Brevet FR2965741A1 — publié le 20120413

Appareil de fixation à précompression du gaz d'entraînement et le procédé de fixation correspondant L'invention concerne un appareil de fixation à moteur à combustion interne, dans lequel un piston est monté dans un cylindre pour y être propulsé vers l'avant et entraîner à son tour un élément de fixation dans un matériau support, sous l'action de la mise à feu, dans une chambre de combustion, d'un mélange d'air et de combustible. Généralement dans les appareils de ce type, au repos, le piston d'entraînement est en position haute, à la base de la chambre de combustion qui se ferme par la mise en appui de l'appareil contre le matériau support. Le mélange qui est mis à feu se trouve à la pression atmosphérique. On a déjà proposé, pour obtenir plus de puissance, en générant un 20 pic de pression, de précomprimer le mélange dans la chambre avant la mise à feu. Ainsi, FR 2 840 555 enseigne un appareil dans lequel la pré-compression s'effectue, à l'avant du piston dans le cylindre alors utilisé 25 comme chambre de combustion primaire. Cette solution exige toutefois des moyens relativement lourds, de maintien du piston en position haute, de mise à feu dans la chambre primaire et de communication entre la chambre primaire-cylindre et la 30 véritable chambre de combustion de propulsion du piston vers l'avant. L'invention de la présente demande propose un appareil de fixation à précompression du gaz contenu dans la chambre de combustion du type défini ci-dessus, caractérisé par le fait que, le piston 35 étant descendu à l'avant du cylindre, il comporte des moyens pour le remonter à l'arrière du cylindre, à la base de la chambre de combustion. Ainsi, grâce à l'invention, après fermeture de la chambre par la mise en appui de l'appareil, la remontée du piston comprime le gaz 40 enfermé dans la chambre de combustion et le cylindre, jusqu'à ce que le piston atteigne sa position haute, avant que le mélange d'air et de combustible dans la chambre, à une pression supérieure à la pression atmosphérique, ne soit mis à feu. On notera que la position descendue du piston, à l'avant du cylindre, sera généralement atteinte au repos de l'appareil. Mais pas forcément. De plus, la position dite à l'avant du cylindre n'implique pas nécessairement qu'il s'agit de la position avancée extrême. Le piston pourrait tout aussi bien n'être descendu qu'en partie vers l'avant du cylindre, sans pour autant atteindre cette position avancée extrême. Comme moyens de remontée du piston vers l'arrière, on peut considérer un ensemble d'un moteur électrique et d'une came, d'une crémaillère, d'un galet, d'un ensemble d'un motoréducteur et d'un piston. L'invention concerne également un procédé de fixation d'un élément de fixation à l'aide d'un appareil de fixation à précompression du gaz contenu dans la chambre de combustion du type défini ci-dessus, caractérisé par le fait que, le piston étant descendu à l'avant du cylindre, on comprime le gaz contenu dans le cylindre et la chambre de combustion en remontant le piston à l'arrière du cylindre et à la base de la chambre, le mélange d'air et de combustible étant formé en injectant le combustible à tout moment au cours de la remontée du piston, avant ou après. Le combustible peut être injecté n'importe quand, l'essentiel étant de faire exploser le mélange se trouvant à une pression supérieure à la 25 pression atmosphérique. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'une forme de réalisation préférée de l'appareil de l'invention, en référence au dessin très schématique en annexe, sur lequel - la figure 1 représente l'appareil au repos, le piston descendu à l'avant du cylindre ; - la figure 2 représente l'appareil de la figure 1, en cours de 35 nettoyage par le ventilateur de la chambre de combustion; - la figure 3 représente l'appareil mis en appui sur un matériau support et chambre de combustion fermée ; 40 - la figure 4 représente l'appareil, le piston remonté à l'arrière du cylindre et le gaz précomprimé ; 30 - la figure 5 représente l'appareil, après explosion, le piston en cours de propulsion vers l'avant et d'entraînement d'un clou dans le matériau support ; - la figure 6 représente l'appareil, en fin de course du piston après ouverture des ouïes d'échappement et - la figure 7 représente l'appareil, toujours en appui, mais réouvert avec recyclage d'air frais et refroidissement pour le tir suivant. L'appareil de fixation qui va maintenant être décrit est ici un cloueur. Mais il pourrait s'agir d'un appareil de même type, c'est à dire comprenant un moteur à combustion interne, mais destiné à entraîner d'autres éléments de fixation, comme par exemple des agrafes. 15 L'appareil comporte donc une chambre de combustion 1, dans laquelle un mélange d'air et de combustible est destiné à être mis à feu et à exploser pour propulser vers l'avant un piston 2 d'entraînement d'un clou 3 (figure 5) dans un matériau support 4. A l'arrière de la chambre se 20 trouve une culasse 5 portant un élément d'allumage du mélange, en l'espèce une bougie 6, et un motoventilateur 7, pour brasser le mélange et faire circuler l'air. A l'avant de la chambre de combustion 1 s'étend un cylindre 8 25 dans lequel est monté le piston 2. L'avant du cylindre est percé d'ouïes d'échappement 9 et à l'avant de ces ouïes, en fond de cylindre, se trouve un amortisseur 10 pour le piston en fin de course. Le piston d'entraînement 2 comporte une tête 11 et une tige 30 d'entraînement 12. A l'avant du cylindre 8, s'étend un guide-pointe 16, destiné à recevoir un clou de fixation d'un magasin ainsi que la tige 12 du piston 2. Tous les éléments de l'appareil qui viennent d'être décrits sont parfaitement connus de l'homme de métier. L'appareil est pourvu de moyens 13 d'entraînement mécanique du 40 piston 2. Dans l'exemple considéré, il s'agit d'un mécanisme à crémaillère comportant une portion avant 14 de la tige de piston 12 munie de dents 35 sur lesquelles peut engrener un pignon d'entraînement 15 monté rotatif sur le guide-pointe 16 de l'appareil. La rotation du pignon de crémaillère est assurée par un petit moteur. Le mécanisme à crémaillère 13 est ici un mécanisme à double action en ce sens qu'il permet aussi bien de remonter le piston 2 dans le cylindre 8 que de l'y descendre, bien que cette dernière fonction soit parfaitement secondaire et on y reviendra plus loin. Ayant décrit les éléments de l'appareil, abordons maintenant son fonctionnement, c'est-à-dire le procédé de fixation que peut être mis en oeuvre grâce à cet appareil. L'appareil étant au repos, la chambre de combustion 1 est ouverte à l'arrière, le piston 2 descendu en position basse à l'avant du cylindre 8, la tête de piston 11 se trouvant en butée contre l'amortisseur 10. En actionnant le motoventilateur 7, on fait circuler l'air, entré par l'arrière de la chambre, à travers la chambre 1 et le cylindre 8 ainsi nettoyés ; l'air ressort par les ouïes d'échappement 9. Ce nettoyage est illustré par les flèches de courant d'air 17 (figure 2). On met l'appareil en appui contre le matériau support 4 destiné à recevoir un clou. Du fait du coulissement du guide-pointe 16 vers l'arrière, de façon classique, la culasse 5 vient recouvrir et fermer la chambre 1 à l'arrière (figure 3). Ainsi, de l'air frais est enfermé dans l'espace intérieur à la chambre 1 et au cylindre 8. On met en marche la crémaillère 13, pour remonter le piston 2 et faire coulisser sa tête 11 dans le cylindre 8, jusqu'à ce qu'elle vienne à l'arrière du cylindre et à la base de la chambre, fermant ainsi la chambre 1 à l'avant (figure 4). Le gaz qui était répandu dans la chambre 1 et le cylindre 8 est alors comprimé et confiné dans la seule chambre 1 (figure 4). C'est la précompression du gaz. Pour former le mélange d'air et de combustible, le combustible a été injecté dans la chambre de combustion 1 au cours de la remontée du piston 2, de manière parfaitement usuelle. On soulignera qu'on aurait pu l'injecter avant ou même après cette remontée, l'essentiel étant que le mélange d'air et de combustible, dans l'état de l'appareil de la figure 4, chambre fermée, se trouve à une pression supérieure à la pression atmosphérique. L'homme de métier sait parfaitement implanter dans l'appareil de fixation qui a été décrit tous les moyens permettant l'injection de combustible dans la chambre, depuis la source de combustible - une cartouche - jusqu'aux conduits d'injection en passant par un dispositif d'injection du type électrovanne ou autre injecteur piézoélectrique. On commande ensuite l'allumage de la bougie 6, ce qui provoque l'explosion du mélange et la propulsion de la tête de piston 11 dans le cylindre 8, jusqu'à ce qu'elle vienne en butée contre l'amortisseur 10 (figure 7). Pendant la descente du piston, le pignon de crémaillère est resté débrayé. Par sa tige 12, le piston entraîne dans le matériau support 4 le clou 3 qui avait été introduit dans le guide-pointe 16 depuis le magasin d'alimentation (figure 5). On pourrait envisager, malgré la difficulté de réalisation, de commander la crémaillère pour qu'elle entraîne également le piston dans sa course de descente en même temps que l'explosion du mélange, pour accroître la force appliquée au piston. Un peu avant la fin de sa course de descente (figure 6), la tête de piston 12 a franchi la zone des ouïes d'échappement 9 ainsi dégagées pour l'échappement des gaz brûlés (flèches 18). Après que le piston 2 ait entraîné le clou 3 dans le matériau support 4, on sort d'appui l'appareil (figure 7), ce qui provoque l'ouverture arrière de la chambre 1 et ainsi l'arrivée d'air frais et un courant d'air 19 depuis l'arrière de la chambre 1 jusqu'aux ouïes d'échappement 9, pour le refroidissement de la chambre 1 et du cylindre 8 et le recyclage d'air frais pour le tir suivant. On notera que la crémaillère peut être commandée pour qu'elle maintienne le piston en position basse au repos. On a décrit, comme moyens d'entraînement mécanique du piston, un mécanisme à crémaillère. On pourrait également mettre en oeuvre un ensemble cinétique à élévateur rotatif du type de celui décrit dans le document WO 2009/046076 Al. REVENDICATIONS1. Appareil de fixation à moteur à combustion interne, dans lequel un piston (2) est monté dans un cylindre (8) pour y être propulsé vers l'avant et entraîner à son tour un élément de fixation (3) dans un matériau support (4), sous l'action de la mise à feu, dans une chambre de combustion (1), d'un mélange d'air et de combustible, appareil caractérisé par le fait que, le piston (2) étant descendu à l'avant du cylindre (8), il comporte des moyens (13) pour le remonter à l'arrière du cylindre (8), à la base de la chambre de combustion (1). 2. Appareil selon la revendication 1, dans lequel la position descendue à 15 l'avant du cylindre du piston (2) est atteinte au repos de l'appareil. 3. Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel les moyens (13) de remontée du piston (2) vers l'arrière sont à double action et agencés pour aussi descendre et entraîner le piston en position basse. 20 4. Appareil selon la revendication 3, dans lequel les moyens de remontée du piston (2) comprennent une crémaillère (14) et un pignon d'entraînement (15). 25 5. Appareil selon la revendication 4, dans lequel le pignon d'entraînement (15) peut être débrayé. 6. Appareil selon l'une des revendications 4 et 5, dans lequel la crémaillère (14) est une portion avant de la tige (12) du piston (2) et le 30 pignon d'entraînement (15) est monté rotatif sur un guide-pointe (16) de l'appareil. 7. Procédé de fixation d'un élément de fixation (3) à l'aide d'un appareil de fixation à précompression du gaz contenu dans la chambre de 35 combustion selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que, le piston (2) étant descendu à l'avant du cylindre (8), on comprime le gaz contenu dans le cylindre (8) et la chambre de combustion (1), en remontant le piston (2) à l'arrière du cylindre (8) et à la base de la chambre (1), le mélange d'air et de combustible étant formé en injectant 40 le combustible au cours de la remontée du piston. 8. Procédé de fixation d'un élément de fixation (3) à l'aide d'un appareil de fixation à précompression du gaz contenu dans la chambre decombustion selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le piston (2) étant descendu à l'avant du cylindre (8), on comprime le gaz contenu dans le cylindre (8) et la chambre de combustion (1), en remontant le piston (2) à l'arrière du cylindre (8) et à la base de la chambre (1), le mélange d'air et de combustible étant formé en injectant le combustible avant la remontée du piston. 9. Procédé de fixation d'un élément de fixation (3) à l'aide d'un appareil de fixation à précompression du gaz contenu dans la chambre de combustion, selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que, le piston (2) étant descendu à l'avant du cylindre (8), on comprime le gaz contenu dans le cylindre (8) et la chambre de combustion (1) en remontant le piston (2) à l'arrière du cylindre (8) et à la base de la chambre (1), le mélange d'air et de combustible, étant formé en injectant le combustible après la remontée du piston. 25 30 35 40