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Dans son brevet antérieur ? 507.646 du 6 Décembre 1951 ------ , le demandeur a décrit un outil à moteur et notamment un outil pneumatique dans lequel le corps de l'outil ou l'élément, moteur peut coulisser dans une sorte de gaine ou guide qui porte la poignée de manoeuvre.
L'amortissement des vibrations de l'élément moteur est assuré par interposition, entre la gaine et ledit élément, d'un volume d'air variable relié sans perte de charge sensible à la source d'air comprimé. Dans le cas d'un outil pneumatique, l'air est amené au mécanisme de l'élément moteur par un tube calibre qui relie ce mécanisme à l'intérieur de la chambre contenant le volume d'air précité et divers moyens sont prévus,
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d'une part, pour assurer l'étanchéité du coulissement de ce tube calibré quel que soit le jeu qui puisse se produire entre les diverses parties de l'outil et, d'autre part, pour assurer la commande du passage de l'air comprimé par ce tube.
La présente invention a pour objet des perfec- tionnements aux outils à moteur du genre rappelé ci-dessus et plus particulièrement aux outils pneumatiques.
L'un de ces perfectionnements réside dans la combinaison avec le dispositif d'amortissement par l'air comprimé d'un dispositif élastique agissant dans'les deux sens de déplacement relatif de l'élément moteur et de la gaine.
. Cette combinaison permet notamment de disposer d'une rigidité variable en fonctionnement et,de plus, elle assure un meilleur amortissement des chocs qui pourraient se produire en fin de course de l'élément moteur.
Un autre perfectionnement concerne un agencement particulier du tube calibré qui relie la chambre d'air comprimé au mécanisme de l'élément moteur en vue d'assurer une commande variable de l'amenée d'air audit mécanisme en fonction de l'effort exercé par l'ouvrier sur la poignée.
D'autres perfectionnements ressortiront de la description qui va suivre en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple non limitatif qui fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressor- tent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
La figure 1 est une vue schématique, en coupe longitudinale, d'un outil pneumatique tel qu'un marteau piqueur réalisé selon l'invention.
La figure la est une vue partielle analogue à la
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précédente représentant une variante.
La figure 2 est une vue en coupe longitudinale schématique d'une seconde variante.
La figure 3 est une vue partielle en coupe montrant l'aménagement du tube d'alimentation.
La figure 4 est une vue en élévation avec coupe partielle d'un outil perforateur réalisé selon l'invention.
La figure 5 est une vue analogue d'une variante, 'Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, l'outil pneumatique comporte un organe de guidage ou gaine 1, terminé à sa -'partie supérieure par une poignée 2 munie, à la façon usuelle, d'une soupape 3 commandée par un levier 4. La soupape 3 permet d'ouvrir ou d'obturer le passa- ge 5 qui relie la tubulure 6 d'arrivée de l'air comprimé à la chambre 7 ménagée dans la poignée 2. Le passage 5 présente des dimensions assez fortes,de façon à réunir la chambre 7 à la source d'air comprimé sans perte de charge sensible.
L'élément moteur 8 est monté dans la gaine 1.
Il peut coulisser sur deux portées cylindriques 9 et 10 de ladite gaine par des portées correspondantes 11 et 12 qu'il présente. Entre ces deux paires de portées 9-10 et 11-12 st ménagé un espace 13 réuni à l'atmosphère par des lumières 14, espace dans lequel débouchent les lumières d'é- chappement 15 de l'élément moteur 8.
Avantageusement, la portée 9 de la gaine est prolongée en 9a sur une certaine distance afin de constituer une prise manuelle supplémentaire pour l'outil.
A.sa partie inférieure, l'outil se termine par un embout 16 (pic ou fleuret) à la manière usuelle ; embout est retenu sur l'élément moteur par un manchon vissé 17 qui présente avantageusement une surépaisseur 18 destinée à mieux
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dégager la matière afin.de faciliter la pénétration de l'outil dans celle-ci.
Un ergot ou clavette 19 coopérant avec une rai- nure 20 pratiquée dans l'élément moteur, peut être prévu dans le 'corps de la gaine afin d'empêcher l'élément moteur de tourner par rapport à celle-ci. Cet agencement facilite également le démontage en permettant par exemple de serrer l'un des deux éléments (moteur et gaine) dans un étau sans que l'autre puisse tourner.
La portion interne de la gaine 1 forme, au delà de la portée 10, une chambre 21 dans laquelle se déplace la partie supérieure de l'élément moteur. Cette chambre est réunie à l'atmosphère par des lumières 22 pratiquées en divers endroits.
Autour de la partie supérieure de l'élément moteur est enroulé un ressort 23 compris entre deux bagues 24 et 25. Ce ressort peut être comprimé au montage ou se trouver dans son état naturel entre les deux bagues lorsqu'aucun effort n'est exercé sur l'appareil. La bague 24 peut buter soit sur un boudin 26 prévu sur l'élément moteur, soit sur un épaulement 27 ménagé dans la chambre 21, selon les po- sitions relatives occupées par l'élément moteur et la gaine.
La bague 25 peut buter de même soit sur un boudin 28 de l'élément moteur, soit sur un épaulement 29 de la gaine..
Outre cela, des butées sont prévues d'une part, en 30 à la fin de la portée 10 pour le boudin 26 et, d'au- tre part, en 31 pour la bague 24 dans son mouvement vers le fond de la gaine. La butée 31 est avantageusement cons- tituée par le collet de la pièce qui constitue la poignée 2.
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Le mécanisme moteur de l'outil est relié à la chambre 7 par le moyen d'un tube calibré 32 avantageusement maintenu en place par une bague filetée 33 qui forme éga- lement le boudin 28.
Le tube 32 traverse la paroi qui limite la cham- bre 7 par l'intermédiaire d'un dispositif permettant d'as- surer l'é.tanchéité du coulissement de ce tube quelle que soit'la position que celui-ci peut prendre par rapport à la gaine. Ce dispositif d'étanchéité peut être d'un type quelconque, à montage élastique ou coulissant, décrit dans le brevet antérieur du demandeur cité plus haut. Dans le présent exemple, il comprend un manchon 34 monté à frotte- ment doux sur le tube 32 et comportant une collerette 34a dont la face inférieure 34b est plane, tandis que la face supérieure 34c présente des moyens de centrage pour-l'ex- trémité d'un ressort 55 maintenu en place par un bouchon.
36 qui ferme la chambre 7. La collerette 34a s'appuie sur une bague 37 qui elle-même s'appuie par une portée sphéri- que 37a sur un siège de révolution, par exemple conique 38 prévu dans la cloison qui sépare la chambre 7 de la cham- bre 21. Cette cloison est en outre percée d'une ouverture 39 de diamètre plus grand que celui du manchon 34.
Le tube 32 est fermé à son extrémité supérieure dans laquelle est ménagée une ouverture 32b. Dans ses pa- rois latérales, il comporte un certain nombre d'autres ou- vertures 32c et, au-dessous de ces dernières, u-n-e ouverture latérale 32d. Ces diverses ouvertures sont représentées à plus grande échelle sur la figure 3, leur raison d'être sera indiquée ultérieurement.
L'élément moteur contient comme à l'ordinaire une chambre cylindrique 40 dans laquelle peut se déplacer le
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piston 41 terminé par un nez 41a par lequel il vient frap- per sur le pic 16.
La tête de l'élément moteur comporte, sous le tu- be 32, une soupape annulaire 42 qui peut masquer ou démas- quer des canaux 43 menant directement au cylindre 40 ou des canaux 44, pratiqués dans l'embase 32a du tube 32 et abou- tissant à un espace annulaire 45 qui communique par un ca- nal longitudinal 46 avec une lumière 47 située à la partie inférieure du cylindre 40. Au-dessus de la lumière 47 sont prévues, dans la paroi du cylindre 40, des rainures 48 communiquant entre elles et avec la lumière 47, par exem- ple par l'intermédiaire du canal 46.
Le fonctionnement de l'outil pneumatique qui vient d'être décrit est le suivant :
L'élément moteur fonctionne à la manière classi- que. En supposant les divers éléments dans la position représentée sur la figure, le piston 41 repose sur la tête du pic et la portion du cylindre 40 situé au-dessus du piston communique avec l'atmosphère par l'intermédiaire des lumières 15 et 14. La soupape 42 obture les canaux 43.
Si l'on agit sur la manette 4, l'air comprimé passe dans la chambre 7, pénètre par le tube 32, passe par les canaux 44 et accède sous la face inférieure du piston 41, par le canal 46 et la lumière 47.
Le piston 41 remonte et lorsqu'il a découvert la lumière 15, l'air comprimé qui agissait sur sa face infé- rieure s'échappe à l'atmosphère.
Pendant ce temps, l'air enfermé dans la partie supérieure du cylindre 40 subit une compression de la part du piston 41 et soulève la soupape 42.
L'air comprimé passe alors par l'ouverture
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centrale de la soupape annulaire 42 puis par les canaux 43 et repousse le piston vers le bas, le piston descend, dé- couvre la lumière 15 qui met la partie supérieure du cylin- dre 40 à l'atmosphère et comprime l'air situé au-dessous des lumières 15; la soupape 42 vient s'appliquer ànouveau sous les canaux 43 et le processus se répète tant qu'on agit sur la manette 4.
Ce. fonctionnement sera d'autant plus intense qu'un plus grand nombre d'orifices 32b et 32c du tube calibré 32 auront été découverts-par le manchon 34.
Les,rainures 48 sont disposées de manière à être masquées par le piston lorsque celui-ci arrive en fin de course, de façon que l'arête 41b de la face inférieure du piston n'aie plus à franchir de rainures si le piston con- tinue à descendre après avoir frappé la tête du pic.Elles sont surtout destinées à fournir un volume d'air optimum sous le piston dans la course descendante de ce dernier pour commander la soupape 42, ce qui permet de se conten- ter d'un seul conduit 46 de faible diamètre et partant de réduire l'épaisseur des parois de l'élément moteur tout en simplifiant l'usinage de ce dernier et en lui conservant commodément une forme de révolution au 'droit des portées 11 et 12; de plus, le corps de l'élément moteur peut rester court et de faible diamètre, donc être' léger.
Cela revêt une importance particulière pour les outils réalisés selon la présente invention ou selon le brevet précité, à l'in- verse de ce qui se passe dans les outils monoblocs usuels où ces problèmes de forme et d'encombrement ne se posent pratiquement pas.'En pratiquant plusieurs rainures, on as sure en outre une meilleure rigidité au cylindre.pour un volume de rainure donné et l'on améliore le guidage du pis-
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Afin de pouvoir expliquer avec plus de clarté le fonctionnement du dispositif d'amortissement combiné de l'outil, il semble préférable d'étudier d'abord comment s'effectue le coulissement de l'élément moteur dans la gaine, en supposant que l'on déplace ces deux éléments sans faire fonctionner le mécanisme de l'élément moteur.
On supposera qu'initialement, la soupape 3 étant fermée, les divers organes occupent la position représen- tée sur la figure 1 :
La bague 24 repose sur l'épaulement 27 et le res- sort 23, applique la bague; 25 sous le boudin 28. Par ail- ' leurs le boudin 26 est appliqué 'sous la bague 24. Un espa- ce libre existe entre la bague 25 et la butée 29.
Si, toujours sans ouvrir la soupape 3, on appuie sur la poignée 2, l'élément moteur étant par exemple main- tenu fixe, la gaine va tout d'abord descendre librement jusqu'à ce que la butée 29 vienne rencontrer la bague 25,
Ensuite, la gaine agira sur la bague 25 en comprimant le ressort 23, l'élément moteur restant appliqué par le bou- din 26 sous la bague 24. Cette compression se poursuivra jusqu'à ce que la butée 31 vienne rencontrer la bague 24.
Lorsqu'on relâchera la pression sur la poignée, le ressort se détendra progressivement, jusqu'à ce que les divers éléments reprennent leur position de départ.
Si à ce moment on tire sur la poignée, la gaine déplacera la bague 24 en comprimant le ressort 23 et cou- lissera par rapport à l'élément moteur jusqu'à ce 'que la butée 30 vienne s!appliquer sous.le boudin 26.
@ Les butées 24-31 et 26-30 sont prévues de façon à empêcher l'écrasement des spires du ressort 23 sous l'effet de tractions ou de prossions extrêmes.
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Dès que l'air comprimé est admis dans l'appareil, la pression, agissant sur le tube 32, repousse l'élément moteur hors de la gaine et comprime le ressort 23. En outre l'élément moteur se met à vibrer longitudinalement sous l'action de son mécanisme.
Le ressort 23 amortit ces vibrations, qui, autre- ment seraient directement transmises à la gaine par l'ap- pareil venu en butée sur celle-ci. En outre, le tube 32 est rentré dans le manchon 34 et le mécanisme moteur, alimenté uniquement par l'orifice 32b et peut être l'un des orifi- ces 32c, marche au ralenti.
Lorsque l'ouvrier appuie sur l'appareil, l'élément moteur remonte dans la gaine et le ressort 23 soulagé, con- tinue à contribuer à l'amortissement des vibrations avec le matelas d'air de la chambre 7. L'élément moteur oscille donc, dans la gaine, autour d'une position moyenne qui dé- pend de la force exercée par l'ouvrier sur la poignée.
.Plus -l'ouvrier appuie fort, plus cotte position se rapproche du fond de la gaine et plus- l'extrémité supé- rieure du tube 32 fait saillie hors du manchon 34.
Corrélativement, le nombre des orifices 32c qui se trouvent découverts augmente et, avec lui la puissance développée par l'élément moteur. On obtient donc une con- sommation qui varie avec l'effort exercé.
Par ailleurs, il est nécessaire d'espacer relati- vement les orifices 32c pour obtenir un réglage progressif certain et un bon rendement compte-tenu de l'amplitude des vibrations de l'élément moteur. La distance sur laquelle sont pratiqués ces orifices est donc assez grande et c'est ce qui fait l'intérêt de la rigidité variable de l'appareil, conférée par le temps mort dû à l'espace ménagé entre la
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'!bague 25 et l'épaulement 29 ou entre la bague 24 et l'épau- le,ment 27, selon les positions relatives de la gaine et du moteur, ' Cette rigidité peut même être nulle si,
l'espace mort est choisi plus-grand que l'amplitude des vibrations de Isolément moteur car à ce moment les vibrations de l'é- lément moteur n'exercent aucune répercussion sur la poi- gnée par l'intermédiaire du ressort 23. La rigidité croît au fur et à mesure que l'effort de l'ouvrier devient plus intense et donc que les positions moyennes de la bague 25 et de la butée 29 se rapprochent car alors les réactions du ressort 23 sur la poignée deviennent plus intenses.
Lorsque la bague 25 et la butée 29 sont au contact en per- manence, le débit d'air du mécanisme moteur est pratique- ment stabilisé car la plupart des orifices 32c sont décou- verts et, étant donné que la rigidité a atteint son maxi- mum, les positions moyennes relatives de la gaine et de l'élément moteur varient peu avec l'effort exercé.
Si l'ouvrier appuie trop fort sur l'outil, la ba- gue 25 rencontre la butée 31 et, à ce moment là, l'ouvrier sent les vibrations de l'élément moteur' et relâche automa- tiquement sa pression sur l'outil.
Si au cours du fonctionnement', par exemple pour dégager un pic coincé dans la matière à défoncer, l'ouvrier est amené à tirer sur la poignée, le fonctionnement inver- se de celui qui a été décrit se produit et la gaine remonte le long de l'élément moteur en comprimant le ressort, jus- qu'à application de la butée 30 sur le boudin 26, ce qui ne se produit qu'en cas de traction excessive sur la poignée.
Seul l'orifice 32b est alors découvert et la consommation d'air est faible. En fin de course l'orifice 32d sort du
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manchon 34 et l'air comprimé s'échappe par ledit orifice dans 'la chambre 21 et de là à l'atmosphère, arrêtant ou ralentissant considérablement le fonctionnement de l'outil et par suite diminuant l'intensité des vibrations au mo- ment où les organes coulissants de l'appareil approchent de leurs butées.
La, variante représentée sur la figure la¯ diffère du mode de réalisation que l'on vient de décrire par la présence d'un ressort-supplémentaire 49 interposé entre la bague 24 et la butée 29.
Ce ressort agit seul en début d'enfoncement tant que la butée 29 n'a pas rencontré la bague 25 et la rigi- dité de l'outil est faible. Lorsque ces organes 29 et 25 sont en contact, son action s'ajoute à celle du ressort à double effet 23. Lorsque l'opérateurtire sur la poignée, seul le ressort 23 agit, le ressort supplémentaire 49 res- tant au repos. Pour le reste, le'fonctionnement est celui qui a déjà été décrit..
L'embase 32a du tube 32 reçoit une conformation légèrement différente pour coopérer avec une soupape 42 constituée par un corps plein coulissant avec étanchéité dans son logement, ce logement comportant deux alésages différents pratiqués dans les pièces 43a et 32a.
Cette embase 32a comporte toujours, cependant, le ou les canaux 44 qui mènent au canal' 46 de l'élément moteur.
Elle détermine, avec la pièce 43a qui porte cette fois un canal central 43, une chambre annulaire 43b qui communique, d'une part, avec le logement 42a de la soupape par l'inter- médiaire d'un canal 43c et, d'autre part, avec l'alésage du tube 32 au moyen d'un canal 33e. Le fonctionnement de ce dispositif de soupape est le même que celui qui a été
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décrit en regard de la figure 1, les mêmes pressions agis- sant'sur la soupape pour lui faire obturer soit le canal 44, soit le canal 43.
' Da ns la variante de la figure 2, le dispositif d'amortissement élastique à double effet est constitué par deux ressorts 50 et 51 disposés de part et d'autre d'une portée centrale 52 de l'élément moteur 8.
Le ressort 50 s'appuie, d'une part, sur la face supérieure 52a de la portée 52 et, d'autre part, sur le fond 53 de la gaine 1. Ce fond sert également de butée à la face terminale 54 de l'élément moteur 8 de façon à évi- ter l'écrasement du ressort.
Le ressort inférieur 51 s'appuie sur la face-in- férieure 52b de la portée 52 et sur un siège 55 ménagé dans la gaine 1.
Les deux ressorts 50 et 51 sont avantageusement comprimés au montage de telle sorte que, lorsque l'ouvrier appuie sur la poignée, 'la compression de l'un des ressorts augmente, tandis que celle de l'autre diminue.
Le montage du tube calibré 32 dans la paroi 53 de la chambre 7 est également réalisé comme dans les formes d'exécution précédentes au moyen de pièces glissant les unes sur les autres par des surfaces planes et des surfaces sphériques et coniques. Toutefois, dans ce cas, le man- chon 34 comporte une collerette 56 de forme cylindrique et la bague 37 coopère avec ladite collerette par une surface 57 conique. Dans ce cas également, l'étanchéité est assu- rée quel que soit'le jeu que puissent prendre les divers organes de l'outil pneumatique.
Dans tous les exemples de réalisation décrits, la rigidité des ressorts est choisie telle que l'opérateur
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puisse appuyer ou tirer raisonnablement sur la poignée sans.que l'appnreil vienne on butée. En outre, la raideur des ressorts est choisie de façon.que la fréquence propre du système élastique soit inférieure à la fréquence des percussions du piston'du mécanisme moteur .sur le pic.
Tout ce qui précède peut également être appliqué à des appareils tels que perforatrices ou engins similai- res dans lesquels l'aiguille ou autre organe d'embout est sollicité non seulement à la percussion mais aussi en ro- tation.
Dans ces appareils, le corps de l'élément moteur est soumis à'un couple de renversement opposé à celui qui fait tourner l'aiguille. Dans les perforatrices usuelles ce couple est équilibré par l'ouvrier sans autre intermé- diaire qu'une éventuelle poignée en caoutchouc.
Le dispositif de clavette 19 et rainure 20, que comporte le mode de réalisation de la figure 1, permet l'application des diverses particularités décrites ci-des- sus, aux perforatrices, sans modification, à condition de s'accommoder de la transmission presque totale des vibra- tions angulaires à l'ouvrier. Tout autre dispositif permet- tant à l'élément moteur et à la gaine de coulisser l'un par rapport à l'autre .sans tourner conviendrait d'ailleurs.
Il est toutefois préférable de prévoir des moyens élastiques permettant l'amortissement des vibrations angu- laires de l'élément moteur par rapport à la gaine.
Dans la forme d'exécution de la figure 4, l'ergot ou clavette 19 qui coopère avec la rainure longitudinale 20 de l'élément moteur 8 est monté sur la gaine 1 par l'in- termédiaire d'une bague 19a collée à un anneau en caout- chouc 19b, lui-même collé au corps de la gaine 1. La
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clavette 19 traverse naturellement la paroi de la gaine 1 par une ouverture 20a de dimensions convenables; ainsi, les vibrations de torsion de l'élément moteur par rapport à la gaine se trouvent amorties et la fatigue de l'ouvrier considérablement diminuée.
Dans la variante de la figure 5, la bague 19a est montée folle sur la paroi 1 de la gaine et retenue par une bague d'arrêt 19c. Un ressort de torsion 19d est fixé, par une de ses extrémités, à la bague 19a et, par l'autre, à la -oaroi 1 de la gaine.
On pourrait d'ailleurs encore apurer l'amortis- sement dont 'il est question ici au moyen des ressorts tels que 23, 49,50 et 51'dont une extrémité serait convenable- ment liée à l'élément moteur et l'autre à la gaine.
Il va de soi que des modifications peuvent être apportées au mode de réalisation qui vient d'être décrit, notamment par substitution de moyens techniques équivalents sans que l'on sorte pour cela du cadre de la présente in- vention.