"Perfectionnements apportés aux outils entraînés par
un moteur et auxquels est incorporé un limiteur de couple"
L'invention est relative à un outil servant à tarauder, apte à être muni d'un taraud entraîné en rotation par un moteur réversible, que l'on appellera plus loin un outil du type spécifié, auquel est incorporé un.embrayage limiteur de couple,par l'intermédiaire duquel le taraud est entraîné par un organe moteur tel qu'un moteur électrique, L'embrayage limiteur de couple est généralement constitué d'un élément menant et d'un élément mené, rotatifs, poussés
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moteur, tandis que l'élément mené est solidarisé avec un Mandrin porte-taraud ; ces deux éléments de l'embrayage
ont des faces opposées présentant des ouvertures opposées dans lesquelles sont pontées, entre lesdites faces opposées, plusieurs billes de transmission de couple, l'un des deux éléments étant muni d'un moyen de guidage des billes dans
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partie de chacune des rainures est placée en correspondance avec l'une des ouvertures de l'élément de l'embrayage qui lui est associé et une partie extrême de chacune des mêmes rainures est hors de correspondance avec les ouvertures ménagées dans les deux éléments dans toutes les positions relatives de rotation de ces derniers, la région de chaque rainure intermédiaire entre ces deux parties ayant un bord destiné à coopérer avec une bille s'étendant dans une direction qui est inclinée par rapport au sens circonférentiel do rotation, et l'agencement étant tel que., lorsqu'un couple supérieur à une valeur prédéterminée est transmis de l'élément menant à l'élément mené par les billes de transmission de couple,
celles-ci se dégagent en roulant des ouvertures correspondantes dans lesquelles elles se trouvent et se déplacent dans les rainures jusqu'à une partie extrême de ces dernières, afin de rendre l'embrayage inopérant.
Dans un outil à moteur du type spécifié, l'organe de guidage des billes peut faire partie intégrante de l'élément de l'embrayage auquel il est associé, si l'on forme les rainures dans une face extrême de cet élément lui-même, ou bien il peut constituer une pièce séparée qui doit être réunie audit élément pour tourner avec lui.
Dans les outils de ce type, la remise en service 9 de l'embrayage limiteur de couple, après sa Mise au repoe
à la suite d'une surcharge, s'effectue par inversion du sens de rotation de l'élément menant. A condition que l'outil et, de ce fait, l'élément mené, soit immobilisé en rotation en sens inverse pendant la fermeture de l'embrayage, l'effet
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né est de-faire avancer les billes de la partie extrême
de leur rainure respective jusqu'à la partie qui est en correspondance avec l'autre sur las deux éléments. Toutefois, ce déplacement des billes dans leurs rainures, en vue de la fermeture de l'embrayage, est contrarié, d'une part partiellement, par la pression des billes-sur les faces opposées des deux éléments repoussés élastiquement l'un contre l'autre, qui produit une certaine résistance de frottement au roulement et, d'autre part, plus spécialement, par le fait que, pendant la rotation relative des deux éléments, la direction naturelle du mouvement des billes est circonférentielle par rapport à l'axe de l'embrayage.
De cotte façon, les billes sont nécessairement obligées de coopérer avec le bord incliné de leur rainure, bord qui exerce sur chaque bille une force de guidage proportionnelle à l'importance de son inclinaison par rapport au chemin circonférentiel suivi par ladite bille. Cette force de guidage agit dans une direction qui tend à transmettre un couple de l'élément menant, tournant en sens inverse, à ' l'élément mené, c'est-à-dire dans le sens inverse de rotation normale de l'élément menant.
Habituellement, le frottement qui s'établit entre le taraud et le filetage qui vient juste d'être formé suffit à exercer sur 1'élément mené de 1" embrayage, par l'intermédiaire du taraud, un couple de freinage de grandeur
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ci-dessus, sur cet élément mené, par le mouvement inverse donné aux billes dans leurs rainures en vue de remettre en service l'embrayage.
Ainsi, quand le limiteur de couple a été débrayé à
la suite d'une surcharge, l'opérateur a simplement à inverser le sens de rotation du moteur pour refermer l'embrayage, opération pendant laquelle le taraud est entraîné en sens inverse, ainsi qu'il est nécessaire de le faire pour le retirer des filets qui viennent d'être formés, et pour que l'opérateur puisse examiner ceux-ci ainsi que le taraud lui-même .
Toutefois, dans certaines circonstances, et particulièrement dans le cas de tarauds de forte taille, le frottement entre ces derniers et les filets ne suffit pas
à empêcher leur rotation en sens inverse ni celle de l'élément mené qui leur est associé.
Par exemple, au commencement d'une opération de taraudage, après que seuls un ou deux filets complets ont été taillés, le taraud peut être légèrement dérangé de son alignement avec le trou, ou peut rencontrer un point dur localisé de la matière, de sorte qu'un couple excessif est exercé et provoque l'ouverture de l'embrayage et que l'inversion du sens de rotation devient nécessaire pour refermer ce dernier. L'importance des filets déjà taillés peut donc être trop faible pour offrir une résistance de frottement suffisante pour immobiliser le taraud en rotation inverse jusqu'à ce que les billes retournent a leur position de marche normale.
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<EMI ID=6.1> de l'embrayage limiter de couplé ;est grandement facilitée
avec, comme conséquence, une économie de temps réalisée sur chaque opération complète de taraudage,
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au moins des trois éléments de l'embrayage, qui viennent en
contact sous pression avec les pendant le mouvement de retour de celles-ci en position normale et qui freinent
ce mouvement des billes dans leurs rainures, ont leurs faces
qui sont mises en contact avec les billes profilées en correspondance avec la direction du mouvement de'retour en
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ce mouvement soit réduit et que, par conséquent, le.couple
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à partir de l'élément menant,. soit amoindri quand ce dernier élément tourne en sens inverse, lorsqu'on veut refermer l'embrayage après une surcharge.
Quand on réduit la résistance mentionnée c au mouvement de retour des billes et, par suite, le. couple trans-
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du taraud exercé sur ce dernier, comme on l'a déjà décrit, par les filets qui viennent juste d'être taillés. Ainsi, l'élément mené de l'embrayage est effectivement immobilisé en rotation inverse par le frottement qui existe entre les
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de la façon déjà décrite, après quoi la totalité du couple inverse est automatiquement appliquée au taraud dans le
but de retirer celui-ci du trou.
Dans le cas de tarauds de petite taille et d'outils tenus manuellement, cette refermeture de l'embrayage et le retrait qui en découle, du taraud, sont effectués sans que l'opérateur ait besoin de lâcher l'outil ou la pièce, de sorte que l'opération complète de taraudage, y compris le retrait du taraud, s'effectue d'une manière particulièrement expéditive.
La mise au profil dos surfaces qui viennent en contact avec les billes, en correspondance avec la direction du mouvement de libre roulement de retour de ces billes, peut être effectuée de l'une ou de l'autre ou dos doux façons suivantes
(a) l'une ou l'autre, ou les deux, des faces opposées dos éléments.menant et mené sont profilées, quand on se déplace d'une partie extrême de chaque rainure jusqu'à la partie qui est en correspondance avec une partie de l'autre rainure, de façon.
à être inclinées dans un sens d'éloignement d'un plan perpendiculaire à l'axe de l'embrayage contenant le chemin circonférentiel de retour des billes, afin d'appliquer à celles-ci une composante de la force de rappel élastique agissant dans une direction qui aide le mouvement de retour des billes dans les rainures.
(b) le bord de guidage des billes de chaque rainure de l'organe de guidage de celles-ci, par lequel chaque bille est poussée pendant son mouvement de retour dans sa rainure correspondante, est profilé de façon que l'angle d'incli- <EMI ID=12.1>
de la bille, soit réduit en comparaison de l'angle d'un bord droit incliné d'une rainure identique par ailleurs.
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est plus éloignée de l'axe de l'embrayage que la partie qui est en correspondance avec celle d'une autre rainure, le bord en question est le bord extérieur, c'est-à-dire le
bord le plus éloigné de l'axe de l'embrayage, et cette réduction de l'angle d'inclinaison s'effectue en donnant à ce bord une incurvation concave, par opposition a une allure rectiligne.
Dans le cas où la partie extrême de chaque.rainure est plus proche de l'axe de l'embrayage que la partie qui est en correspondance avec celle d'une autre rainure, le
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proche de l'axe de l'embrayage, et la réduction de son angle d'inclinaison s'effectue en lui donnant une incurvation convexe, par opposition à une allure rectiligne,
Avec l'agencement (b), il peut être nécessaire qu'il existe une certaine inclinaison relative entre une zone de ce bord destinée à coopérer avec la bille et le chemin circonférentiel do celle-ci, mais cette inclinaison peut être
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façon appréciable, que celle d'un bord rectiligne d'une rainure similaire par ailleurs.
L'invention est particulièrement applioable aux outils de taraudage à moteur dans lesquels les deux extrémités
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avec les ouvertures de retenue des billes des éléments menant et mené de l'embrayage, la partie médiane de chaque rainure étant en correspondance avec l'ouverture de retenue des billes do l'élément associé do l'embrayage limiteur de couple, afin que celui-ci soit également effectif dans l'un ou l'autre sens de rotation.
Dans un cas particulier de réalisation, l'invention est appliquée à l'outil spécial de taraudage qui fait l'objet
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la constitution particulière décrite dans ce brevet, avec
la différence que l'un des deux éléments menant et mené de l'embrayage limiteur de couple, par exemple comme décrit
dans ce brevet, l'élément menant qui fait corps avec un
organe de guidage des billes dans lequel sont creusées des rainures, peut,ainsi que ces rainures,être réalisé conformément à la configuration particulière que l'on décrira maintenant uniquement à titre d'exemple en se référant aux dessina annexés, dans lesquels ; La figure 1 est une vue en coupe par l'axe d'un outil de taraudage conforme à l'invention ; la figure 2 est une vue en plan de l'élément menant <EMI ID=18.1>
et 4-4 respectivement de la figure 2.
En examinant les figures, on voit que l'élément menant
13 de l'embrayage limiteur de couple, ayant la configuration
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avec un organe 18 de guidage des billes qui possède lui-même trois rainures 19 ayant une partie médiane 19a en correspondance avec l'une des trois ouvertures de retenue 15 de cet élément menant 13, ouvertures qui ont la configuration particulière décrite dans ledit brevet,
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fait, une configuration rectiligne, en ce sens que sa partie médiane 19a s'étend dans une direction circonférentielle,
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centre C, où se trouve l'axe de l'embrayage, et par le centre de chaque ouverture 15.
En conséquence, chacune des deux parties extrêmes
19b de chaque rainure 19 est disposée à un endroit plue, éloigné du centre C de l'embrayage que la partie médiane 19a,
de manière à être nécessairement hors de correspondance
avec les ouvertures de retenue des billes.
La partie médiane 19a de chaque rainure a une largeur légèrement supérieure au dianètre maximum de la partie de la bille 17 qui s'étend à l'intérieur de la rainure avant son dégagement de l'ouverture 15 - cette différence de largeurs est telle qu'au moment du dégagement de son ouverture, chaque bille 17 est hors de contact avec chacun des deux bords de sa rainure. De cette façon, la bille est libre
do rouler dans une direction purement circonférentielle par rapport aux éléments menant et mené 13, 14 respectivement, direction qui est la direction naturelle du mouvement de roulement des billes, déjà mentionnée. A mesure que les billes 17 roulent dans les rainures 19 en direction de l'une
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de rotation de l'embrayage, elles viennent nécessairement, par suite de ce déplacement circonférentiel, en contact
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l'axe de l'embrayage ; en raison du fait que les extrémités
19b sont plus éloignées de l'axe de l'embrayage que la partie 19a, les billes atteignent bien entendu, comme décrit
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dans le brevet préoité, l'une ou l'autre extrémité 19b
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brayage, les billes roulent encore naturellement le long d'un chemin oirconférentiel à partir de la position qu'elles occupent aux extrémités 19b ; en d'autres termes, elles
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long du chemin P mais, oe faisant, elles sont contrariées dans leur mouvement par leur contact avec le bord 19d do chaque rainure qui est le plus éloigné du centre C de l'em-
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allure concave, au lieu d'être rectiligne comme chaque bord
19c, de façon à s'étendre dans une direction plus étroitement parallèle au chemin P que ce ne serait le cas si ce bord était rectiligne, son inclinaison par rapport au chemin circonférentiel P étant aussi faible que ,50 environ.
En conséquence, et particulièrement q'.and les
billes sont initialement plus éloignées du centre de l'embrayage, au début de leur mouvement de retour et, de ce fait, mieux capables d'exercer sur l'organe de l'embrayage qui
leur est associé un couple résiduel maximum de réaction qui est nécessairement transmis, par les billes elles-mêmes,
à l'organe mené 14, la grandeur de ce couple de réaction
est réduite par le fait que les billes avancent ici le long d'un chemin qui n'est incliné que d'un angle très petit,
de 5[deg.] environ seulement, par rapport au chemin P, Dans le
cas de l'agencement représenté, cet angle reste substantiellement constant à mesure que les billes avancent .
en direction de leurs ouvertures correspondantes 15.
La réduction mentionnée ci-dessus du couple résiduel pendant la fermeture de l'embrayage est encore plus importante grâce à la pente qui est donnée à la base 19e de chaque rainure, telle que celle-ci a une profondeur maximum au voisinage de l'ouverture de retenue 15 des billes, comme
on le voit sur la figure 3.
Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullernent
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modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été
plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes.
"Improvements to tools driven by
an engine and incorporating a torque limiter "
The invention relates to a tool used for tapping, capable of being provided with a tap driven in rotation by a reversible motor, which will be referred to below as a tool of the specified type, in which a torque limiting clutch is incorporated. , through which the tap is driven by a driving member such as an electric motor, The torque limiting clutch generally consists of a driving element and a driven element, rotating, pushed
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motor, while the driven element is secured to a tap holder chuck; these two elements of the clutch
have opposite faces having opposite openings in which are bridged, between said opposite faces, several torque transmission balls, one of the two elements being provided with a means for guiding the balls in
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part of each of the grooves is placed in correspondence with one of the openings of the clutch element associated with it and an end part of each of the same grooves is out of correspondence with the openings made in the two elements in all the relative positions of rotation of the latter, the region of each intermediate groove between these two parts having an edge intended to cooperate with a ball extending in a direction which is inclined with respect to the circumferential direction of rotation, and the arrangement being such as., when a torque greater than a predetermined value is transmitted from the driving member to the driven member by the torque transmitting balls,
the latter are released by rolling from the corresponding openings in which they are located and move in the grooves to an end part of the latter, in order to render the clutch inoperative.
In a power tool of the type specified, the ball guide member may be an integral part of the clutch element with which it is associated, if the grooves are formed in an end face of this element itself. , or else it can constitute a separate part which must be joined to said element in order to rotate with it.
In tools of this type, putting the torque limiting clutch back into service 9 after it has been reset.
following an overload, is carried out by reversing the direction of rotation of the driving element. Provided that the tool and, therefore, the driven element, is immobilized in rotation in the opposite direction while the clutch is closing, the effect
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born is to advance the balls of the extreme part
from their respective grooves to the part which is in correspondence with the other on the two elements. However, this movement of the balls in their grooves, for the purpose of closing the clutch, is partially hampered by the pressure of the balls on the opposite faces of the two elements pushed elastically against one another. another, which produces a certain frictional resistance to rolling and, on the other hand, more especially, by the fact that, during the relative rotation of the two elements, the natural direction of movement of the balls is circumferential with respect to the axis of the clutch.
In this way, the balls are necessarily obliged to cooperate with the inclined edge of their groove, which edge exerts on each ball a guiding force proportional to the importance of its inclination relative to the circumferential path followed by said ball. This guiding force acts in a direction which tends to transmit a torque from the driving element, rotating in the opposite direction, to the driven element, that is to say in the opposite direction of normal rotation of the element. leading.
Usually, the friction which is established between the tap and the thread which has just been formed is sufficient to exert on the driven member of the clutch, by the intermediary of the tap, a braking torque of magnitude.
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above, on this driven element, by the reverse movement given to the balls in their grooves in order to put the clutch back into service.
Thus, when the torque limiter has been disengaged at
following an overload, the operator simply has to reverse the direction of rotation of the motor to close the clutch, operation during which the tap is driven in the opposite direction, as it is necessary to do to remove it from the threads that have just been formed, and for the operator to examine these as well as the tap itself.
However, in some circumstances, and particularly with large taps, the friction between the taps and the threads is not sufficient.
preventing their rotation in the opposite direction or that of the driven element associated with them.
For example, at the start of a tapping operation, after only one or two full threads have been cut, the tap may be slightly disturbed from its alignment with the hole, or may encounter a localized hard spot in the material, so that excessive torque is exerted and causes the clutch to open and that the reversal of the direction of rotation becomes necessary to close the latter. The size of the threads already cut may therefore be too small to provide sufficient frictional resistance to immobilize the tap in reverse rotation until the balls return to their normal running position.
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<EMI ID = 6.1> of the clutch limit of coupled; is greatly facilitated
with, as a consequence, a saving of time realized on each complete operation of tapping,
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at least of the three elements of the clutch, which come in
contact under pressure with the during the return movement of these in the normal position and which brake
this movement of the balls in their grooves, have their faces
which are brought into contact with the profiled balls in correspondence with the direction of the return movement in
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this movement is reduced and that, consequently, the torque
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from the leading element ,. or lessened when the latter element turns in the opposite direction, when the clutch is to be closed after an overload.
When we reduce the mentioned resistance c to the return movement of the balls and, consequently, the. trans couple
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of the tap exerted on the latter, as has already been described, by the threads which have just been cut. Thus, the driven element of the clutch is effectively immobilized in reverse rotation by the friction which exists between the
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as already described, after which all of the reverse torque is automatically applied to the tap in the
purpose of removing this one from the hole.
In the case of small taps and hand-held tools, this reclosing of the clutch and the subsequent removal of the tap is done without the operator having to let go of the tool or workpiece, so that the entire tapping operation, including the removal of the tap, is carried out in a particularly expeditious manner.
The profiling of the surfaces which come into contact with the balls, in correspondence with the direction of the free rolling back movement of these balls, can be carried out in either of the following or soft back ways
(a) one or the other, or both, of the opposite faces of the leading and driven elements are profiled, as one moves from one end part of each groove to the part which is in correspondence with a part of the other groove, so.
to be inclined in a direction away from a plane perpendicular to the axis of the clutch containing the circumferential return path of the balls, in order to apply to them a component of the elastic return force acting in a direction that helps the return movement of the balls in the grooves.
(b) the guide edge of the balls of each groove of the guide member thereof, by which each ball is pushed during its return movement into its corresponding groove, is profiled so that the angle of inclination - <EMI ID = 12.1>
of the ball, is reduced in comparison with the angle of an inclined straight edge of an otherwise identical groove.
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is further from the axis of the clutch than the part which is in correspondence with that of another groove, the edge in question is the outer edge, that is to say the
edge furthest from the axis of the clutch, and this reduction in the angle of inclination is effected by giving this edge a concave curvature, as opposed to a straight line.
In the event that the end part of each groove is closer to the axis of the clutch than the part which is in correspondence with that of another groove, the
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close to the axis of the clutch, and the reduction of its angle of inclination is carried out by giving it a convex curvature, as opposed to a straight line,
With arrangement (b), it may be necessary that there exists a certain relative inclination between an area of this edge intended to cooperate with the ball and the circumferential path of the latter, but this inclination may be
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appreciably, than that of a rectilinear edge of an otherwise similar groove.
The invention is particularly applicable to motor-driven tapping tools in which the two ends
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with the ball retaining openings of the driving and driven elements of the clutch, the middle part of each groove being in correspondence with the retaining opening of the balls of the associated element of the torque limiting clutch, so that that -ci is also effective in one or the other direction of rotation.
In a particular embodiment, the invention is applied to the special tapping tool which is the subject of
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the particular constitution described in this patent, with
the difference that one of the two driving and driven elements of the torque limiting clutch, for example as described
in this patent, the driving element which is integral with a
ball guide member in which grooves are hollowed out, can, as well as these grooves, be made in accordance with the particular configuration which will now be described only by way of example with reference to the accompanying drawings, in which; Figure 1 is a sectional view through the axis of a tapping tool according to the invention; Figure 2 is a plan view of the leading element <EMI ID = 18.1>
and 4-4 respectively of Figure 2.
By examining the figures, we see that the leading element
13 of the torque limiting clutch, having the configuration
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with a member 18 for guiding the balls which itself has three grooves 19 having a middle part 19a in correspondence with one of the three retaining openings 15 of this leading element 13, openings which have the particular configuration described in said patent,
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made, a rectilinear configuration, in that its middle part 19a extends in a circumferential direction,
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center C, where the clutch axis is, and through the center of each opening 15.
Accordingly, each of the two extreme parts
19b of each groove 19 is arranged at a greater location, away from the center C of the clutch than the middle part 19a,
so as to be necessarily out of correspondence
with the ball retaining openings.
The middle part 19a of each groove has a width slightly greater than the maximum diameter of the part of the ball 17 which extends inside the groove before its release from the opening 15 - this difference in widths is such that at the time of release from its opening, each ball 17 is out of contact with each of the two edges of its groove. This way the ball is free
do roll in a purely circumferential direction with respect to the driving and driven elements 13, 14 respectively, which direction is the natural direction of the rolling movement of the balls, already mentioned. As the balls 17 roll in the grooves 19 in the direction of one
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of rotation of the clutch, they necessarily come into contact, as a result of this circumferential displacement
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the clutch axis; due to the fact that the ends
19b are further from the axis of the clutch than part 19a, the balls of course reach, as described
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in the above-mentioned patent, either end 19b
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clutch, the balls still roll naturally along a oirconférentiel path from the position they occupy at the ends 19b; in other words, they
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along the path P but, in doing so, they are thwarted in their movement by their contact with the edge 19d of each groove which is furthest from the center C of the em-
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concave shape, instead of being straight like each edge
19c, so as to extend in a direction more closely parallel to the path P than would be the case if this edge were rectilinear, its inclination relative to the circumferential path P being as little as about .50.
Consequently, and particularly that
balls are initially farther from the center of the clutch, at the start of their return movement and, therefore, better able to exert on the clutch member which
They are associated with a maximum residual reaction torque which is necessarily transmitted by the balls themselves,
at the driven member 14, the magnitude of this reaction torque
is reduced by the fact that the balls advance here along a path which is only inclined at a very small angle,
only about 5 [deg.], compared to the path P, In the
In the case of the arrangement shown, this angle remains substantially constant as the balls advance.
towards their corresponding openings 15.
The above mentioned reduction of the residual torque during the closing of the clutch is even greater thanks to the slope which is given to the base 19e of each groove, such that this has a maximum depth in the vicinity of the opening. ball retainer 15, as
we see it in figure 3.
As it goes without saying, and as it follows moreover already from what precedes, the invention is not limited in any way
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embodiments of its various parts, having been
more especially considered; on the contrary, it embraces all the variants.