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BREVET D'INVENTION "CLE DE SERRAGE A PERCUSSION"
Cette invention -- est relative aux outils à commande par moteur servant à effectuer le serrage des écrous, boulons et organes analogues par une action percutante double, angulaire et axiale.
La clé de serrage à percussion habituelle comprend une tête porte-outil, une enclume ou "tas" faisant corps avec cette tête, un marteau rotatif servant à communiquer des chocs au tas, un moteur rotatif avec engrenage réducteur pour la commande du marteau, un accouplement angulairement élastique intercalé entre l'engrenage du moteur et le marteau et un dispositif influencé par un couple pour provoquer des actions de débrayage successives entre le marteau et le tas, chaque débrayage étant suivi d'un choc exercé au moment où le marteau entre de nouveau en contact avec le tas.
Le moteur
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continue à entraîner le marteau à l'aide de l'accouplement élastique pendant que ce marteau se meut axialement vers le tas, le rapport entre les vitesses de rotation et de déplacement du marteau étant déterminé d'avance de façon que les griffes d'embrayage du marteau et du tas soient convenablement alignées au moment du choc. Par conséquent, ces clés de serrage antérieures ne permettent pas de faire varier dans une grande mesure la vitesse moyenne du moteur sans provoquer un désalignement et une usure excessive des griffes d'embrayage; et c'est pourquoi il est prévu un régulateur de vitesse servant à fixer la vitesse du moteur.
Un inconvénient que présente l'utilisation d'un régulateur de vitesse est que cet organe limite la vitesse du moteur, non seulement pendant la période de percussion, mais aussi pendant la période de course libre, ou à vide, pendant laquelle la rotation de la tête porte-outil ne rencontre qu'une résistance relativement faible.
Les buts de l'invention sont les suivants :
Simplifier la construction et diminuer le prix de revient et d'entretien des clés de serrage à percussion, en évitant la nécessité de prévoir le régulateur de vitesse, l'accouplement angulaire et l'engrenage réducteur habituels.
Diminuer le poids d'un appareil de ce type sans diminuer la force vive angulaire du marteau ou la force du choc.
Réduire le temps qu'exige la course à vide vers un écrou ou boulon avant que celui-ci vienne reposer sur son siège et que commence la percussion.
Adapter une clé de serrage à percussion au serrage d'écrous, etc.. à des vitesses moyennes différentes de façon à permettre d'exercer des chocs d'intensité choisie.
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Une des caractéristiques de l'invention réside dans l'application d'un moteur pneumatique rotatif comportant un cylindre qui tourne autour du stator, ce cylindre faisant partie intégrante ou étant rendu directement solidaire du marteau pour tourner en bloc avec lui. Les palettes sont montées dans le stator et, par conséquent, ne sont pas soumises aux chocs inhérents à l'arrêt brusque des éléments rotatifs. L'utilisation du cylindre extérieur du moteur pneumatique à titre de partie intégrante de l'ensemble à marteau effectue une diminution sensible du poids et des dimensions de l'appareil, étant donné que le cylindre rotatif possède un grand moment d'inertie ou effet de volant, qui s'ajoute à celui du marteau.
L'absence de l'engrenage habituel entre le moteur et le marteau permet de se dispenser d'un accouplement élastique pour protéger les engrenages contre les efforts dus aux chocs.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans l'application , entre le marteau et le tas, d'un embrayage centrifuge, c'est-à-dire influencé par la vitesse. Cet embrayage permet à la douille de serrage de la clé de tourner rapidement lorsque la résistance offerte à la rotation est faible, alors que, dans le cas d'appareils qui, pour fonctionner, doivent être pourvus de régulateurs de vitesse, en raison de la présence d'un mécanisme d'embrayage influencé par un couple, ces appareils sont incapables d'atteindre une vitesse de travail aussi élevée dans des conditions de marche à vide.
L'opérateur peut faire varier l'intensité des chocs du marteau en réglant la pression d'air appliquée au moteur, et l'embrayage est disposé de telle sorte que, quelle que soit
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l'intensité choisie du choc, les surfaces de choc sont convenablementalignées après chaque séparation.
D'autres buts et caractéristiques de l'invention ressortiront plus clairement de la description donnée ci-après en se référant aux dessins annexés.
Suivant la présente invention, une clé de serrage à commande par moteur, du genre comprenant une tête porteoutil, un tas rotatif assemblé avec cette tête, un marteau rotatif servant à entraîner le tas, un dispositif servant à entraîner le marteau, le tas étant muni de griffes espacées les unes des autres, et un mécanisme d'embrayage entre le marteau et le tas, est caractérisé par le fait que le mécanisme d'embrayage comprend des cliquets montés sur le marteau pour tourner avec lui et pour osciller par rapport au marteau et un dispositif automatique servant à amener les cliquets sur le chemin orbital des griffes, ou à les en écarter de façon à obliger le marteau à communiquer une succession de chocs et d'impulsions rotatives au tas par l'intermédiaire des dits cliquets et des.griffes du tas.
Sur les dessins annexés, dont les figures 1 à 20 inclus représentent un mode de réalisation de l'invention et les figures 21 à 25 inclus une variante :
La fig. 1 est une coupe longitudinale d'une clé de serrage et montre les pièces débrayées, c'est-à-dire les cliquets du marteau dégagées des griffes du tas, la douille de serrage n'étant pas représentée et le manche ou poignée de l'appareil étant supposé brisé.
La fig. 2 est un détail en coupe longitudinale montrant les cliquets du marteau en prise avec les griffes du tas.
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La fig. 3 est une coupe transversale par le plan indiqué par la ligne brisée 3-3 de la fig. 1, en regardant vers l'arrière, une des griffes du tas et un des cliquets du marteau n'ayant pas été représentés,
La fig. 4 est une coupe transversale faite suivant le même plan que la fig. 3, mais montrant les cliquets en prise avec les griffes.
La fig. 5 est une coupe longitudinale de l'ensem ble de la tête porte-outil et du tas.
La fig. 6 est une coupe longitudinale de la douille de/serrage et représente en élévation une partie de l'ensemble de la fig. 5.
La fige 7 est une vue en bout du tas, en regardant vers l'arrière.-
La fig. 8 est une coupe longitudinale d'une partie du tas, en regardant dans le sens des flèches 8 de la fig.7.
La fig. 9 est une vue de face d'un des cliquets du marteau.
La fig. 10 est une coupe longitudinale de ce cliquet.
La fig. 11 est une coupe transversale du même cliquet, en regardant vers l'avant ou dans le sens des flèches 11 de la fig. 10.
La fig. 12 est une vue de dessous ou d'intérieur du cliquet.
La fig. 13 est une coupe transversale par le plan indiqué par la ligne brisée 13-13 de la fig. 2, montrant les cliquets du marteau et les biellettes y associées.
La fig. 14 est une vue en élévation de l'extrémité avant de l'ensemble du marteau et du cylindre.'
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La fig. 15 est une vue de côté, partie en élévation et partie en coupe, de l'ensemble du marteau et du cylindre.
La fig. 16 est une vue en bout, partie en élévation et partie en coupe, du stator du moteur, en regardant vers l'avant.
La fig. 17 est une coupe transversale par le plan et dans le sens des flèches 17 de la fig. 1 et montre la plaque d'extrémité destinée au moteur rotatif.
Les figures 18 et 19 sont des coupes transversales du moteur par le plan indiqué par les lignes et en regardant respectivement dans le sens des flèches 18 et 19 de la figure 1.
La fig. 20 est une coupe longitudinale du moteur rotatif en regardant vers le haut, comme indiqué par les flèches 20 de la fig. 1, les palettes n'étant pas représentées.
La fig. 21 est une coupe longitudinale fragmentaire d'une autre disposition de l'embrayage, les pièces étant représentées dans la position débrayée.
La fig. 22 est une vue analogue à la fig. 21, mais montre les cliquets ou dents d'embrayage du marteau en prise avec les griffes du tas.
La fig. 23 est une coupe transversale par le plan et dans le sens des flèches 23 de la figure 21.
La fig. 24 est une coupe transversale par le plan et dans le sens des flèches 24 de la fig. 22.
La fig. 25 est une coupe transversale par le plan et dans le sens des flèches 25 de la figure 21.
Les figures 9 à 12 inclus sont dessinées à une échelle double de celle des figures restantes.
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Comme représenté particulièrement sur la-fige 1, un boîtier 1 est boulonné sur un plateau arrière 2 qui est pourvu d'une poignée de manoeuvre (non représentée). Le boîtier 1 va en se rétrécissant, à son extrémité avant, ou il est pourvu d'un coussinet 2 supportant une tête porte-outil 4 de façon rotative.
Comme représenté sur les figures 5 et 6, l'extrémité avant de la tête porte-outil est destinée à être assujettie à une douille de serrage 5, alors que l'extrémité arrière est fixée rigidement à un tas 6. Celui-ci présente une cavité 8 recevant un arbre de stator 9 qui fait corps avec un noyau de stator 10 disposé suivant le même axe et un arbre arrière 11, celui-ci étant supporté dans une cavité 12 du plateau arrière 2. Une vis de blocage 13, vissée dans le plateau arrière, pénètre dans un trou de l'arbre 11 pour immobiliser l'ensemble du stator à la fois angulairement et axialement. Une butée à billes 14 placée au fond de la cavité 8 coopère avec le coussinet pour empêcher le déplacement axial de la tête 4 tout en permettant la rotation de cette tête.
L'ensemble du rotor comprend un cylindre 15, un marteau 16 faisant corps avec le cylindre et une plaque d'extrémité 17 boulonnée à l'extrémité arrière du cylindre. Le cylindre est excentrique par rapport au noyau 10 et aux arbres 9 et 11 du stator. Comme on le voit sur les figures 1 et"20 le marteau est supporté à l'aide d'un roulement à galets 18 par l'arbre fixe , alors que la plaque d'extrémité 17 est montée pour tourner sur des coussinets 19 et 20 montés sur l'arbre arrière 11 du stator. Le cylindre s'étend sur la même longueur que le noyau 10 et, par conséquent, ne peut pas se mouvoir suivant son axe.
L'extrémité avant du marteau
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présente des fentes propres à constituer deux parois 21 dont les surfaces intérieures sont parallèles et dont les surfaces extérieures divergent vers l'extrémité libre.
Un mécanisme d'embrayage centrifuge est intercalé entre le marteau 16 et le tas 6. Ce mécanisme comprend deux cliquets de marteau 23 logés entre les parois 21 du marteau et montés pour osciller autour d'axes transversaux 24. Ses cliquets sont destinés à être projetés par la force centrifuge de la position débrayée, représentée sur la fig. 1, à la position embrayée, représentée sur la fig. 2. Le tas 6 présente deux griffes ou mâchoires 25 très espacées l'une de l'autre et présentant chacune, sur leurs faces opposées, des surfaces de percussion 25R et 25L.
Comme on le voit sur les figures 9 à 13 inclus, chacun des cliquets présente des côtés parallèles qui sont ajustés de façon coulissante avec les parois 21 du marteau et se terminent par des surfaces de choc 23R et 23L destinées à coopérer respectivement avec les surfaces 25R et 25L des griffes des mâchoires. Le mouvement des cliquets 33 vers l'extérieur est limité par des goupilles d'arrêt 26 montées chacune dans le marteau 16 et placées sur le chemin de l'extrémité arrière des cliquets associés.
Les cliquets sont sollicités élastiquement vers la position débrayée de la fig. 1, par un dispositif agissant en opposition à la force centrifuge. Le dispositif de débrayage comprend un ressort 27 entourant l'arbre 9. et intercalé entre une rondelle fixe 28 et un collier coulissant 29. La rondelle 28 est logée au fond d'une cavité 30 du marteau 16 (voir les figs. 14 et 15) et maintenue par des goupilles détachables.
Comme représenté sur la fig. 13, le collier 29 est composé de deux sections qui supportent des axes transversaux autour
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desquels pivotent des biellettes 31. Les extrémités externes de ces biellettes sont reliées de façon pivotante aux cliquets correspondants 23, chacun de ceux-ci étant évidé pour recevoir la biellette associée. Les axes supportant les cliquets et le dispositif de débrayage sont détachables de façon qu'on puisse remplacer les cliquets lorsqu'ils ont été usés.
Le moteur servant à entraîner le marteau est repré- ' senté sur la fig. 1 et les figures 15 à 20, ,inclus. L'excen- tricité'du cylindre 15 fait qu'on obtient une chambre rotative' en forme de'croissant 33 entre le cylindre et le noyau 10 du stator. Le noyau 10 présente des rainures radiales 34 dans lesquelles peuvent se mouvoir radialement des palettes 35. @ Ces palettes séparent le côté admission de la chambre en @ forme de croissant du côté échappement de cette chambre.
Un fluide sous pression, tel que l'air cbmprimé, est admis à l'intérieur du cylindre, ce fluide, qui pénètre par un conduit à air sous pression 36 ménagé dans le plateau arrière 2 (voir la fig. 1) sous la commande d'un robinet (non représenté), passant par un conduit longitudinal 37 et des lumières radiales 38 de 1.'arbre Il ,du stator et par une chambre annulaire 39 et des conduits longitudinaux 40 ménagés dans la plaque d'extrémité lavoir les figs. 17, 19 et 20). Une rainure courbe 41 faisant communiquer les conduits 40 entre successivement en communication avec des lumières 42 du noyau 10 pour admettre de l'air au fond des rainures 34,près du côté d'entrée de la chambre en forme de croissant 33.
Le fluide sous pression agit sur les bords intérieurs des palettes 35 pour maintenir celles-ci appliquées fortement contre le cylindre rotatif 15. Le noyau 10 présente des conduits 45 s'étendant vers l'extérieur à partir du fond des rainures 34 pour admettre du fluide sous pression au côté admission de
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la chambre en forme de croissant 33. Le côté échappement de cette chambre communique par des lumières 47 avec l'atmosphère.
Le fonctionnement de ce mode de réalisation (fig. 1 à 20) est le suivant: L'air sous pression continuellement admis à la rainure courbe 41 de la plaque d'extrémité rotative 17 passe par une ou plusieurs rainures coïncidentes 34 et, par les lumières 45 du stator, dans la capacité d'admission de la chambre 33, la capacité d'échappement de cette chambre communiquant constamment avec l'atmosphère. Comme on le voit, sur la fig. 18, la différence entre les pressions régnant sur les faces opposées des palettes 35 tend à faire tourner le noyau 10 dans le sens lévogyre et le cylindre 15 dans le sens dextrogyre. Le noyau ne peut pas tourner puisqu'il est fixé au boîtier 1, mais le cylindre 15 peut tourner librement, en entraînant le marteau 16 et la plaque d'extrémité 17.
Au moment où le marteau 16 commence à tourner, les éléments d'embrayage occupent la position de la fig. 1, les cliquets 23 étant maintenus à l'écart du chemin orbital des griffes 25 du tas par le ressort de débrayage 27. La vitesse du moteur et du marteau augmente rapidement pour provoquer l'accouplement des cliquets 23 avec les griffes du tas sous l'influence de la force centrifuge, le couple étant alors communiqué par l'intermédiaire des surfaces de choc en coincidence 23R et 25R des cliquets et des griffes, respectivement.
On supposera que la tête porte-outil 4 entraîne un boulon, écrou ou vis (non représenté) fileté à droite et que, à ce moment, cet organe n'offre qu'une résistance relativement faible à la rotation. Le cylindre 15, le marteau 16, le tas 6 et la tête 4 tournent alors en bloc. En raison de l'absence de l'engrenage réducteur et du régulateur de vitesse habituels,
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le moteur peut entraîner l'écrou ou le boulon à une vitesse élevée, par exemple de 3.000 tours par minute, pendant la période de course à vide.
Lorsque l'élément entraîné arrive sur son siège et que sa résistance à la rotation augmente, la vitesse du moteur diminue et il en est de même de la force centrifuge exercée sur les cliquets, jusqu'au moment où cette dernière est surmontée par l'action du ressort 27, les cli- quets étant alors ramenés à la position de la fig. 1.
Aussitôt que les cliquets ont été débrayés, le moteur est soulagé de la charge exercée sur la tête porte-ou- @ til et est ainsi mis à même d'accélérer de telle sorte qu'il projette les cliquets vers l'avant. Le mouvement d'un cliquet par rapport au marteau peut commencer au moment où ce cliquet a quitté la position d'alignement angulaire avec la face extr& me biseautée d'une griffe 25,et ce mouvement se termine lors- que le cliquet vient heurter la goupille d'arrêt 26, ce qui se produit habituellement avant que le cliquet ait tourné d'un angle suffisant pour rencontrer la griffe suivante.
Il s'ensuit que les surfaces de choc 25R et 25R des cliquets et griffes, respectivement sont convenablement alignés à l'instant où le choc est délivré quelle que soit la vitesse moyenne du moteur. Ceci constitue un perfectionnement impor- tant sur les appareils antérieurs dans lesquels l'élément percutant était disposé de façon à se mouvoir suivant son axe en même temps qu'angulairement jusqu'au moment où le coup était frappé et dans lesquels on devait fixer la vitesse de rotation à une valeur correspondant à la vitesse axiale, afin que les surfaces percutantes et percutées coïncident convenablement.
En terminant le mouvement axial des cliquets avant l'achèvement du mouvement de rotation, le présent em- brayage permet à l'opérateur, par l'application de différentes
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pressions de l'air, de faire varier la vitesse moyenne du moteur et, par conséquent, la force du choc, sans déranger l'alignement des surfaces de choc 23R et 25R au moment du choc. En continuant à tourner, le moteur produit une succession de chocs exercés angulairement'et axialement, chacun d'eux étant suivi d'un arrêt brusque ou d'une diminution brusque de la vitesse du rotor 15, 16, d'un débrayage des cliquets 23 par le ressort 27, d'une suppression de la charge du moteur, d'une accélération brusque du dit moteur, d'un mouvement des cliquets vers l'avant sous l'action de la force centrifuge et d'un choc subséquent pour terminer le cycle.
On a constaté que le frottement qui s'exerce entre les surfaces de chocs 23R et 25R a tendance à maintenir les cliquets en prise après chacun des chocs, même lorsqu!aucune force centrifuge sensible ne résiste au ressort de débrayage 27. Pour empêcher un tel blocage de l'embrayage et le blocage qui en résulterait du moteur, en charge, on donne à la tête 4 du porte-outil une longueur suffisante pour qu'elle possède une élasticité de torsion appréciable.'Il en résulte que le choc est immédiatement suivi d'un rebondissement de l'ensemble à marteau, dans le sens opposé au sens de l'en- traînement, ce qui permet au ressort de rappeler les cliquets pendant le court instant où les surfaces de choc sont dégagées l'une de l'autre.
Les surfaces de choc 23R et 25R peuvent toutefois adhérer occasionnellement l'une à l'autre si la clé est utilisée pour serrer des boulons et écrous dont la résistance à la rotation augmente graduellement'au lieu d'augmenter brusquement. En pareil cas, l'opérateur peut débrayer l'embrayage en diminuant momentanément l'admission au moteur.
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Les fig. 21 à 25 représentent une construction modifiée du mécanisme d'embrayage, dans laquelle le mouvement des éléments de choc des cliquets s'effectue généralement dans la direction radiale, par opposition au mouvement avantarrière de la construction décrite en premier lieu. L'embrayage modifié peut être actionné par un moteur analogue à celui décrit et comprenant un cylindre 15 tournant autour d'un noyau de stator 10. Un marteau 49, solidaire du cylindre, est rainuré de façon qu'il présente deux parois 50 dont les surfaces intérieures sont parallèles. Des axes transversaux 51 servent de pivots à deux cliquets 52 dont les faces latérales sont ajustées de façon coulissante avec les parois du marteau. Les parties avant des faces latérales des cliquets constituent des surfaces de choc 52R et 52L.
Le tas 53 est muni de deux mâchoires ou griffes espacées 54 dont les faces latérales présentent les surfaces de choc 54R et 54L.
55 désigne un arbre supporté de façon détachable, à ses extrémités, dans des creusures pratiquées dans le tas 53 et le noyau 10, respectivement. Cet arbre présente un élargissement 56 ajusté dans une cavité des parois 50 du marteau, près de l'extrémité avant de ce dernier, et servant à supporter le marteau. Un segment élastique 57 entourant le marteau 49 constitue une butée servant à limiter le mouvement des cliquets 52 vers l'extérieur sous l'influence de la force centrifuge.
Le dispositif élastique qui tend à maintenir les cliquets 52 dans la position de la fig. 21 comprend un ressort 58 qui entoure l'arbre 55 et est intercalé entre des rondelles 59 et 60. La rondelle 59 prend appui contre un épaulement de l'arbre 55 et la rondelle 60 prend appui contre les extrémités en forme de crochet 61 des cliquets.
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Au moment où le marteau 49 commence à tourner, les extrémités avant des cliquets 2 sont écartées des griffes 54 du tas, comme représenté sur la fig. 21. La force centrifuge se développe à mesure que le moteur augmente de vitesse, et les extrémités avant des cliquets sont ainsi projetées vers l'extérieur pour entrer en. prise avec les griffes. Le cycle de travail est essentiellement le même que dans le cas de la construction précédemment décrite, les surfaces de choc 52R et 54R étant maintenues en contact au cours d'un entraînement continu, effectué sous une faible charge, alors que l'entraînement s'effectue par une succession de chocs lorsque le tas 53 offre une plus grande résistance à la rotation.
On a décrit les deux formes d'embrayage en supposant que le moteur est destiné à tourner dans le sens dextrogyre(ou à droite en regardant vers l'avant). En soi, les embrayages sont réversibles pour fonctionner sensiblement de la même manière dans l'un et l'autre des deux sens de la rotation, les surfaces de choc 23L et 25L (ou 52L et 54L) entrant en action lorsque l'embrayage est entraîné dans le sens lévogyre. L'embrayage peut être entraîné par n'importe quel type approprié de moteur, irréversible ou réversible.
Le type décrit, qui comporte un cylindre rotatif actionné par du fluide sous pression, est préféré en raison de son aptitude à démarrer et s'arrêter rapidement et en raison du fait que le moment d'inertie de la masse rotative est élevé en proportion du poids de l'appareil.
On peut convertir l'exemple de réalisation du moteur en vue d'une rotation en sens inverse en transposant les positions des lumières 40 et 47 du cylindre par rapport à la chambre en forme de croissant 33 et en inversant la position des lumières 44 du stator par rapport aux palettes 35.