Dispositif destiné à limiter le couple transmis à un organe mené par un organe menant Les dispositifs limiteurs de couple de types con nus sont peu précis, peu fidèles et d'un réglage délicat.
Le présent brevet comprend un dispositif destiné à limiter le couple transmis à un organe mené par un organe menant qui ne présente pas ces inconvé nients et qui, en outre, est de conception très simple.
Ce dispositif est caractérisé par le fait qu'il com prend, accouplant les. deux organes, au moins une lame flexible encastrée dans un des organes et dont l'extrémité libre prend appui contre une surface de came solidaire de l'autre organe, de telle manière que la lame fléchisse en fonction du couple transmis et échappe à la came en rompant la liaison cinématique entre les deux organes lorsque sa flèche atteint une valeur déterminée.
On sait que la flèche que prend une lame encas trée sous l'effet d'un effort déterminé est inversement proportionnelle à son moment d'inertie et proportion nelle au cube de la longueur qui sépare le point d'ap plication de l'effort de la section d'encastrement.
En faisant agir l'organe, tel qu'un arbre rotatif, qui reçoit ou transmet le couple à limiter, sur une lame de caractéristiques déterminées, l'agencement étant tel que ledit arbre soit libéré par la lame lors que celle-ci a atteint une flèche également détermi née, on peut donc, de manière très simple, limiter le couple transmis à cet arbre ou reçu par lui.
De plus, en faisant varier la longueur qui sépare le point d'application de l'effort de la section d7en- castrement de la lame, on peut régler la valeur de l'effort pour laquelle la liaison cinématique entre l'or gane menant et l'organe mené, se rompt. On peut également déterminer la loi de variation de la section de la lame de façon à obtenir, par exemple, une loi linéaire entre le couple pour lequel la lame prend une flèche donnée et la distance qui sépare le point d'application du couple de la section d'encastrement.
Le dispositif peut également comporter des moyens destinés à permettre un rattrapage du jeu qui peut se produire entre ses divers éléments et à assurer un réglage complémentaire.
Le dispositif revendiqué est susceptible d'utilisa tions multiples. En particulier, il sera utilisé avec de grands avantages dans les outils dynamométriques tels que tournevis, etc.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution et des variantes du dispo sitif.
La fig. 1 est une vue schématique illustrant la flexion d'une lame encastrée à l'une de ses extrémités. La fig. 2 est un diagramme représentant la va leur de la force nécessaire pour faire fléchir d'une quantité déterminée une lame encastrée en fonction de la longueur de cette lame.
La fig. 3 est une vue en coupe longitudinale de la première forme d'exécution.
La fig. 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la fig. 3.
La fig. 5 est une vue en coupe selon V-V de la fig. 3, la came occupant une position différente de celle dans laquelle elle est placée sur la fig. 4. La fig. 6 est une vue en coupe longitudinale montrant une variante de la forme d'exécution repré sentée aux fig. 3 à 5.
Les fig. 7, 8 et 9 sont des vues partielles à grande échelle, respectivement en coupe et en plan, mon trant des moyens de blocage de la vis de réglage et une variante de ces moyens. La fig. 10 est une vue partielle en coupe longi tudinale montrant deux variantes de la came. La fig. 11 est une vue en coupe transversale de la deuxième forme d'exécution.
On sait que, lorsqu'une lame élastique 1, encas trée dans un support 2, est soumise à un effort P perpendiculaire à son axe et appliquée à une distance <I>l</I> de la section d'encastrement<I>s,</I> la flèche f que prend cette lame sous l'effet de l'effort P peut être calculée au moyen de la formule E étant le module d'élasticité de la lame
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et I son mo ment d'inertie par rapport à l'axe de flexion.
Si l'on suppose que la flèche a une valeur cons tante, on peut tirer de la relation précédente
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et, si l'on suppose également que la lame a une section constante
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On pourra donc faire varier l'effort qui entraîne une flexion déterminée de la lame en faisant varier 1, c'est-à-dire la distance séparant le point d'application de la force de la section d'encastrement.
Il est également possible de déterminer la loi de variation du moment d'inertie de la section de la lame, en fonction de 1, pour que P soit une fonction linéaire l si f est constant. On peut ainsi faciliter le réglage de la force P lorsque celle-ci possède une valeur élevée, ce qui ne serait pas commode avec une lame de section constante car, alors, comme le mon tre le diagramme de la fig. 2, les courbes f = cons tante sont asymptotes à l'axe des P.
Ce diagramme représente des courbes<I>f</I> l <I>, f</I> z cor respondant à une lame à section constante et des droites f <B>l,</B> f'2 correspondant à une lame dont la sec tion a été déterminée de façon que la force P soit proportionnelle à 1.
Il est possible de choisir, entre les diverses cour bes f1 et f,, la plage utile P, P2 à laquelle corres pondent, sur l'une des courbes f, les valeurs<B>Il</B> et 1. déterminant les points Al et A2 pour une lame de section donnée en Al et A2. IL suffit alors si l'on désire une variation linéaire de P = f (@ de faire varier I.
Le dispositif représenté à la fig. 3 est destiné à limiter le couple transmis par la tige d'un tournevis dynamométrique à sa tête. Il comprend une lame 1 encastrée dans un support 2 logé dans le corps cy lindrique 3 et maintenu en place par une rondelle filetée 4 ; le support 2 bute sur un épaulement 3a du corps 3. Dans le support 2 est montée la tige 5 d'une vis 6 dont l'extrémité 7 peut tourner dans un palier 8, emmanché dans le corps 3, la lame 1 tra versant ce palier par une ouverture 8a, assez grande pour que la lame puisse fléchir librement.
Dans le corps 3 est monté un coulisseau 9 s'en gageant sur la vis 6 par un alésage taraudé 9a et qui présente une fente 9b dans laquelle la lame 1 peut coulisser à frottement doux. La lame est ici suppo sée à section constante. On peut déplacer le coulis- seau 9 longitudinalement dans le corps 3 au moyen d'un bouton de manoeuvre 10 porté par la vis 6. On fait ainsi varier la longueur séparant l'extrémité libre de la lame de la section d'encastrement effective .s, située à l'endroit où la lame sort du coulisseau.
La seconde extrémité du corps 3 contient un palier 11 vissé dans l'entrée du corps et buté sur un épaulement 3b de celui-ci.
Ce palier porte un arbre 12 maintenu en position dans le palier 11 par un écrou 13.
Cet arbre 12 est venu de fabrication avec la tige du tournevis, tandis que sa tête, non représentée, est solidaire du corps 3.
Sur son extrémité intérieure 12a, l'arbre 12 porte une came 14 bloquée par un écrou 14a. Cette came (fig. 4 et 5) présente deux bossages 15 diamétrale ment opposés, qui peuvent venir en contact avec l'extrémité 1a de la lame 1.
Comme le montre la fig. 5, lorsque la came 14 exerce, par l'un de ces bossages 15, un effort P sur la lame 1, cette dernière fléchit jusqu'au moment où le couple exercé par l'arbre donne à la lame une flexion suffisante pour que le bossage 15 échappe à cette lame.
Le couple est alors égal au produit P X<I>r, r</I> étant la distance qui sépare l'axe de l'arbre du sommet du bossage et P la force exercée sur la lame.
Lorsque le bossage 15 échappe ainsi à la lame, la liaison cinématique est rompue entre la tige et la tête du tournevis. Il en résulte un déclenchement indiquant qu'il n'est plus nécessaire d'agir sur l'outil.
En déplaçant le coulisseau 9, on fait varier la valeur de la force P pour laquelle la flèche déter minée est atteinte, et par conséquent le couple P X r limité.
La valeur de ce couple peut être repérée grâce à la position du coulisseau dans le boîtier ou encore grâce à la position angulaire du bouton de commande 10. Cette position peut être mesurée avec précision par exemple au moyen d'un vernier, ce qui fournit un réglage très précis.
Dans ce qui précède, on a implicitement supposé que la lame se déplaçait, sous l'action de la came 14, tangentiellement par rapport à celle-ci, donc qu'elle ne pouvait pas s'écarter de la came dans le sens de la flèche F de la fig. 5. Afin que la lame se déplace effectivement ainsi, une vis de réglage 16, sur la quelle vient s'appuyer le dos de ladite lame est vissée dans un prolongement 8b du palier 8. Cette vis per met, en outre, d'une part, de rattraper le jeu dû à l'usure des diverses pièces et, d'autre part, d'effectuer un réglage complémentaire très précis de la valeur du couple limite en laissant à la lame un degré de liberté plus ou moins grand dans le sens de la flè che F.
La fig. 6 montre une lame 1 dont la section est variable de façon à établir une relation linéaire entre le couple limite et la longueur qui sépare le point d'application de la force P de la section d'encastre ment s.
Etant donné que la variation de ladite longueur est obtenue par déplacement du coulisseau, la varia tion de la section de la lame ne s'effectue qu'en jouant sur l'une des dimensions, dans le présent exemple dans le plan du dessin, l'épaisseur de la lame restant constante et égale à la largeur de la fente 9b du coulisseau. La lame est également butée par une vis 16 comme dans l'exemple précédent.
Dans tous les cas, il est indispensable que la vis 16 puisse être bloquée sur l'organe qui la porte de façon très efficace et dans une position précise.
On pourait utiliser, à cet éffet, tout moyen clas sique, mais les moyens de blocage représentés aux fig. 7 et 8 sont particulièrement avantageux. Dans ces figures, la vis 16 comporte, en son centre, un trou taraudé 16a dont le pas est de préférence diffé rent de celui du filet de la vis. Elle présente égale ment, dans son extrémité extérieure, une cavité 16b dont les parois sont munies de fentes 16c.
La cavité 16b reçoit un ressort de blocage 17 dont la tige 17a passe dans l'une des fentes 16c et dont la queue 17b est engagée dans un trou 18 foré dans le prolongement 8b. Ce dernier présente une série de trous de ce genre, de façon à assurer la latitude de réglage voulue et comporte une cuvette 8c servant au logement du ressort. Ce dernier est maintenu en place par une vis 19 engagée dans le trou taraudé 16a.
Au lieu des trous de blocage 18, on pourrait pré voir des crans 20 ou 21, comme représenté sur la fig. 9.
On peut simplifier le dispositif qui vient d'être décrit en supprimant le coulisseau 9 et sa vis de réglage 6, le réglage du couple limite se faisant alors uniquement au moyen de la vis 16. On peut munir la came 14 d'un nombre de bossages différant de deux et on peut, également, prévoir plusieurs lames 1.
La fig. 10 représente justement une variante dans laquelle sont prévues plusieurs lames 1.
Dans ce cas, l'arbre 12 se termine par un pla teau 22, dans lequel est montée l'extrémité 7 de la vis 6 servant au réglage du coulisseau 9.
Différents moyens peuvent être envisagés pour faire agir le plateau 22 sur les lames 1.
Comme représenté sur la partie inférieure de la fig. 10, le plateau 22 peut comporter des bossages 23 entre lesquels s'engage une certaine portion 24 de l'extrémité de la lame correspondante, la longueur de la portion 24 étant déterminée de telle sorte que la lame échappe au plateau pour la valeur de la flèche déterminée. Les bossages peuvent également être constitués par des billes 25, comme illustré sur la partie supérieure du dessin, maintenues dans des al véoles 25a du plateau par une contreplaque 26, billes qui font saillie de la valeur 24 par rapport à l'extré mité des lames.
Le plateau 22 est buté par un écrou 27 vissé dans la paroi du corps 3 et qu'une vis 28 engagée dans un trou 27a et vissée dans un trou taraudé 29 du corps 3 maintient en position.
Plusieurs trous 27a ou 29 peuvent être prévus pour permettre le rattrapage du jeu ainsi qu'un ré glage complémentaire.
Dans la forme d'exécution représentée sur la fig. 11, la lame 1 est encastrée en 2 dans le corps 3 et attaquée en bout par une came 14 portée par l'arbre 12. Les pièces 3 et 12 sont convenablement centrées par des paliers ou roulements appropriés de façon à pouvoir tourner l'une par rapport à l'autre.
Il est évident que l'utilisation du dispositif décrit n'est pas limitée aux outils, mais qu'il pourra être uti lisé dans n'importe quel genre de transmission et que ses effets peuvent ne pas se borner à rompre la liai son cinématique entre deux organes mais déclencher ou enclencher toute espèce de mécanisme, par exem ple un mécanisme de sûreté.
Device intended to limit the torque transmitted to a member driven by a driving member Known types of torque limiting devices are imprecise, unreliable and difficult to adjust.
The present patent comprises a device intended to limit the torque transmitted to a member driven by a driving member which does not have these drawbacks and which, moreover, is of very simple design.
This device is characterized by the fact that it includes, coupling them. two members, at least one flexible blade embedded in one of the members and the free end of which bears against a cam surface integral with the other member, such that the blade flexes as a function of the torque transmitted and escapes the cam by breaking the kinematic link between the two members when its deflection reaches a determined value.
We know that the deflection taken by an embedded blade under the effect of a determined force is inversely proportional to its moment of inertia and proportional to the cube of the length which separates the point of application of the force from. the embedding section.
By causing the member, such as a rotary shaft, which receives or transmits the torque to be limited, to act on a blade of determined characteristics, the arrangement being such that said shaft is released by the blade when the latter has reached an arrow also determined, it is therefore possible, in a very simple manner, to limit the torque transmitted to this shaft or received by it.
In addition, by varying the length which separates the point of application of the force from the castration section of the blade, it is possible to adjust the value of the force for which the kinematic connection between the driving organ and the driven organ ruptures. It is also possible to determine the law of variation of the section of the blade so as to obtain, for example, a linear law between the torque for which the blade takes a given deflection and the distance which separates the point of application of the torque from the recess section.
The device may also include means intended to allow the play that may occur between its various elements to be taken up and to provide additional adjustment.
The claimed device is capable of multiple uses. In particular, it will be used with great advantages in torque tools such as screwdrivers, etc.
The appended drawing represents, by way of example, two embodiments and variants of the device.
Fig. 1 is a schematic view illustrating the bending of a blade embedded at one of its ends. Fig. 2 is a diagram showing the value of the force necessary to bend a fixed amount a recessed blade as a function of the length of this blade.
Fig. 3 is a view in longitudinal section of the first embodiment.
Fig. 4 is a sectional view along the line IV-IV of FIG. 3.
Fig. 5 is a sectional view along V-V of FIG. 3, the cam occupying a position different from that in which it is placed in FIG. 4. FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a variant of the embodiment shown in FIGS. 3 to 5.
Figs. 7, 8 and 9 are partial views on a large scale, respectively in section and in plan, showing means for locking the adjustment screw and a variant of these means. Fig. 10 is a partial view in longitudinal section showing two variants of the cam. Fig. 11 is a cross-sectional view of the second embodiment.
We know that, when an elastic strip 1, embedded in a support 2, is subjected to a force P perpendicular to its axis and applied at a distance <I> l </I> from the embedding section <I> s, </I> the deflection f which this blade takes under the effect of the force P can be calculated by means of the formula E being the modulus of elasticity of the blade
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and I its moment of inertia with respect to the bending axis.
If we assume that the arrow has a constant value, we can draw from the previous relation
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and, if we also assume that the blade has a constant section
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We can therefore vary the force which causes a determined bending of the blade by varying 1, that is to say the distance separating the point of application of the force from the embedding section.
It is also possible to determine the law of variation of the moment of inertia of the section of the blade, as a function of 1, so that P is a linear function l if f is constant. It is thus possible to facilitate the adjustment of the force P when the latter has a high value, which would not be convenient with a blade of constant section because, then, as shown in the diagram of FIG. 2, the curves f = constant are asymptotic to the P axis.
This diagram represents curves <I> f </I> l <I>, f </I> z corresponding to a blade with constant section and lines f <B> l, </B> f'2 corresponding to a blade whose section has been determined in such a way that the force P is proportional to 1.
It is possible to choose, between the various curves f1 and f ,, the useful range P, P2 to which correspond, on one of the curves f, the values <B> Il </B> and 1. determining the points Al and A2 for a blade of section given in Al and A2. It is then sufficient if one wishes a linear variation of P = f (@ to vary I.
The device shown in FIG. 3 is intended to limit the torque transmitted by the rod of a torque screwdriver to its head. It comprises a blade 1 embedded in a support 2 housed in the cylindrical body 3 and held in place by a threaded washer 4; the support 2 abuts on a shoulder 3a of the body 3. In the support 2 is mounted the rod 5 of a screw 6 whose end 7 can turn in a bearing 8, fitted into the body 3, the blade 1 through this bearing through an opening 8a, large enough for the blade to flex freely.
In the body 3 is mounted a slider 9 engaging the screw 6 by a threaded bore 9a and which has a slot 9b in which the blade 1 can slide with gentle friction. The blade is here assumed to have a constant section. The slider 9 can be moved longitudinally in the body 3 by means of an operating button 10 carried by the screw 6. The length separating the free end of the blade from the effective fitting section is thus varied. s, located where the blade exits the slide.
The second end of the body 3 contains a bearing 11 screwed into the inlet of the body and abutting on a shoulder 3b thereof.
This bearing carries a shaft 12 held in position in the bearing 11 by a nut 13.
This shaft 12 is manufactured with the screwdriver shank, while its head, not shown, is integral with the body 3.
On its inner end 12a, the shaft 12 carries a cam 14 blocked by a nut 14a. This cam (fig. 4 and 5) has two diametrically opposed bosses 15, which can come into contact with the end 1a of the blade 1.
As shown in fig. 5, when the cam 14 exerts, by one of these bosses 15, a force P on the blade 1, the latter flexes until the moment when the torque exerted by the shaft gives the blade sufficient bending for the boss 15 escapes this blade.
The torque is then equal to the product P X <I> r, r </I> being the distance which separates the axis of the shaft from the apex of the boss and P the force exerted on the blade.
When the boss 15 thus escapes the blade, the kinematic connection is broken between the shank and the head of the screwdriver. This results in a trigger indicating that it is no longer necessary to act on the tool.
By moving the slide 9, the value of the force P for which the determined deflection is reached is varied, and consequently the limited torque P X r.
The value of this torque can be identified by virtue of the position of the slide in the housing or even by virtue of the angular position of the control button 10. This position can be measured with precision, for example by means of a vernier, which provides a very precise adjustment.
In the foregoing, it was implicitly assumed that the blade moved, under the action of the cam 14, tangentially with respect to the latter, so that it could not move away from the cam in the direction of the arrow F in fig. 5. In order for the blade to move effectively in this way, an adjusting screw 16, on which the back of said blade rests, is screwed into an extension 8b of the bearing 8. This screw allows, in addition, a on the one hand, to take up the play due to the wear of the various parts and, on the other hand, to carry out a very precise complementary adjustment of the value of the limit torque while leaving the blade a greater or lesser degree of freedom in the direction of the arrow F.
Fig. 6 shows a blade 1, the section of which is variable so as to establish a linear relationship between the limit torque and the length which separates the point of application of the force P from the embedding section s.
Since the variation in said length is obtained by moving the slide, the variation in the section of the blade is only effected by varying one of the dimensions, in this example in the plane of the drawing, 'thickness of the blade remaining constant and equal to the width of the slot 9b of the slide. The blade is also stopped by a screw 16 as in the previous example.
In all cases, it is essential that the screw 16 can be blocked on the member which carries it very effectively and in a precise position.
Any conventional means could be used for this purpose, but the locking means shown in FIGS. 7 and 8 are particularly advantageous. In these figures, the screw 16 comprises, in its center, a tapped hole 16a, the pitch of which is preferably different from that of the thread of the screw. It also has, in its outer end, a cavity 16b whose walls are provided with slots 16c.
The cavity 16b receives a locking spring 17 whose rod 17a passes through one of the slots 16c and whose tail 17b is engaged in a hole 18 drilled in the extension 8b. The latter has a series of holes of this kind, so as to ensure the desired adjustment latitude and comprises a cup 8c serving to accommodate the spring. The latter is held in place by a screw 19 engaged in the threaded hole 16a.
Instead of the locking holes 18, we could see notches 20 or 21, as shown in FIG. 9.
The device which has just been described can be simplified by eliminating the slide 9 and its adjustment screw 6, the limit torque adjustment then being done only by means of the screw 16. The cam 14 can be provided with a number of bosses differing from two and it is also possible to provide several blades 1.
Fig. 10 precisely represents a variant in which several blades 1 are provided.
In this case, the shaft 12 ends in a plate 22, in which is mounted the end 7 of the screw 6 serving to adjust the slide 9.
Different means can be envisaged for making the plate 22 act on the blades 1.
As shown in the lower part of FIG. 10, the plate 22 may include bosses 23 between which a certain portion 24 of the end of the corresponding blade engages, the length of the portion 24 being determined such that the blade escapes the plate for the value of the determined arrow. The bosses can also be formed by balls 25, as illustrated in the upper part of the drawing, held in the alveoli 25a of the plate by a backing plate 26, balls which protrude by the value 24 from the end of the blades. .
The plate 22 is abutted by a nut 27 screwed into the wall of the body 3 and that a screw 28 engaged in a hole 27a and screwed in a tapped hole 29 of the body 3 maintains in position.
Several holes 27a or 29 may be provided to allow the play to be taken up as well as additional adjustment.
In the embodiment shown in FIG. 11, the blade 1 is embedded in 2 in the body 3 and driven at the end by a cam 14 carried by the shaft 12. The parts 3 and 12 are suitably centered by appropriate bearings or bearings so as to be able to rotate one. compared to each other.
It is obvious that the use of the device described is not limited to tools, but that it can be used in any kind of transmission and that its effects may not be limited to breaking the link between its kinematics. two parts but trigger or engage any kind of mechanism, for example a safety mechanism.