Brevet FR2843553A1 — publié le 20040220

ENSEMBLE SUPPORT ET ELEMENT FONCTIONNEL ROTATIF, ET NOTAMMENT DISQUE ABRASIF, CONCU POUR ETRE MONTE DE MANIERE AMOVIBLE SUR UN ARBRE MOTEUR La présente invention concerne le montage rapide et temporaire, sur un arbre moteur rotatif, d'un élément fonctionnel destiné à être entraîné en rotation sur lui-même. Elle trouve plus particulièrement son application dans le domaine de l'outillage, et préférentiellement dans le domaine du traitement mécanique de surface (ponçage, polissage, etc...), l'élément 10 fonctionnel étant par exemple un disque abrasif, une brosse ou disque de polissage,... Les éléments fonctionnel tels que par exemple les disques abrasifs constituent des éléments consommables qui sont jetés après usage. Il est donc important de pouvoir adapter rapidement, de manière temporaire, et avec fiabilité, un disque abrasif ou équivalent sur l'arbre rotatif de l'outil de ponçage ou équivalent, et également de pouvoir démonter rapidement ce disque abrasif, une fois celui-ci usé, en vue de le jeter et de le remplacer par un disque abrasif neuf. Une première solution répondant à cet objectif a depuis longtemps 20 déjà été proposée dans le brevet US-A-3 436 875. Cette solution consiste à fixer de manière définitive le disque abrasif sur un support de montage comportant une partie tubulaire qui est enfilée sur l'arbre moteur rotatif, l'ensemble disque abrasif/support étant destiné à être remplacé après usage. Cette partie tubulaire comporte à son extrémité 25 des ergots élastiques, qui permettent un encliquetage (" clipsage ") de la partie tubulaire dans une gorge annulaire de l'arbre moteur. Egalement, la face interne de ladite partie tubulaire, au niveau de ces ergots, présente un profil non circulaire, et en particulier un profil quadrangulaire, qui coopère avec la face externe de l'arbre moteur de même profil, en sorte de 30 permettre un blocage en rotation du support de montage par rapport à l'arbre rotatif. Dans cette solution, les ergots élastiques remplissent la double fonction de blocage en translation du support par rapport à l'arbre moteur rotatif (encliquetage dans la gorge annulaire de l'arbre) et de blocage en rotation du support par rapport à l'arbre moteur rotatif. Pour que la 5 fonction de blocage en rotation soit assurée et soit fiable, notamment lorsque l'arbre moteur tourne à vitesse élevée, dans la solution proposée dans le brevet US-A-3 436 875, il est indispensable de prévoir une pièce supplémentaire assurant un serrage des ergots élastiques sur l'arbre moteur. Cette pièce (référencée 18 sur la variante des figures 3, 4 et 7 du 10 brevet US-A-3 436 875) est emboîtée et fixée sur l'extrémité de l'arbre moteur et forme un logement tronconique dans lequel est insérée la partie tubulaire du support, ce qui permet d'obtenir un auto-blocage en rotation des ergots élastiques, par serrage externe desdits ergots sur l'arbre moteur. La première solution précitée de l'art antérieur présente ainsi l'inconvénient de nécessiter une pièce supplémentaire pour le serrage des ergots élastiques. Une autre solution proposée dans l'art antérieur, et décrite notamment dans la demande de brevet français FR-A-2641999, consiste à 20 réaliser une extrémité d'arbre moteur en forme de T, et à prévoir dans le support de montage du disque abrasif une partie femelle de type boutonnière, qui permet le passage de la barre transversale de l'extrémité de l'arbre en forme de T, et un blocage en rotation et en translation du support par rotation d'un quart de tour de cette extrémité en forme de T. 2 5 Cette deuxième solution présente principalement deux inconvénients. On constate à l'usage que lors du ponçage, la rotation du disque abrasif s'accompagne de légers à-coups. Ces à-coups ne sont pas nécessairement perceptibles à l'oeil, mais peuvent se traduire en pratique par des défauts ou irrégularités dans la surface poncée. Ce fonctionnement 30 saccadé serait d à la dissymétrie de l'extrémité en forme de T inversé de l'arbre moteur, la demanderesse n'étant toutefois pas liée par cette explication. Egalement, la partie femelle du support recevant et permettant le blocage de l'extrémité de l'arbre en forme de T est relativement complexe à réaliser, ce qui augmente le cot de fabrication du support. Un premier objectif de l'invention est de proposer un support qui 5 permet le montage, sur un arbre moteur, d'un élément fonctionnel destiné à être entraîné en rotation sur lui même, et préférentiellement, mais non exclusivement, un disque abrasif, un disque ou une brosse de polissage, lequel support peut facilement et de manière fiable être monté temporairement sur un arbre moteur rotatif d'un outil, peut facilement être l0 démonté, et ne nécessite pas de pièce supplémentaire de serrage contrairement à la première solution précitée de l'art antérieur. Un autre objectif de l'invention est de proposer un support de montage d'un élément fonctionnel sur un arbre moteur qui est de conception simple et peut être fabriqué en série à faible cot. Ces objectifs sont atteints selon l'invention par un support pour élément fonctionnel rotatif, lequel support comporte une première portion élastique qui permet le montage amovible et le blocage en translation du support sur l'arbre moteur, et une deuxième portion rigide, qui est distincte de la première portion élastique, et qui permet un blocage en rotation du 20 support sur l'arbre moteur. Un autre objectif de l'invention est de proposer un support qui, une fois monté sur l'arbre moteur, peut être entraîné en rotation sans àcoups. A cet effet, le support comporte une partie tubulaire qui est conçue pour être enfilée sur un arbre moteur rotatif, et qui comporte lesdites première 25 et deuxième portions élastique et rigide, la face interne de la portion rigide présentant un profil en forme de polygone régulier. L'invention a pour deuxième objet un ensemble support et élément fonctionnel, et notamment disque abrasif, disque ou brosse de polissage, l'élément fonctionnel étant fixé de manière définitive, par exemple en étant 30 collé, sur le support. De préférence, l'élément fonctionnel permet le travail d'une surface, et plus particulièrement cet élément fonctionnel est un élément de la liste suivante: disque abrasif, brosse ou disque de polissage. L'invention a pour troisième objet un dispositif pour le montage et l'entraînement en rotation d'un ensemble (support et élément fonctionnel) 5 conforme à l'invention. Ce dispositif comprend un arbre dont une partie d'extrémité est destinée à coopérer avec la portion rigide du support pour le blocage en rotation du support, et comporte à cet effet une surface externe présentant en section transversale un profil non circulaire, ladite partie d'extrémité se prolongeant par une gorge pour le blocage en translation de l'ensemble support/élément fonctionnel. Selon une caractéristique préférentielle, la surface externe de ladite partie d'extrémité de l'arbre présente un profil longitudinal courbe permettant une articulation de type rotule du support par rapport à l'arbre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description ci-après d'un exemple préféré de réalisation de l'invention dans le domaine particulier des disques abrasifs, laquelle description est donnée à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un ensemble 20 support/disque abrasif conforme à l'invention, et monté de manière amovible sur un arbre rotatif, - les figures 2 et 3 sont respectivement une vue en coupe longitudinale et une vue de face de l'organe formant jupe qui est monté coulissant sur l'arbre de la figure 1, - la figure 4 représente l'arbre de la figure 1 pris isolément, - les figures 5, 6 et 7 sont des coupes transversales de l'arbre de la figure 4 selon respectivement les plans V-V, VI-VI, et VIIVII, - les figures 8 à 10 représentent la pièce correspondant au support de la figure 1, - la figure 11 représente l'ensemble de la figure i dans une configuration montrant l'articulation de l'ensemble support/disque abrasif par rapport à la tête de l'arbre rotatif, et - la figure 12 représente l'ensemble (support/disque abrasif) de la figure 1 dans sa position d'éjection de l'arbre. On a représenté sur la figure 1 un exemple de réalisation d'un 5 dispositif 1, sur lequel est monté de manière amovible un ensemble support 2/disque abrasif 3, ledit dispositif 1 permettant un entraînement en rotation sur lui-même de l'ensemble support 2/ disque abrasif 3 selon un axe de rotation la. Le dispositif d'entraînement 1 comporte essentiellement un arbre 10 100, sur lequel est enfilé et est monté coulissant un organe 101. L'organe 101 (représenté isolément sur les figures 2 et 3) est constitué d'une douille tubulaire 102, par exemple en métal, sur laquelle est fixée une jupe 103, par exemple en matériau élastomère. En référence à la figure 1, la douille 102 est enfilée sur l'arbre 100, 15 lequel arbre 100 comporte en outre une butée fixe 104a, qui dans l'exemple particulier illustré est un anneau monté dans une gorge G1 (figure 4) de l'arbre 100, et qui d'une manière générale a pour fonction de faire office de butée arrière à l'organe coulissant 101. En référence aux figures 1 et 12, I'arbre 100 comporte également 20 une butée fixe 104b, qui dans l'exemple particulier illustré est un anneau monté dans une gorge G2 de l'arbre 100, et qui d'une manière générale a pour fonction de faire office de butée avant à l'organe coulissant 101, lors de l'opération d'éjection de l'ensemble support 2/disque abrasif 3. En référence aux figures 1, 4 et 7, la partie 100' de l'arbre 100 qui 25 s'étend depuis l'extrémité arrière 100a de l'arbre 100 en direction de la butée arrière 104a, et qui est située à l'extérieur de l'organe 101 (figure 1), est destinée à être couplée avec l'axe moteur d'un outil de ponçage (non représenté), par exemple en étant montée dans une mâchoire rotative motrice d'un outil de ponçage portatif. En fonctionnement, I'arbre 100 ainsi 30 couplé avec cet outil de ponçage constitue un arbre moteur rotatif selon l'axe la. En référence aux figures 1, 4 et 6, la partie 100" de l'arbre 100 qui est située entre les deux gorges précitées G1 et G2 de l'arbre 100 est un cylindre 105 dont la surface externe 105a présente en section transversale (figure 6) un profil de forme polygonale (section carrée, octogonale, 5 hexagonale,...). Dans l'exemple particulier illustré, ce profil forme un hexagone régulier. De manière complémentaire, la surface interne 102a de la douille 102 (figures 1, 2 et 3) comporte en section transversale le même profil, de telle sorte que l'entraînement en rotation de l'arbre 100 selon l'axe la permet l'entraînement en rotation selon le même axe de l'organe 10 101 par l'intermédiaire de sa douille 102. En référence aux figures 1 et 4, la partie 100"' de l'arbre 100 qui s'étend entre l'extrémité avant 100b de l'arbre et la gorge G1 précitée, et qui est dite dans la suite de la description " tête " de l'arbre 100 comporte deux portions 106 et 107, à savoir: une portion 106 formant une gorge qui 15 s'étend sur toute la périphérie de l'arbre 100 et qui permet l'encliquetage (" clipsage) du support 2, et une portion 107 qui s'étend entre la gorge 106 et l'extrémité avant 100b de l'arbre 100 et qui permet l'entraînement en rotation du support 2 selon l'axe la. Plus particulièrement, la surface externe 106a de la gorge 106 20 présente un profil longitudinal courbe concave sensiblement en arc de cercle. Plus particulièrement, la surface externe 107a de la portion 107 présente en section transversale (voir figure 5) un profil en forme de polygone régulier, et en l'espèce en forme d'hexagone régulier. Egalement la surface externe 107a de la portion 107 de l'arbre 100 présente en outre un profil longitudinal courbe convexe (figure 4), sensiblement en arc de cercle. En référence aux figures 1 et 2, la jupe 103 de l'élément 101 comporte une cavité interne 103a centrée sur l'axe la, et débouchant dans 30 la face avant 103b de ladite jupe, un léger renfoncement central 103c étant en outre prévu au niveau de cette face avant 103b. -7 En référence aux figures 1, 8, 9 et 10, le support 2 qui est monté de manière amovible sur la tête 100"' de l'arbre 100 est une pièce monobloc, de préférence en plastique, comportant une première partie 20 de faible épaisseur en forme de disque, et une deuxième partie tubulaire 20' 5 orientée transversalement à la partie plate 20. La partie tubulaire 20' comporte une portion rigide 21 et une portion élastique sous la forme d'ergots élastiques 2 réalisés au niveau de l'extrémité de la partie tubulaire 20'. La face interne 21a de la portion rigide 21 présente un profil en forme de polygone régulier complémentaire de celui de la surface externe 107a 10 de la portion 107 de l'arbre, c'est-à-dire dans l'exemple particulier illustré un profil en forme d'hexagone régulier. En référence à la figure 1, le disque abrasif 3 est fixé de manière définitive sur la face externe 20a de la partie plate 20, par exemple en étant collé. L'ensemble support 2/disque abrasif 3 est monté de manière amovible sur l'arbre 100 de la manière suivante. On positionne cet ensemble de telle sorte que les ergots élastiques 22 viennent au contact de la partie 107 de la tête 100"' de l'arbre 100 (position illustrée sur la figure 12). Puis on exerce une légère pression 20 manuelle sur cet ensemble en le poussant en direction de la gorge 106, les ergots élastiques 22 s'écartant l'un de l'autre en suivant le profil courbe de la portion 107. Une fois les ergots 22 positionnés au niveau de la gorge 106, lesdits ergots 22 reprennent leur forme initiale, permettant ainsi d'obtenir un encliquetage (ou " clipsage ") du support 2 dans la gorge 106 25 de l'arbre 100. Le support 2 est ainsi bloqué en translation sur l'arbre 100 par les ergots élastiques 22. Lors des ces opérations, l'organe 101 est repoussé en direction de la butée arrière 104a. Une fois l'ensemble 2/disque abrasif 3 monté sur l'arbre 100 (configuration de la figure 1), la partie plate 20 du support 2 vient se 30 loger dans l'évidement 103c de la jupe 103, tandis que le disque abrasif 3 vient s'appliquer en appui contre la face externe 103b de la jupe 103, faisant ainsi office de surface d'appui. L'organe 101 est en outre bloqué en partie arrière par la butée arrière 104a de l'arbre 100. La portion 107 de l'arbre 100 est logée à l'intérieur de la partie tubulaire 21 du support 2, la surface externe 107a de ladite portion 107 venant au contact de la face 5 interne 21a de la portion tubulaire rigide 21 dans une zone de contact périphérique C (figure 1). Compte tenu des formes complémentaires hexagonales d'une part de la face externe 107a de la portion 107 et d'autre part de la face interne 21a du tube 21, le support 2 est bloqué en rotation par la portion 107 selon 1o l'axe la dans le plan transversal au plan de la figure 1. En revanche grâce à la forme courbe dans un plan longitudinal de la face externe 107a de la portion 107, I'ensemble support 2 est articulé (articulation de type rotule) par rapport à ladite portion 107, et peut en particulier pivoter selon un axe lb transversal au plan des figures 1 ou 11 et concourrant avec l'axe la. La figure 11 illustre une position de l'ensemble support 2 / disque abrasif 3 dans lequel le disque abrasif 3 n'est pas situé (contrairement à la figure 1) dans un plan P transversal à l'axe de rotation la, mais est pivoté d'un angle A. Cette articulation de l'ensemble support 2/ disque abrasif 3 est rendue également possible, tout 20 en étant limitée, par une certaine souplesse de la jupe 103, qui autorise une légère déformation de la jupe 103, tel que cela est illustré sur la figure 11. De surcroît, pour obtenir cette souplesse de la jupe 103, dans la réalisation particulière des figures annexées ladite jupe 103 comporte des soufflets S. Grâce à cette possibilité de pivotement du disque abrasif 3, il 25 est avantageusement possible en cours de ponçage de modifier légèrement l'inclinaison du disque abrasif 3 en sorte de l'orienter au mieux par rapport à la surface à poncer. Une fois que le disque abrasif 3 est usagé, on remplace l'ensemble support 2 / disque abrasif 3 par un nouvel ensemble neuf. A cet effet, on 30 démonte préalablement l'ensemble usagé. Dans la variante particulière de réalisation illustrée sur les figures, ce démontage est réalisé au moyen de l'organe 101, en faisant coulisser l'élément 101 jusqu'à amener la douille 102 au contact de la butée avant 104b de l'arbre 100, provoquant par là-même l'éjection de l'ensemble 2/disque abrasif 3 ( voir figure 12). Dans une autre variante de réalisation, l'organe 101 (jupelO3douille 102) pourrait être fixé à demeure sur l'arbre 100, sans être coulissant. Dans ce cas, le démontage de l'ensemble support 2 / disque abrasif 3 serait réalisé manuellement, par exemple en se saisissant du disque abrasif 3 au niveau de sa périphérie, après avoir écarté légèrement 10 la jupe 103, et en tirant sur le disque abrasif 3 et sur le support 2, en sorte de le dégager de la gorge 106 et de la portion 107 de l'arbre 100. L'invention n'est pas limitée à la variante préférée de réalisation qui vient d'être décrite en référence aux figures annexées. En particulier, la face interne 21a de la partie tubulaire 21 et la face externe de la portion 15 107 de l'arbre 100 peuvent avoir toute forme complémentaire permettant d'assurer un blocage en rotation selon l'axe la du support 2 par rapport à l'arbre 100. Il peut notamment s'agir de tout profil non circulaire, et par exemple de tout profil en forme de polygone, en forme d'étoile,... De préférence, ce profil sera néanmoins choisi sous la forme d'un polygone 20 régulier (carré, hexagone régulier, octogone régulier) centré sur l'axe la, de manière à obtenir un entraînement sans saccades du disque abrasif. Egalement, dans une autre variante de réalisation, l'ensemble support 2 / disque abrasif 3 peut ne pas être articulé de la manière précédemment décrite en référence aux figures. Enfin, l'invention n'est pas limitée à l'application ponçage, le disque abrasif 3 pouvant d'une manière générale être tout élément fonctionnel, destiné à être entraîné en rotation sur lui-même et susceptible de s'user en cours d'utilisation. Dans le domaine du traitement mécanique d'une surface, cet élément fonctionnel 3 pourrait par exemple être une brosse ou 30 un disque pour le polissage d'une surface. REVENDICATIONS 1. Support (2) pour élément fonctionnel (3) rotatif, lequel support (2) est apte à être monté de manière amovible sur un arbre moteur 5 rotatif (100), caractérisé en ce que le support (2) comporte une première portion élastique (22) qui permet le montage amovible et le blocage en translation du support (2) sur l'arbre moteur (100), et une deuxième portion rigide (21), qui est distincte de la première portion élastique (22), et qui permet un blocage en rotation du 10 support (2) sur l'arbre moteur (100). 2. Support selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte une partie plate (20) destinée à recevoir l'élément fonctionnel (3), et une partie tubulaire (20', qui est transversale à ladite partie plate (20), et qui comporte ladite première portion élastique (22) et ladite 15 deuxième portion rigide (21). 3. Support selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte une partie tubulaire (20') qui comporte ladite première portion élastique (22) et ladite deuxième portion rigide (21), la face interne (21a) de la portion rigide (21) présentant en section transversale un profil en 20 forme de polygone régulier. 4. Support selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que la portion élastique (22) est formée par des ergots élastiques réalisés au niveau de l'extrémité de la partie tubulaire. 5. Support selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que 25 la portion rigide (21) présente une face interne (21a) non circulaire permettant le blocage en rotation du support sur l'arbre moteur (100). 6. Support selon la revendication 5 caractérisé en ce que la face interne (21a) de la portion rigide (21) présente en section transversale un 30 profil en forme de polygone. 7. Support selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'il est constitué par une pièce en plastique. 8. Ensemble support (2) et élément fonctionnel (3), caractérisé en ce que le support est conforme à l'une des revendications 1 à 7, et en ce que l'élément fonctionnel (3) est fixé de manière définitive sur le support (2). 9. Ensemble selon la revendication 8 caractérisé en ce que l'élément fonctionnel permet le travail d'une surface. 10. Ensemble selon la revendication 9 caractérisé en ce que l'élément fonctionnel est un élément de la liste suivante: disque abrasif, 1 o brosse ou disque de polissage. 11.Dispositif pour le montage et l'entraînement en rotation d'un ensemble support (2) et élément fonctionnel (3) selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend un arbre (100) dont une partie d'extrémité (107) est destinée à coopérer avec 15 la portion rigide (21) du support (2) pour le blocage en rotation du support (2), et comporte à cet effet une surface externe présentant en section transversale un profil non circulaire, ladite partie d'extrémité (107) se prolongeant par une gorge (106) pour le blocage en translation de l'ensemble support (2) / élément 20 fonctionnel (3). 12.Dispositif selon la revendication 11 caractérisé en ce que la surface externe (107a) de ladite partie d'extrémité (107) de l'arbre (106) présente un profil longitudinal courbe permettant une articulation du support (2) par rapport à l'arbre (100). 13.Dispositif selon la revendication 11 ou 12 caractérisé en ce que la surface externe (107a) de la partie d'extrémité (107) de l'arbre (100) présente en section transversale un profil en forme de polygone, et de préférence en forme de polygone régulier. 14. Dispositif selon l'une des revendications 11 à 13 caractérisé en ce 30 qu'il comporte un organe (101) formant jupe (103), qui est monté sur l'arbre (100), et dont l'une (103b) des faces constitue une surface d'appui pour l'élément fonctionnel (3). 15.Dispositif selon la revendication 14 caractérisé en ce que l'organe (101) formant jupe comporte des parties souples (S) autorisant l'articulation du support (2) par rapport à l'arbre (100). 16.Dispositif selon la revendication 14 ou 15 caractérisé en ce que l'organe (101) formant jupe est monté coulissant sur l'arbre (100) de telle sorte qu'il peut être utilisé pour éjecter l'ensemble support (2) / élément fonctionnel (3). 17. Dispositif selon l'une des revendications 11 à 16 caractérisé en ce 10 que sur l'arbre (100) est monté de manière amovible un ensemble selon l'une des revendications 8 à 10.