse l'une dans l'autre les extrémités d'un ressort hélicoïdal de traction ..... (21). 3. Porte-piston selon la revendication 2, caractérisé en ce que le ressort hélicoïdal de traction concu sous la forme d'un joint torique se compose de deux morccaux partiels (21, 23) de même longueur vissés l'un dans l'autre. 2s 4. Portepiston selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le res sort hél icoïdal de tract ion (21) est réalisé en fil métallique pour ressorts à section traneversale rectangulaire. 5. Porte-piston selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ressort hélicoïdal de traction (21) est réalisé à partir d'un câble constitué de torons. 6. Porte-piston selon une des revendications précédentes, caractéri sé en ce que le res sort hélicoïdal de tract ion (21) porte un revêtement. S 7. Porte-piston selon la revendication 6, caractérisé en ce que le revêtement est en TiN, en TiC ou en carbone diamantin. 8. Porte-piston selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le revêtement est un revêtement réalisé par métallisation sous vide. 9. Porte-piston selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le -ressort hélicoïdal de traction (21) est réalisé dans un matériau plus dur que le piston poussoir (8).