Brevet FR2889984A1 — publié le 20070302

Outil de scellement La présente invention concerne un outil de scellement pour enfoncer des éléments de fixation dans un support, comprenant un guide-piston pourvu d'une cavité dans laquelle un piston-poussoir est monté déplaçable axialement, le piston-poussoir étant muni d'une tête de piston et d'une tige de piston, comprenant un guide-goujon qui se raccorde au guide-piston, et comprenant pour le piston-poussoir un dispositif d'arrêt de piston qui est disposé dans une zone d'extrémité de la cavité tournée vers le guide-goujon, le dispositif d'arrêt de piston étant constitué d'un élément amortisseur prenant appui sur un fond et d'un élément d'arrêt qui est destiné au piston- poussoir et qui se raccorde à l'élément amortisseur en direction de la cavité. Des outils de scellement de ce type peuvent être actionnés par des combustibles solides, gazeux ou liquides ou encore par de l'air comprimé. Dans les outils de scellement actionnés par combustion, un piston-poussoir est entraîné par les gaz de combustion. Ce piston-poussoir permet ensuite d'enfoncer dans un support des éléments de fixation comme par exemple des clous ou des goujons. Au sujet des outils de scellement, il est connu du document DE 39 30 592 Al de guider le piston dans un guide-piston qui est monté déplaçable axialement dans un manchon formant carter. Afin de pouvoir déclencher une opération de scellement, l'outil de scellement doit être mis en contact avec un support, de façon à enfoncer le guide-piston dans le manchon formant carter. Pour dissiper l'énergie du piston en cas de scellement manqué ou en présence d'un excédent d'énergie, un corps annulaire élastique servant à intercepter le piston est prévu à l'avant, dans le guide-piston, dans la zone d'extrémité tournée vers le guide-goujon. L'inconvénient réside cependant dans le fait que, lorsque l'usure du corps annulaire élastique est trop grande et n'est pas décelée, des composants essentiels et coûteux de l'outil risquent d'être endommagés. En outre, le collet du piston, lequel rencontre le corps annulaire, doit posséder un diamètre aussi grand que possible afin d'éviter une destruction prématurée du corps annulaire élastique. D'autre part, après avoir rencontré le corps annulaire, le piston rebondit dessus en raison de l'élasticité de celui-ci, ce qui peut provoquer un recul indésirable du piston, en particulier en présence d'énergie de scellement élevées. On connaît, du document DE 196 17 671 Cl dont part la présente invention, un outil de scellement de goujons par explosif comprenant un piston disposé dans un alésage de guidage formant canon. Le piston comporte une tête de piston et une tige de piston, la tête de piston comportant une portion conique sur son côté tourné vers la tige de piston. À l'opposé de la portion conique de ce piston est disposé, à l'extrémité côté orifice débouchant de la partie avant du canon, un logement conique dans lequel la portion conique peut pénétrer en cas de scellement manqué ou d'opération de scellement avec excédent d'énergie. Une rondelle d'amortissement disposée derrière le logement conique par rapport à la direction de scellement amortit le choc du piston. Dans ce cas, on évite une usure accrue de la rondelle d'amortissement élastique, telle qu'elle peut se produire avec l'outil de scellement connu du document DE 39 30 592 Al. Cependant, cette solution est désavantageuse en ce qu'elle peut provoquer un rebond et donc un recul du piston. On connaît, du brevet US 4,824,003, un outil de scellement dans lequel une première bague rigide et une bague élastique sont disposées l'une derrière l'autre entre le guide-piston et le guide-goujon. Dans la bague élastique est en outre disposée une autre bague rigide qui limite la course de la première bague rigide. La première bague rigide est pourvue d'un passage à rétrécissement conique dans la direction de scellement destiné à la tige de piston. Le piston est de conformation conique au niveau de la surface jointive de piston tournée vers la première bague rigide, les contours de la surface conique de piston et du passage conique de la première bague rigide étant complémentaires l'un de l'autre. Là encore, il existe un risque de rebond et donc de recul du piston. La présente invention a pour but de fournir un outil de scellement du type précité, lequel supprime les inconvénients précités et réduit la vitesse de rebond du piston à un niveau minimal. Le but selon l'invention est atteint par un outil de scellement caractérisé en ce qu'il est prévu un corps d'inertie qui coopère avec l'élément d'arrêt et qui est guidé à coulissement entre une première butée et une seconde butée, lesquelles sont toutes deux solidarisées à l'élément d'arrêt, dans une direction parallèle à l'extension longitudinale du piston-poussoir, la distance entre la première butée et la seconde butée dans la direction longitudinale du piston-poussoir étant supérieure de la valeur d'une course de désaccouplement à la longueur du corps d'inertie dans cette direction longitudinale. Grâce à la répartition des masses ainsi obtenue, lors du premier contact entre le piston-poussoir et l'élément d'arrêt seule la fraction de force d'inertie provoquée par l'élément d'arrêt, et non la force d'inertie de la masse totale constituée par l'élément d'arrêt et le corps d'inertie, agit comme force antagoniste sur le piston-poussoir pour le freiner. Le pic de force survenant lors de la percussion se trouve ainsi réduit et le piston- poussoir est moins sollicité. En outre, le piston-poussoir est freiné en plusieurs temps et la course de compression est simultanément raccourcie, ce qui est bénéfique à la durée de vie du piston-poussoir et à celle du guide-goujon. De plus, au moment de la détente de l'élément amortisseur, peu après avoir inversé son déplacement dans la direction opposée à celle de scellement, l'élément d'arrêt est immobilisé par le contact du corps d'inertie avec la seconde butée, lequel, en raison de son inertie de masse, poursuit son déplacement dans la direction de scellement dans le cadre de sa course de désaccouplement. La vitesse de rebond qui en résulte pour le piston-poussoir est avantageusement faible et non critique. Il est avantageux que le corps d'inertie présente au moins par endroits une conformation annulaire et soit guidé à coulissement sur une surface de déplacement disposée circonférentiellement sur l'élément d'arrêt. Cela empêche le corps d'inertie de se coincer et donc de provoquer une défaillance. Selon une variante, la surface de déplacement peut cependant aussi se trouver sur le guide-piston. De manière avantageuse, la course de désaccouplement possède une longueur de 0,2 à 3 mm, de préférence comprise entre 0,25 et 2 mm, ce qui permet au corps d'inertie de fournir son effet optimal. Dans une variante avantageuse, le corps d'inertie est de conformation allongée et, dans une direction orientée à l'opposé du guide-goujon, dépasse de l'élément d'arrêt en l'entourant avec un collet. Cette mesure permet d'augmenter la masse du corps d'inertie, ce qui réduit encore la vitesse de rebond du piston-poussoir. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description ci-après et des dessins. Sur les dessins, l'invention est illustrée par un exemple de réalisation. Sont montrés sur: la figure 1 sous forme schématique, un outil de scellement selon l'invention avec un dispositif d'arrêt de piston, partiellement en coupe longitudinale, la figure 2 un détail de l'outil de scellement selon le tracé II de la figure 1, la figure 3 un détail d'un autre outil de scellement en coupe longitudinale. Les figures 1 et 2 reproduisent un outil de scellement à guidage manuel qui comporte un dispositif d'arrêt de piston désigné dans son ensemble par 30. En outre, l'outil de scellement 10 comporte un guide-piston 13 disposé dans un carter 11 en une ou plusieurs parties. Dans une cavité 14 du guide-piston 13 est disposé à coulissement un piston-poussoir 20 qui peut être entraîné par un agent propulseur ou par des produits réactionnels de celui-ci, comme par exemple par des gaz de combustion, etc. Le piston-poussoir 20 comporte une tige de piston 21 qui, dans la direction de scellement 40 de l'outil de scellement 10, se raccorde à une tête de piston 23. Un collet de piston 22 est disposé sur la tige de piston 21 à distance de la tête de piston 23 et comporte une surface antagoniste d'arrêt 24 qui est orientée en direction du dispositif d'arrêt de piston 30 et qui, dans cet exemple, est de conformation conique. À la différence du mode de réalisation représenté ici, le collet de piston 22 peut aussi être disposé directement dans la zone de la tête de piston 23 orientée dans la direction de scellement 40. Le guide-piston 13 est monté à coulissement dans le carter conformé en manchon 11 contre lequel il prend appui élastiquement par l'intermédiaire d'un élément de ressort 19. À l'extrémité du guide-piston 13 orientée à l'opposé de la direction de scellement 40 est disposé un logement de cartouche 25 pour recevoir une charge propulsive, par exemple en forme de cartouche, d'une pastille ou d'un blister. Une opération de scellement avec l'outil de scellement 10 n'est possible que si l'outil de scellement 10 est mis en contact, par l'intermédiaire d'un guide-goujon 12 précédant le guide-piston 13 par rapport à la direction de scellement, avec un support non représenté ici. Le guidegoujon 12 est relié au guide-piston 13 au niveau d'une interface 26 conformée par exemple en filetage. Pour déclencher une opération de scellement, un commutateur de déclenchement 18 est également disposé sur l'outil de scellement 10. À l'extrémité du guide-piston 13 tournée vers le guide-goujon 12 est disposé le dispositif d'arrêt de piston déjà mentionné 30, lequel prend appui sur un fond 15 d'un logement 16 du guide-goujon 12. Dans le présent exemple de réalisation, ce dispositif d'arrêt de piston 30 comporte un élément amortisseur 31 conformé en anneau en élastomère et un élément d'arrêt 32 conformé en partie de manchon métallique ou en pièce de pression. L'élément amortisseur 31 peut être disposé sur l'élément d'arrêt 32 par vulcanisation ou par emmanchement, de sorte que l'élément d'arrêt 32 prend appui sur le fond conformé en butée 15 de manière indirecte et avec un amortissement élastique. Sur l'élément d'arrêt 32 est disposé un corps d'inertie annulaire 33 qui est guidé à coulissement entre une première butée 35 et une seconde butée 36 sur une surface de déplacement 37 disposée circonférentiellement sur l'élément d'arrêt 32. Tandis que la première butée 35 est formée par une saillie périphérique de l'élément d'arrêt 32, la seconde butée 36 est conformée sur un anneau d'arrêt 34 solidarisé, par exemple par brasage, à l'élément d'arrêt 32. La longueur axiale de la surface de déplacement 37 est supérieure à la largeur axiale du corps d'inertie 33 de la valeur d'une course de désaccouplement 38. La course de désaccouplement possède une longueur d'environ 0,2 à 3 mm, de préférence comprise entre 0,25 et 2 mm. Sur le côté de l'élément d'arrêt 32 orienté à l'opposé du guide-goujon 12 est en outre disposée, sur ledit élément d'arrêt, une surface d'arrêt 17 qui, dans l'exemple de réalisation, est conformée en surface conique et que le piston-poussoir 20 peut percuter avec sa surface antagoniste d'arrêt 24 conformée en collet de piston 22 afin de le freiner par l'intermédiaire du dispositif d'arrêt de piston 30 lorsqu'il se déplace vers l'avant en direction de l'élément d'arrêt 32 dans le cas d'un scellement manqué ou d'une charge propulsive trop forte. La surface antagoniste d'arrêt 24 présente une conformation complémentaire à celle de la surface d'arrêt 17 et donc également, dans la présente invention, une conformation conique. En outre, dans l'élément d'arrêt 32 est ménagé un passage cylindrique 39 que traverse la tige de piston 21. Lorsque le piston-poussoir 20 percute l'élément d'arrêt 32 dans la direction de scellement 40, ce dernier est poussé dans le sens de la flèche 41 contre l'élément amortisseur élastique 31, lequel est alors écrasé. Grâce à la répartition des masses, lors du premier contact entre le piston-poussoir 20 et l'élément d'arrêt 32, seule la fraction de force d'inertie provoquée par l'élément d'arrêt 32, et non la force d'inertie de la masse totale constituée par l'élément d'arrêt 32 et le corps d'inertie 33, agit comme force antagoniste sur le piston-poussoir 20 pour le freiner. En cas d'allumage, le corps d'inertie 33 est poussé par des forces d'inertie dans la position initiale représentée sur la figure 2. Le pic de force survenant lors de la percussion se trouve ainsi réduit et le piston-poussoir 20 est moins sollicité. Le piston-poussoir 20 parcourt la longueur de la course de désaccouplement 38 avec l'élément d'arrêt 32 dans le sens de la flèche 41 sans entraîner le corps d'inertie 33. Au terme de la course de désaccouplement 38, la première butée 35 de l'élément d'arrêt en mouvement 32 rencontre le corps d'inertie 33, de sorte que la masse du corps d'inertie 33 s'additionne à celle de l'élément d'arrêt 32 et que le corps d'inertie 33 se déplace alors dans le sens de la flèche 42. Le piston-poussoir 20 subit ainsi un nouvel effet de freinage. De même, la compression de l'élément d'arrêt 32 obtenue par l'intermédiaire de l'élément amortisseur 31 dans le logement 16 ménagé au niveau du guide- goujon 12 est plus réduite qu'avec un élément d'arrêt sans corps d'inertie déplaçable axialement. Le freinage en plusieurs temps du piston- poussoir et la course de compression raccourcie sont bénéfiques à la durée de vie du piston-poussoir 20 et à celle du guide-goujon 12. Lorsque l'élément d'arrêt 32 atteint la course de compression maximale, sa vitesse à l'intérieur du système devient nulle. À ce moment, le désaccouplement entre élément d'arrêt 32 et corps d'inertie 33 se fait à nouveau sentir. Au moment de la détente de l'élément amortisseur 31, peu après avoir inversé son déplacement dans la direction opposée à celle de la flèche 41, l'élément d'arrêt 32 est immobilisé par le contact du corps d'inertie 33 avec la seconde butée 36, lequel, en raison de son inertie de masse, poursuit son déplacement dans la direction de la flèche 42 dans le cadre de sa course de désaccouplement 38. La vitesse de rebond qui en résulte pour le piston-poussoir est faible et non critique. Selon une variante à celle décrite ci-dessus, le corps d'inertie 33 peut aussi être conformé par exemple en deux parties, par exemple sous la forme de deux demi-anneaux. Pour le montage, cela a l'avantage de permettre la suppression d'un anneau d'arrêt 34 et de réaliser ainsi la seconde butée 36 directement sur l'élément d'arrêt 32. Lors du montage, le corps d'inertie en deux parties 33 peut être mis en place dans la zone située entre les deux butées 35 et 36 et, après le montage de l'élément d'arrêt 32, être maintenu à l'extrémité du guide-piston 13 par l'intermédiaire de celui-ci contre la surface de déplacement 37 de l'élément d'arrêt 32. L'outil de scellement 10 représenté sur la figure 3 se différentie de celui décrit précédemment par le fait que le dispositif d'arrêt de piston 30 comporte ici un corps d'inertie allongé en forme de manchon 33 qui est maintenu contre l'élément d'arrêt 32 par l'intermédiaire d'une liaison à baïonnette. À cet effet, l'élément d'arrêt 32 comporte des évidements à baïonnette 43 que peuvent traverser des tétons de baïonnette 44 du corps d'inertie 33, ce qui permet ensuite de bloquer le corps d'inertie 33 par rotation contre l'élément d'arrêt 32. Le corps d'inertie 33 forme un collet 45 qui est orienté perpendiculairement à la tige de piston 21 et qui entoure l'extrémité de l'élément d'arrêt 32 orientée à l'opposé du guide-goujon 12. Cette conformation du corps d'inertie 33 permet d'en accroître encore la masse, ce qui permet de réduire encore la vitesse de rebond du piston-poussoir 20. En outre, le guidage est amélioré par la grande surface de guidage dans le guide-piston. Revendications 1. Outil de scellement pour enfoncer des éléments de fixation dans un support, comprenant un guide-piston (13) pourvu d'une cavité (14) dans laquelle un piston-poussoir (20) est monté déplaçable axialement, le piston-poussoir (20) étant muni d'une tête de piston (23) et d'une tige de piston (21), comprenant un guide-goujon (12) qui se raccorde au guidepiston (13), et comprenant pour le piston-poussoir (20) un dispositif d'arrêt de piston (30) qui est disposé dans une zone d'extrémité de la cavité (14) tournée vers le guide-goujon (12), le dispositif d'arrêt de piston (30) étant constitué d'un élément amortisseur (31) prenant appui sur un fond (15) et d'un élément d'arrêt (32) qui est destiné au pistonpoussoir (20) et qui se raccorde à l'élément amortisseur (31) en direction de la cavité (14), caractérisé en ce qu'il est prévu un corps d'inertie (33) qui coopère avec l'élément d'arrêt (32) et qui est guidé à coulissement entre une première butée (35) et une seconde butée (36), lesquelles sont toutes deux solidarisées à l'élément d'arrêt (32), dans une direction parallèle à l'extension longitudinale du piston-poussoir (20), la distance entre la première butée (35) et la seconde butée (36) dans la direction longitudinale du piston-poussoir (20) étant supérieure de la valeur d'une course de désaccouplement (38) à la longueur du corps d'inertie (33) dans cette direction longitudinale. 2. Outil de scellement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps d'inertie (33) présente au moins par endroits une conformation annulaire et est guidé à coulissement sur une surface de déplacement (37) disposée circonférentiellement sur l'élément d'arrêt (32). 3. Outil de scellement selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la course de désaccouplement (38) possède une longueur de 0,2 à 3 mm. 4. Outil de scellement selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le corps d'inertie (33) est de conformation allongée et, dans une direction orientée à l'opposé du guide-goujon (12), dépasse de l'élément d'arrêt (32) en l'entourant avec un collet (45).