Brevet FR2898823A1 — publié le 20070928

Outil de scellement actionné par combustion interne La présente invention concerne un outil de scellement actionné par combustion interne, destiné à enfoncer des éléments de fixation tels que des clous, des goujons, des 15 broches, dans un support, comprenant une chambre de combustion pour un mélange agent oxydant-combustible, comprenant un ventilateur pouvant être entraîné par un moteur électrique et comprenant une source d'énergie électrique. Les outils de scellement de ce type peuvent 20 fonctionner par exemple avec des combustibles gazeux ou liquides vaporisables. Lors d'une opération de scellement réalisée avec un outil de scellement actionné par combustion interne, un piston-poussoir est entraîné par des gaz de combustion. Ce piston-poussoir permet alors 25 d'enfoncer des éléments de fixation dans un support. Les outils de scellement de ce type comprennent généralement aussi des composants électroniques, comme par exemple des soupapes, des dispositifs d'allumage, des ventilateurs, des capteurs, etc. qui peuvent être pilotés 30 électroniquement. Ces composants et leurs dispositifs de commande doivent être alimentés en courant électrique en étant si possible indépendant du secteur. 1 On connaît, du brevet US 4,403,722, un outil de scellement à actionnement par gaz, dans lequel le mélange d'air et de gaz combustible se trouvant dans le compartiment de combustion est homogénéisé avant l'allumage à l'aide d'un ventilateur entraîné électriquement. Des batteries sont prévues pour l'alimentation électrique du moteur du ventilateur et de son dispositif de commande. L'inconvénient tient à ce que, une fois déchargées, les batteries doivent être remplacées ou rechargées à l'aide d'une source d'énergie extérieure. À cette fin, les batteries doivent être extraites de l'outil de scellement, ce qui est relativement contraignant pour l'utilisateur. Le but de la présente invention est de fournir un outil de scellement du type précité, qui puisse être utilisé en tous lieux et qui évite les inconvénients ci-dessus. Ce but est réalisé selon l'invention en ce que le moteur électrique du ventilateur constitue une partie d'un dispositif générateur d'énergie électrique, en particulier destiné à convertir de l'énergie de combustion en énergie électrique. Grâce à cette mesure, il est possible, de manière simple et sans mettre en oeuvre des moyens supplémentaires lourds, de produire à partir du processus de combustion une énergie électrique pouvant être utilisée pour recharger une source d'énergie électrique, comme par exemple une ou plusieurs batteries ou accumulateurs. Il est avantageux que le dispositif générateur possède un dispositif de régulation grâce auquel le moteur électrique peut être alternativement commuté entre un état de fonctionnement en moteur et un état de fonctionnement en générateur. Le dispositif de régulation commande, dans l'état de fonctionnement en moteur, le courant de fonctionnement du moteur électrique et, dans l'état de fonctionnement en générateur, le courant de générateur du moteur électrique, lequel est utilisé comme courant de charge de la source d'énergie électrique. La commutation entre l'état de fonctionnement en moteur et l'état de fonctionnement en générateur peut être commandée, par exemple, par un signal de déclenchement lorsque le commutateur à gâchette ou de déclenchement de l'outil de scellement est actionné afin de commander une opération de scellement. En revanche, le mode de fonctionnement en moteur n'est activé de préférence que lorsque l'outil de scellement est à nouveau mis en contact avec une pièce. De manière avantageuse, le moteur électrique comporte un arbre générateur qui peut être mis en rotation par un dispositif d'entraînement actionné par l'énergie de combustion et qui peut être couplé par une roue libre à l'arbre de rotor du moteur électrique. Le moteur électrique peut ainsi être couplé dans un seul sens de rotation au dispositif d'entraînement actionné par l'énergie de combustion. Ce sens de rotation correspond de préférence au sens de rotation en marche du ventilateur, de sorte que le ventilateur est lui aussi entraîné lorsque le moteur électrique est mis en rotation par le dispositif d'entraînement afin de produire du courant électrique. Dans un mode de réalisation avantageux, le dispositif d'entraînement est couplé à l'arbre générateur par une transmission à câble, de sorte que l'énergie cinétique du dispositif d'entraînement produite par la combustion peut être transmise à l'arbre générateur. La transmission à câble présente en outre l'avantage de pouvoir être guidée et renvoyée facilement à l'intérieur de l'outil de scellement. Le couplage entre le dispositif d'entraînement et l'arbre générateur peut ainsi être réalisé d'une manière techniquement simple. Il est en outre avantageux que le dispositif d'entraînement comporte au moins un cylindre qui communique avec la chambre de combustion dans laquelle est guidé un piston qui est couplé à l'arbre générateur. Il peut s'agir par exemple du pistonpoussoir de l'outil de scellement, lequel est guidé dans un cylindre de guidage, mais aussi d'un cylindre supplémentaire distinct associé à un piston et dont la taille, dans ce cas, ne doit correspondre qu'à une fraction de celle du cylindre de guidage avec piston-poussoir. Grâce à cet ensemble cylindre-piston, l'énergie de combustion peut facilement être convertie en énergie cinétique, laquelle peut être transmise à l'arbre générateur. Il est également avantageux que la transmission à câble soit d'une part fixée au piston et d'autre part enroulée autour de l'arbre générateur, de sorte que, lorsque la transmission à câble est actionnée par traction par le piston, l'arbre générateur est accéléré en rotation de manière simple et subit un couple impulsionnel. Grâce à la roue libre, l'arbre de rotor peut, avec le ventilateur, continuer à tourner quelque temps après la fin de l'impulsion de rotation transmise par la transmission à câble. De manière avantageuse, l'arbre générateur est couplé à un élément élastique, de sorte que, au terme de l'actionnement en rotation par la transmission à câble, l'arbre générateur peut être tourné par l'élément élastique dans le sens de rotation opposé afin de renvider partiellement la transmission à câble sur l'arbre générateur. D'autres avantages et mesures de l'invention apparaîtront dans la description ci-après et dans les dessins. Ceux-ci illustrent un exemple de réalisation de l'invention. Sont montrées sur : la figure 1, une vue en coupe longitudinale partielle d'un outil de scellement selon l'invention ; la figure 2, une vue en coupe de l'outil de scellement de la figure 1 suivant la ligne II-II de la figure 1 ; la figure 3, une vue en coupe de l'outil de scellement, selon la figure 2, durant une opération de scellement ; la figure 4, une vue en coupe partielle d'un détail de l'outil de scellement. Les figures 1 à 4 représentent un outil de scellement 20 selon l'invention. L'outil de scellement 10 comporte un carter en une ou plusieurs parties qui est désigné dans son ensemble par 11 et dans lequel est disposé un mécanisme de scellement. Grâce au mécanisme de scellement, un élément de fixation tel qu'un clou, un goujon, etc., 25 peut être enfoncé dans une pièce W lorsque l'outil de scellement 10 est mis en contact avec celle-ci par l'intermédiaire de son guide-goujon 15 puis actionné. Le mécanisme de scellement comprend entre autres une chambre de combustion 14, un cylindre de guidage 12 dans 15 lequel un piston-poussoir 13 est monté en translation axiale, et le guide-goujon 15, dans lequel un élément de fixation peut être guidé et, pendant une opération de scellement, être déplacé par l'extrémité côté direction de scellement du piston-poussoir 13, respectivement de sa tige de piston, mues vers l'avant pour être enfoncé dans la pièce W. Le guide-goujon 15 prolonge le cylindre de guidage 12 dans la direction de scellement. Les éléments de fixation peuvent être stockés par exemple dans un magasin 20 placé sur l'outil de scellement 10. À la figure 1, la chambre de combustion 14 est déjà fermée puisque l'outil de scellement 10 a été mis en contact avec la pièce W. La chambre de combustion 14 est expansée dans un manchon de chambre de combustion 29 et elle est fermée aux deux extrémités axiale par le cylindre de guidage 12 et par le piston-poussoir 13, ainsi que par la paroi arrière de chambre de combustion 19. Comme le montre encore la figure 1, une poignée 21 de l'outil de scellement 10 comporte un commutateur de déclenchement 22 qui peut déclencher un dispositif d'allumage 23 placé dans la paroi arrière de chambre de combustion 19, par exemple une bougie d'allumage, lorsque l'outil de scellement est mis en contact avec une pièce W. Dans le présent exemple de réalisation, l'outil de scellement 10 peut être actionné par un gaz combustible ou un combustible liquide vaporisable qui est fourni par un réservoir de combustible non représenté sur les figures, par exemple par une boîte de combustible, une réserve de combustible, etc. À partir de ce réservoir de combustible, une conduite de combustible (également non représentée sur les figures) arrive à la chambre de combustion 14. Un ventilateur 16 disposés dans la chambre de combustion 14 (voir les figures 1 et 4) sert, d'une part, à soumettre un mélange agent oxydant-combustible se trouvant dans la chambre de combustion 14 fermée à un régime d'écoulement turbulent et, d'autre part, à purger la chambre de combustion 14 ouverte à l'aide d'air frais après l'opération de scellement. Le ventilateur 16 est monté sur un prolongement d'un arbre de rotor 17 d'un moteur électrique 18 grâce auquel le ventilateur 16 peut être entraîné. L'alimentation en énergie électrique des consommateurs électriques de l'outil de scellement 10, par exemple du dispositif d'allumage 23 et du moteur électrique 18, est assuree par une source d'énergie électrique 24, indépendante du secteur, sous la forme d'au moins un accumulateur, lequel peut être rechargé par un dispositif générateur désigné dans son ensemble par 30. Le ou les accumulateurs peuvent être montés dans l'outil de scellement 10 de manière amovible. Le dispositif générateur 30 comprend d'une part le moteur électrique 18, qui peut fonctionner en générateur, et d'autre part un dispositif de régulation électronique 31 grâce auquel le moteur électrique 18 peut être alternativement commuté entre un état de fonctionnement en moteur et un état de fonctionnement en générateur. Le dispositif de régulation 31 commande le courant de fonctionnement du moteur électrique dans l'état de fonctionnement en moteur et régule le courant de générateur du moteur électrique dans l'état de fonctionnement en générateur pour servir de courant de charge de la source d'énergie électrique 24. La commutation entre l'état de fonctionnement en moteur et l'état de fonctionnement en générateur est commandée par un signal de déclenchement lorsque le commutateur de déclenchement 22 de l'outil de scellement 10 est actionné pour commander une opération de scellement. En revanche, l'état de fonctionnement en moteur n'est réactivé de préférence que lorsque l'outil de scellement 10 est à nouveau mis en contact avec une pièce W. À cet effet, le dispositif de régulation 31 est relié par une première ligne électrique 25 à la source d'énergie électrique 24, par une deuxième ligne électrique 26 au commutateur de déclenchement 22 et par une troisième ligne électrique 27 au moteur électrique 18. Le dispositif de régulation 31 est en outre relié par une quatrième ligne électrique 28 à un commutateur 50 qui sert à détecter la mise en contact de l'outil de scellement avec une pièce W. Le dispositif générateur 30 comporte en outre un dispositif d'entraînement du moteur électrique 18, qui est désigné dans son ensemble par 40. Ce dispositif d'entraînement 40 comporte d'abord deux cylindres 32 qui sont disposés sur le côté de la paroi de chambre de combustion 19 situé à l'opposé de la chambre de combustion 14. Les cylindres 32 sont reliés par des canaux 34 à la chambre de combustion 14. Dans les cylindres 32 sont guidés en translation des pistons 33 auxquels sont fixées des transmissions à câble 36 qui sortent des cylindres 32 par des ouvertures et, par l'intermédiaire de galets de renvoi 35, arrivent à un arbre générateur 37. Comme le montre en particulier la figure 4, l'arbre générateur 37 est couplé à l'arbre de rotor 17 du moteur électrique par une roue libre 47 et est monté, à l'aide d'un premier palier 48, sur un porte-palier 41. La portion d'accouplement de l'arbre de rotor 17 qui porte la roue libre 47 est, quant à elle, supportée par un second palier 49 du moteur électrique 18. Les deux galets de renvoi 35 sont montés à pivotement sur des axes 49 fixés aux bras 42 du portepalier 41. La transmission à câble 36 est enroulée sur plusieurs tours sur l'arbre générateur 37, de sorte que l'arbre générateur 37 subit un couple impulsionnel lors de la sollicitation en traction exercée par les deux pistons 33 sur la transmission à câble 36. Un élément élastique 38 conformé en ressort spiral est fixé d'une part sur l'arbre générateur 37 et d'autre part sur le porte-palier 41. De ce fait, à la fin du mouvement de rotation imposé par la transmission à câble 36, l'arbre générateur 37 peut être tourné dans le sens inverse par l'élément élastique 38 afin de renvider partiellement la transmission à câble 36 sur l'arbre générateur 37. Lorsque l'outil de scellement 10 est mis en contact avec la pièce W, comme le montre la figure 1, le commutateur 50 est fermé et le moteur électrique 18 est mis en marche. Le ventilateur 16 est donc mis en rotation par le moteur électrique 18 dans le sens de la quatrième flèche 51. À cet instant, les pistons 33 du dispositif d'entraînement 40 se trouvent dans la position illustrée par la figure 2. Lorsque le commutateur de déclenchement 22 est actionné, cela déclenche d'une part l'allumage par le dispositif d'allumage 23 et d'autre part la coupure de l'alimentation électrique du moteur électrique 18 par le dispositif de régulation 31 (fin de l'état de fonctionnement en moteur du moteur électrique 18). L'inertie de l'arbre de rotor 17 fait que le ventilateur 16 continue de tourner. En même temps que la coupure de l'alimentation en courant, ou éventuellement un peu après, le dispositif de régulation 31 commute le moteur électrique 18 en mode de fonctionnement en générateur, c'est-à-dire en mode de fourniture de courant par le moteur électrique 18. Du fait de la combustion, dans la chambre de combustion 14, du mélange agent oxydant-combustible, respectivement du mélange air-combustible qui s'y trouve, le piston-poussoir 13 est actionné et les deux pistons 33 sont également déplacés dans les cylindres 32 dans le sens des premières flèches 44 puisque les gaz de combustion en expansion passent par les canaux 34 entre la chambre de combustion 14 et les cylindres 32 (voir la figure 3). L'air se trouvant au-dessous des pistons 33 peut alors s'évacuer des cylindres 32 par les ouvertures 43. Le mouvement des pistons 33, comme cela a été indiqué précédemment, est transmis par la transmission à câble 36 à l'arbre générateur 37, lequel effectue une rotation dans le sens de la deuxième flèche 45. Grâce à la roue libre, cette rotation est transmise à l'arbre de rotor 37 du moteur électrique 18, dont la vitesse de rotation provisoirement abaissée augmente à nouveau. Lors du déplacement de la transmission à câble 36, les galets de renvoi 35 peuvent tourner sur leurs axes 39 dans le sens des troisièmes flèches 46. L'élément élastique 38 est tendu par le mouvement de rotation de l'arbre générateur 37 et, lorsque le processus de combustion est achevé, ramène l'arbre générateur 37 dans sa position initiale, dans laquelle la transmission à câble 36 est partiellement renvidée sur l'arbre générateur 37. Dans les cylindres 32, les pistons 33 retrouvent eux aussi leur position de départ illustrée à la figure 2. Au cours de la rotation induite par la transmission à câble 36 et de la rotation consécutive de l'arbre de rotor 17, le moteur électrique 18 produit assez d'énergie électrique pour recharger la source d'énergie électrique 24. De plus, le ventilateur 16 tournant avec l'arbre de rotor 17 assure pendant ce temps une purge à l'air suffisante de la chambre de combustion 14. REVENDICATIONS 1. Outil de scellement actionné par combustion interne, destiné à enfoncer des éléments de fixation tels que des clous, des goujons, des broches, dans un support, comprenant une chambre de combustion (14) pour un mélange agent oxydant-combustible, comprenant un ventilateur (16) pouvant être entraîné par un moteur électrique (18) et comprenant une source d'énergie électrique (24), caractérisé en ce que le moteur électrique (18) constitue une partie d'un dispositif générateur (30) d'énergie électrique. 2. Outil de scellement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif générateur (30) comporte un dispositif de régulation (31) grâce auquel le moteur électrique (18) peut être alternativement commuté entre un état de fonctionnement en moteur et un état de fonctionnement en générateur. 3. Outil de scellement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moteur électrique (18) comporte un arbre générateur (37) qui peut être mis en rotation par un dispositif d'entraînement (40) actionné par l'énergie de combustion et qui peut être couplé par une roue libre (47) à l'arbre de rotor (17) du moteur électrique (18). 4. Outil de scellement selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif d'entraînement (40) est couplé à l'arbre générateur (37) par une transmission à câble (36). 5. Outil de scellement selon l'une des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que le dispositif d'entraînement (40) comporte au moins un cylindre (32) qui communique avec la chambre de combustion (14) et dans lequel est guidé un piston (33) qui est couplé à l'arbre générateur (37). 6. Outil de scellement selon l'une des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que la transmission à câble (36) est d'une part fixée au piston (33) et d'autre 10 part enroulée autour de l'arbre générateur (37). 7. Outil de scellement selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que l'arbre générateur (37) est couplé à un élément élastique (38).