Outil de choc rotatif La présente invention a pour objet un outil de choc rotatif. Elle concerne en particulier les clefs de choc rotatives.
L'outil constituant un objet <B>d</B>e la présente inven tion, comprenant une pièce d'entrée de couple, une pièce de sortie de couple et une pièce d'inertie annu laire, ces pièces pouvant tourner chacune par rapport aux autres autour d'un axe commun, la pièce de sor tie comportant des dents également espacées à sa circonférence, la pièce d'inertie portant un cliquet sollicité de manière à s'engager avec lesdites dents,
et un mécanisme à ressort et à came disposé entre la pièce d'entrée et la pièce d'inertie et actionné lors d'un mouvement de dépassement angulaire de la pièce d'entrée relativement aux deux autres pièces pour produire l'échappement et 'le réengagement gé nérateur de choc du cliquet par rapport aux dents, est caractérisé en ce que les trois pièces susdites et le ressort sont disposés symétriquement autour dudit axe commun,
et en ce que la pièce d'entrée est tubulaire et présente des surfaces de paliers supportant res pectivement la pièce de sortie et la pièce d'inertie dans leur mouvement autour de l'axe.
Un tel outil peut être entraîné à volonté par un arbre de commande, par exemple par l'intermédiaire d'un mandrin monté -sur un arbre, ou par un disposi tif actionné à la main, par exemple une poignée ou une manivelle amovible, ou par un convertisseur de mouvement comprenant une pièce de sortie rotative.
Les surfaces extérieures générales de l'outil peuvent être cylindriques et unies, de manière que l'outil puisse être utilisé sans danger à des vitesses relativement élevées quand il est entraîné par un moteur.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'outil objet de l'invention. La fiz 1 en est une vue en élévation. La fig. 2 est une vue par-dessous, à plus grande échelle, correspondant à la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe selon 3-3 de la fig: 2. La fig. 4 est une coupe selon 4-4 de la fig. 3. La fig. 5 est une vue d'un organe que comprend cette forme d'exécution.
L'outil 1 comprend une tête d'outil T constituant un arbre de sortie central et portant à sa partie inter- médiaire une roue à rochet 1 de plus grand diamètre que le reste de la tête,
des parties cylindriques 2 et 3 alignées sur l'axe L d'une pièce soumise à l'outil. Les parties extrêmes 4 et 6 sont de .section carrée réduite.
Les parties 4 et 6 sont destinées à engager la pièce de manière interchangeable (par exemple une pièce de fixation filetée, afin de la serrer ou de la desserrer), à l'aide de douilles amovibles, par exemple une douille H représentée à la fig. 1, quand la tête T peut être alignée avec la pièce, ou une pièce de décalage O (fig. 3)
si l'axe L de l'outil (par exemple par suite d'une absence de jeu de la pièce) ne peut pas être aligné avec l'axe de la pièce (par exemple l'axe L' de la fig. 3).
Le couple d'entrée de l'outil 1 peut être appliqué à volonté à l'une ou l'autre de ses extrémités oppo sées, par l'intermédiaire d'une unité d'entrée D tubu laire rigide. L'unité D comprend un tambour 8 com portant des prolongements 45 et 45' opposés axiale ment, destinés à recevoir le couple d'entrée et for mant des douilles 8a et 8b.
Ces douilles sont montées rotativement sur les parties 2 et 3 de la tête T pour permettre à l'unité D et à la tête de l'outil de tourner librement l'une par rapport à l'autre. Le corps prin cipal 16 du tambour 8 contient une pièce d'inertie annulaire W et, au-dessus de cette pièce, un organe élastique S.
Les douilles 8a -et 8b du tambour 8 constituent des paliers pour un bloc principal 17 de la pièce d'inertie W, les surfaces de palier étant cons- tituées par les surfaces circulaires externes 8d et 8b' des douilles. Le bloc 17 comporte un prolongement tubulaire 17a solidaire dudit bloc et susceptible de tourner sur la douille 8a qui s'étend dans le tam bour 8.
Si l'organe élastique S était constitué par un res sort à lame formant une spirale unique, il produirait une poussée latérale notable et indésirable sur les sur faces de palier entre l'unité D et la pièce d'inertie W.
Il est donc préférable d'utiliser au moins deux res sorts fixés à leurs -extrémités opposées à des éléments associés de l'outil, à 1800 l'un de l'autre, ou à d'au tres distances égales si on utilise plus de deux res- sorts. L'organe élastique S (fia. 5) comprend deux ressorts Sx et Sy disposés, pour des questions d'en combrement, dans un plan commun normal à l'axe L.
Les deux ressorts sont, en fait, enroulés ensemble et connectés en des positions opposées à la pièce d'inertie rotative, comme on le voit en comparant les fia. 3 et 5.
Les ressorts Sx et Sy sont connectés entre un manchon 24 monté dans le tambour 8 -et pouvant tourner dans ce dernier et le prolongement tubulaire 17a de la pièce d'inertie. Ce prolongement 17a présente deux fentes axiales diamétralement op posées dont l'une, 17b, est visible à la fia.
3, desti nées à recevoir les extrémités repliées vers l'intérieur des ressorts Sx et Sy.
Le corps principal 16 du tambour 8 comprend, dans la position représentée à la fia. 3, une paroi supérieure 14 et une paroi inférieure 15, la paroi 14, dans l'exemple représenté, étant fixée au bloc princi pal 16 du tambour 8 W par des vis 11.
Comme la douille 8a du tambour 8 s'étend sur une longueur notable vers l'intérieur depuis la paroi 14 du tam bour, afin de laisser l'espace axial nécessaire pour loger l'organe élastique S, la douille 8a doit être d'une pièce avec la paroi 14 ou, comme représenté, jointe rigidement à cette paroi par une soudure ou un brasage 14'.
La douille 8b, qui porte trois cames 42 destinées à permettre l'échappement de cliquets, comme on le verra plus loin (fia. 4), ainsi que les surfaces de palier 8b' pour la pièce d'inertie W, cons titue une pièce séparée du tambour et de l'unité D reliée à la paroi 15 par une soudure ou un brasage 15'.
La construction décrite ci-dessus évite des dé formations tendant à gêner le mécanisme à rochet ou à empêcher le libre mouvement angulaire de l'unité d'entrée D, de la tête T constituant l'arbre de sortie et de la pièce d'inertie W.
Des dispositifs de mise en place initiale et de limitation du mouvement angulaire, constitués par des chevilles 20 et des fentes eirconfémentielles 21, sont opposés l'un à l'autre (fia. 3), les chevilles étant portées par la paroi 15 du corps 16 et les fentes 21 taillées dans le bloc 17.
Les fentes 21 présentent des butées non représentées disposées symétriquement, contre lesquelles les chevilles 20 sont maintenues par la force initiale de l'organe élastique quand l'outil n'est pas en usage, et permettent, par la roue à ro chet 1 à douze dents, un mouvement angulaire de l'unité d'entrée D relativement à la pièce d'inertie W d'un peu plus de 301, à partir de la position initiale.
Le réglage de la force de l'organe élastique S et l'indication des diverses positions de réglage sont assurés (fia. 1, 2 et 3) par une vis radiale 50 vissée dans le manchon 24 et s'étendant vers l'extérieur à travers une fente périphérique 51 taillée dans la paroi du corps 16, de manière que la position de la vis 50 par rapport à une graduation externe gravée sur le tambour (fia. 1) indique la position de réglage.
La tige de la vis 50 s'étend à travers un trou percé dans une plaque arquée 52 qui s'appuie confire un épaule ment 53 (fia. 1 et 3) adjacent à la partie supérieure du corps 16, de plus forte épaisseur que le reste du corps.
La plaque 52 couvre la fente 51 dans toutes les positions de la vis 50. Afin de faciliter le réglage des organes 24, 50 et 52, la plaque 52 comporte un rebord 54 à l'une de ses extrémités (fia.
2) qui peut être engagé par une clef ou tout autre outil. Le man chon 24, en tant que moyen pour maintenir toute mise en place désirée du mécanisme à ressorts, est serré dans son logement 26 entre le corps 16 et la paroi 14 quand les vis 11 sont vissées pour main tenir cette paroi en place. Cependant, la vis 50 peut serrer la plaque 52 et le manchon 24 contre le corps 16 dans des directions radiales opposées afin de maintenir la position de réglage.
Le mécanisme à cames et à ressorts (fia. 2 à 5) comprend trois cliquets 35 coopérant chacun avec l'une des cames 42 formées sur la bride de la douille 8b (fia. 4) entre les surfaces de palier circulaires 8b'.
Les cliquets 35 sont maintenus en place pour pouvoir pivoter contre l'action des ressorts 40 uni quement par les parois d'une cavité 36 (fia. 2 et 3), une extrémité de chaque cliquet étant semi-cylindri- que et constituant un pivot dans la partie correspon dante de sa cavité.
L'autre extrémité du cliquet est proche d'une surface arquée de la cavité, concentri que à l'axe de pivotement effectif. Les bords des cli- quets 35 éloignés de la paroi 15 .(bords supérieurs quand l'outil -est dans la position représentée à la fia.
3) sont disposés au-dessous de certaines parties de l'ensemble rotatif (bloc 17 et prolongement 17a), de sorte que les cliquets ne peuvent pas sortir des cavités 36 quand l'outil I est inversé ou placé dans une position autre que celle représentée aux fia. 1 et 3.
Les cames 42 sont établies de manière que pen dant le mouvement angulaire légèrement supérieur à 300 entre l'unité d'entrée D et la pièce d'inertie W (dans le sens indiqué par la flèche à la fia. 2), il se produise un échappement et par conséquent un choc des cliquets 35 sur des surfaces 38 successives de la roue à rochet par suite de l'énergie emmagasinée dans l'organe élastique S,
puis un basculement des cliquets 35 pour libérer l'énergie emmagasinée et produire les chocs sur l'outil.
Des prolongements axiaux 45, 45' des douilles 8a et 8b, destinés à recevoir le couple d'entrée, sont hexagonaux (fia. 1 et 2) de manière à pouvoir s'en- gager avec une clef ou tout autre outil. Si les faces latérales extérieures de ce prolongement ont une autre forme, cylindrique par exemple, comme il est néces saire pour leur engagement par le collet ou le man drin d'un outil de commande,
l'application manuelle du couple d'entrée pour serrer et desserrer les pièces de fixation ou pour -réaliser un autre travail doit être effectuée par l'emploi d'une clef 56 comportant des goujons 57 susceptibles de s'engager dans des trous 5 8 percés dans les parois 14 et 15.
Nous allons décrire le fonctionnement usuel de l'outil décrit. Supposons que l'outil de choc soit com mandé par une clef 46, 47 engagée avec une extré mité hexagonale 45 de l'outil (fig. 1). Un écrou, par exemple, non représenté à la fig. 1, engagé par la douille H montée de manière amovible sur l'extré mité carrée 6 de l'outil, sera soumis à une force de serrage au cours du fonctionnement de l'outil dans le sens indiqué précédemment et si cet écrou pré sente un filet à droite.
Après que l'écrou a été vissé d'une certaine quantité, l'application subséquente d'un couple,(sans à-coup et graduellement à la main) pour déplacer l'unité d'entrée D, ne produit plus la rotation de l'écrou mais emmagasine l'énergie dans les ressorts pendant la période où l'unité d'entrée dé passe temporairement ou rattrape angulairement l'unité de sortie fixe T et l'éorou,. Celui-ci est brus quement serré plus avant quand les cames 42, dé placées par l'unité d'entrée relativement à la pièce d'inertie,
ont poussé les cliquets 35 hors d'engage ment des surfaces 38 de la roue à rochet. L'énergie du mécanisme à ressorts ainsi libérée accélère rapi dement la pièce d'inertie W, et par conséquent les cliquets 35,
jusqu'à ce que ces derniers heurtent les surfaces 38 suivantes. Quand l'outil 1 est renversé et que le sens d'entraînement (par exemple par l'ex trémité 45') est inversé, la production des chocs sur l'écrou se fat essentiellement par les mêmes opéra tions que celles décrites ci-dessus.
Envisageons maintenant le fonctionnement décalé de l'outil. Si l'on veut appliquer la tête de l'outil T à une pièce de fixation filetée quand le jeu latéral est insuffisant pour qu'on puisse utiliser un prolon gement axial -tel que la douille H pour relier l'extré mité carrée 4 ou 6 à ladite pièce, on peut utiliser la pièce de décalage O (fig. 3) pour transmettre les chocs à la pièce.
La perte entre le couple d'entrée (le long de l'axe L) et le couple de sortie (le long de l'axe L') augmente quand la distance de décalage entre le centre de l'ouverture O' de la pièce O et le centre de l'extrémité carrée O" augmente. Pour loger l'outil de choc, cependant, cette distance n'est jamais assez grande pour entraîner une perte de couple inadmissible.
Si l'axe L' de la pièce de décalage O coupe une partie du corps de la pièce d'inertie W, comme il le fait quand l'outil I et la pièce O ont les dimensions relatives indiquées à la fig. 3, ou si l'extrémité externe de la pièce O est approximative ment à fleur de la surface périphérique du bloc rota tif 17, il existe ordinairement un jeu suffisant pour que l'outil de choc agisse efficacement et il n'y a pas de perte importante de couple (c'est-à-dire que la perte est inférieure à 50 %).
L'efficacité du couple de choc transmis par l'in- termédiaire de la pièce O (fig. 3) est pratiquement indépendante de la longueur des poignées de l'outil de choc (.-.i de leur orientation par rapport à la pièce, telle qL celle assurée par la clef 47 de la fig. 1,
parce que le couple de sortie de l'outil de choc résulte de l'inertie de la masse en rotation dans l'outil, et non directement de la force appliquée manuellement aux poignées de l'outil. L'outil I décrit quand il fonctionne par l'intermédiaire d'une pièce de décalage telle que la pièce O, doit, quand les chocs sont produits, être libre de se déplacer orbitalement autour<B>de</B> l'axe de la pièce soumise à l'outil.
La remise en place de l'ou til par rapport à cette pièce, par l'intermédiaire de la pièce O et/ou de la douille associée peut être néces saire, entre les chocs ou groupes de chocs successifs. La remise en place appropriée de la poignée ou des poignées est possible en utilisant des mécanismes à rochets simples.
Rotary impact tool The present invention relates to a rotary impact tool. It relates in particular to rotary impact keys.
The tool constituting an object <B> of </B> e the present invention, comprising a torque input part, a torque output part and an annular inertia part, these parts each being able to rotate by relative to the others around a common axis, the output part comprising teeth equally spaced around its circumference, the inertia part carrying a pawl biased so as to engage with said teeth,
and a spring and cam mechanism disposed between the input piece and the inertia piece and actuated upon angular overrun movement of the input piece relative to the other two pieces to produce the exhaust and 'the shock-generating re-engagement of the pawl with respect to the teeth, is characterized in that the aforementioned three parts and the spring are arranged symmetrically around said common axis,
and in that the input part is tubular and has bearing surfaces respectively supporting the output part and the inertia part in their movement around the axis.
Such a tool can be driven at will by a control shaft, for example by means of a mandrel mounted on a shaft, or by a device actuated by hand, for example a handle or a removable crank, or by a motion converter comprising a rotating output part.
The general exterior surfaces of the tool can be cylindrical and smooth, so that the tool can be used safely at relatively high speeds when driven by a motor.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the tool which is the subject of the invention. The fiz 1 is an elevation view. Fig. 2 is a view from below, on a larger scale, corresponding to FIG. 1.
Fig. 3 is a section on 3-3 of FIG: 2. FIG. 4 is a section on 4-4 of FIG. 3. Fig. 5 is a view of a member included in this embodiment.
The tool 1 comprises a tool head T constituting a central output shaft and carrying in its intermediate part a ratchet wheel 1 of larger diameter than the rest of the head,
cylindrical parts 2 and 3 aligned on the axis L of a part subjected to the tool. The end parts 4 and 6 are of reduced square section.
The parts 4 and 6 are intended to engage the part interchangeably (for example a threaded fastener, in order to tighten or loosen it), using removable sleeves, for example a sleeve H shown in fig. . 1, when the head T can be aligned with the workpiece, or an offset piece O (fig. 3)
if the axis L of the tool (for example due to a lack of play of the part) cannot be aligned with the axis of the part (for example the axis L 'in fig. 3) .
The input torque of the tool 1 can be applied at will to one or the other of its opposite ends, by means of a rigid tubular input unit D. Unit D comprises a drum 8 com carrying axially opposed extensions 45 and 45 ', intended to receive the input torque and forming sockets 8a and 8b.
These bushings are rotatably mounted on parts 2 and 3 of the T head to allow the D unit and the tool head to rotate freely with respect to each other. The main body 16 of the drum 8 contains an annular inertia part W and, above this part, an elastic member S.
The bushes 8a and 8b of the drum 8 constitute bearings for a main block 17 of the inertia part W, the bearing surfaces being formed by the outer circular surfaces 8d and 8b 'of the bushes. The block 17 comprises a tubular extension 17a integral with said block and capable of rotating on the sleeve 8a which extends into the drum 8.
If the resilient member S were made up of a re-sort with a blade forming a single spiral, it would produce a noticeable and undesirable lateral thrust on the bearing surfaces between the unit D and the inertia part W.
It is therefore preferable to use at least two res spells fixed at their opposite ends to associated elements of the tool, at 1800 from each other, or at other very equal distances if more than two springs. The elastic member S (fia. 5) comprises two springs Sx and Sy arranged, for reasons of size, in a common plane normal to the axis L.
The two springs are, in fact, wound together and connected in opposite positions to the rotating inertia piece, as seen by comparing the fia. 3 and 5.
The springs Sx and Sy are connected between a sleeve 24 mounted in the drum 8 -and rotatable in the latter and the tubular extension 17a of the inertia piece. This extension 17a has two diametrically opposed axial slits, one of which, 17b, is visible at the fia.
3, intended to receive the folded ends inwardly of the springs Sx and Sy.
The main body 16 of the drum 8 comprises, in the position shown in fia. 3, an upper wall 14 and a lower wall 15, the wall 14, in the example shown, being fixed to the main block 16 of the drum 8 W by screws 11.
As the sleeve 8a of the drum 8 extends over a significant length inward from the wall 14 of the drum, in order to leave the necessary axial space to accommodate the elastic member S, the sleeve 8a must be of part with the wall 14 or, as shown, joined rigidly to this wall by a weld or a brazing 14 '.
The bush 8b, which carries three cams 42 intended to allow the escape of pawls, as will be seen later (fia. 4), as well as the bearing surfaces 8b 'for the inertia part W, constitutes a part. separated from the drum and from the unit D connected to the wall 15 by welding or brazing 15 '.
The construction described above avoids deformations tending to interfere with the ratchet mechanism or to prevent the free angular movement of the input unit D, of the head T constituting the output shaft and of the inertia piece. W.
Devices for initial positioning and limiting the angular movement, constituted by pegs 20 and circumferential slots 21, are opposed to each other (fia. 3), the pegs being carried by the wall 15 of the body. 16 and the slots 21 cut in the block 17.
The slots 21 have stops, not shown, arranged symmetrically, against which the pins 20 are held by the initial force of the elastic member when the tool is not in use, and allow, by the rocker wheel 1 to twelve teeth, an angular movement of the input unit D relative to the inertia piece W of a little more than 301, from the initial position.
The adjustment of the force of the elastic member S and the indication of the various adjustment positions are ensured (fia. 1, 2 and 3) by a radial screw 50 screwed into the sleeve 24 and extending outwards to through a peripheral slot 51 cut in the wall of the body 16, so that the position of the screw 50 with respect to an external graduation engraved on the drum (fia. 1) indicates the adjustment position.
The shank of the screw 50 extends through a hole drilled in an arcuate plate 52 which rests on a shoulder 53 (fig. 1 and 3) adjacent to the upper part of the body 16, of greater thickness than the rest of the body.
The plate 52 covers the slot 51 in all positions of the screw 50. In order to facilitate the adjustment of the members 24, 50 and 52, the plate 52 has a flange 54 at one of its ends (fia.
2) which can be engaged by a key or any other tool. The sleeve 24, as a means to maintain any desired placement of the spring mechanism, is clamped in its housing 26 between the body 16 and the wall 14 when the screws 11 are screwed to hold this wall in place. However, the screw 50 can clamp the plate 52 and the sleeve 24 against the body 16 in opposite radial directions in order to maintain the adjustment position.
The cam and spring mechanism (fig. 2 to 5) comprises three pawls 35 each cooperating with one of the cams 42 formed on the flange of the sleeve 8b (fig. 4) between the circular bearing surfaces 8b '.
The pawls 35 are held in place in order to be able to pivot against the action of the springs 40 only by the walls of a cavity 36 (fia. 2 and 3), one end of each pawl being semi-cylindrical and constituting a pivot. in the corresponding part of its cavity.
The other end of the pawl is near an arcuate surface of the cavity, concentric with the effective pivot axis. The edges of the pawls 35 away from the wall 15. (upper edges when the tool is in the position shown in fig.
3) are arranged below certain parts of the rotary assembly (block 17 and extension 17a), so that the pawls cannot come out of the cavities 36 when the tool I is reversed or placed in a position other than that represented in fia. 1 and 3.
The cams 42 are set so that during the angular movement slightly greater than 300 between the input unit D and the inertia piece W (in the direction indicated by the arrow at fig. 2), it occurs an escape and consequently an impact of the pawls 35 on successive surfaces 38 of the ratchet wheel as a result of the energy stored in the elastic member S,
then a tilting of the pawls 35 to release the stored energy and produce the shocks on the tool.
Axial extensions 45, 45 'of sleeves 8a and 8b, intended to receive the input torque, are hexagonal (fia. 1 and 2) so as to be able to engage with a key or any other tool. If the outer side faces of this extension have another shape, cylindrical for example, as necessary for their engagement by the collar or the handle of a control tool,
the manual application of the input torque to tighten and loosen the fasteners or to carry out other work must be carried out by the use of a wrench 56 having studs 57 capable of engaging in holes 5 8 drilled in the walls 14 and 15.
We will describe the usual operation of the tool described. Suppose that the impact tool is controlled by a key 46, 47 engaged with a hexagonal end 45 of the tool (fig. 1). A nut, for example, not shown in FIG. 1, engaged by the sleeve H removably mounted on the square end 6 of the tool, will be subjected to a clamping force during the operation of the tool in the direction indicated above and if this nut presents a net on the right.
After the nut has been screwed in a certain amount, the subsequent application of torque, (smoothly and gradually by hand) to move the input unit D, no longer produces the rotation of the nut but stores the energy in the springs during the period when the input unit passes temporarily or angularly catches up to the fixed output unit T and the ou ,. This is abruptly tightened further when the cams 42, moved by the input unit relative to the inertia part,
have pushed the pawls 35 out of engagement with the surfaces 38 of the ratchet wheel. The energy of the spring mechanism thus released rapidly accelerates the inertia piece W, and consequently the pawls 35,
until they hit the next 38 surfaces. When the tool 1 is reversed and the direction of drive (for example through the end 45 ') is reversed, the production of the shocks on the nut is caused by essentially the same operations as those described above. .
Now consider the staggered operation of the tool. If you want to apply the head of the tool T to a threaded fastener when the side play is insufficient to use an axial extension - such as the sleeve H to connect the square end 4 or 6 to said part, one can use the offset part O (FIG. 3) to transmit the shocks to the part.
The loss between the input torque (along the L axis) and the output torque (along the L 'axis) increases as the offset distance between the center of the opening O' of the part O and the center of the square end O "increases. To accommodate the impact tool, however, this distance is never large enough to cause unacceptable loss of torque.
If the axis L 'of the offset part O intersects a part of the body of the inertia part W, as it does when the tool I and the part O have the relative dimensions shown in fig. 3, or if the outer end of part O is approximately flush with the peripheral surface of rotary block 17, there is usually sufficient clearance for the impact tool to act effectively and there is no large loss of torque (i.e. loss is less than 50%).
The effectiveness of the shock torque transmitted through the part O (fig. 3) is practically independent of the length of the handles of the impact tool (.-. I of their orientation with respect to the part , such as that provided by the key 47 of fig. 1,
because the impact tool's output torque results from the inertia of the rotating mass in the tool, not directly from the force applied manually to the tool handles. Tool I described when operating through an offset part such as part O must, when shocks are produced, be free to move orbitally around the <B> </B> axis of the part subjected to the tool.
It may be necessary to replace the tool with respect to this part, via the part O and / or the associated socket, between successive shocks or groups of shocks. Proper repositioning of the handle or handles is possible using simple ratchet mechanisms.