FR3149638A1

FR3149638A1 - Trepan adapté a la percussion

Info

Publication number: FR3149638A1
Application number: FR2305929A
Authority: FR
Inventors: François DEFOUGÈRES
Original assignee: Diager SAS
Current assignee: Diager SAS
Priority date: 2023-06-12
Filing date: 2023-06-12
Publication date: 2024-12-13

Abstract

La présente invention a pour objet un trépan (10) comprenant : - un corps (12), d’axe central longitudinal (AX) et délimité longitudinalement par une bordure d’extrémité (14), destiné à être entraîné en rotation autour de l’axe longitudinal pour pénétrer longitudinalement depuis la bordure d’extrémité au travers d’un bloc dans un sens de pénétration (T1) ; - une série de dents (18) portées par le corps en faisant saillie de la bordure d’extrémité (14) dans le sens de pénétration pour venir au contact du bloc, ces dents étant disposées de manière espacée le long de la circonférence de la bordure d’extrémité ; dans lequel des évidements (20) sont formés dans le corps et disposés de manière espacée le long de la circonférence de la bordure d’extrémité, chaque évidement s’étendant depuis la bordure d’extrémité ; et dans lequel chaque dent (18) est agencée à distance circonférentiellement de chaque évidement (20). Figure pour l'abrégé : Figure 2a

Description

TREPAN ADAPTÉ A LA PERCUSSION

DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION

La présente invention se rapporte au domaine de l’outillage d‘enlèvement de matière, et plus particulièrement à un trépan spécifiquement adapté au perçage de matériau dur par rotation-percussion.

ARRIERE-PLAN TECHNIQUE

Un trépan, également désigné par scie-cloche, est un type d’outil de maçonnerie permettant de réaliser un perçage circulaire de gros diamètre en comparaison avec un foret.

Un tel outil, noté 1 sur la , présente classiquement un corps annulaire 2 et des dents 3 montées à une première extrémité 4 de ce corps. Le corps 2 est installé sur une machine par l’intermédiaire d’un porte-outil, au niveau d’une deuxième extrémité 5 opposée, qui l’entraîne en rotation autour de son axe de révolution. Au cours de la rotation, les dents 3 sont pressées contre un bloc de matière, comme une cloison, de manière à l’abraser. Le trépan 1 progresse dans la paroi en formant une rainure circulaire de plus en plus profonde, jusqu’à la traverser. Une fois l’opération de perçage achevée et l’outil retiré, la paroi comporte une ouverture cylindrique dont le négatif, dit « carotte », est logé dans le corps 2 du trépan 1. Cette carotte peut être ensuite évacuée.

Dans le cas du perçage d’un bloc fait dans un matériau dur comme la pierre ou le béton, il est généralement préconisé de monter le trépan sur une perceuse à percussion ou un perforateur. De telles machines permettent d’ajouter à la rotation une composante de burinage/percussion, à savoir un mouvement de va et vient du trépan 1 par rapport à la paroi sous la forme de vibrations. Couplée à l’effet de la rotation, la percussion génère de multiples impacts énergétiques contre la paroi, ce qui pulvérise le matériau et permet ainsi d’augmenter le potentiel de pénétration de l’outil par rapport à une rotation pure.

Dans le cas d’une telle utilisation en rotation-percussion, le trépan 1 est soumis à des sollicitations plus sévères que dans le cas d’une rotation pure, notamment en pression et en fatigue du fait des chocs répétés.

Afin de garantir la longévité du trépan 1, les constructeurs ont majoritairement retenus d’assurer une continuité de matière circonférentielle en première extrémité 4, ce qui permet de prévenir l’apparition de déformations locales, pouvant conduire dans le cas le plus critique à un déchaussement de dent.

Cette architecture, bien qu’efficace pour garantir une bonne intégrité du trépan, souffre toutefois de problèmes d’accumulation de poussière et de fragments issue de l’abrasion. Cette accumulation de poussière et de fragments rend l'énergie de percussion transférée dans la paroi non optimale, en plus de générer des risques de coincement de l’outil et une usure accrue du corps et des dents par frottement.

L’invention a pour but de proposer une architecture de trépan adaptée pour le travail en percussion permettant d’éviter au moins en partie les inconvénients identifiés ci-dessus.

À cet effet, l’invention a pour objet un trépan adapté pour le travail en rotation-percussion, comprenant :
- un corps cylindrique creux d’axe central d’orientation longitudinale, d’épaisseur définie entre une surface intérieure et une surface extérieure de corps, le corps étant délimité longitudinalement par une bordure d’extrémité, ce corps étant destiné à être entraîné en rotation autour de l’axe longitudinal pour pénétrer longitudinalement depuis la bordure d’extrémité au travers d’un bloc suivant le sens de pénétration ;
- une série de dents portées par le corps en faisant saillie longitudinalement de la bordure d’extrémité dans le sens de pénétration pour venir au contact du bloc, ces dents étant disposées de manière espacée le long de la circonférence de la bordure d’extrémité ;
dans lequel au moins un évidement est formé au travers de toute ou partie de l’épaisseur du corps en s’étendant depuis la bordure d’extrémité ; et
dans lequel chaque dent est agencée à distance circonférentiellement dudit au moins un évidement.

L’invention concerne également un trépan ainsi défini, comprenant une série d’évidements disposés de manière espacé le long de la circonférence de la bordure d’extrémité, et dans lequel les dents et les évidements sont agencés en alternance le long de la circonférence du corps.

L’invention concerne également un trépan ainsi défini, dans lequel ledit au moins un évidement est formé à iso-distance des dents directement adjacentes dans la direction circonférentielle.

L’invention concerne également un trépan ainsi défini, destiné à être entraîné dans un sens prédéfini de rotation autour de l’axe longitudinal, et dans lequel chaque ledit au moins un évidement est formé plus proche de la dent adjacente dans le sens opposé au sens préfini de rotation qu’il ne l’est de l’autre dent adjacente dans le sens préfini de rotation.

L’invention concerne également un trépan ainsi défini, destiné à être entraîné dans un sens prédéfini de rotation autour de l’axe longitudinal, et dans lequel ledit au moins un évidement est formé plus proche de la dent adjacente dans le sens préfini de rotation qu’il ne l’est de l’autre dent adjacente dans le sens opposé au sens préfini de rotation.

L’invention concerne également un trépan ainsi défini, dans lequel ledit au moins un évidement est formé radialement à l’axe central dans l’épaisseur de paroi du corps.

L’invention concerne également un trépan ainsi défini, destiné à être entraîné dans un sens prédéfini de rotation autour de l’axe longitudinal, et dans lequel ledit au moins un évidement est formé de biais suivant un angle α par rapport à la direction radiale de sorte à s’étendre depuis la surface intérieure vers la surface extérieure suivant le sens opposé au sens de rotation prédéfini.

L’invention concerne également un trépan ainsi défini, dans lequel ledit au moins un évidement est une encoche qui traverse l’épaisseur de corps.

L’invention concerne également un trépan ainsi défini, dans lequel ladite au moins une encoche est prolongée dans le sens opposé au sens de pénétration par une rainure formée depuis la surface extérieure de corps

L’invention concerne également un trépan ainsi défini, dans lequel au moins une rainure qui prolonge une encoche communique avec une gorge hélicoïdale formée dans face extérieure du corps.

L’invention concerne également un trépan ainsi défini, dans lequel ledit au moins un évidement s’étend parallèlement à l’axe central depuis la bordure d’extrémité.

L’invention concerne également un trépan ainsi défini, dans lequel ledit au moins un évidement s’étend depuis la bordure d’extrémité suivant une composante longitudinale dans le sens opposé de pénétration et une composante circonférentielle dans le sens opposé au sens de rotation prédéfini.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
– est une vue en perspective d’un exemple de réalisation d’un trépan selon l’état de la Technique ;
– est une vue en perspective d’un trépan selon l’invention comprenant des évidements d’évacuation de la poussière conformément à un premier mode de réalisation ;
– est une vue de détail de la ;
– est une vue projetée qui illustre la dynamique d’évacuation de la poussière pendant une opération de perçage en rotation-percussion avec le trépan de la ;
– est une vue longitudinale qui illustre la dynamique d’évacuation des poussières et fragments générés pendant une opération de perçage en rotation-percussion avec le trépan de la ;
– est une vue en perspective d’un trépan selon une variante du premier mode de réalisation ;
– est une vue en perspective d’un trépan selon une autre variante du premier mode de réalisation ;
– est une vue en perspective d’un trépan selon une autre variante du premier mode de réalisation ;
– est une vue en perspective d’un trépan selon une autre variante du premier mode de réalisation ;
– est une vue en perspective d’un trépan selon l’invention comprenant des évidements d’évacuation de la poussière conformément à un deuxième mode de réalisation ;
– est une vue de détail de la ;
– est une vue de côté du trépan tel que présenté sur la ;
– est une vue longitudinale qui illustre la dynamique d’évacuation des poussières et fragments pendant une opération de perçage en rotation-percussion avec le trépan de la .

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

Pour la description de l'invention et la compréhension des revendications, on adoptera à titre non limitatif un référentiel de trépan défini par des orientations longitudinale, radiale et circonférentielle selon le repère AX, AY, AZ indiqué aux figures. La direction radiale, définie par l’axe AY, est en tout point une direction orthogonale à l’axe AX et passant par ce dernier, et la direction circonférentielle AZ est définie tournoyante à iso-distance autour de l’axe AX. Concrètement, un élément est dit radialement « extérieur » ou « externe » par rapport à un autre s’il est plus éloigné de l’axe AX que l’autre, et réciproquement un élément est dit radialement « intérieur » ou « interne » s’il est moins éloigné de l’axe AX que l’autre.

Dans la description qui va suivre, des éléments identiques, similaires ou analogues seront désignés par les mêmes chiffres de référence.

En référence aux figures 2a à 7d, un trépan 10 selon l’invention comprend un corps de trépan 12 annulaire, à savoir cylindrique et creux, qui s’étend suivant un axe central AX d’orientation longitudinale. Ce corps 12 est défini en épaisseur Ep entre une surface extérieure 12e à contour circulaire, de rayon noté Re, et une surface intérieure 12i également à contour circulaire de rayon Ri. La surface intérieure 12i délimite une enceinte interne cylindrique du corps 12, notée I, séparée d’un espace extérieur E au corps de trépan.

Le corps 12 est borné longitudinalement par une bordure d’extrémité ou arête14, et une extrémité de raccordement 16.

L’extrémité de raccordement 16 est conformée pour venir se greffer sur une tige porte-trépan d’une machine tournante, tandis que la bordure d’extrémité 14 est prévue pour être disposée en regard d’un bloc B à percer. Comme il est compris, la bordure d’extrémité 14 correspond à l’extrémité du corps 12 à partir de laquelle le trépan s’enfonce dans le bloc B durant le perçage. En pratique, la machine sur laquelle est monté le trépan 10 est orientée de sorte que l’axe central AX s’étende orthogonalement à la surface S du bloc B à percer.

Pour assurer le perçage du bloc B sous l’effet de la rotation imposée par la machine tournante, le trépan 10 comprend en outre des dents 18, avantageusement formées en carbure de tungstène. Ces dents 18 sont portées par le corps 12 en étant distribuées suivant la direction circonférentielle AZ. En pratique, les dents sont conformées avec une face de coupe qui conditionne le sens de rotation du trépan 10. Dans le cadre de l’invention, ce sens prédéfini de rotation est noté R1.

Plus en détail, des entailles d’étendue longitudinale sont formées dans l’épaisseur Ep du corps de trépan 12, depuis la bordure d’extrémité 14. Les dents 18 sont insérées par complémentarité de forme chacune dans une entaille puis serties par brasure au corps 12 pour assurer leur rétention.

Les dents 18 et les entailles correspondantes sont conformées de manière que la tête des dents, comprenant leur face coupante, dépasse de la bordure d’extrémité 14 dans un sens T1 de pénétration du trépan 10 suivant la direction longitudinale. Comme il est compris, les dents 18 sont agencées en saillie longitudinale de la bordure d’extrémité 14 dans le sens de pénétration T1 pour venir au contact de la surface S du bloc B à percer. Avec cet arrangement, il est visé que les dents 18 constituent les seules interfaces d’abrasion trépan-bloc durant le perçage.

L’idée à la base de l’invention est de proposer un trépan 10 spécifiquement adapté pour être utilisé en rotation-percussion, à savoir soumis à la fois à une rotation dans la direction circonférentielle AZ et à un mouvement de va et vient oscillatoire résultant de l’application de chocs le long de l’axe longitudinal AX. Il est ainsi visé de fournir un trépan 10 spécifiquement adapté pour équiper un percuteur ou une perceuse à percussion, en particulier pour assurer un perçage de matériau dur comme la pierre ou le béton.

En pratique, travailler en rotation-percussion sollicite mécaniquement davantage le trépan 10 que dans le cas d’une rotation pure de l’outil. Aussi, la percussion fragmentant le matériau de la paroi, il s’ensuit une génération plus importante de fragments, d’éclats et de poussière susceptibles de détériorer le potentiel de pénétration du trépan en s’agglutinant sous les dents 18.

L’invention se propose de satisfaire la double condition d’octroyer au trépan 10 :
- une tenue mécanique satisfaisante pour supporter les impacts répétés de la percussion ; et
- un drainage des fragments hors de la zone de travail, c’est-à-dire à l’interface entre la bordure d’extrémité 14 et la surface S du bloc B à percer.

A cet égard, la particularité majeure de l’invention réside dans la formation d’évidements de matière dans le corps 12 du trépan 10, ces évidements étant chacun agencés à distance des dents 18 suivant la direction circonférentielle.

En référence aux figures 2a à 2c, le corps 12 du trépan 10 selon un premier mode de réalisation est pourvu d’évidements sous la forme d’encoches 20. Les encoches 20 correspondent à des évidements traversant la totalité de l’épaisseur Ep du corps 12, à savoir depuis la surface extérieure 12e jusqu’à déboucher dans l’espace interne I défini par la surface intérieure 12i du corps 12. Ces encoches 20 peuvent être formées par usinage dans un brut de fabrication du corps, ou formée directement par moulage du corps.

Dans ce premier mode de réalisation, les encoches 20 sont formées dans la direction radiale AY, à savoir sont formées chacune orthogonalement à la tangente locale au corps 12 de section circulaire. Aussi, ces encoches 20 comportent chacune une extrémité longitudinale ouverte sur l’extérieur au niveau de la bordure d’extrémité 14. Autrement dit, ces encoches 20 correspondent à un retrait de matière dans la totalité de l’épaisseur Ep à partir de la bordure d’extrémité 14.

Chaque encoche 20 est ainsi délimitée par deux facettes latérales 20a, qui sont orientées en vis-à-vis dans la direction circonférentielle AZ, et une facette de fond 20b qui relie les deux facettes latérales 20a. La facette de fond 20b correspond au point d’extremum de l’encoche dans le sens opposé au sens de pénétration T1.

Aussi, les encoches 20 sont identiques et s’inscrivent chacune dans un plan radial respectif. Autrement dit, les encoches s’étendent parallèlement à l’axe central AX, leur facette de fond 20b étant alignée longitudinalement avec leur extrémité longitudinale ouverte en bordure d’extrémité 14.

Préférentiellement, les dents 18 et les encoches 20 sont agencées en alternance le long de la direction circonférentielle AZ comme illustré dans cet exemple. Avec cet arrangement, chaque dent 18 se situe au niveau d’une portion de corps 12 bornée entre deux encoches 20 consécutives. En particulier, dans l’exemple des figures 2a à 2d, chaque encoche 20 s’étend à iso-distance des dents 18 directement adjacentes dans la direction circonférentielle.

En principe, lors d’une opération de perçage du bloc B par le trépan 10, la matière se fragmente sous l’effet de la percussion de part et d’autre des dents 18 suivant la direction circonférentielle. Comme illustré en pointillés sur la , il a été observé que ces fragments de matière, repérés par F, passent en arrière des dents sous l’effet synergique de la rotation R1 et du rebond du trépan sur le bloc B, noté V. Concrètement, les dents 18 « sautent » les fragments qui se déplacent relativement au trépan 10 dans le sens opposé à la rotation R1.

En considérant le couple de dents adjacentes 18M et 18V de la , les poussières et fragments F détachés du bloc B au niveau de la dent dite amont 18M, à savoir située devant l’autre dent 18V dite aval, dans le sens de rotation R1, vont rencontrer l’encoche 20 située entre ces deux dents. Cette encoche 20 va alors former une voie de fuite à ces poussières et fragments F en amont de la dent aval 18V. Les poussières et fragments F vont passer spontanément au travers de l’encoche 20, comme illustré suivant le cheminement C, et ainsi ne pas rencontrer la dent aval 18V durant la rotation du trépan 10. Comme il est compris, la dent aval 18V va ainsi pouvoir contacter le bloc B et l’abraser directement sans être parasitée par les poussières et fragments F générés en amont.

Au global, les encoches 20 formées dans le bloc 12, permettent un drainage des poussières et fragments F afin d’éviter leur accumulation dans la rainure formée progressivement dans le bloc B durant le perçage. Cette particularité permet de garantir un potentiel d’abrasion des dents 18 maximal en évitant que la matière détachée du bloc B ne reste en affleurement de la surface S et n’empêche ainsi le contact dent-surface. A noter également que l’invention, évite une usure prématurée du corps 12 et des dents 18, par frottement de la bordure d’extrémité 14 et du contour des dents 18 contre les poussières et fragments F.

Comme illustré sur la , le cheminement C des poussières et fragments F s’effectue naturellement dans le sens intérieur-extérieur au corps 12, à savoir est dirigé vers l’espace extérieur E, en passant au travers des encoches 20. Cette dynamique de cheminement C découle notamment de la force centrifuge générée par la rotation du trépan 10. A cet égard, il est avantageusement préconisé de former au moins une rainure hélicoïdale, repérée par 26, le long du pourtour de la surface extérieure 12e du corps 12.

En débouchant sur l’espace extérieur E au travers des encoches, les poussières et fragments F se retrouvent à l’interface entre la surface extérieure 12e et la paroi de délimitation de la rainure formée dans bloc B à mesure que le corps 12 de trépan progresse dans le bloc B suivant le sens de pénétration T1. Cette rainure hélicoïdale 26 assure le guidage de ces poussières et fragments F dans le sens opposé au sens de pénétration T1, jusqu’à pouvoir librement s’extraire de l’interface entre la surface extérieure 12e et la paroi de délimitation de la rainure formée dans bloc B. Comme il est compris, un tel arrangement vise à éviter une accumulation des poussières et fragments F contre la surface extérieure 12e qui conduirait à son usure progressive par friction.

Avantageusement, cette rainure hélicoïdale 26 s’étend jusqu’à l’extrémité de raccordement 16, où le diamètre en section longitudinale du corps est notamment plus faible qu’au niveau de la bordure d’extrémité14, de manière à pouvoir assurer le rejet des poussières et fragments F quel que soit la profondeur de pénétration du trépan 12.

A noter que l’arrangement des dents 18 et des encoches 10 selon l’invention, en plus d’assurer une évacuation des fragments et poussières F générés durant le perçage, garantit une tenue mécanique satisfaisante pour travailler en rotation-percussion. En effet, les encoches 10 étant formées à distance des dents 18 suivant la direction circonférentielle AZ, il subsiste ainsi assez de matière du corps 12 au voisinage des dents 18 pour reprendre adéquatement les contraintes mécaniques, ce qui ne serait pas le cas si les encoches s’étendaient à la racine des dents. En effet, durant le perçage, le corps 12 reprend essentiellement les efforts auxquels sont soumis les dents 18 qui frottent et percutent le bloc B, ce qui se traduit par une concentration locale des contraintes à l’interface entre les dents 18 et le corps 12.

Au regard de ce qui précède, l’agencement spécifique des encoches 20 et des dents 18 éloignées les unes des autres permet d’augmenter le potentiel de pénétration du trépan 10, via une purge des éclats, fragments et poussières générés, sans pour autant induire à un affaiblissement mécanique pouvant limiter la durée de vie en fonctionnement. Le trépan 10 selon l’invention octroie donc une comptabilité et une efficacité accrues pour le perçage en rotation-percussion d’un bloc B de matière dure, comme le béton.

Le premier mode de réalisation du trépan 10 est marqué par la formation d’évidements, à savoir les encoches 20, radialement à l’axe central AX dans l’épaisseur Ep du corps 12, à savoir formés orthogonalement à la tangente locale au corps 12 de section circulaire. Dans l’exemple des figures 2a à 2d, ces évidements prennent la forme d’encoches 20 qui traversent toute l’épaisseur Ep de corps et s’étendent parallèlement à l’axe central AX d’orientation longitudinale. Il est à noter cependant qu’il peut être retenu une nature ou une orientation différente d’évidement dans le cadre du premier mode de réalisation.

A titre d’exemple, les encoches 20 peuvent être orientées linéairement de biais par rapport à l’axe central AX, comme dans l’exemple de la . En pareil cas, les encoches 20 s’étendent à la fois suivant une composante longitudinale et une composante circonférentielle. En résultante, leur facette de fond 20b n’est pas alignée longitudinalement avec leur extrémité longitudinale ouverte en bordure d’extrémité 14.

Il est préconisé dans ce cas de figure que les encoches 20 s’avancent depuis la bordure d’extrémité 14 vers la dent située en aval, à savoir adjacente dans le sens opposé au sens R1 prédéfini de rotation, comme dans l’exemple de la . Cette orientation particulière est judicieusement définie au regard du cheminement C des poussières et fragments F. En effet, comme décrit sur la base de la , les poussières et fragments F se déplacent relativement au trépan 10 dans le sens opposé à la rotation R1. Le fait que les encoches 20 suivent globalement le cheminement C de ces poussières et fragments F favorise leur captation.

La illustre un autre exemple dans lequel les encoches 20 présentent une étendue à la fois plus importante dans la direction circonférentielle, à savoir s’étendent sur un secteur plus important du corps 12, et moins importante dans la direction longitudinale que dans l’exemple des figures 2a et 2b. Cette morphologie particulière d’encoches 20 augmente la fenêtre de captation des poussière et fragments F au proche voisinage de la bordure d’extrémité14.

En référence à la , les évidements prennent la forme d’encoches 20 prolongées chacune au niveau de leur facette de fond 20b par une fente 22. Dans cet exemple, les encoches 20 s’étendent strictement depuis la bordure d’extrémité 14 suivant la direction longitudinale, tandis que fentes 22 s’étendent de biais. Cette variante de réalisation correspond à une version hybride entre la variante de la et la variante de la pour coupler leurs avantages respectifs.

Enfin, la illustre un autre exemple de variante qui correspond à la variante de la à la différence près que les encoches 20 sont prolongées dans le sens opposé au sens de pénétration T1 par des rainures notées 24, non pas des fentes 22. Ces rainures 24 sont creusées partiellement dans l’épaisseur Ep du corps 12 depuis la surface extérieure 12e, à savoir sans déboucher dans l’enceinte interne I. Avec cet arrangement, les poussières et fragments F qui traversent les encoches 20 vers l’espace extérieur E du corps 12 de trépan sont directement guidés par les rainures 24 le long de la surface extérieure 12e pour être expulsés hors de la zone de travail. En particulier, il est privilégié de faire communiquer tout ou partie des rainures 24 avec la rainure hélicoïdale 26 formée en surface extérieure 12e pour favoriser davantage l’écoulement de ces poussières et fragments F.

A la différence du premier mode de réalisation, il est préconisé selon un deuxième mode de réalisation, en référence aux figures 7a à 7d, de former les encoches 20 de biais par rapport à la direction radiale AY. Comme illustré, les encoches 20 s’étendent suivant un angle α depuis la surface extérieure 12e vers la surface intérieure 12i par rapport à la direction radiale AY. Cet angle est orienté dans le sens opposé au sens de rotation R1 prédéfini.

Chaque encoche 20 est délimitée par deux facettes latérales 20a, qui sont orientées de biais dans la direction circonférentielle en formant un biseau avec le corps 12. Ces deux facettes latérales 20a sont reliées par une facette de fond 20b d’encoche. La facette de fond 20b correspond au point d’extremum de l’encoche dans le sens opposé au sens de pénétration T1.

En résultante, les encoches 20 s’avancent chacune vers la dent 18 située en aval depuis la surface intérieure 12i vers la surface extérieure 12e.

Comme énoncé précédemment, les poussières et fragments F générés par une dent 18 considérée se déplacent naturellement à la fois vers la dent 18 située en aval, à savoir dans le sens opposé à la rotation R1, et vers l’espace extérieur E. Cette morphologie particulière d’encoche 20, qui s’étend vers l’espace extérieur E dans le sens opposé à la rotation R1 se calque ainsi sur le cheminement naturel des poussières et fragments F. Il s’ensuit une évacuation des poussières et fragments F des plus favorables.

En effet, du point de vue des poussières et fragments F, leur cheminement C vers l’espace extérieur E au travers des encoches suit une trajectoire courbe telle qu’illustré en pointillés sur la . En comparaison avec le premier mode de réalisation qui impose une trajectoire coudée à 90° au travers des encoches 20, entendu qu’elles sont formées orthogonalement à la tangente locale au corps 12, les poussières et fragments F n’ont pas à sensiblement changer d’orientation de propagation dans le cadre de ce deuxième mode de réalisation. Ceci à pour conséquence d’exacerber la captation des fragments et poussières F par les encoches 20 pour aboutir à une évacuation plus efficace.

Dans l’exemple des figures 7a à 7d, et contrairement à l’exemple des figures 2a à 2d du premier mode de réalisation, les encoches 20 ne sont pas agencées à équidistance des dents d’un couple de dents adjacentes. Plus en détail, pour chaque couple de deux dents adjacentes, chaque encoche 20 est disposée plus proche de la dent située en aval 18V que de la dent située en amont 18M en considérant le sens R1 prédéfini de rotation. Autrement dit, les encoches 20 sont disposées chacune plus proche de la dent adjacente dans le sens opposé au sens de rotation R1.

En pratique, les fragments et poussières F sont extraits du bloc de manière chaotique en réponse aux impacts des dents 18 par percussion. En considérant la dent amont 18M du couple dents 18M, 18V, il est compris que plus la distance séparant l’encoche 20 de cette dent 18M est grande, plus les fragments et poussières F générés par cette dent 18M ont le temps de se centraliser en un jet qui rencontre l’encoche 20 sous l’effet de la force centrifuge. Cette disposition particulière présente ainsi l’avantage de maximiser l’afflux des fragments et poussières F rencontrant l’encoches 20, ce qui conduit à une libération au maximum de l’espace de travail avant le passage de la dent aval 18V. Globalement, le positionnement des encoches 20 chacune plus proche de la dent adjacente dans le sens opposé au sens de rotation R1 maximise le contact dent-bloc et induit donc une meilleure pénétration de l’outil dans le bloc B.

La valeur de l’angle α et l’écartement dent-encoche sont en pratique définis en fonction du rayon extérieur Re du corps 12. En référence à la , il peut être retenu pour un trépan dont le corps 12 présente un diamètre extérieure de 68 mm de :
- distribuer les encoches entre 5 et 6 mm, et plus précisément à 5,75 mm, des dents dans le sens contraire au sens R1; et
- former ces encoches dans l’épaisseur Ep du corps suivant un angle α par rapport à la direction radiale AY d’une valeur comprise entre 0° et 30° et préférentiellement de l’ordre de 25°.

Le trépan 10 a été décrit sur la base des figures annexées comme comprenant une alternance de dents 18 et d’encoches 20 le long de la circonférence du corps 12. Il est à noter que l’invention n’est pas limitée à cette particularité. Par exemple, plusieurs encoches 20 peuvent être formées entre deux dents 18 adjacentes, ou encore un secteur angulaire du corps défini entre deux dents adjacentes peut être dépourvu d’encoche sans sortir du cadre de l’invention.

Dans l’exemple des figures, les dents 18 sont distribuées à pas réguliers dans la direction circonférentielle AZ. Il est à noter néanmoins que l’invention n’est pas non limitée à une régularité particulière dans l’agencement de ces dents 18.

Aussi, le premier mode de réalisation n’est pas limité exclusivement à prévoir des encoches 20 formées chacune rigoureusement à équidistance de deux dents. De manière analogue, il n’est pas tenu de respecter une distribution des encoches 20 plus proche des dents dans le sens contraire au sens de rotation R1 prédéfini dans le cas du deuxième mode de réalisation.

Dans le cadre de l’invention, chaque encoche 20 peut être distribuée selon le cas d’espèce soit à iso-distance des dents directement adjacentes, soit plus proche de la dent adjacente dans le sens de rotation prédéfini R1 ou encore soit plus proche de la dent adjacente dans le sens opposé au sens de rotation prédéfini R1.

Comme énoncé précédemment, une distribution des encoches 20 plus proche de la dent qui leur est directement adjacente dans le sens opposé au sens de rotation prédéfini R1 est à privilégier quand il s’agit de maximiser le potentiel de pénétration de l’outil dans le bloc B.

A l’inverse, une distribution des encoches 20 plus proche de la dent qui leur est directement adjacente dans le sens de rotation prédéfini R1 peut être retenue. Par cette disposition particulière, il est visé d’octroyer au trépan 10 une durabilité augmentée. En effet, en limitant l’écartement mesurée entre une dent considérée et l’encoche située en aval, il est compris que cela conduit à limiter la surface de bordure d’extrémité 14 susceptible de frotter contre les fragments F avant leur expulsion au travers de l’encoche 20. Concrètement, une telle diminution de la section d’arc de bordure de travail 14 dans le prolongement aval circonférentiel de chaque dent réduit l’occurrence et l’usure induite d’un contact entre la bordure d’extrémité 14 et un fragment F.

La répartition des encoches à iso-distance des dents adjacentes correspond à un compromis entre durabilité et potentiel de pénétration de l’outil.

A noter qu’un arrangement aléatoire ou hybride des encoches 20 peut également être retenu. Il est entendu par arrangement hybride un arrangement pour lequel on retrouve globalement tout ou partie des positionnements d’encoches énoncés au-dessus.

Enfin, l’invention n’est pas limitée à l’orientation et à la nature des évidements décrits sur la base des différentes variantes de réalisations illustrées. A titre d’exemple, les différentes encoches 20 du premier et du deuxième mode de réalisation peuvent être substituées par des rainures ou des gorges.

En pratique, il est permis une grande souplesse de positionnement des dents 18 et des évidements selon l’invention, dès lors qu’il existe au moins un évidement positionné entre un couple de dents 18 adjacentes et à distance de chacune de ces dents 18 dans la direction circonférentielle AZ. Avec cet arrangement, le trépan 10 selon l’invention est particulièrement bien adapté pour travailler en rotation-percussion en assurant une purge efficace des poussières et fragments tout en conservant une raideur suffisante pour tenir les différents cas de charges, notamment les chocs énergétiques répétés de la percussion.

Claims

Trépan (10) adapté pour le travail en rotation-percussion, comprenant :
- un corps (12) cylindrique creux d’axe central d’orientation longitudinale (AX), d’épaisseur (Ep) définie entre une surface intérieure (12i) et une surface extérieure (12e) de corps, le corps (12) étant délimité longitudinalement par une bordure d’extrémité (14), ce corps (12) étant destiné à être entraîné en rotation autour de l’axe longitudinal (AX) pour pénétrer longitudinalement depuis la bordure d’extrémité (14) au travers d’un bloc (B) suivant le sens de pénétration (T1) ;
- une série de dents (18) portées par le corps (12) en faisant saillie longitudinalement de la bordure d’extrémité (14) dans le sens de pénétration (T1) pour venir au contact du bloc (B), ces dents (18) étant disposées de manière espacée le long de la circonférence de la bordure d’extrémité (14) ;
dans lequel au moins un évidement (20) est formé au travers de toute ou partie de l’épaisseur (Ep) du corps (12) en s’étendant depuis la bordure d’extrémité (14) ; et
dans lequel chaque dent (18) est agencée à distance circonférentiellement dudit au moins un évidement.
Trépan (10) selon la revendication 1, comprenant une série d’évidements disposés de manière espacé le long de la circonférence de la bordure d’extrémité (14), et dans lequel les dents (18) et les évidements (20) sont agencés en alternance le long de la circonférence du corps (12).
Trépan (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit au moins un évidement est formé à iso-distance des dents directement adjacentes dans la direction circonférentielle (AZ).
Trépan (10) selon la revendication 1 ou 2, destiné à être entraîné dans un sens (R1) prédéfini de rotation autour de l’axe longitudinal (AX), et dans lequel ledit au moins un évidement est formé plus proche de la dent adjacente dans le sens opposé au sens (R1) préfini de rotation qu’il ne l’est de l’autre dent adjacente dans le sens (R1) préfini de rotation.
Trépan (10) selon la revendication 1 ou 2, destiné à être entraîné dans un sens (R1) prédéfini de rotation autour de l’axe longitudinal (AX), et dans lequel ledit au moins un évidement est formé plus proche de la dent adjacente dans le sens (R1) préfini de rotation qu’il ne l’est de l’autre dent adjacente dans le sens opposé au sens (R1) préfini de rotation.
Trépan (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un évidement est formé radialement à l’axe central (AX) dans l’épaisseur (Ep) de paroi (13) du corps (12).
Trépan (10) selon l’une quelconque des revendications revendication 1 à 5, destiné à être entraîné dans un sens (R1) prédéfini de rotation autour de l’axe longitudinal (AX), et dans lequel ledit au moins un évidement est formé de biais suivant un angle α par rapport à la direction radiale (AY) de sorte à s’étendre depuis la surface intérieure (12i) vers la surface extérieure (12e) suivant le sens opposé au sens de rotation (R1) prédéfini.
Trépan (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un évidement est une encoche (20) qui traverse l’épaisseur (Ep) de corps (12).
Trépan (10) selon la revendication 8, dans lequel ladite au moins une encoche (20) est prolongée dans le sens opposé au sens de pénétration (T1) par une rainure (24) formée depuis la surface extérieure (12e) de corps (12).
Trépan (10) selon la revendication 9, dans lequel au moins une rainure qui prolonge une encoche communique avec une gorge hélicoïdale (26) formée dans face extérieure du corps (12).
Trépan (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un évidement s’étend parallèlement à l’axe central (AX) depuis la bordure d’extrémité (14).
Trépan (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel ledit au moins un évidement s’étend depuis la bordure d’extrémité (14) suivant une composante longitudinale dans le sens opposé de pénétration (T1) et une composante circonférentielle dans le sens opposé au sens (R1) de rotation prédéfini.