FR2820671A1

FR2820671A1 - Porte-piston

Info

Publication number: FR2820671A1
Application number: FR0201492A
Authority: FR
Inventors: Tilo Dittrich; Markus Frommelt
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2001-02-09
Filing date: 2002-02-07
Publication date: 2002-08-16
Anticipated expiration: 2022-02-07
Also published as: DE10105885C1; US6502736B2; US20020108990A1; FR2820671B1

Abstract

Porte-piston, en particulier pour un piston-poussoir (8) d'un outil de scellement, comprenant au moins un élément de friction (15), lequel sollicite en pression une surface périphérique du piston-poussoir (8) et est pourvu d'une face de positionnement (17) qui est orientée à l'opposé du piston-poussoir (8) et s'élève vers l'extrémité arrière de celui-ci, ainsi qu'un organe presseur (19) qui est fixe dans la direction axiale du piston-poussoir (8) et qui est en contact de pression avec la face de positionnement (17). Ce porte-piston permet de maintenir le piston-poussoir (8) de manière sûre, même dans sa position de disponibilité à l'amorçage.

Description

poussoir (18).

Linvention concerne un porte-piston qui convient en particulier au maintien d'un piston-poussoir d'un outil de scellement qui peut être, par exemple, un outil de

scelIement fonctionnant par explosion.

On connaît déjà, du document EP 0 346 275 B1, un outil de scellement par explosif comprenant un guide-piston et un piston-poussoir déplaçable à l'intérieur. En l' occurrence, il est prévu des billes de freinage appliquées contre le

piston-poussoir et un ressort pour les billes de freinage.

Le ressort est conçu sous la forme dun anneau élastique exerçant une force élastique agissant radialement par rapport au piston-poussoir. Celui-ci comporte sur son contour intérieur une surface d'appui qui agit sur les billes de freinage et qui est inclinée par rapport à l'axe du piston en formant un angle aigu ouvert à l'opposé de la direction d'enfoncement, de sorte que les billes de freinage sont poussées vers le piston-poussoir sous la tens ion du ressort lorsque le pi ston-poussoi r se déplace

dans la direction d'enfoncement.

Dans une position de disponibilité à l'amorçage, les billes de freinage prenant appui sur l'anneau élastique - sont appliquées contre la surface périphérique de la tige du piston-poussoir. Si, à la suite d'un amorgage, le piston-poussoir se déplace dans la direction d'enfoncement, il entraîne par roulement les billes de freinage au début du déplacement. Les billes de freinage tendent alors l'anneau élastique, la surface d'appui de celui-ci transmettant la force élastique radiale de l'anneau élastique aux billes de freinage sous la forme d'une composante agissant à l'opposé de la direction d'enfoncement et d'une composante agissant radialement par rapport au piston-poussoir. Les billes de freinage poussées radialement contre la tige du piston-poussoir par l'anneau élastique exercent donc un effet de freinage sur le piston-poussoir. Un déplacement, même minime, du piston-poussoir vers l'arrière peut annuler l'effet de freinage par le fait que les billes de freinage se déplacent à l'opposé de la direction d'enfoncement et que l'anneau élastique se relâche. Après le relâchement de l'anneau élastique, celui-ci ne pousse plus les billes de

freinage contre la tige du piston-poussoir. Si le piston-

poussoir se déplace légèrement dans la direction d'enfoncement avant l'actionnement de l'outil de scellement, c'est-à-dire en l' absence d'amorcage, ce déplacement est annulé par l'anneau élastique et les billes de freinage, de sorte que le piston-poussoir est

maintenu dans sa position de disponibilité à l'amorçage.

Un dispositif de freinage pour le piston-poussoir d'un outil de scellement, lequel freine le piston-poussoir avec une force constante, est déjà connu du brevet US

4,162,033.

L' invention a pour but de réaliser un porte-piston permettant de maintenir le piston-poussoir de manière plus sûre en position de disponibilité à l'amorçage. Un porte-piston selon 1' invention, qui sert en particulier à maintenir un piston-poussoir d'un outil de scellement, comporte au moins un élément de friction, lequel sollicite en pres s ion une surface périphérique du pi ston-poussoir et est pourvu d'une face de positionnement qui est orientée à l'opposé du piston-poussoir et s'élève vers l'extrémité arrière de celui-ci et, de plus, possède un organe presseur qui est fixe dans la direction axiale du piston poussoir et qui est en contact de pression avec la face de positionnement. Grâce à l'organe presseur, l'élément de friction est constamment en contact par friction avec le piston poussoir, l'élément de friction pouvant être disposé par

exemple dans la zone d'une tige du piston-poussoir.

Cependant, il peut aussi être disposé contre n'importe

quelle autre surface périphérique appropriée du piston-

poussoir. Lorsque le piston-poussoir est déplacé dans la 2S direction d'enfoncement lors de l'actionnement de l'outil de scellement, l'élément de friction est entraîné par lui, ce qui a pour conséquence que la face de positionnement oblique de 1'élément de friction est pressoe plus fortement contre l'organe presseur. De ce fait, la friction entre l'élément de friction et le piston-poussoir augmente. Cette friction est toutefois surmontée après la mise en _uvre de la totalité de l'énergie d'enfoncement de l'outil de scellement, de façon qu'à cet instant le piston-poussoir puisse enfoncer un élément de fixation par

exemple dans un support ou dans un autre objet approprié.

Lors du retour du piston-poussoir, l'élément de friction est à nouveau entraîné par le piston-poussoir, la force de pression entre l'organe presseur et l'élément de friction diminuant toutefois considérablement du fait de la face de positionnement inclinée de l'élément de friction, de sorte que, lors du retour du piston-poussoir, la friction entre lui et l'élément de friction est pratiquement réduite au minimum. L'effort de friction entre l'élément de friction et le piston-poussoir continue toutefois d'agir sur ce dernier après que le piston-poussoir a retrouvé sa position de disponibilité à l'amorcage, de sorte qu'il y est maintenu de manière sûre car l'élément de friction ne

1S perd jamais le contact avec l'organe presseur.

Selon une configuration de l' invention, l'élément de friction peut ne s'étendre que sur une partie de la périphérie du piston-poussoir et être concu par exemple sous la forme d'un coin ou d'un cône, de sorte que la face de positionnement de l'élément de friction est alors soit une surface cunéiforme soit une surface conique. Lors du déplacement du pi s ton-pous soir dans la direct ion d'enfoncement ou au retour vers la position de 2s disponibilité à l'amorcage, l'organe presseur monte sur la face de positionnement ou en descend pour produire l'effet de friction précédemment décrit entre l'élément de friction et le piston-poussoir. Pour renforcer cet effet, plusieurs éléments de friction du type indiqué avec un organe presseur respectivement associé peuvent être répartis le long de la périphérie du piston-poussoir, par

exemple selon des écarts angulaires égaux.

Dans la configuration indiquée de l' invention, l 'élément de friction peut être conçu par exemple de manière rigide et l'organe presseur être monté avec une possibilité d' effacement. On peut ainsi employer, comme élément de friction, par exemple un élément cunéiforme ou un élément conique. Dans ce cas, l'organe presseur peut être conçu par exemple sous la forme d'un ressort à lame, d'un ressort de pression, d'un ressort élastomère, mais aussi sous la forme d'un ressort annulaire, ce dernier sollicitant alors plusieurs éléments de friction. Entre les éléments élastiques cités et les éléments de friction respectifs peuvent encore se trouver des pièces de contact à pression pour réduire la friction entre l'organe presseur et la face de positionnement. Comme pièce de contact à pression, on peut employer par exemple un goujon qui s'étend dans le sens tangentiel au piston-poussoir et . qui peut être monté par exemple glissant ou roulant. Lors du déplacement du piston-poussoir dans la direction d'enfoncement ou au retour vers la position de disponibilité à l'amorçage, il monte ou il descend sur la face de positionnement inclinée de l'élément de friction afin de créer de cette manière les conditions de friction

souhaitées entre l'élément de friction et le piston-

poussoir. 2s Selon une autre configuration de l 'invention, la face de positionnement de l'élément de friction peut toutefois aussi être conçue avec une possibilité d' effacement et l'organe presseur être positionné de façon rigide. Par exemple l'élément de friction lui-même peut être constitué de matériau élastique ou être relié à une face de

positionnement élastique à inclinaison correspondante.

L'organe presseur ne doit alors comporter, par exemple, que le goujon qui s'étend dans la direction tangentielle au piston-poussoir et qui est désormais positionné de

manière radialement fixe.

Selon une configuration encore différente de l 'invention, l'élément de friction peut cependant aussi être conçu sous la forme d'un manchon élastique conique et l'organe presseur être pourvu d'un cône intérieur qui reçoit le manchon élastique conique de manière adaptée. Lorsque le manchon élastique conique placé en contact de pression permanent avec le piston-poussoir est poussé plus ou moins fortement contre le cône intérieur de l'organe presseur selon la direction de déplacement du piston-poussoir, la friction augmente ou diminue entre le manchon élastique conique et le piston-poussoir, ce qui permet là encore d'obtenir la variation d' effort de friction déjà décrite ci-dessus entre le manchon élastique et le piston-poussoir et de maintenir ce dernier de manière sûre dans sa position de disponibilité à l'amorçage au moyen du manchon

élastique conique.

Le manchon élastique conique peut être pourvu de fentes axiales pour pouvoir obtenir un meilleur effet élastique,

ou être conçu en plusieurs parties correspondantes.

De plus, le manchon élastique conique peut être replié vers l'intérieur à son extrémité pointue ou, vu dans la direction radiale, se terminer en forme de méandres en direction du pi ston-poussoir af in de former ains i une zone de press ion é lastique qui soumet le pi ston-pous soir à une sollicitation radiale permanente et assure ainsi une

friction minimale entre le manchon élastique et le piston-

poussoir. Dans cette zone également, des fentes axiales peuvent aussi se trouver dans le manchon élastique afin

d'améliorer l'élasticité de cette zone.

Pour maintenir l'élément de friction en contact avec l'organe presseur, il est poussé, selon un perfectionnement de l' invention, contre l'organe presseur par un élément élastique agissant dans la direction axiale du piston-poussoir afin de garantir de cette manière l'établissement d'une friction minimale entre l'élément de friction et le piston-poussoir. Cet élément élastique a aussi pour fonction de maintenir l'élément de friction en contact avec l'organe presseur lorsque, au moment du retour du piston-poussoir en direction de la position de disponibilité à l'amorcage, l'élément de friction est

1S entraîné par celui-ci.

À cet effet, le déplacement de l'élément de friction en direction de l'extrémité arrière du piston-poussoir peut aussi être limité par une butée fixe, de sorte que dans ce cas on peut renoncer aussi à l'élément élastique agissant

dans la direction axiale.

Des exemples de réalisation de l 'invention seront exposés en détail ciaprès en référence aux dessins. Ceux-ci montrent sur: la figure 1, une vue de côté d'un outil de scellement représenté en coupe partielle et destiné à recevoir le porte-piston selon l' invention; la figure 2, une vue de côté du porte-piston selon l' invention selon un premier exemple de réalisation de l' invention; la figure 3, une coupe suivant la ligne III-III de la figure 2 du porte-piston selon l 'invention selon un deuxième exemple de réalisation de l' invention; et la figure 4, une coupe longitudinale d'un troisième exemple de réalisation du porte-piston

selon l' invention.

La figure 1 montre un outil de scellement destiné à recevoir le portepiston selon l' invention. En l' occurrence, il peut s'agir d'un outil de scellement qui peut être actionné par exemple par amorcage d'une charge de poudre propulsive ou par inflammation d'un mélange

admis air-gaz combustible.

L'outil de scellement représenté sur la figure 1 comporte un carter 1 avec poignée 2 et gâchette 3. Un manchon de butée 4 est vissé sur l'extrémité côté direction d'enfoncement du carter 1. Dans le carter 1 est prévu un guide-piston en deux parties 5. Le guide-piston 5 se

compose d'une partie arrière 6 et d'une partie avant 7.

Dans le guide-piston guidé coulissant 5 se trouve un piston-poussoir 8 avec une tête 9 guidée dans la partie 6 et avec une tige 10 guidée dans la partie 7. Dans un alésage de guidage 11 de la partie 6 débouche, côté arrière, un canal d'arrivée 12 pour des gaz dégagés par une charge de poudre propulsive. Côté avant, la partie 6 est pourvue de passages 13 pour évacuer l'air situé devant la tête 9 lors de l'avance du piston- poussoir 8. La zone extrême avant de la partie 6 entoure de manière concentrique la zone arrière de la partie 7. La partie 7 dépasse du manchon de butée 4 vers l' avant et forme ainsi un tube débouchant. L'extrémité arrière de la partie 7 peut pénétrer dans l'alésage de guidage 11 sous la forme S d'un appendice tuLulaire et former ainsi une butée limitant la course d'avance du piston-poussoir 8. Une chambre 14 située.dans la zone de liaison entre les parties 6 et 7 sert à recevoir le porte-piston selon

l' invention.

Des détails de ce porte-piston sont représentés sur les

figures 2, 3 et 4. -:-

Conformément aux figures 2 et 3, le porte-piston comporte un élément de friction 15 qui est positionné dans la zone avant de la tige 10 du pistonpoussoir 8. L'élément de friction 15 comporte, sur son dessous, une surface cylindrique 16 dont le rayon correspond au rayon de la tige 10. Avec cette surface cylindrique, l'élément de friction 15 repose de manière adaptée sur la surface périphérique de la tige et s'étend sur une zone réduite de

la tige 10 dans la direction circonférentielle de celle-

ci. Sur le côté de l'élément de friction 15 situé à l'opposé de la surface cylindrique 16, l'élément de 2s friction 15 est pourvu d'une face de positionnement 17 qui est ici une surface plane. Cependant, cette face de positionnement 17 est inclinée par rapport à l'axe longitudinal 18 de la tige 10, de sorte que sa distance à l'axe longitudinal 18 augmente en direction de l'extrémité arrière de la tige 10. Sur la tige 10 repose ainsi pratiquement un élément cunéiforme avec une pointe

orientée en direction de l'extrémité avant de la tige 10.

Un organe presseur 19 agit sur la face de positionnement 17 par en haut. Cet organe presseur 19 se compose d'une pièce de contact à pression 20 et d'un ressort 21. La pièce de contact à pression 20 est ici concue sous la s forme d'un goujon monté tournant qui repose sur la face de positionnement 17 et s'étend dans une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal 18 de la tige 10. Le goujon 20 peut être maintenu par ses deux extrémités libres dans des trous oblongs respectifs 22, les trous oblongs 22 autorisant le goujon 20 à coulisser en s'éloignant de la tige 10. À l 'aide d'un ressort 21 sur la figure 2, le goujon 20 est pressé contre la face de positionnement 17. Le ressort 21 prend appui, par l'une de ses extrémités, sur le goujon 20 et, par son autre extrémité, sur la partie arrière 6 déjà mentionnée précédemment de l'outil de scellement. Sur la figure 3, le

ressort 21 est remplacé par un ressort à lame 2la.

Pour maintenir l'élément de friction 15 en contact avec le goujon 20, celui-ci est sollicité par un ressort de pression à effet axial 22a en direction de l'organe presseur 19. Ce ressort de pression 22a prend appui, par l'une de ses extrémités, sur la surface de l'élément de friction 15 tournée vers la tête du piston-poussoir 9 et, par son autre extrémité, sur une butée 23. Cette butée 23

peut également être portée par la partie arrière 6.

Sur les figures 2 et 3, le piston-poussoir 8 se trouve dans la position de disponibilité à l'amorcage. Dans cette position, un effort de friction minimal agit entre l'élément de friction 15 et la tige 10 du fait de l' action des ressorts 21 et 22a. Le piston-poussoir 8 est ainsi maintenu de manière sûre dans la position de disponibilité. Lorsque le pistonpoussoir 8 se déplace dans la direction de scellement à la suite de l'amorcage de l'outil de scellement, l' effort de friction entre l'élément de friction 15 et la tige 10 est d'abord augmenté par la face de positionnement oblique 17 jusqu'à ce que, du fait de l'amorcage, l'énergie d'enfoncement totale soit mise en _uvre et que cette friction soit surmontée. Un élément de

fixation peut alors être enfoncé par le piston-poussoir 8.

Lors du retour du piston-poussoir 8, l'élément de friction est entraîné de manière correspondante, de sorte que le ressort 21 se relâche en raison de la descente du goujon 20. La friction entre l'élément de friction 15 et la tige 10 est ainsi réduite à un minimum. Le ressort 22a fait en sorte que la face de positionnement 17 reste en contact avec le- goujon 20, même lorsque le piston-poussoir 8 a retrouvé sa position de disponibilité à l'amorcage. Même dans cette position, il est ainsi garanti que le piston

poussoir 8 est maintenu de manière sûre par le porte-

piston. Le ressort 22a peut être remplacé par une autre butée (non représentée) si celle-ci fait en sorte que l'élément de friction 15 ne puisse pas sortir de la zone de l'organe presseur 19 lors du retour du piston-poussoir 8. Si plusieurs éléments de friction 15 de ce type sont disposés le long de la périphérie de la tige 10, les ressorts 21 et 21a sur les figures 2 et 3 peuvent aussi être remplacés par un ressort annulaire sollicitant tous

les éléments de friction 15.

Dans l'exemple de réalisation de la figure 4, l'élément de friction est conçu sous la forme d'un manchon élastique conique 24, tandis que l'extrémité arrière, configurée en organe presseur 7', de la partie avant 7 est pourvue d'un cône intérieur 25 qui reçoit le manchon élastique conique S 24 de manière adaptée. Le manchon élastique conique 24 est poussé logèrement dans le cône intérieur 25 à l 'aide de ressorts de pression à effet axial 26. Il s'y adapte et porte, dans sa zone de pointe, sur la périphérie de la tige 10. Cela se produit à l'extrémité avant de la tige 10, le piston-poussoir 8 se trouvant, sur la figure 4, dans sa position de disponibilité à l'amorçage. Une pression agissant dans la direction radiale est donc touj ours exercée sur la tige 1O par l'intermédiaire de la zone de pointe du manchon élastique conique 24 afin d'immobiliser le piston-poussoir 8 dans sa position de disponibilité à l'amorgage. La force de pression est déterminée par la puissance des ressorts 26 et par le comportement élastique de la zone de pointe du manchon élastique 24. La zone de pointe du manchon élastique 24 vue dans la direction radiale peut être conçue par exemple sous la forme de méandres. Les sommets et les creux de cette zone de pointe sont donc disposés de manière concentrique à l'axe longitudinal 18 de la tige 10. Pour un meilleur effet élastique, des fentes axiales peuvent aussi être formées, par exemple par découpage, sur la

périphérie du manchon élastique conique 24.

Lorsque le piston-poussoir 8 se déplace dans la direction de scellement lors d'une opération de scellement, l' effort de friction entre le manchon élastique de forme conique 24 et la tige 10 est d'abord renforcé car, lors de ce déplacement de la tige 10, le manchon élastique 24 est poussé dans le cône intérieur 25. Après la mise en _uvre de la totalité de l'énergie d'enfoncement suite à

l'amorçage, cette friction est surmontée et le piston-

poussoir 8 peut enfoncer un élément de fixation. Lors du retour du pistonpoussoir 8, le manchon élastique conique s 24 est soulagé en direction de l'extrémité arrière du piston-poussoir 8, de sorte que la compression du manchon élastique 24 dans le cône intérieur 25 est supprimée. La friction entre le manchon élastique conique 24 et la tige de piston 10 est ainsi réduite à un minimum et le piston poussoir 8 peut gagner sa position de disponibilité à l'amorcage sans pertes par froUtement majeures. Le manchon élastique conique 24 est ainsi maintenu de manière sûre dans cette position car il reste appliqué contre le cône intérieur 25 sous l' action des ressorts 26. Un déplacement du piston-poussoir 8 dans la direction d' enfoncement n' est donc plus possible sans amorçage car le manchon élastique - 24 continue d'exercer une pression sur la tige 10 par

l'intermédiaire de sa zone de pointe.

Claims

REVENDICATIONS

1. Porte-piston, en particulier pour un piston-poussoir (8) d'un outil de scellement, comprenant au moins un élément de friction (15, 24), lequel sollicite en pression une surface périphérique du piston-poussoir (8) et est pourvu d'une face de positionnement (17, 24) qui est orientée à l'opposé du piston-poussoir (8) et s'élève vers l'extrémité arrière de celui-ci, et comprenant un organe presseur (19, 7') qui est fixe dans la direction axiale du piston-poussoir (8) et qui est en contact de pression avec

la face de positionnement (17, 24).

2. Porte-piston selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de friction (15), au nombre d'au moins un, ne s'étend que sur une partie de la périphérie du

piston-poussoir (8j.

3. Porte-piston selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément de friction (15) est conçu de manière rigide et l'organe presseur (19) est monté avec une

possibilité d' effacement.

4. Porte-piston selon la revendication 2, caractérisé en ce que la face de positionnement (17) de l'élément de friction (15) est conçue avec une possibilité d' effacement

et l'organe presseur (19) est positionné de façon rigide.

5. Porte-piston selon la revendication 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que l'organe presseur (19) comporte un goujon (20) qui s'étend dans la direction tangentielle au

piston-poussoir (8).

6. Porte-piston selon la revendication 5, caractérisé en ce que le goujon (20) est monté tournant autour de son axe longitudinal.

7. Porte-piston selon une des revendications 2 à 6,

caractérisé en ce que la face de positionnement (17) est

une surface cunéiforme ou une surface conique.

8. Porte-piston selon une des revendications 2 à 7,

caractérisé en ce que plusieurs éléments de friction (15) avec un organe presseur respectivement associé (19) sont

répartis le long de la périphérie du piston-poussoir (8).

9. Porte-piston selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de friction est conçu sous la forme d'un manchon élastique conique (24) et l'organe presseur (7') est pourvu d'un cône intérieur (25) qui reçoit le manchon

élastique conique (24) de manière adaptée.

10. Porte-piston selon la revendication 9, caractérisé en ce que le manchon élastique conique (24) est pourvu de

fentes axiales ou est conçu en plusieurs parties.

11. Porte-piston selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce qu'à son extrémité pointue le manchon élastique conique (24), vu dans la direction radiale, se termine en forme de méandres en direct ion du pi ston

poussoir (8).

12. Porte-piston selon une des revendications 1 à 11,

caractérisé en ce que l'élément de friction (15, 24) est poussé contre l'organe presseur (19, 7') par l'élément élastique (22, 26) agissant dans la direction axiale du

piston-poussoir (8).

13. Porte-piston selon une des revendications 1 à 11,

caractérisé en ce que le déplacement de l'élément de friction (15, 24) en direction de l'extrémité arrière du

piston-poussoir (8) est limité par une butée fixe.

14. Porte-piston selon une des revendications 1 à 13,

lO caractérisé en ce que l'élément de friction (15, 24) est disposé dans la zone d'une tige (10) du piston-poussoir