Brevet FR3001172A1 — publié le 20140725

Appareil de fixation électropneumatique à gaz L'invention concerne les appareils de scellement, ou de fixation, dits à gaz, c'est-à-dire comportant un moteur à combustion interne avec une chambre de combustion destinée à recevoir un mélange d'air et de combustible, le combustible provenant d'une cartouche, et le mélange étant destiné à être mis à feu pour propulser un piston entraînant à son tour un élément de fixation dans un matériau support pour y fixer une pièce. Ces appareils sont aujourd'hui très répandus et la demanderesse a cherché à résoudre, concomitamment, une pluralité de petits problèmes que sont : - l'augmentation de la puissance des appareils, - l'amélioration du rendement de combustion, - la réduction des émissions de gaz polluants, - la réduction des dimensions des appareils, - l'augmentation de la cadence de tirs. C'est alors qu'elle a eu l'idée, et c'est là où réside l'activité inventive de l'invention de la présente demande, de combiner la technologie des appareils de fixation à gaz et celle des marteaux électropneumatiques. Un marteau électropneumatique est un appareil comportant un piston excitateur amont et un piston frappeur de propulsion aval, entre lesquels on comprime un volume d'air par rapprochement des deux pistons l'un vers l'autre, afin que le piston frappeur entraîne un élément dans le matériau support sous l'action de la détente de l'air comprimé. Et bien, la demanderesse a donc eu l'idée de transformer un marteau électropneumatique en appareil à gaz, avec un moteur à combustion interne destiné à provoquer l'entraînement du piston frappeur de propulsion aval, en substituant à l'air de l'outil électropneumatique un mélange d'air et de combustible destiné à être mis à feu, par une bougie ou par autoallumage. C'est ainsi que l'invention concerne un appareil de fixation à gaz comportant un moteur à combustion interne avec une chambre de combustion, ménagée entre, d'une part, un piston de compression amont et, d'autre part, un piston de propulsion aval, des moyens d'admission pour injecter dans la chambre un mélange d'air et d'un combustible, des moyens étant prévus pour mettre à feu un mélange injecté dans la chambre, les deux pistons étant montés mobiles en translation pour l'admission d'un mélange dans la chambre et pour, après la mise à feu d'un mélange, l'entraînement d'un élément de fixation par le piston de propulsion aval. Les moyens de mise à feu peuvent comprendre une bougie. Mais par ces moyens de mise à feu, on peut aussi comprendre la compression même d'un mélange d'air et de combustible, cette compression provoquant une élévation de la température du mélange qui, si elle dépasse le point d'autoinflammation, provoque l'autoallumage. De préférence, le piston de compression amont est agencé pour être entraîné en translation par un excentrique. Avantageusement, le piston de compression est monté mobile dans la chambre entre une position amont en amont d'un clapet d'admission d'un mélange air-combustible et une position aval en amont des moyens de mise à feu. Avantageusement toujours, le piston de propulsion est monté mobile dans la chambre entre une position amont en aval des moyens de mise à feu et une position aval en aval d'un clapet d'échappement de gaz de combustion. On notera que les notions amont et aval doivent s'apprécier par rap- port à la direction d'entraînement des éléments de fixation par le piston de propulsion. Dans une première forme de réalisation de l'appareil de l'invention, les deux pistons sont entraînés en translation pour que l'entraînement du piston de propulsion de sa position amont à sa position aval intervienne après un seul cycle d'entraînement du piston de compression. Dans une deuxième forme de réalisation de l'appareil de l'invention, les deux pistons sont entraînés en translation pour que l'entraînement du piston de propulsion de sa position amont à sa position aval intervienne en plusieurs étapes après plusieurs cycles de l'entraînement du piston de compres- sion. On remarquera encore que l'appareil de fixation à gaz de la présente demande peut facilement être utilisé en marteau électropneumatique classique, sans recourir à la combustion. L'invention concerne encore un procédé de fixation d'un élément de fixation dans un matériau support à l'aide d'un appareil de fixation à gaz, com- portant un piston amont et un piston aval entre lesquels s'étend une chambre de combustion, chambre dans laquelle on injecte un mélange d'air et d'un combustible, avant de comprimer le mélange puis de le mettre à feu, pour que, sous l'action de l'explosion du mélange, le piston aval soit entraîné vers l'aval et propulse l'élément de fixation dans le matériau. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de l'appareil de fixation, en référence au dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est une représentation schématique de l'appareil de l'invention au repos ; - la figure 2 représente l'appareil de la figure 1, en cours d'admission d'un mélange d'air et de combustible, le clapet d'échappement étant fermé et le clapet d'admission étant ouvert ; - la figure 3 représente l'appareil de la figure 1, en cours de compres- sion du mélange d'air et de combustible, les deux clapets étant fer- MéS ; - la figure 4 représente l'appareil de la figure 1, à la fin de la compression du mélange et au moment de sa mise à feu, les deux clapets étant toujours fermés et - la figure 5 représente l'appareil de la figure 1 après l'explosion du mélange et la translation vers l'aval du piston de propulsion, le clapet d'admission toujours fermé et le clapet d'échappement étant ouvert. L'appareil de l'invention, schématiquement, comporte un cylindre 1 à l'intérieur duquel deux pistons 2, 3 sont montés mobiles en translation. L'un, arrière ou amont, est un piston de compression 2, l'autre, avant ou aval, est un piston de propulsion 3. Le piston de compression 2 comporte une tête 21 et une biellette 22 pour l'entraînement en translation de la tête 2 et son coulissement le long de la paroi du cylindre 1. La biellette 22 est articulée sur la tête de piston 21 et sur un excentrique 23 pouvant être entraîné en rotation par un moteur, non représenté. Le piston de propulsion 3 comporte une tête 31 et une tige 32 desti- née à entraîner dans un matériau support, pour y fixer une pièce, un élément de fixation préalablement introduit dans un guide-pointe, non représenté, prolongeant un canon 4 qui lui-même prolonge le cylindre 1 et dans lequel coulisse la tige de piston 32. La tête 31 du piston de propulsion 3, tout comme la tête du piston de compression, est destinée à coulisser le long de la paroi du cylindre 1. L'espace formé entre les deux têtes de piston 21, 31 forme une chambre de combustion 10 d'un moteur à combustion interne. Le cylindre 1 comporte un clapet d'admission 5 et un clapet d'échappement 6. Le clapet 5 est destiné à l'admission d'un mélange air- combustible, le combustible provenant d'une cartouche disposée dans un logement de l'appareil, non représenté. Le clapet 6 est destiné à l'échappement des gaz de combustion. Le clapet d'échappement est disposé à l'avant du cylindre 1, dans une zone adjacente au canon 4. Le clapet d'admission 5 est disposé très en amont du clapet d'échappement 6. Dans une zone du cylindre 1, juste en aval de la zone du clapet d'admission 5, est fixée une bougie d'allumage 7 plongeant à l'intérieur du cylindre pour pouvoir mettre à feu un mélange d'air et de combustible injecté dans le cylindre 1 entre les deux têtes de piston 21, 31, c'est-à-dire dans la chambre de combustion 10. Il faut rappeler ici que la mise à feu peut aussi s'effectuer par autoal- lumage. Toutefois, cela ne permet pas un pilotage de l'allumage aussi souple. La tête 21 du piston de compression 2 est montée mobile dans la chambre 10 entre une position amont (figure 3), en amont du clapet d'admission 5, et une position aval (figures 4, 5), en amont de la bougie de mise à feu 7. La tête 31 du piston de propulsion 3 est montée mobile dans la cham- bre 10 entre une position amont (figure 4), en aval de la bougie 7, et une position aval (figure 5), en aval du clapet d'échappement 6. Les notions amont et aval doivent s'apprécier par rapport à la direction d'entraînement des éléments de fixation par le piston de propulsion 3, c'est-à-dire de la gauche vers la droite sur les figures. Après un tir, l'appareil se trouve dans l'état représenté sur la figure 1. Les deux clapets 5, 6 sont au repos, la tête 21 du piston de compression 2 est dans sa position aval pratiquement la plus avancée, tout comme la tête 31 du piston de propulsion 3, toutefois légèrement reculée par rapport à sa position aval la plus avancée. On ferme ensuite le clapet d'échappement 6 et on déplace la tête 21 du piston de compression 2 vers l'arrière, c'est-à-dire vers l'amont, pour injecter un mélange d'air et de combustible par le clapet d'admission 5, comme illustré par la flèche 11 de la figure 2. La fermeture du clapet d'échappement peut être automatique du fait de la dépression créée par le piston 2 se dépla- çant vers l'arrière. Une fois admise, dans la chambre 10, la quantité nécessaire de mélange d'air et de combustible, on ferme le clapet d'admission 5 et on comprime le mélange injecté dans la chambre 10 en déplaçant la tête 21 du piston de compression 2 vers l'aval et la tête 31 du piston de propulsion 3 vers l'amont, par un mécanisme de remontée de piston, non représenté (figure 3). La fermeture du clapet d'admission peut être automatique du fait de la surpression créée par le piston 2. La remontée du piston de propulsion peut être automatique durant la phase d'injection et de dépression créée par le piston 2, sans avoir besoin du mécanisme de remontée de piston. Quand les deux têtes de piston 21, 31 sont dans leurs positions extrêmes, l'une 21 aval et l'autre 31, amont, c'est-à-dire à la fin de la compression, on actionne ici la bougie 7 pour la mise à feu du mélange, comme illustré par l'étincelle 12 de la figure 4. Il se produit alors l'explosion du mélange (illustrée en 13 sur la figure 5) qui déplace la tête 31 du piston de propulsion 3 vers l'avant jusqu'à ce qu'elle vienne en appui contre un amortisseur, non représenté, les gaz de combustion s'échappant par le clapet d'échappement 6 alors ouvert, comme illustré par la flèche 13. REVENDICATIONS1. Appareil de fixation à gaz comportant un moteur à combustion interne avec une chambre de combustion (10) ménagée entre, d'une part, un piston de compression amont (2, 21) et, d'autre part, un piston de propulsion aval (3, 31), des moyens d'admission (5) pour injecter dans la chambre (10) un mélange d'air et d'un combustible, des moyens (7) étant prévus pour met- tre à feu un mélange injecté dans la chambre (10), les deux pistons étant montés mobiles en translation pour l'admission d'un mélange dans la chambre (10) et pour, après la mise à feu d'un mélange, l'entraînement d'un élément de fixation par le piston de propulsion aval (3, 32). 2. Appareil de fixation à gaz selon la revendication 1, dans lequel les moyens de mise à feu comprennent une bougie d'allumage (7). 3. Appareil de fixation à gaz selon la revendication 1, dans lequel la- mise à feu est provoquée par la compression d'un mélange d'air et d'un com- bustible. 4. Appareil de fixation à gaz selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le piston de compression amont (2) est agencé pour être entraîné en translation par un excentrique 23. 5. Appareil de fixation à gaz selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le piston de compression (2, 21) est monté mobile dans la chambre (10) entre une position amont en amont d'un clapet (5) d'admission d'unmélange air-combustible et une position aval en amont des moyens de mise à feu (7). 6. Appareil de fixation à gaz selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le piston de propulsion (3, 31) est monté mobile dans la chambre (10) entre une position amont en aval des moyens de mise à feu (7) et une position aval en aval d'un clapet (6) d'échappement de gaz de combustion. 7. Appareil de fixation à gaz selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel les deux pistons (2, 3) sont entraînés en translation pour que l'entraînement du piston de propulsion (3) de sa position amont à sa position aval intervienne après un seul cycle d'entraînement du piston de compression 2. 8. Appareil de fixation à gaz selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel les deux pistons (2, 3) sont entraînés en translation pour que l'entraînement du piston de propulsion (3) de sa position amont à sa position aval intervienne en plusieurs étapes après plusieurs cycles de l'entraînement du piston de compression (2). 9. Utilisation de l'appareil de fixation à gaz selon l'une des revendications 1 à 8 en tant que marteau électropneumatique. 10. Procédé de fixation d'un élément de fixation dans un matériau support à l'aide d'un appareil de fixation à gaz, comportant un piston amont (2) et un piston aval (3) entre lesquels s'étend une chambre de combustion (10), chambre dans laquelle on injecte un mélange d'air et d'un combustible, avant de comprimer le mélange puis de le mettre à feu (7), pour que, sous l'action de l'explosion du mélange, le piston aval (3) sort entraîné vers l'aval et propulse l'élément de fixation dans le matériau.