Brevet FR3157827A1 — publié le 20250704

La présente invention concerne outil électrique portatif comprenant un carter logeant : un moteur électrique ; une carte électronique logée dans une portion dudit carter, ladite portion s’étendant suivant un axe principal. Selon l’invention, ladite carte électronique comprend au moins deux circuits imprimés interconnectés entre eux, lesdits au moins deux circuits imprimés étant agencés de manière essentiellement circonférentielle autour dudit axe principal. Fig. 8 Outil portatif électrique doté d’une électronique compacte 1. Domaine de l’invention Le domaine de l’invention est celui des outils portatifs électriques filaires ou à batterie. 2. Art antérieur Les outils électriques portatifs, comme par exemple les visseuses, les perceuses ou autre, nécessitent une source d'énergie externe pour leur fonctionnement et/ou pour la transmission de données. Cet apport d’énergie peut être réalisé via une batterie ou bien via un câble connecté à l’outil de façon temporaire par un connecteur (mâle ou femelle) généralement situé à une extrémité de l’outil. Ces outils nécessitent en outre une ou plusieurs cartes électroniques pour leur fonctionnement. Ces différentes cartes électroniques servent à gérer : l’alimentation de l’outil, la gestion des cycles de vissage, perçage ou autres… la communication avec un coffret extérieur, un affichage de comptes-rendus vers l’opérateur, … Ces cartes électroniques peuvent éventuellement être superposées. Classiquement, un outil portatif électrique comprend un carter à une extrémité duquel se trouve un organe terminal rotatif apte à entrainer en rotation et/ou en translation un accessoire comme un foret ou une douille de vissage. L’organe terminal est relié à la sortie d’une transmission dont l’entrée est reliée au rotor d’un moteur. Dans le prolongement du moteur s’étendent une ou plusieurs cartes électroniques, auxquelles le moteur est connecté, puis un connecteur relié aux cartes électroniques. Généralement, la partie connecteur est distincte de la carte électronique et est reliée à celle-ci par un faisceau de câbles. Elle est positionnée longitudinalement à la suite de la partie carte électronique. Il existe également des outils dans lesquels les pins du connecteur sont soudés sur un circuit imprimé de connecteur transversal à l’outil. Ce circuit imprimé de connecteur est lui-même soudé à la carte électronique principale de l’outil. Par ailleurs, il existe plusieurs solutions pour positionner et maintenir les cartes électroniques à l’intérieur du carter d’un outil. La carte peut être maintenue par des vis directement sur le carter, avec éventuellement des éléments en élastomère pour limiter les vibrations sur la carte. Une autre solution consiste à maintenir la carte électronique par coincement entre deux portions du carter assemblées entre elles pour former le carter. Une autre solution consiste à placer la carte électronique dans un fourreau (en la maintenant par exemple par des vis), puis à insérer le fourreau dans le carter de l’outil. Quelle que soit la solution mise en œuvre, l’intégration des cartes électroniques dans les outils existants posent quelques problèmes. Notamment, l’intégration des cartes électroniques dans les outils électriques nuit à la compacité des outils. Ceci résulte de plusieurs contraintes au rang desquelles figurent les suivantes. Premièrement, les cartes électroniques alimentées en basse tension doivent respecter des distances d’isolement minimale avec les trois câbles de puissance (haute tension) alimentant les trois phases du moteur. Il résulte de cet éloignement entre le connecteur et les cartes électroniques un allongement du carter de l’outil. Deuxièmement, pour être préhensibles confortablement par un opérateur œuvrant quotidiennement à la réalisation de tâches, le corps des outils doit présenter une portion de préhension de faible diamètre. Ce faible diamètre du corps de l’outil, dans une région où sont implantés le connecteur et les cartes électroniques, induit qu’il est difficile de les implanter en respectant les distances d’isolements requises sauf à éloigner les cartes électroniques du connecteur. Afin de respecter ces contraintes, une distance suffisante dans le sens longitudinal est prescrite entre les cartes électroniques et le connecteur ce qui induit que le corps des outils est relativement long. Par ailleurs, les systèmes de maintien des cartes électroniques dans le corps des outils sont assez encombrants : les vis utilisées classiquement pour maintenir les cartes prennent beaucoup de place à l’intérieur de l’outil ; les systèmes de maintien de cartes par glissement/coincement imposent quant à eux une épaisseur de cartes électroniques importante pour garantir de ne pas les endommager lors du montage ; les systèmes à fourreaux imposent des pièces supplémentaires qui prennent également de la place dans le corps de l’outil ; les empilements de cartes imposent d’avoir des connecteurs inter-cartes et des éléments pour les maintenir ensemble. Tout ceci a pour effet de nuire à la compacité des différents éléments et donc notamment d’allonger les outils. Il existe donc un besoin d’améliorer l’intégration des cartes électroniques au sein des outils électriques. 3. Objectifs de l’invention L’invention a notamment pour objectif d’apporter une solution efficace à au moins certains de ces différents problèmes. En particulier, selon au moins un mode de réalisation, un objectif de l’invention est de fournir une technique d’intégration des cartes électroniques dans un outil électrique qui permette de satisfaire les contraintes en matière de respect des distances d’isolement entre les cartes électroniques et le connecteur tout en offrant un bon confort d’usage. Notamment, l’invention a pour objectif, selon au moins un mode de réalisation, de fournir une telle technique qui permet de compacifier, i.e. réduire l’encombrement, l’intégration des cartes électroniques. Un autre objectif de l’invention est, selon au moins un mode de réalisation, de fournir une telle technique qui contribue à garantir une bonne fiabilité notamment en procurant une technique évitant l’endommagement des cartes. Un autre objectif de l’invention est, selon au moins un mode de réalisation, de fournir une telle technique qui soit simple à mettre en œuvre et/ou robuste et/ou fiable et/ou économique. 4. Présentation de l’invention Pour ceci, l’invention propose un outil électrique portatif comprenant un carter logeant : un moteur électrique ; une carte électronique logée dans une portion dudit carter, ladite portion s’étendant suivant un axe principal. Selon l’invention, ladite carte électronique comprend au moins deux circuits imprimés interconnectés entre eux, lesdits au moins deux circuits imprimés étant agencés de manière essentiellement circonférentielle autour dudit axe principal. Ainsi, selon cet aspect de l’invention, les circuits imprimés composants la carte électronique d’un outil électrique sont « enroulés » autour de l’axe principal d’une portion du carter. Il est ainsi possible de réduire la longueur de la carte électronique, et donc celle de l’outil tout en : respectant une distance minimale d’isolement entre la carte et le connecteur, et procurant un diamètre de carter faible. L’invention permet ainsi de procurer un outil respectant la distance d’isolement requise entre la carte électronique et le connecteur tout en étant compact ce qui le rend confortable d’usage pour un opérateur qui œuvre avec à la réalisation d’opérations. Selon une caractéristique possible, lesdits circuits imprimés sont reliés deux-à-deux au moyen de languettes conductrices déformables. Selon une caractéristique possible, ladite portion dudit carter loge un support de ladite carte électronique, ledit support présentant au moins autant de faces de support que ladite carte électronique comprend de circuits imprimés, lesdites faces s’étendant dans des plans sensiblement parallèles audit axe principal. Selon une caractéristique possible, un outil selon l’invention comprend des moyens de solidarisation de ladite carte électronique audit support. Selon une caractéristique possible, lesdits moyens de solidarisation comprennent des éléments de maintien formant saillie à la surface dudit support, lesdites languettes comprenant des ouvertures de fixation permettant chacune le passage d’un desdits éléments de maintien. Selon une caractéristique possible, lesdites ouvertures de fixation sont ménagées à des extrémités libres desdites languettes. Selon une caractéristique possible, lesdits éléments de maintien sont ménagés à la jonction entre deux faces de support consécutives dudit support. Selon une caractéristique possible, un outil selon l’invention comprend des moyens de verrouillage desdits éléments de maintien dans lesdites ouvertures de fixation. Selon une caractéristique possible, lesdits moyens de verrouillage comprennent des tétons s’étendant latéralement auxdits éléments de maintien suivant des axes parallèles audites surfaces de support. Selon une caractéristique possible, lesdits moyens de verrouillage comprennent des fentes ménagées dans chacun desdits éléments de maintien suivant un plan parallèle à une surface de support depuis laquelle ledit élément de maintien forme saillie. Selon une caractéristique possible, au moins certaines desdites ouvertures de fixation présentent à leur périphérie au moins une fente d’assouplissement. Selon une caractéristique possible, un outil selon l’invention comprend des moyens de positionnement desdits circuits imprimés sur lesdites face de support. Selon une caractéristique possible, lesdits moyens de positionnement comprennent des pions formant saillies à la surface d‘au moins certaines desdites faces de support, lesdits pions étant aptes à coopérer avec des logements de forme complémentaire ménagés dans lesdits circuits imprimés ou dans lesdites languettes. Selon une caractéristique possible, ledit support comprend un connecteur muni d’au moins un contact électronique apte à être relié à une source d’alimentation, ledit support étant traversé au moins en partie sensiblement suivant ledit axe principal par au moins un câble relié audit moteur et/ou à ladite carte électronique. Selon une caractéristique possible, ledit carter comprend une portion logeant ledit moteur s’étendant selon un axe principal, les axes principaux des portions de carter logeant ledit moteur et ladite carte électronique étant confondus ou formant un angle. 5. Description des figures D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante de modes de réalisation particuliers, donnée à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : FIG. 1 la FIG. 1 illustre une vue en perspective d’un exemple d’outil selon l’invention ; FIG. 2 la FIG. 2 illustre un exemple de carte électronique d’un outil selon l’invention, mise à plat ; FIG. 3 la FIG. 3 illustre un détail de la FIG. 2 ; FIG. 4 la FIG. 4 illustre un autre détail de la FIG. 2 ; FIG. 5 la FIG. 5 illustre la carte électronique illustrée à la FIG. 2 mais enroulée autour d’un axe ; FIG. 6 la FIG. 6 illustre un support de carte électronique d’un outil selon l’invention ; FIG. 7 la FIG. 7 illustre un détail de la FIG. 6 ; FIG. 8 la FIG. 8 illustre une carte électronique enroulée autour du support illustré à la FIG. 6 ; FIG. 9 la FIG. 9 illustre une coupe longitudinale d’un outil selon l’art antérieur ; FIG. 10 la FIG. 10 illustre une vue partielle en perspective d’un outil selon l’invention dont le support de la carte électronique est en coupe de façon à rendre visible les trous qui le traversent ; FIG. 11 la FIG. 11 illustre une carte électronique enroulée autour du support illustré à la FIG. 6 ; FIG. 12 la FIG. 12 illustre une coupe transversale d’un outil selon l’art antérieur. 6. Description de modes de réalisation particuliers 6.1. Structure 6.1.1. Alimentation par câble On présente, en relation avec les figures 1 à 8 et 10 à 12, un exemple d’outil électrique portatif selon l’invention. Il peut notamment s’agir d’une visseuse, d’une perceuse ou autre. Un tel outil comprend un carter 10. Ce carter 10 loge, à l’une de ses extrémités, un connecteur 11 qui permet de raccorder l’outil à un câble 12 d’alimentation électrique et/ou d’échanges de données. Ce câble 12 est connecté à un contrôleur (non représenté) qui intègre l’intelligence permettant entre autres d’alimenter et de contrôler le moteur. A l’autre extrémité du carter 10 est situé un organe terminal 13 apte à entrainer en rotation et/ou en translation un accessoire comme par exemple un outil de coupe (tel un foret…) ou une douille de vissage… Entre le connecteur 11 et l’organe terminal 13, le carter 10 comprend : une portion de poignée 14, une portion de motorisation 15, et une portion de transmission 16. La portion de transmission 16 loge une transmission T généralement à engrenages. Cette transmission T est d’une part reliée à l’organe terminal 13 et d’autre part au rotor R d’un moteur M logé dans la portion de motorisation 15. La portion de poignée 14 est destinée à être prise en main par un opérateur de sorte à manipuler l’outil. Cette portion de poignée 14 peut s’étendre selon un axe principal essentiellement confondu avec l’axe du rotor du moteur, comme cela est représenté à la FIG. 1 . Alternativement, elle peut s’étendre selon un axe formant un angle par rapport à l’axe du rotor. Il s’agit alors d’un outil dit de type poignée pistolet. La portion de poignée 14 loge une carte électronique 17. Cette carte électronique 17 peut-être conçue pour réaliser diverses fonctions comme par exemple l’affichage d’informations, le pilotage de moyens de mesure de couple et/ou d’angle, l’échange d’informations avec une gâchette d’actionnement, l’échange bidirectionnel d’informations avec le contrôleur… Dans ce mode de réalisation, la carte électronique 17 comprend quatre circuits imprimés 170. Toutefois, dans des variantes, le nombre de circuits imprimés 170 de la carte électronique 17 pourra être différent et sera au moins égal à deux. Il pourra ainsi être supérieur à quatre, et ainsi par exemple être égale à 2, 3, 4, 5, 6… Les circuits imprimés 170 sont agencés de manière essentiellement circonférentielle autour de l’axe principal de la portion de poignée 14. En d’autres termes, ils sont « enroulés » autour de cet axe. Pour cela, les circuits imprimés 170 sont reliés deux-à-deux au moyen de languettes conductrices déformables 18. Plus précisément, la carte électronique 17 comprend deux languettes 18 qui s’étendent essentiellement parallèlement l’une à l’autre et auxquelles sont solidarisés, par collage ou autre, les circuits imprimés 170 préférentiellement à intervalles réguliers. Les portions 180 de languettes 18 se trouvant à la jonction entre deux circuits imprimés 17 consécutifs peuvent être pliées pour enrouler les circuits imprimés 17 autour d’un axe, et forment ainsi en quelque sorte des charnières. La portion de carter 10 qui loge la carte électronique 17, en l’occurrence la portion de poignée 14, loge également un support 19 de la carte électronique 17. Ce support 19 présente au moins autant de faces de support 190 que la carte électronique 17 comprend de circuits imprimés 170. Dans le présent mode de réalisation, le support 19 comprend donc quatre faces de support 190. Ces faces de support 190 s’étendent dans des plans sensiblement parallèles à l’axe principal de la portion de carter 10 logeant la carte électronique 17, en l’occurrence la portion de poignée 14. L’outil comprend des moyens de solidarisation de la carte électronique 17 au support 19. Ces moyens de solidarisation, réversibles ou non, pourraient par exemple être : un anneau élastique de type joint torique entourant les circuits imprimés et les maintenant appuyés sur les faces de support ; de la colle permettant de coller chaque circuit imprimé 170 sur la face de support 190 correspondante ; des vis ; des rivets ; des clips… Dans le mode de réalisation illustré, ces moyens de solidarisation comprennent des éléments de maintien 191 formant saillie à la surface du support 19. Dans ce mode de réalisation, ces éléments de maintien 191 sont au nombre de deux et sont positionnées à la jonction entre deux faces de support 190 consécutives. Elles sont espacées d’un entraxe sensiblement identique à l’entraxe des languettes 18. Les languettes 18 comprennent, à chacune de leurs extrémités libres, non reliées à un circuit imprimé 170, une ouverture de fixation 181 permettant le passage d’un de ces éléments de maintien 191. Chaque élément de maintien 191 présente une première extrémité s’étendant à la surface d’une première face de support 190 et une deuxième extrémité s’étendant à la surface deuxième face de support 190 consécutive à la première. La première de ces extrémités comprend une fente de verrouillage 192 ménagée suivant un plan essentiellement parallèle au plan de la première face de support 190. La deuxième de ces extrémités comprend des tétons 193 s’étendant latéralement aux éléments de maintien 191 suivant des axes parallèles aux faces de support 190. Les fentes 192 et les tétons 193 constituent des moyens de verrouillage des éléments de maintien 191 dans les ouvertures 181 de fixation, comme cela ressortira plus clairement ultérieurement de la description. Au moins deux des ouvertures 181 peuvent présenter à leur périphérie au moins une fente d’assouplissement 182. Ces fentes d’assouplissement 182 sont préférentiellement ménagées sur deux languettes 180 d’extrémité situées d’un même côté de la carte électronique. Dans des variantes : les fentes 192 pourront être remplacées par des tétons 193, auxquels cas il n’y aura pas de fentes 192 ; les tétons 193 pourront être remplacés par des fentes 192, auxquels cas il n’y aura pas de tétons 193 ; la position des tétons 193 et des fentes 192 pourra être inversée par rapport à celle représentée sur les dessins. L’outil comprend dans ce mode de réalisation des moyens de positionnement des circuits imprimés 170 sur les faces de support 190. Dans ce mode de réalisation, ces moyens de positionnement comprennent des pions 194 formant saillies à la surface d‘au moins certaines des faces de support 190. Ces pions 194 sont aptes à coopérer avec des logements 171 de forme complémentaire ménagés dans les circuits imprimés 17 ou dans les languettes 18. Préférentiellement, au moins un logement 171 sera ménagé dans chaque circuit imprimé 17, et plus préférentiellement au moins deux. Autant de pions 194 seront prévus que de logements 171. Le support 19 comprend le connecteur 11, ou à tout le moins sa partie formant bornier 110, munie d’au moins un contact électronique (ou électrique). Dans le présent mode de réalisation, le bornier 110 comprend trois contacts électriques 111 aptes à être reliés à une source d’alimentation en électricité pour alimenter les phases du moteur M. Ces contacts 111 sont reliés aux phases du moteur M par des fils protégés dans une gaine 20 qui passe dans un trou 21 traversant longitudinalement le support 19. Le bornier 110 comprend également des contacts électriques 112, d’un nombre quelconque, dont certains sont aptes à être reliés à une source d’alimentation en électricité et d’autres au contrôleur. Ces contacts 112 sont reliés à la carte électronique 17 par des fils 22 qui passent dans un trou 23 ménagé à cet effet dans le support 19 et débouchant préférentiellement à la périphérie de celui-ci au travers d’un orifice 24. Ces contacts 112 permettent à la carte électronique 17 d’être alimentée en énergie et d’échanger des informations avec le contrôleur. 6.1.2. Alimentation par batterie Lorsque le connecteur 11 ne sert pas à raccorder l’outil à un câble 12 mais à au moins une batterie, tous les fils reliés aux contacts 111, 112 sont reliés à la carte électronique 17 et la carte électronique 17 est reliée au moteur M pour en permettre, outre ses autres fonctions, d’en assurer l’alimentation et le pilotage. 6.2. Assemblage L’assemblage de la carte électronique 17 au carter 10 est obtenu de la manière suivante. Avant d’être assemblée à l’outil, la carte électronique 17 s’étend dans un plan comme elle est représentée à la FIG. 2 . Pour assembler la carte électronique 17 à l’outil, on engage dans deux des ouvertures 181 de ses languettes 18, situées d’un même côté de la carte électronique 17, les deux éléments de maintien 191 en prenant soin de glisser le bord des ouvertures 181 dans les fentes 192. Ainsi, ces deux extrémités des languettes 18 sont maintenues solidaires des éléments de maintien 191. On applique ensuite le premier circuit imprimé 170, lié aux extrémités des languettes 18 solidarisées aux éléments de maintien 191, contre la face de support 190 correspondant en veillant à introduire les pions 194 de cette face de support 190 dans les logements 171 de ce circuit imprimé 170. Les portions 180 de languettes 18 situées entre le circuit imprimé 170 qui vient d’être plaqué contre la face de support 190, sont pliées de manière à appliquer le circuit imprimé 17 suivant contre la surface de support 190 correspondante en veillant à introduire les pions 194 de cette face de support 190 dans les logements 171 de ce circuit imprimé 170. On renouvelle deux fois ce type d’opération pour plaquer contre les deux faces de support 190 suivantes les deux autres circuits imprimés 170. On introduit ensuite les deux éléments de maintien 191 dans les ouvertures 181 des deux extrémités libres des languettes 18. Les fentes d’assouplissement 182 permettent de faciliter le passage des tétons 193 à travers les ouvertures 181. La carte électronique 17 est alors solidarisée et verrouillée sur le support 19 de l’outil. 6.3. Avantages La technique selon l’invention procure de nombreux avantages au rang desquels figurent notamment : la procuration d’un outil compact et confortable d’usage dans la mesure où la mise en œuvre d’une carte électronique enroulée autour de l’outil permet de réduire la longueur de la carte, et de réduire la longueur et le diamètre de l’outil ; d’améliorer l’isolement des câbles d’alimentation du moteur vis-à-vis de la carte électronique en les amenant à passer à l’intérieur du support de la carte électronique, ce qui évite de devoir, comme ceci est le cas de l’art antérieur illustré à la FIG. 9 , éloigner la carte électronique du connecteur pour satisfaire le niveau d’isolement ; ceci contribue également à réduire la longueur de l’outil. Outil électrique portatif comprenant un carter (10) logeant : un moteur électrique (M) ; une carte électronique (17) logée dans une portion (14) dudit carter (10), ladite portion (17) s’étendant suivant un axe principal, caractérisé en ce que ladite carte électronique (17) comprend au moins deux circuits imprimés (170) interconnectés entre eux, lesdits au moins deux circuits imprimés (170) étant agencés de manière essentiellement circonférentielle autour dudit axe principal, ladite portion (14) dudit carter (10) logeant un support (19) de ladite carte électronique (17), ledit support (19) présentant au moins autant de faces de support (190) que ladite carte électronique (17) comprend de circuits imprimés (170), lesdites faces (190) s’étendant dans des plans sensiblement parallèles audit axe principal, ledit support (19) comprenant un connecteur (11) muni d’au moins un contact électronique (111) apte à être relié à une source d’alimentation, ledit support (19) étant traversé au moins en partie sensiblement suivant ledit axe principal par au moins un câble (12) relié audit moteur (M) et/ou à ladite carte électronique (17). Outil selon la revendication 1 dans lequel lesdits circuits imprimés (170) sont reliés deux-à-deux au moyen de languettes conductrices déformables (18). Outil selon la revendication 1 ou 2 comprenant des moyens de solidarisation de ladite carte électronique (17) audit support (19). Outil selon les revendications 2 ou 3 dans lequel lesdits moyens de solidarisation comprennent des éléments de maintien (191) formant saillie à la surface dudit support (19), lesdites languettes (18) comprenant des ouvertures de fixation (181) permettant chacune le passage d’un desdits éléments de maintien (191). Outil selon la revendication 4 dans lequel lesdites ouvertures de fixation (181) sont ménagées à des extrémités libres desdites languettes (18). Outil selon la revendication 4 ou 5 dans lequel lesdits éléments de maintien (191) sont ménagés à la jonction entre deux faces de support (190) consécutives dudit support (19). Outil selon la revendication 4 ou 5 comprenant des moyens de verrouillage desdits éléments de maintien (191) dans lesdites ouvertures de fixation (181). Outil selon la revendication 7 dans lequel lesdits moyens de verrouillage comprennent des tétons (193) s’étendant latéralement auxdits éléments de maintien (181) suivant des axes parallèles audites surfaces de support (190). Outil selon la revendication 7 ou 8 dans lequel lesdits moyens de verrouillage comprennent des fentes (192) ménagées dans chacun desdits éléments de maintien (191) suivant un plan parallèle à une surface de support (190) depuis laquelle ledit élément de maintien (191) forme saillie. Outil selon la revendication 8 ou 9 dans lequel au moins certaines desdites ouvertures de fixation (181) présentent à leur périphérie au moins une fente d’assouplissement (182). Outil selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 comprenant des moyens de positionnement desdits circuits imprimés (170) sur lesdites face de support (190). Outil selon la revendication 11 dans lequel lesdits moyens de positionnement comprennent des pions (194) formant saillies à la surface d‘au moins certaines desdites faces de support (190), lesdits pions (194) étant aptes à coopérer avec des logements (171) de forme complémentaire ménagés dans lesdits circuits imprimés (170) ou dans lesdites languettes (18). Outil selon l’une quelconque des revendications 1 à 12 dans lequel ledit carter (10) comprend une portion (15) logeant ledit moteur (M) s’étendant selon un axe principal, les axes principaux des portions (14, 15) de carter (10) logeant ledit moteur (M) et ladite carte électronique (17) étant confondus ou formant un angle.