Brevet FR2850317A1 — publié le 20040730

I DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne le domaine des outils manuels. Et plus particulièrement l'invention s'intéresse aux outils de coupe de manipulation manuelle avec actionnent motorisé de l'organe de coupe. Plus spécialement encore l'invention concemrne, selon une application plus spécifique, unT sécateur utilisé couramment notamment pour la taille de produits végétaux et dans lequel une lame mobile est appelée sous l'action d'ume transmission depuis un moteur électrique intégrée à l'outil, à se déplacer, le plus fréquemment selon un mouvement angulaire 1o de cisaillement, vers et depuis une lame fixe EXPOSE DE L'ART ANTERIEUR Les sécateurs à lénergie électrique actuellement commercialisés utilisent tous un système de transmission mécanique de type engrenage-engrenage ou engrenage-vis 15 - sans fin. Les inconvénients de tels systèmes sont multiples: le plus flagrant d'entre eux est l'accumulation des différents jeux. Du point de vue isostatique, chaque point de contact entre les différents éléments de la transmission devient un lieu d'usure et donc de jeu. Ce jeu va intervenir dans le 20 fonctionnement global de l'appareil et dégénérer en un manque de souplesse dans la transmission, défaut qui va aller en grandissant, au fur et à mesuire de l'usure, provoquant finalement des à-coups et même la rupture de certains éléments (affaiblis par cette usure). Le deuxième inconvénient est la nécessité d'utiliser l'effort moteur afin de terminer le cycle de coupe, d'o augmentation de l'usure citée précédemment, mais également consommation inutile d'énergie électrique, donc réduction soit de l'autonomie, soit de la puissance disponible. PRESENTATION DE L'INVENTION La présente invention remédie à ces inconvénients et propose un nouvel ensemble de transmission de l'effort moteur depuis un moteur électrique (à courant continu alimenté par batterie) jusqu'à la lame mobile, mettant en oeuvre de façon nouvelle des moyens de transmission hydraulique. A cet effet l'invention concerne un dispositif pour la transmission motrice et le contrôle d'actionnement d'un outil de coupe, telle une lame mobile, dans un outil manuel, du type sécateur ou cisaille, caractérisé en ce que la lame mobile est 1o entraînée dans son déplacement par l'extrémité de la tige d'un piston deplaçable dans le corps d'un vérin alimenté en fluide moteur depuis une source sous pression avec interposition d'un registre de contrôle de passage du fluide asservi à une commande manuelle telle que bouton poussoir. Plus spécialement le vérin est alimenté en fluide hydraulique telle qu'huile mise sous pression par une pompe entraînée par moteur électrique, elle-même alimentée par batterie, la mise en marche de la pompe étant asservie à la manoeuvrer de la dite commande manuelle actionînant le dit registre. Plus particulièrement encore le vérin hydraulique est du type simple effet, une face du piston étant soumise à la pression hydraulique, la face opposée étant en communication avec un organe de rappel s'opposant à la poussée hydraulique Et avantageusement la pression de rappel du piston vers sa position de repos, 25 correspondant à la position inactive et d'ouverture de la lame mobile, est obtenue par mise en communication de la face correspondante ou face passive du piston avec un milieu gazeux, occupant la partie de la chambre du vérin opposée à la chambre de pression hydraulique et en communication avec une enceinte de compression, la pression exercée sur cette face passive du piston après desactivation de l'outil et 30 chute de la pression hydraulique ramenant le piston en position de repos. L'outil comporte encore avantageusement une chambre d'expansion du milieu hydraulique la chambre étant à parois déformables et reliée d'une part à la pompe pour l'alimentation de cette dernière et d'autre part au circuit d'alimentation du 5 vérin pour le retour du liquide hydraulique après chute de la pression et desactivation de l'outil. L'organe de commande est constitué d'un registre, actionné par poussoir extérieur accessible au doigt de l'utilisateur, contre l'action d'un ressort de rappel, le registre 10 assurant la communication de la chambre active du vérin avec le vase d'expansion du milieu hydraulique dans sa position de repos et assurant la communication de la chambre active duit vérin avec la pompe de mise en pression dans sa position enfoncée active. Selon un développement de l'invention le poussoir commandant la manoeuvre du registre est associé à un contacteur refermant le circuit d'alimentation du moteur électrique, de sorte que le jeu ch poussoir, contre son ressort de rappel assure simultanément la mise en route de la pompe et la mise en communication de la chambre active du vérin avec la source de liquide sous pression 20 Le registre est configuré de façon à assurer une mise communication progressive de la face active du vérin avec la source de liquide sous pression, permettant au doigt de gouverner finement le déplacement de la lame mobile de coupe Le vérin comporte selon un développemelt de l'invention un contacteur de fin de course apte à ouvrir le circuit d'alimentation du moteur, en provoquant ainsi, après que la position de coupe maximale ait été atteinte la desactivation automatique de l'outil. DESCRIPTION D'UNE FORME DE REALISATION D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit et qui est donnée, en se référant aux dessins annexés et en relation avec une forme particulière de réalisation présentée à titre d'exemple. La figure 1 représente un schéma de principe de la constitution et du fonctionnement d'un outil de coupe du type sécateur selon l'invention dans la position statique et inactivée de l'outil, tandis que la figure 2 représente ce même outil mis en position d'activation. La figure 3 représente un schéma de principe du 10 dispositif. Le sécateur motorisé comporte de façon comnue en soi un corps 1 formant le manche de préhension à une extrémité duquel sont prévues les deux lames respectivement fixe 2 et mobile 3 articulées en ciseaux l'une contre l'autre selon l'axe 4, la lame 5 mobile étant montée deplaçable angulairement, son extrémité 3a opposée à la partie coupante 3b est reliée par un axe 5 à l'extrémité de la tige 6 venue du piston 7 monté à déplacement longitudinal dans le vérin hydraulique 8. A l'extrémité du manche opposée aux outils de coupe se trouve le moteur électrique 20 10 alimenté par batterie 9 et entraînant la pompe hydraulique 11. Cette dernière est en communication par son entrée 12 avec un vase d'expansion 13 du milieu fluide de transmission, notamment d'huile et par sa sortie 14 avec la chambre active 8a dul vérin 8 avec interpositionl d'un registre ou distributeur 15. Ce registre est formé d'un obturateur transversal 15a monté à déplacement longitudinal dans un canal 15b, étant relié par un axe central 15c à un poussoir 16 soumis à action digitale de l'utilisateur. Le registre est relié à la chambre ou vase d'expansion 12, à la pompe 11 et à la chambre active 8a du vérin. Dans sa position de repos et inactive vers laquelle il est rappelé par le ressort 15 d, le registre isole la chambre active 8a de la pompe 11 et met cette chambre active dut vérin en communication avec le vase d'expansion, via les canalisations 17 et 18. Dans la position d'activation de l'outil, le poussoir 16 étant enfoncé contre l'action du ressort 15d, l'obturateur se déplace pour occuper la position représentée sur la figure 2, dans laquelle le vase d'expansion 12 est isolé de la chambre active 8a du vérin, tandis que cette chambre est en communication avec la pompe 11, ce qui va entraîner le déplacement du piston 7 dans le vérin. L'action du registre distributeur t0 15 dans la cinétique du déplacement du fluide de transmission (mise en communication de la chambre active du vérin avec la source de pression) est couplée à l'activation de cette source. A cet effet le poussoir comporte un contacteur 22a refennant par le circuit schématisé en 22b le circuit d'alimentation de la pompe, de sorte que la pression digitale sur le poussoir déclenche en même temps la mise sou pression du fluide et son accès à la chambre active du vérin. Une dérivation 19 relie directement la pompe au vase d'expansion et reçoit un clapet antiretour 20 par exemple du type à bille en évitant toute surpression. Le vase d'expansion 12 est de préférence formé d'une capacité à parois élastiquement deformables pour absorber les déplacements de volumes de liquide hydraulique. Le vérin 8 étant du type à simple effet, la chambre passive 8b contient uni fluide 25 gazeux et donc compressible, par exemple un gaz neutre tel que l'azote, cette phase gazeuse dans la chambre passive 8b étant en communication avec une chambre de compression 21 absorbant et restituant la pression de rappel pour le retour du piston vers sa position de repos (figure 1) après desactivation de l'outil. La chambre passive 8b du vérin 8 comporte vers son fond un second contacteur de fin de course actionnée par l'arrivée du piston en fin de son mouvement actif; ce contacteur 23a est apte à envoyer par le circuit 23b un signal d'interruption de l'alimentation électrique du moteur en stabilisant l'outil dans sa position de travail. Le fonctionnement de l'ensemble peut être décrit comme suit: Los de la mise en actionnement, la pompe hydraulique 11 qui peut être soit à engrenage, soit à palette, soit à piston est elle-même mue par le moteur électrique 10. L'huile sous pression va alors, par le biais du registre ou distributeur à tiroir 15, l o alimenter un vérin hydraulique simple effet 8. La variation de volunme d'huile générée par le déplacement du piston est absorbée par un micro vase d'expansion. Le rappel du vérin s'effectue par la détente d'un gaz compressible (azote par exemple). L'ensemble duI système est protégé des surpressions par un limiteur de pression de type clapet à bille sur ressort 20. Le cycle de coupe se déclenche lors de l'action du I 5 doigt sur la détente formée du poussoir 16 qui agit sur la tige du registre à tiroir 15 et, en même temps sur le contacteur 22a. Ce dernier met électriquement en route le moteur entraînant la pompe 11. Un dispositif de butée réglable 24 permet, par simple basculement, de choisir entre une coupe instantanée ou une coupe sensitive progressive. La coupe sensitive progressive présente deux avantages majeurs En premier lieu elle permet d'obtenir un asservissement instantané et précis de la position de la lame mobile à la position du doigt sur le bouton poussoir de commande; de ce fait, le moindre relâchement de la commande entraîne l'ouverture instantanée du système de 25 taille. L'utilisateur est donc intimement lié à son outil et le maîtrise parfaitement tout au long du cycle de coupe. Dans la pratique, la coupe sensitive progressive permet a l'utilisateur de se sentir plus en confiance et de diminuer la gravité des accidents, voire de les empêcher. De plus et en second lieu la progressivité permet d'intervenir avec une très grande précision sur certaines parties de la plante difficilement accessible et donc globalement de faciliter les opérations de taille. Le départ du cycle s'effectue par l'action du doigt sur la gâchette ou bouton poussoir 16: cette action, tout en déplaçant le tiroir du distributeur, agit sur le contacteur électrilque 22a fermant le circuit d'alimentation de la motopompe depuis la batterie La pompe 1 étant en mouvement, la pression d'huile va s'établir et, ainsi, agir sur le piston 7 du vérin 8 actionnant la lame du sécateur. A la fermeture complete des lames, le contact de fin de course 23a coupe l'alimentation électrique du moteur; la pression de l'huile chute et le gaz comprimé dans la chambre passive 8b du vérin effectue le rappel de celui-ci, rouvrant les lames du sécateur. La chambre de 15 compression située à côté du vérin et relié à la chambre passive 8b d'éviter une surpression durant le point mort en fin de la course active du piston. Le dispositif de l'invention comporte des moyens de limitation de la pression hydraulique, dont le potentiel est limité par deux facteurs, à savoir: d'une part la puissance du moteur et d'autre part la résistance mécanique des éléments constitutifs. Pour éviter qu'une surpression détériore les joints d'étanchéité, un Iimiteur de débit est inclus dans le circuit. Le limiteur de débit est du type " Le vase d'expansion huile 12 procure la réserve d'huile devant répondre à l'injection dans la chambre du vérin en cours de la mise en phase active du piston. Ce vase d'expansion comporte des parois élastiques dont la déformation va dégager 30 un volume d'huile équivalent à celui absorbé par le déplacement du vérin. Son rôle va être également d'absorber la variation de volume de l'huile due à la dilatation par variation thennique.i La chambre de compression 21 de la phase gazeuse absorbe le gaz chassé de la 5 chambre passive 8b du vérin lors du déplacement du piston 7 en phase active; cette capacité retient ce gaz sous pression et le restitue à la chambre passive 8a, après chute de pression dans la chambre active Sa, en procurant au piston une force de rappel ramenant le piston en position de repos (figure 1) après désactivation de outil. L'utilisation de gaz sous pression, pour remplir la chambre passive 8b du vérin 8, plus particulièrement d'un gaz neutre tel que l'azote comprimé, permet d'avoir un rappel du vérin beaucoup plus souple qu'avec un ressort mécanique. De plus, cette solution permet un allégement notable de l'outil. ' 5 AVANTAGES DE L'INVENTION On développe ci-après les avantages de la transmission hydraulique mise en oeuvTe dans le cadre de la présente invention et adaptée notamment à un outil de coupe 20 manuel. L'utilisation d'un système de transmission hydraulique procure de multiples avantages par rapport aux systèmes classiques de transmission mécanique de type engrenage + engrenage ou engrenage + vis + roue creuse. On peut les énumérer 25 ainsi: 1. Gain de poids. 2. Augmentation de l'autonomie. 3. Progressivité de la coupe. 4. Modification facile, fiable et rapide de l'ouverture des lames. 5. Souplesse de la transmission. 6. Fiabilité et longévité du système. 7. Ergonomie. 1. Gain de poids. L'utilisation de matériaux composites (carbone chargé) pour le corps de l'appareil et de l'huile permet un allégement considérable de l'appareil (l'huile ayant une densité d'environ 0,9 et l'acier utilisé pour la pignonnIerie étant de 7,8. Le poids des sécateurs actuels (830 grammes) est un handicap pour les femmes qui sont de plus en plus nombreuses à effectuer des travaux de taille. Le système à transmission hydraulique développé dans le cadre de la présente inventtioln permnnet un gain de poids d'environ 15%. 2. Augmentation de l'autonomie; - Lors du cycle de fonctionnement d'un sécateur électrique à transmission mécanique, le moteur fonctionne début à la fin du cycle: soit successivement: - Marche avant jusqu'à la fermeture complète des lames puis inversion du sens de rotation du moteur afin d'ouvrir les lames (l'inversion du moteur génère une surintensité importante) ; c'est le cycle type le plus utilisé actuellement. - Le 2ème type de cycle employé , utilise la rotation du moteur toujours dans le même sens, par le biais d'une camne qui ferme les lames sur la moitié de sa rotation puis les rouvre sur la deuxième moitié. La transmission hydraulique selon l'invention par contre, ne sollicite le moteur 30 entraînant la pompe que pendant la phase de coupe; le retour se faisant par la pression de rappel imprimée par l'azote comprimé. La puissance motrice nécessaire n'est majorée que très légèrement par la force absorbée (initialement) par l'azote comprimé. 3. Progressivité de la coupe. - L'utilisateur des systèmes de transmission mécanique sont, soit de type tout-ou-rien: tant qu'il y a action sur le contact le sécateur se ferme, dès que l'action cesse les lames s'ouvrent soit du type progressif ' par l'utilisation d'un variateur électronique couplé au contact de démarrage. Dans ce dernier cas l'utilisation d'un variateur agit négativement sur l'autonomie. 10 Le système hydraulique permet une réelle progressivité par l'utilisation d'un distributeur à tiroir avec des gorges d' entrée de configuration conique (il est même possible d'arrêter les lames à mi-cycle); tout en gardant la même puissance au niveau de la coupe. Le registre distributeur de ce type permet ainsi une montée 15 progressive et constamment sous contrôle du mouvement de déplacement du vérin, donc de la lame mobile venant en approche de la lame fixe; ce qui permet, comme précédemment exposé de mettre à la disposition de l'utilisateur un outil à fermeture progressive. 4. Modification de l'ouverture des lames - Les systèmes à transmission mécanique actuellement utilisés ne permettent pas un large choix d'ouverture maximale de la tête de coupe. Or, la pratique de la taille d'hiver montre que la grosseur des bois varie en fonction du cépage, du mode de conduite et de l'état de vigueur des plantes. 25 L'intérêt d'une tête de coupe à ouverture maximale réglable réside dans le fait que le praticien peut sélectionner à tout moment une ouverture correspondant exactement à la grosseur des bois qu'il taille. Ce réglage permet donc de gagner du temps sur le cycle de fonctionnement. Il De plus, le fait de limiter le retour du vérin afin de n'avoir que l'ouverture nécessaire à la coupe de petits bois par exemple, permnnet d'augmenter l'autonomie d'autant. La butée mécanique se règle par un système de crans, celui-ci est rapide à mettre en oeuvre et fiable. Cette limitation réglable de la course réduit par ailleurs la durée du cycle et améliore donc le rendement global du travail. 5. Souplesse - A chaque départ de cycle, les systèmes de transmission mécanique additionnent tous les jeux existant entre les différentes pièces composant le i o mécanisme. Dans le cadre de la transmission hydraulique de l'invention, 'huile étant incompressible, ce phénomène n'apparaît pas dans le cycle de fonctionnement de la transmission, même après de nombreux cycles d'utilisation. - 6. Fiabilité et longévité - Les systèmes de transmission mécanique sont sujets à l'usure à chaque point de contact des éléments de la transmission, ainsi qu'au niveau des axes de rotation (ce qui d'ailleurs engendre les jeux d'effets négatifs entre les pièces, précédemment évoqués) Cependant la tralsmission hydraulique selon l'invention ne met en action qu'un nombre limité et réduit de pièces en mouvement 20 et, de plus, ces pièces fonctionnent en permanence dans mun bain d'huile, donc avec une lubrification optimale. 7 Ergonomie. - Du fait du faible encombrement du système de transmission 25 hydraulique, il est possible de réduire notablement la taille de la poignée du sécateur, et ainsi, de rendre confortable son utilisation par des mains de petites taille, celle de femmes par exemple, qui sont de plus en plus nombreuses à tailler. La description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple d'une forme de réalisation de l'invention et l'on pourra à partir des éléments décrits réaliser diverses variantes sans sortir des limites de l'invention, la batterie 9 pouvant être incorporé dans l'outil. REVENDICATIONS I - Dispositif pour la transmission motrice et le contrôle d'actiomnnement d'un outil de coupe, telle une lame mobile, dans un outil manuel, du type sécateur ou cisaille, 5 caractérisé en ce que la lame mobile (3) est entraînée &ans son déplacement par l'extrémité de la tige (5) d'un piston (7) deplaçable dans le corps d'un vérin (8) alimenté en fluide moteur depuis une source sous pression (1l) avec interposition d'un registre ( 15) de contrôle de passage du fluide asservi à une commande manuelle telle que bouton poussoir (16). 2 - Dispositif selon la revendication I ci dessus, caractérisé en ce que le vérin (8) est alimenté en fluide hydraulique telle que de l'huile mise sous pression par une pompe (11) entraînée par moteur électrique (10), elle-même alimnentée par pile ou batterie (9), la mise en marche de la pompe étant asservie à la manoeuvre de la dite 15 commande manuelle (16) actionnant le dit registre. 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le vérin hydraulique (8) est du type simple effet, une face du piston (7) depuis la chambre active (Sa) du vérin étant soumise à la pression hydraulique, la face opposée dans la chambre 20 passive (Sb)étant en communtmication avec untm organe de rappel s'opposant à la poussée hydraulique 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pression de rappel du piston (7) vers sa position de repos, correspondant à la position inactive et d'ouverture de la lame mobile (3), est obtenue par mise en communication de la face correspondante ou face passive du piston avec un milieu gazeux, occupant la chambre passive (8b) du vérin (8) opposée à la chambre de pression hydraulique (Sa) et en communication avec une enceinte de compression (21), la pression exercée sur cette face passive du piston après desactivation de l'outil et chute de la pression 30 hydraulique ramenant le piston en position de repos. - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4 et caractérisé en ce qu'il comporte tm vase d'expansion (12) du milieu hydraulique et constitué d'une capacité à parois déformables et reliée d'mune part à la pompe (11) pour l'alimentation de cette s dernière et d'autre part au circuit d'alimentation (17) du vérin (7) pour le retour du liquide hydraulique après chute de la pression et désactivation de l'outil. 6- Dispositif selon l'une des revendications I à 5, caractérisé en ce que l'organe de contrôle constitué d'un registre (15) est actionné par poussoir extérieur (16) 10 accessible au doigt de l'utilisateur, contre l'action d'un ressort de rappel ( 15a), le registre assurant la communication de la chambre active (8a) du vérin (8) avec le vase d'expansion (12) du milieu hydraulique dans sa position de repos et assurant la communication de cette chambre active (Sa) du vérin avec la pompe (Il) de mise en pression, dans la position enfoncée du poussoir pour l'activation de l'outil 15 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le poussoir (16) commandant la manoeuvre du registre (15) est associé à un contacteur (16) refermant le circuit d'alimentation du moteur électrique (10), de sorte que le jeu du poussoir, contre son ressort de rappel (15a), assure simultanément la mise en route 20 de la pompe (10) et la mise en communication de la chambre active (Sa) du vérin (8) avec la source de liquide sous pression (11) 8- Dispositif selon l'une des revendications I à 7, caractérisé en ce que le registre (15) est configuré de façon à assurer une mise communication progressive de la face 25 active (Sa) du vérin avec la source de liquide sous pression, pennettaut au doigt de gouverner finement le déplacement de la lame mobile de coupe 9- Dispositif selon l'une des revendications I à 8 ci-dessus, caractérisé en ce que le vérin comporte un contacteur de fin de course apte à ouvrir le circuit d'alimentation du moteur, en provoquant ainsi, après que la position de coupe maximale ait été atteinte, la désactivation automatique de l'outil. 10- Outil de coupe manuelle à assistance motorisée, tel que sécateur ou cisaille et S comportant um dispositif de transmission hydraulique conforme à l'mune des revendications I à 9 ci-dessus, la batterie étant facultativement incorporé dans l'outil.