EP3842184A1 - Clé à choc à mécanisme d'impact - Google Patents

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Publication number
EP3842184A1
EP3842184A1 EP20214371.5A EP20214371A EP3842184A1 EP 3842184 A1 EP3842184 A1 EP 3842184A1 EP 20214371 A EP20214371 A EP 20214371A EP 3842184 A1 EP3842184 A1 EP 3842184A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
impact
rotation
axis
striking
impact mechanism
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20214371.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Rémi BEGUIN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Georges Renault SAS
Original Assignee
Georges Renault SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Georges Renault SAS filed Critical Georges Renault SAS
Publication of EP3842184A1 publication Critical patent/EP3842184A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B21/00—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose
    • B25B21/02—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose with means for imparting impact to screwdriver blade or nut socket
    • B25B21/026—Impact clutches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • B25B23/147—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for electrically operated wrenches or screwdrivers
    • B25B23/1475—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for electrically operated wrenches or screwdrivers for impact wrenches or screwdrivers

Definitions

  • the field of the invention is that of the design and manufacture of screwing / unscrewing (or tightening / loosening) devices by impacts.
  • the invention relates in particular, but not exclusively, to impact wrenches, and more particularly to impact wrenches with an impact mechanism.
  • Impact screwing / unscrewing devices such as impact wrenches, are commonly used in various fields, in particular in automobile garages and for industrial maintenance.
  • These tools are mainly used for dismantling mechanical components on vehicles or machines. They can also be used for the assembly or reassembly of certain components.
  • the components, tightened or loosened by the use of impact wrenches, are more or less clean and / or oxidized.
  • intervention spaces can be cramped, difficult to access and cluttered with other potentially injurious and poorly lit components.
  • Patent documents US3661217 and US4287956 describe examples of pneumatic impact wrenches with a rebounding impact mechanism.
  • impact wrenches with a rebounding impact mechanism generally include a motor (pneumatic or electric) with a rotor and a stator, an impact mechanism driven by the rotor of the motor and an output square, also called an output shaft, capable of cooperating with a component to be tightened / loosened.
  • the impact mechanism comprises a striking system comprising in particular a striking element, such as a hammer for example, driven in rotation by the rotor and capable of colliding with the outlet square to generate shocks.
  • a striking element such as a hammer for example
  • the striking system is driven by the motor. During this rotation, the impactor is caused to collide with the exit square. At each collision, the impact mechanism transmits in a shock a torque to the output square which drives the screw / unscrew member in rotation.
  • the motor rotor rotates in the opposite direction to that for which the motor is supplied. Then, the motor is then re-accelerated in the direction of the screwing / unscrewing operation so as to cause the impact mechanism to again transmit a torque to the output square. The cycles are thus repeated to carry out the screwing / unscrewing operation until its completion.
  • the figure 9 schematically shows the arrangement of the motor, the impact mechanism and the output square of an impact wrench with a rebounding impact mechanism.
  • the impact wrench 1000 arranged in a reference X, Y, Z, comprises a housing 1001, also called casing, inside which is arranged a mechanical system composed of a motor 1002 (pneumatic or electric) and a impact mechanism 1003 driven by this motor 1002. Furthermore, the mechanical system is movable in rotation relative to the casing 1001. More precisely, this mechanical system is coupled to the casing 1001 by pivot connections, formed by bearings 1001 1 , 1001 2 , 1001 3 , allowing this assembly to be movable in rotation along the axis of rotation AR oriented along the Z axis of the mark.
  • the impact mechanism 1003 also carries an output square 1004 oriented along the axis of rotation AR.
  • the motor 1002 generates forces on the housing 1001, corresponding to the motor torque, symbolized by the spring 1005.
  • figure 10 which is a schematic representation of the mechanical system, theoretically illustrates, for reasons of clarity, the distribution of the forces of the mechanical system on a bearing of the housing during an impact phase. Obviously, in the presence of a plurality of bearings, the forces of the mechanical system are distributed over all of the bearings.
  • FIGS. 11A to 11B are representations, in perspective and schematic respectively, of a Maurer-type "Single Hammer” rebounding impact mechanism.
  • a Maurer 1100 type "Single Hammer” rebounding impact mechanism comprises a cage 1101, intended to be driven in rotation by a motor, a hammer 1102, placed in the cage 1101 and driven in rotation by the latter through of rods 1103.
  • Such an impact mechanism 1100 further comprises an output square 1104 having a strike receiving element 1104 1 , also called an anvil, having a strike receiving surface.
  • the striking receiving element 1104 1 is intended to be located opposite a striking element 1102, also called a hammer, having a striking surface.
  • the impactor 1102 is further configured to be in sliding contact with the output square 1104.
  • Such an arrangement of the components of the impact mechanism 1100 allows the impactor 1102 to be collided against the impactor. impact receiving element 1104 1 once per revolution of impactor 1102.
  • the figures 12A and 12B are representations, in perspective and schematic respectively, of an impact wrench fitted with a Maurer-type "Twin Hammer” rebounding impact mechanism.
  • a Maurer 1200 type "Twin Hammer” rebounding impact mechanism is distinguished from a Maurer type “Single Hammer” rebounding impact mechanism by the implementation, in the 1201 cage, of two 1202A impactors, 1202B diametrically opposed and offset with respect to each other, that is to say arranged on separate planes.
  • the two striking elements 1202A, 1202B are rotated symmetrically with respect to the output square 1204.
  • impact wrenches with a rebounding impact mechanism whether of the pneumatic type or of the electric type, generate, by the presence of known impact mechanisms, a high level of vibrations perceived by the machine. user.
  • vibrations are harmful and present a risk for the user.
  • vibrations can in particular cause diseases, such musculoskeletal disorders (tendonitis for example), vascular disorders (secondary Raynaud's syndrome for example), disorders of the nervous system (loss of sensitivity and / or dexterity for example) , etc.
  • the objective of the proposed technique is in particular to provide an effective solution to at least some of these various problems.
  • an objective of the proposed technique is to optimize impact wrenches with an impact mechanism.
  • the objective of the proposed technique is to provide an impact wrench with an impact mechanism which, during the impact phase in particular, reduces or even eliminates the level of vibrations perceived by the device. user of such a key.
  • an objective of the proposed technique is, according to at least one embodiment, to provide such an impact wrench which is simple in design and / or simple to use.
  • Another objective of the proposed technique is, according to at least one embodiment, to provide such an impact wrench which is light and / or compact.
  • anti-vibration means having such a configuration makes it possible, for impact mechanisms fixed in translation along their axis of rotation and comprising a striking system generating a strike at most once per revolution thereof, to reduce, or even eliminate, at least during the impact phase, the level of vibrations perceived by the user at a lower cost. This therefore results in a reduction in the risk of the appearance of diseases, or of discomfort, caused by such vibrations and therefore by an improvement in the comfort of use of the screwing / unscrewing tool.
  • the anti-vibration means can be implemented in transverse engagement systems allowing, thanks to the rebound, more than one revolution of acceleration between two impacts, and therefore more energy per impact, as can in particular be the case in impact mechanisms of the “Maurer” type.
  • this configuration allows the impact system to also be dynamically balanced during acceleration phases, followed between two successive impact phases, and rotation phases.
  • the anti-vibration means make it possible to reduce, or even eliminate, the level of vibrations perceived by the user for all of the operating phases of the screwing / unscrewing tool and not only during the impact phase. This results in an overall improvement in the comfort and experience of using such a screwdriver / unscrew tool. As a result, the risk of disease, or discomfort, caused by vibrations is further minimized.
  • said striking system comprises at least three striking elements having identical cross sections in a plane essentially perpendicular to said axis of rotation, and in that said at least three striking elements constitute said anti-vibration means.
  • cross section is meant a section in a plane normal to the axis of rotation of the impact mechanism.
  • said central striking element comprises at least two elementary central striking elements juxtaposed, the sum of the thickness along said axis of said central striking elements being equal to said total thickness value.
  • said anti-vibration means comprise at least one counterweight arranged in the impact mechanism, said at least one counterweight being configured to cancel radial forces on said axis of rotation induced by said at least one impactor and by said at least one strike receiving element.
  • Such a counterweight constitutes a simple implementation solution making it possible to reduce, or even eliminate, during the impact phase, the level of vibrations perceived by the user at a lower cost.
  • such counterweights can be attached, via appropriate fixing means, to existing impact mechanisms.
  • said at least one counterweight arranged in the impact mechanism, said at least one counterweight being positioned at 180 °, along the axis of rotation of the impact mechanism, of said at least one strike and said at least one strike receiving element.
  • the proposed technique (detailed below) is intended to be implemented in impact wrenches whose impact mechanism has these two cumulative technical characteristics. In other words, these two technical characteristics constitute prerequisites for the proposed technique.
  • the inventor of the present application has identified a new and inventive technique making it possible, for the types of impact mechanisms satisfying the prerequisites mentioned above, to minimize or even reduce remove, the level of vibrations perceived by the user.
  • Such a configuration makes it possible to eliminate all or part of the undesirable external forces generated by the impact mechanism. This results in a reduction, or even elimination, of the level of vibrations perceived by the user during the operation of an impact wrench in accordance with the proposed technique.
  • the inventor of the present application has identified two cumulative criteria allowing, when they are satisfied, to minimize, or even eliminate, the level of vibrations perceived by the user.
  • the inventor of the present application has therefore established that by positioning the center of gravity G of the mechanical system on the axis of rotation Z , acceleration a G of the mechanical system at this point is, on impact, zero. This results in the removal of the reaction force F and therefore by a decrease in the level of vibration perceived by the user. This reasoning applies to each level retaining the mechanical system.
  • the inventor of the present application has found that the portion M z of the moment of the portion of the housing retaining the retaining the mechanical system M along the axis Z is low, because it corresponds to the friction in the bearing, and therefore negligible.
  • the inventor of the present application has therefore established that in order to reduce, or even eliminate, the level of vibrations perceived by the user, the reactions M x and M y , corresponding to the reactions of the moment M along the axes X and Y respectively, must be reduced or even eliminated.
  • the inventor of the present application has therefore established that by defining, during the impact, the axis of rotation Z as the main axis of inertia of the system, the products of inertia J xz and J yz , and therefore the associated reactions M x and M y , are reduced, or even eliminated.
  • the inventor of the present application has observed that the rotors of the motors, whether electric or pneumatic, exhibit substantially a symmetry along their respective axis of revolution and therefore of the axis of rotation. Z . Therefore, the center of gravity of the rotor is initially positioned on, or near, the axis of rotation. Z which itself constitutes a main axis of inertia.
  • each component of the impact mechanism must satisfy these two criteria, namely to position the center of gravity of the impact mechanism on the axis of rotation of the latter and to have the axis of rotation as a main axis of inertia of the impact mechanism.
  • the figures 1 to 3 are schematic representations of examples of rebounding impact mechanisms of Maurer type according to a first embodiment of the proposed technique.
  • the principle of this first embodiment consists in implementing, in the impact mechanism, one or more counterweights, forming the anti-vibration means, configured so that, during an impact, the center of gravity of the impact mechanism is substantially positioned on its axis of rotation, and that the axis of rotation of the impact mechanism is substantially one of its main axes of inertia.
  • the impact mechanism comprises at least one diametrically opposed counterweight, that is to say positioned at 180 °, of the impactor, relative to the axis of rotation of the impact mechanism.
  • the counterweight and the impactor are at least partially arranged in the same plane transverse to the axis of rotation of the impact mechanism (plane normal to this axis of rotation).
  • the figure 1 illustrates a first example of the first embodiment of the proposed technique applied to a rebounding impact mechanism of the “Maurer Single Hammer” type.
  • a rebounding impact mechanism of the “Maurer Single Hammer” type 110 arranged in a reference X, Y, Z, comprises a cage 111 inside which is mounted movable in rotation, by means of a portion of retainer 111 1 , an output square 112.
  • the rebounding impact mechanism of the “Maurer Single Hammer” type 110 is also mounted mobile in rotation, via bearings 110 1 , inside the casing 100 of the impact wrench.
  • the cage 111 of the rebounding impact mechanism of the “Maurer Single Hammer” type 110 is intended to be driven in rotation by a motor (not visible).
  • the motor, the cage 111 and the output square 112 are coaxial along an axis of rotation AR oriented along the Z axis of the reference.
  • the cage 111 is equipped with a striking system comprising a striking element 111 2 having a striking surface intended to be brought into collision against a striking receiving surface belonging to a striking receiving element 112 1 carried by the square. exit 112.
  • the rebounding impact mechanism of the “Maurer Single Hammer” type 110 comprises several counterweights 111 3 , 112 2 configured so that, during an impact, the center of gravity G 1 of the mechanism rebounding impact type "Maurer Single Hammer” 110 is positioned on its axis of rotation AR, and that the axis of rotation AR of the impact mechanism is one of its main axes of inertia Z.
  • the cage 111 carries a first counterweight 111 3 configured to bring, during an impact, the center of gravity of the cage 111 and of the impactor 111 2 on the axis of rotation AR and that this axis of rotation AR is one of its main axes of inertia.
  • the first counterweight 111 3 is configured to cancel, by counterbalancing, the radial forces at the axis of rotation AR induced by the cage 111 and the impactor 111 2 , that is to say the forces oriented along the X, Y axes of the coordinate system.
  • the cage 111 alone, that is to say without the impactor 111 2 , has a center of pressure from its manufacture. gravity on the axis of rotation AR and that this axis of rotation AR is one of its main axes of inertia.
  • This finding results in a simplification of the configuration of the first counterweight 111 3 , namely to bring back only the center of gravity of the impactor 111 2 on the axis of rotation AR and that this axis of rotation AR is one of its main axes of inertia.
  • the output square 112 carries second counterweights 112 2 configured to bring, during an impact, the center of gravity of the impact receiving element 112 1 on the axis of rotation AR and that this axis of rotation AR is one of its main axes of inertia.
  • the second counterweights 112 2 are configured to cancel, by counterbalancing, the radial forces at the axis of rotation AR induced by the impact receiving element 112 1 , that is to say the forces oriented along the X, Y axes of the coordinate system.
  • the first counterweight 111 3 is positioned on the cage 111 opposite the impactor 111 2 and next to it. The dimensioning of the first counterweight 111 3 depends on the dimensioning of the impactor 111 2 , and therefore on the radial forces at the axis of rotation AR induced by the latter.
  • the second counterweight 112 2 are positioned on the output square 112 diametrically at the opposite of the strike receiving element 112 1 .
  • the dimensioning of the second counterweight 112 2 depends on the dimensioning of the impact receiving element 112 1 , and therefore on the radial forces at the axis of rotation AR induced by the latter.
  • the figure 2 illustrates a second example of the first embodiment of the proposed technique applied to a rebounding impact mechanism of the “Maurer Single Hammer” type.
  • This second exemplary embodiment differs from the first only by the configuration of the counterweights.
  • the rebounding impact mechanism of the “Maurer Single Hammer” type 200 comprises a single counterweight 211 3 configured so that, during an impact, the center of gravity G 2 of the rebounding impact mechanism of type "Maurer Single Hammer” 110 is positioned on its axis of rotation AR, and that the axis of rotation AR of the impact mechanism is one of its main axes of inertia Z.
  • the single counterweight 211 3 is therefore configured to return, during an impact, the center of gravity of the impactor 211 2 and of the impact reception element 212 1 on the axis of rotation AR and that this axis of rotation AR is one of its main axes of inertia.
  • the single counterweight 211 3 is therefore configured to cancel, by counterbalancing, the radial forces at the axis of rotation AR induced by the striking element 111 2 and the striking receiving element 212 1 , that is to say. say the forces oriented along the axes X, Y of the reference.
  • the single counterweight 211 3 is positioned on the cage 211 at 180 ° of the impactor 211 2 (and therefore of the impact reception element 212 1 during impact).
  • the dimensioning of the single counterweight 211 3 is a function of the dimensioning of the impactor 211 2 and of the impact reception element 112 1 , and therefore to the radial forces at the axis of rotation AR induced by them.
  • the figure 3 illustrates a second example of the first embodiment of the proposed technique applied to a rebounding impact mechanism of the “Maurer Twin Hammer” type.
  • This third exemplary embodiment is distinguished from the first by the structure of the impact mechanism and by the configuration of the counterweights.
  • a rebounding impact mechanism of the “Maurer Twin Hammer” type is distinguished from a rebounding impact mechanism of the “Maurer Single Hammer” type by the implementation of two diametrically opposed striking elements which are offset with respect to each other.
  • the rebounding impact mechanism of the “Maurer Twin Hammer” type 310 arranged in a reference X, Y, Z, comprises a cage 311 inside which is mounted movable in rotation, by means of a portion of retainer 311 1 , an outlet square 312.
  • the rebounding impact mechanism of the “Maurer Twin Hammer” type 310 is also mounted so as to be movable in rotation, by means of bearings 310 1 , inside the casing 300 of the impact wrench.
  • the cage 311 of the rebounding impact mechanism of the “Maurer Twin Hammer” type 310 is intended to be driven in rotation by a motor (not visible).
  • the motor, the cage 311 and the output square 312 are coaxial along an axis of rotation AR oriented along the Z axis of the mark.
  • the cage 311 is equipped with a striking system comprising two striking elements 311 2A , 311 2B located at 180 ° from one another and arranged in different radial planes to the axis of rotation AR.
  • Each striking element 311 2A , 311 2B has a striking surface intended to be brought into collision against a striking receiving surface belonging to a striking receiving element 312 1A , 312 1B respectively, carried by the output square 112
  • the rebounding impact mechanism of the “Maurer Twin Hammer” type 310 comprises several counterweights 311 3A , 311 3B , 312 2A , 312 2B configured so that, during an impact, the center of gravity G 3 of the rebounding impact mechanism of the “Maurer Twin Hammer” type 310 is positioned on its axis of rotation AR, and that the axis of rotation AR of the impact mechanism is one of its main axes of inertia Z .
  • the cage 111 carries two first counterweights 311 2A , 311 2B configured to bring back, during an impact, the center of gravity of the impactors 311 2A , 311 2B on the axis of rotation AR and that this axis of rotation AR is one of its main axes of inertia.
  • the first counterweights 311 3A , 311 3B are configured to cancel, by counterbalancing, the radial forces at the axis of rotation AR induced by the impactors 311 2A , 311 2B , that is to say the forces oriented according to the X, Y axes of the coordinate system.
  • each impactor 311 2A , 311 2B is associated with a first counterweight 311 3A , 311 3B , integral with the cage 311, which is diametrically opposed to it.
  • the dimensioning of the first counterweights 311 3A , 311 3B is a function of the dimensioning of the impactors 311 2A , 311 2B , and therefore of the radial forces at the axis of rotation AR induced by the latter.
  • the output square 312 carries two second counterweights 312 2A , 312 2B configured to return, during an impact, the center of gravity of the impact receiving elements 312 1A , 312 1B on the axis of rotation AR and that this axis of rotation AR is one of its main axes of inertia.
  • the second counterweights 312 1A , 312 1B are configured to cancel, by counterbalancing, the radial forces at the axis of rotation AR induced by the impact receiving elements 312 1A , 312 1B , that is to say the oriented forces along the X, Y axes of the reference frame.
  • each impact receiving element 312 1A , 312 1B is associated with a second counterweight 312 2A , 312 2B , integral with the output square 312, which is diametrically opposed to it.
  • the dimensioning of the second counterweight 312 2A , 312 2B is a function of the dimensioning of the impact receiving elements 312 1A , 312 1B , and therefore of the radial forces at the axis of rotation AR induced by the latter.
  • the figures 4 to 11 are representations of several exemplary embodiments of an impact mechanism of the “Maurer” type according to a second embodiment of the proposed technique.
  • the principle of this second embodiment of the proposed technique consists in proposing an impact mechanism comprising a striking system equipped with at least three striking elements, having identical cross sections, arranged so that, during the 'impact in particular, the center of gravity of the impact mechanism is positioned on its axis of rotation, and that the axis of rotation of the impact mechanism is one of its main axes of inertia.
  • the inventor of the present application has found that when striking elements have identical cross sections, the inertia and the relative mass of each striking element are only proportional to its thickness. This finding follows from the fact that, when arranged in the cage, the impactors have the same radial position of their center of gravity at all times.
  • This second embodiment is therefore based on obtaining anti-vibration means via a particular arrangement of at least three striking elements having identical cross sections.
  • this particular arrangement consists in positioning two lateral impactors having identical values of thickness, on either side, along the axis of rotation of the impact mechanism (that is to say along the axis of rotation of the impact mechanism), of a central impactor having a total thickness value equal to twice the thickness value of a side impactor.
  • the at least one central impactor is diametrically opposed to the two lateral impactors with respect to the axis of rotation of the impact mechanism.
  • This second embodiment makes it possible to further reduce the level of vibrations perceived by the user. In fact, this second embodiment makes it possible to reduce, or even eliminate, the level of vibrations perceived by the user during the various operating phases of the impact mechanism.
  • the axis of rotation of the impact mechanism is permanently one of the main axes of inertia of the impact mechanism.
  • the central striking element comprises several juxtaposed elementary central striking elements, at least two for example, of which the sum of the thickness along the axis of the elementary central striking elements defines the total thickness value.
  • the figure 4 is a schematic representation of a first example of the second embodiment of the proposed technique applied to a rebounding impact mechanism of the “Maurer” type.
  • the rebounding impact mechanism of the “Maurer” type 410 arranged in a reference X, Y, Z, comprises a cage 411 inside which is mounted movable in rotation, via the retaining portion 411. 1 , an output square 412.
  • the rebounding impact mechanism of the “Maurer” type 410 is also mounted so as to be movable in rotation, by means of bearings 410 1 , inside the casing 400 of the impact wrench.
  • the cage 411 of the mechanism 410 is intended to be driven in rotation by a motor (not visible).
  • the motor, the cage 411 and the output square 412 are coaxial along an axis of rotation AR oriented along the Z axis of the mark.
  • the impact mechanism 410 carries three striking elements 411 2A , 411 2B , 411 2C , having identical cross sections, arranged so that the center of gravity G 4 of the impact mechanism 410 is positioned on its axis of rotation AR, and that the axis of rotation AR of the impact mechanism is one of its main axes of inertia.
  • the impact mechanism 410 has two identical lateral impactors 411 2A , 411 2C arranged, along the axis of rotation AR of the impact mechanism, on either side of a central impactor 411. 2B consisting of a single elementary central impactor.
  • the three striking elements 411 2A , 411 2B , 411 2C are arranged in three distinct radial planes to the axis of rotation AR.
  • central impactor 411 2B is opposed by 180 ° with respect to the two lateral impactors 411 2A , 411 2C with respect to the axis of rotation AR of the impact mechanism.
  • each lateral impactor 411 2A , 411 2C has a first thickness value e.
  • the central impactor 411 2B has a second thickness value 2e.
  • the second thickness value 2e is equal to double the first thickness value e.
  • the output square 412 carries three punch receiving elements 412 1A , 412 1B , 412 1C configured to cooperate with the three punching elements 411 2A , 411 2B , 411 2C respectively.
  • the figure 5 is a perspective view of a modeling of a rebounding impact mechanism of the “Maurer” type according to the first example of the second embodiment described in relation to the figure 4 .
  • the figure 6 is a view in longitudinal section of the modeling of a rebounding impact mechanism of the "Maurer" type of the figure 5 .
  • the figure 7 illustrates a second example of the second embodiment of the proposed technique applied to a rebounding impact mechanism of the “Maurer” type.
  • This second exemplary embodiment is distinguished from the first by the number and the structure of the striking elements.
  • the impact mechanism 710 comprises four impactors 711 2A to 711 2D having identical cross sections and thickness values.
  • the four punching elements 711 2A to 711 2D having an identical thickness value, the total thickness value of the central punching elements 711 2A , 711 2D is therefore equal to twice the thickness value of each element of side strike 711 2A , 711 2D .
  • the implementation of four identical striking elements 711 2A to 711 2D makes it possible to minimize the manufacturing costs of an impact wrench in accordance with the proposed technique.
  • the figure 8 illustrates a third example of the second embodiment of the proposed technique applied to a rebounding impact mechanism of the “Maurer” type.
  • This third exemplary embodiment differs from the first by the number and the structure of the striking elements.
  • the principle of the second embodiment of the proposed technique is is satisfied and allows the center of gravity G of the impact mechanism is positioned on its axis of rotation, and that the axis of rotation of the impact mechanism is one of its main axes of inertia.
  • the proposed technique is not intended to be applied to impact wrenches comprising impact mechanisms having components movable in translation along the axis of rotation of the output square, such as mechanisms of the “Pin Clutch” or “Two Jaws” type in particular.
  • the proposed technique is also not intended to be applied to impact wrenches comprising impact mechanisms generating an impact more than once per turn of the output square, such as the “Double Rocking Dog” type mechanism, for example. example, which only turns half a turn of the exit square between each impact.
  • the proposed technique is nevertheless intended to be applied to impact wrenches using “Maurer Single Hammer”, “Maurer Twin Hammer”, “Single Rocking Dog” mechanisms.
  • the proposed technique has been described and illustrated by retaining a theoretical modeling of the various components constituting the impact wrench: undeformable bodies, non-existent clearances in the connections, etc.
  • This theoretical modeling makes it possible to suppress the vibrations perceived by the user by proposing an impact mechanism configured so that, at least during the impact, its center of gravity G is positioned on its axis of rotation, and that the axis of rotation is one of its main axes of inertia.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Percussive Tools And Related Accessories (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un outil de vissage/dévissage comprenant :
- un moteur
- un mécanisme d'impact (110, 200, 310, 410, 710, 810), entrainé par ledit moteur selon un axe de rotation (AR) et maintenu fixe en translation selon ledit axe de rotation (AR), comprenant :
- un système de frappe comprenant un élément de frappe (1112, 2112, 3112A-B, 4112A-C, 7112A-D, 8112A-E),
- un carré de sortie (112, 312, 412) comprenant un élément de réception de frappe (1121, 2121, 3121A-B, 4121A-C),
l'élément de frappe (1112, 2112, 3112A-B, 4112A-C, 7112A-D, 8112A-E) étant configuré pour entrer en contact avec l'élément de réception de frappe (1121, 2121, 3121A-B, 4121A-C) pour générer un couple d'impact,
ledit système de frappe étant configuré pour être entrainé en rotation, selon l'axe de rotation (AR), sur au moins 200° avant l'impact.
Selon l'invention, le mécanisme d'impact (110, 200, 310, 410, 710, 810) comprend des moyens antivibratoires configurés pour que, au moins lors d'un impact, le centre de gravité (G1, G2, G4, G3, G7) du mécanisme d'impact (110, 200, 310, 410, 710, 810) soit sensiblement positionné sur ledit axe de rotation (AR), et ledit axe de rotation (AR) du mécanisme d'impact (110, 200, 310, 410, 710, 810) soit sensiblement un de ses axes principaux d'inertie.

Description

    1. Domaine technique
  • Le domaine de l'invention est celui de la conception et de la fabrication de dispositifs de vissage/dévissage (ou serrage/désserrage) par impacts.
  • L'invention se rapporte notamment, mais non exclusivement, aux clés à choc, et plus particulièrement aux clés à choc à mécanisme d'impact.
    • 2. Art Antérieur
  • Les dispositifs de vissage/dévissage par impacts, telles les clés à choc, sont couramment utilisés dans divers domaines, notamment dans les garages automobiles et pour la maintenance industrielle.
  • Ces outils sont utilisés principalement pour le démontage de composants mécaniques sur des véhicules ou sur des machines. Ils peuvent également être utilisés pour le montage ou le remontage de certains composants.
  • Les composants, serrés ou desserrés par l'utilisation des clés à choc, sont plus ou moins propres et/ou oxydés.
  • En outre, les espaces d'intervention peuvent être exigus, difficiles d'accès et encombrés par d'autres composants potentiellement blessants et mal éclairés.
  • Les utilisateurs de clés à choc attendent en conséquence de leurs outils qu'ils concourent à limiter l'impact des difficultés mentionnées plus haut.
  • Ainsi, afin de négliger les difficultés d'utilisation des clés à choc dans les espaces exigus et encombrés, les utilisateurs souhaitent utiliser des outils compacts.
  • De manière plus générale, les utilisateurs de clés à choc ont des attentes notamment en matière d'ergonomie, d'efficacité, et de durabilité.
  • En matière d'ergonomie, les utilisateurs souhaitent des outils silencieux, légers et n'induisant le ressenti par l'utilisateur que d'un faible niveau de vibration.
  • En matière d'efficacité, les utilisateurs souhaitent pouvoir exécuter rapidement des opérations de serrage/desserrage, avec un niveau de qualité convenable (serrage au couple désiré) en bénéficiant d'une bonne visibilité de la zone d'intervention.
  • En matière de durabilité, les utilisateurs souhaitent des outils solides résistant notamment aux chocs et pouvant fonctionner convenablement dans le temps.
  • Parmi les clés à choc existantes, on connaît notamment les clés à choc pneumatiques à mécanisme d'impact rebondissant et les clés à choc électriques à mécanisme d'impact rebondissant.
  • Les documents de brevet US3661217 et US4287956 décrivent des exemples de clés à choc pneumatiques à mécanisme d'impact rebondissant.
  • Qu'elles soient pneumatiques ou électriques, les clés à choc à mécanisme d'impact rebondissant comprennent généralement un moteur (pneumatique ou électrique) muni d'un rotor et d'un stator, un mécanisme d'impact entrainé par le rotor du moteur et un carré de sortie, également appelé arbre de sortie, susceptible de coopérer avec un composant à serrer/desserrer.
  • Le mécanisme d'impact comprend un système de frappe comprenant notamment un élément de frappe, tel un marteau par exemple, entrainé en rotation par le rotor et apte à entrer en collision avec le carré de sortie pour générer des chocs.
  • Pour réaliser une opération de vissage/dévissage, le système de frappe est entrainé par le moteur. Au cours de cette rotation, l'élément de frappe est amené à venir en collision avec le carré de sortie. À chaque collision, le mécanisme d'impact transmet dans un choc un couple au carré de sortie qui entraine en rotation l'organe à visser/dévisser.
  • À chaque choc dans le mécanisme d'impact, la chaine cinématique entre le moteur et le carré de sortie se déforme et accumule ainsi de l'énergie potentielle. Cette énergie potentielle est restituée lors de la détente de la chaine cinématique induisant un rebond du mécanisme d'impact dans le sens inverse du sens du travail, c'est-à-dire du sens de l'opération de vissage/dévissage.
  • Au cours de ce rebond, le rotor du moteur tourne dans le sens inverse de celui pour lequel le moteur est alimenté. Puis, le moteur est ensuite ré accéléré dans le sens de l'opération de vissage/dévissage de sorte à amener le mécanisme d'impact à transmettre, de nouveau, un couple au carré de sortie. Les cycles se répètent ainsi pour réaliser jusqu'à son terme l'opération de vissage/dévissage.
  • En d'autres termes, le fonctionnement d'une clé à choc à mécanisme d'impact rebondissant se décompose en trois phases à savoir :
    • une phase de rotation, dans laquelle le moteur, le mécanisme d'impact et le carré de sortie sont entrainés en rotation par un faible couple, tel est le cas lorsque d'un organe à visser/dévisser est assujetti à une résistance externe faible (pouvant notamment survenir lors des phases d'approche et d'enlèvement de l'organe à visser/dévisser),
    • une phase d'accélération, située entre deux phases d'impact, dans laquelle le moteur et le mécanisme d'impact ré accélèrent tandis que le carré de sortie est maintenu immobile en raison de la résistance externe à laquelle l'organe à visser/dévisser est assujetti; et
    • une phase d'impact, dans laquelle le moteur, le mécanisme d'impact et le carré de sortie tournent avec des fortes variations de vitesses (dues à la restitution de l'énergie cinétique accumulée) permettant de déplacer l'organe à visser/dévisser.
  • La figure 9 représente, de manière schématique, la disposition du moteur, du mécanisme d'impact et du carré de sortie d'une clé à choc à mécanisme d'impact rebondissant.
  • La clé à choc 1000, disposée dans un repère X, Y, Z, comprend un boîtier 1001, également appelé carter, à l'intérieur duquel est disposé un système mécanique composé d'un moteur 1002 (pneumatique ou électrique) et d'un mécanisme d'impact 1003 entrainé par ce moteur 1002. Par ailleurs, le système mécanique est mobile en rotation par rapport au carter 1001. Plus précisément, ce système mécanique est couplé au carter 1001 par des liaisons pivot, formées par des paliers 10011, 10012, 10013, permettant à cet ensemble d'être mobile en rotation selon l'axe de rotation AR orienté selon l'axe Z du repère. Le mécanisme d'impact 1003 porte en outre un carré de sortie 1004 orienté selon l'axe de rotation AR.
  • En outre, lors de l'utilisation, le moteur 1002 engendre des efforts sur le carter 1001, correspondant au couple moteur, symbolisée par le ressort 1005.
  • Il apparaît donc que, lors de l'utilisation de la clé à choc, les vibrations perçues par l'utilisateur proviennent d'une part des variations de couple moteur, et d'autre part des efforts générés par le système mécanique, constitué du moteur 1002 et du mécanisme d'impact 1003, dans son ensemble au niveau des paliers 10011, 10012, 10013.
  • Plus précisément, la figure 10 , qui est une représentation schématique du système mécanique, illustre de manière théorique, pour des raisons de clarté, la répartition des efforts du système mécanique sur un palier du carter lors d'une phase d'impact. Bien évidemment, en présence d'une pluralité de paliers, les efforts du système mécanique se répartissent sur l'ensemble des paliers.
  • Tel qu'illustré, lors de la phase d'impact, le système mécanique est soumis à :
    • un couple C du moteur 1002, orienté selon l'axe de rotation AR du système mécanique orienté selon l'axe Z ;
    • un couple T provenant de la résistance induite par l'organe à visser/dévisser. Les couples C et T présentent des directions identiques et des sens opposés ;
    • une force de réaction F sur le palier 10012 du carter 1000 ; et
    • un moment M sur le palier 10012 du carter 1000.
  • Toujours lors de la phase d'impact, il apparaît un mouvement de rotation autour de l'axe du palier 10012, de vitesse angulaire ω Z et d'accélération angulaire dω dt Z → .
    Figure imgb0001
  • Le système mécanique possède en outre :
    • une masse m ;
    • un centre de gravité G d'accélération aG ; et
    • une matrice d'inertie [J], calculée au centre de gravité G et dans le repère galiléen ( X, Y, Z ), se présentant comme suit : J G Système mécanique = J xx J xy J xz J xy J yy J yz J xz J yz J zz X → Y → Z →
      Figure imgb0002
  • Il est important de noter que cette représentation théorique, et la discussion associée, prend uniquement en considération les efforts externes générés par le mécanisme d'impact. Les efforts internes au mécanisme d'impact, tel l'effort issu du système de frappe, ne sont pas représentés.
  • On connaît en outre au rang de ces clés à choc à mécanisme d'impact rebondissant différents mécanismes d'impact notamment :
    • les mécanismes d'impact de type Maurer : « Single Hammer », « Jumbo Hammer », « One Hammer », « single dog » en langue anglaise ;
    • les mécanismes d'impact de type Maurer : « Twin Hammer », « Twin lobe », « double dogs » en langue anglaise ;
    • « Signle rocking dog » en langue anglaise ;
    • « Two Jaws » en langue anglaise ;
    • « Pin Clutch » en langue anglaise ;
  • Il a en outre été constaté que certains des mécanismes d'impact précédemment cités, présentaient, de manière cumulative, les caractéristiques techniques suivantes :
    • un mécanisme d'impact fixe dans la direction de l'axe de rotation du carré de sortie, correspondant à l'axe des paliers maintenant le système mécanique, intégrant le moteur et le mécanisme d'impact, à l'intérieur du carter ; et
    • un mécanisme d'impact permettant une accélération de l'élément de frappe sur plus d'un demi-tour du carré de sortie avant le choc, et ce même sans profiter du rebond d'une frappe antérieure.
  • Il a été constaté que les mécanismes d'impact rebondissant du type Maurer présentent ces deux caractéristiques techniques cumulatives.
  • Pour cette raison, les structures des mécanismes d'impact « Single Hammer » et « Twin Hammer » de type Maurer vont être détaillées en relation avec les figures 11 et 12 respectivement.
  • Les figures 11A à 11B sont des représentations, en perspective et schématique respectivement, d'un mécanisme d'impact rebondissant « Single Hammer » de type Maurer.
  • Tel qu'illustré en figure 11A, un mécanisme d'impact rebondissant « Single Hammer » de type Maurer 1100 comprend une cage 1101, destinée à être entrainée en rotation par un moteur, un marteau 1102, disposé dans la cage 1101 et entrainé en rotation par celle-ci par le biais de tiges 1103.
  • Un tel mécanisme d'impact 1100 comprend en outre un carré de sortie 1104 présentant un élément de réception de frappe 11041, également appelé enclume, présentant une surface de réception de frappe. L'élément de réception de frappe 11041 est destiné à être situé en regard d'un élément de frappe 1102, également appelé marteau, présentant une surface de frappe. L'élément de frappe 1102 est en outre configuré pour être en contact glissant sur le carré de sortie 1104. Un tel agencement des composants du mécanisme d'impact 1100 permet à l'élément de frappe 1102 d'être amené en collision contre l'élément de réception de frappe 11041 une fois par tour de l'élément de frappe 1102. Lors de la phase d'impact d'un mécanisme d'impact rebondissant « Single Hammer » 1100, tel qu'illustré de manière schématique en figure 11B, il apparaît que l'élément de frappe 1102 et l'élément de réception de frappe 11041 présentent respectivement un centre de gravité (représenté par une croix) désaxé par rapport au carré de sortie 1104. Il a été constaté qu'un tel désaxage engendre, lors de la phase d'impact notamment, un niveau élevé de vibrations perçues par l'utilisateur.
  • Les figures 12A et 12B sont des représentations, en perspective et schématique respectivement, d'une clé à choc équipée d'un mécanisme d'impact rebondissant « Twin Hammer » de type Maurer.
  • Tel qu'illustré en figure 12A, un mécanisme d'impact rebondissant « Twin Hammer » de type Maurer 1200 se distingue d'un mécanisme d'impact rebondissant « Single Hammer » de type Maurer par la mise en œuvre, dans la cage 1201, de deux éléments de frappe 1202A, 1202B diamétralement opposés et désaxés l'un par rapport à l'autre, c'est-à-dire disposés sur des plans distincts. Lors de l'utilisation d'un tel mécanisme, les deux éléments de frappe 1202A, 1202B sont entrainés en rotation de manière symétrique par rapport au carré de sortie 1204.
  • Par ailleurs, lors de la phase d'impact d'un mécanisme d'impact rebondissant « Twin Hammer » 1200, tel qu'illustré de manière schématique en figure 12B, on constate que la disposition diamétralement opposée des éléments de frappe 1202A, 1202B permet à la cage 1201 d'avoir un centre de gravité situé sur le carré de sortie 1204. Il a été constaté qu'une telle configuration permet au mécanisme d'impact rebondissant « Twin Hammer » de réduire le niveau de vibrations perçues par l'utilisateur mais celui-ci reste néanmoins très important.
  • On constate donc que les techniques antérieures présentent divers inconvénients, dont un inconvénient commun relatif au niveau élevé de vibrations perçues par l'utilisateur.
  • En effet, il apparaît que les clés à choc à mécanisme d'impact rebondissant, qu'elles soient du type pneumatique ou du type électrique, engendrent, par la présence des mécanismes d'impact connus, un niveau élevé de vibrations perçues par l'utilisateur.
  • Par ailleurs, il est connu que de telles vibrations sont néfastes et présentent un risque pour l'utilisateur. En effet, de telles vibrations peuvent notamment provoquer des maladies, tels des troubles musculosquelettiques (tendinites par exemple), des troubles vasculaires (syndrome de Raynaud secondaire par exemple), des troubles du système nerveux (perte de sensibilité et/ou dextérité par exemple), etc.
  • Il existe donc un besoin de solutions techniques permettant de palier, au moins en partie, aux problèmes des solutions antérieures.
    • 3. Objectifs de la technique proposée
  • La technique proposée a notamment pour objectif d'apporter une solution efficace à au moins certains de ces différents problèmes.
  • En particulier, selon au moins un mode de réalisation, un objectif de la technique proposée est d'optimiser les clés à choc à mécanisme d'impact.
  • Notamment, la technique proposée a pour objectif, selon au moins un mode de réalisation, de fournir une clé à choc à mécanisme d'impact qui, pendant la phase d'impact en particulier, réduise voire supprime le niveau de vibrations perçues par l'utilisateur d'une telle clé.
  • En particulier, un objectif de la technique proposée est, selon au moins un mode de réalisation, de fournir une telle clé à choc qui soit simple de conception et/ou simple à mettre en œuvre.
  • Un autre objectif de la technique proposée est, selon au moins un mode de réalisation, de fournir une telle clé à choc qui soit légère et/ou compacte.
    • 4. Résumé de l'invention
  • Tout ou partie de ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront clairement par la suite, sont atteints à l'aide d'un outil de vissage/dévissage comprenant :
    • un moteur d'entrainement
    • un mécanisme d'impact entrainé par ledit moteur selon un axe de rotation et maintenu fixe en translation selon ledit axe de rotation, ledit mécanisme d'impact comprenant :
    • un système de frappe, entrainé en rotation selon ledit axe de rotation, comprenant au moins un élément de frappe,
    • un carré de sortie comprenant au moins un élément de réception de frappe,
    ledit au moins un élément de frappe étant configuré pour entrer en contact avec ledit au moins un élément de réception de frappe pour générer un couple d'impact,
    ledit système de frappe étant configuré pour être entrainé en rotation, selon ledit axe de rotation, sur au moins 200° avant l'impact,
    caractérisé en ce que le mécanisme d'impact comprend des moyens antivibratoires configurés pour que, au moins lors d'un impact :
    • le centre de gravité du mécanisme d'impact soit sensiblement positionné sur ledit axe de rotation, et
    • ledit axe de rotation du mécanisme d'impact soit sensiblement un de ses axes principaux d'inertie.
  • La mise en œuvre de moyens antivibratoires présentant une telle configuration permet, pour les mécanismes d'impact fixe en translation selon leur axe de rotation et comprenant un système de frappe engendrant une frappe au maximum une fois par tour de celui-ci, de réduire, voire supprimer, au moins lors de la phase d'impact, le niveau de vibrations perçues par l'utilisateur à moindre coûts. Cela se traduit donc une diminution du risque d'apparition de maladies, ou de gênes, occasionnées par de telle vibrations et donc par une amélioration du confort d'utilisation de l'outil de vissage/dévissage.
  • Selon un mode de réalisation particulier, ledit au moins un élément de frappe comprend une surface de frappe et en ce que ledit au moins un élément de réception de frappe comprend une surface de réception de frappe, et
    en ce que ledit au moins un élément de frappe est configuré pour alterner, de manière cyclique, entre :
    • une position désengrenée, dans laquelle ledit au moins un élément de frappe n'est pas en contact avec ledit au moins un élément de réception, et
    • une position engrenée, dans laquelle ladite surface de frappe dudit au moins un élément de frappe est en contact avec ladite surface de réception de frappe dudit au moins un élément de réception de frappe de manière à générer ledit couple d'impact.
  • Il apparaît ainsi que les moyens antivibratoires peuvent être mis en œuvre dans des systèmes à engagement transverse permettant, grâce au rebond, plus d'un tour d'accélération entre deux impacts, et donc plus d'énergie par impact, comme cela peut notamment être le cas dans les mécanismes d'impact du type « Maurer ».
  • Selon un autre mode de réalisation particulier, lesdits moyens antivibratoires sont configurés pour que :
    • le centre de gravité du mécanisme d'impact est en permanence sensiblement positionné sur son axe de rotation, et
    • ledit axe de rotation du mécanisme d'impact est en permanence sensiblement un de ses axes principaux d'inertie.
  • En d'autres termes, cette configuration permet au système de frappe d'être également équilibré dynamiquement lors des phases d'accélération, suitées entre deux phases impacts successives, et des phases de rotation.
  • Ainsi, les moyens antivibratoires permettent de réduire, voire de supprimer, le niveau de vibrations perçues par l'utilisateur pour l'ensemble des phases de fonctionnement de l'outil de vissage/dévissage et pas uniquement lors de la phase d'impact. Cela se traduit par une amélioration générale du confort et de l'expérience d'utilisation d'un tel outil de vissage/dévissage. De ce fait, le risque d'apparition de maladies, ou de gênes, occasionnées par les vibrations est davantage minimisé.
  • Selon un autre mode de réalisation particulier, ledit système de frappe comprend au moins trois éléments de frappe présentant des sections transversales identiques dans un plan essentiellement perpendiculaire audit axe de rotation, et en ce que lesdits au moins trois éléments de frappe constituent lesdits moyens antivibratoires.
  • Par section transversale, il convient d'entendre une section dans un plan normal à l'axe de rotation du mécanisme à impact.
  • La mise en œuvre d'éléments de frappe présentant des sections transversales identiques, c'est-à-dire des coupes radiales selon l'axe de rotation du mécanisme d'impact, permet de minimiser, voire de supprimer, le niveau de vibration perçues par l'utilisateur de manière simplifiée et à coût moindre.
  • Selon un autre mode de réalisation particulier, ledit système de frappe comprend, disposés selon l'axe de rotation dudit mécanisme d'impact, :
    • un élément de frappe central présentant, selon l'axe de rotation dudit mécanisme d'impact, une valeur d'épaisseur totale, et
    • deux éléments de frappe latéraux disposés de part et d'autre dudit au moins un élément de frappe central, le long de l'axe de rotation du mécanisme d'impact, les éléments de frappe latéraux présentant respectivement une valeurs d'épaisseur égale à la moitié de la valeur d'épaisseur totale dudit au moins un élément de frappe central suivant ledit axe de rotation,
    et en ce que ledit au moins un élément de frappe central est disposé de façon diamétralement opposée audits éléments de frappe latéraux par rapport à l'axe de rotation du mécanisme d'impact.
  • Selon un autre mode de réalisation particulier, ledit élément de frappe central comprend au moins deux éléments de frappe centraux élémentaires juxtaposés, la somme de l'épaisseur suivant ledit axe desdites éléments de frappe centraux élémentaires étant égale à ladite valeur d'épaisseur totale.
  • Selon un autre mode de réalisation particulier, lesdits moyens antivibratoires comprennent au moins un contrepoids disposé dans le mécanisme d'impact, ledit au moins un contrepoids étant configuré pour annuler des efforts radiaux audit axe de rotation induits par ledit au moins un élément de frappe et par ledit au moins un élément de réception de frappe.
  • Un tel contrepoids constitue une solution simple de mise en œuvre permettant de réduire, voire supprimer, lors de la phase d'impact, le niveau de vibrations perçues par l'utilisateur à moindre coûts. En outre, de tels contrepoids peuvent être rapportés, via des moyens de fixation appropriés, sur des mécanismes d'impact existants.
  • Selon un autre mode de réalisation particulier, ledit au moins un contrepoids disposé dans le mécanisme d'impact, ledit au moins un contrepoids étant positionné à 180°, selon l'axe de rotation du mécanisme d'impact, dudit au moins un élément de frappe et dudit au moins un élément de réception de frappe.
    • 5. Liste des figures
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels :
    • [Fig. 1] : la figure 1 est une représentation schématique d'un premier exemple d'un premier mode de réalisation de la technique proposée appliqué à un mécanisme d'impact de type « Maurer Single Hammer » ;
    • [Fig.2] : la figure 2 est une représentation schématique d'un deuxième exemple d'un premier mode de réalisation de la technique proposée appliqué à un mécanisme d'impact de type « Maurer Single Hammer » ;
    • [Fig. 3] la figure 3 est une représentation schématique d'un troisième exemple d'un premier mode de réalisation de la technique proposée appliqué à un mécanisme d'impact de type « Maurer Twin Hammer » ;
    • [Fig.4] : la figure 4 est une représentation schématique d'un premier exemple d'un deuxième mode de réalisation de la technique proposée appliqué à un mécanisme d'impact de type « Maurer » ;
    • [Fig. 5] : la figure 5 illustre, en perspective, une modélisation de la représentation schématique de la figure 4 ;
    • [Fig.6] : la figure 5 est une vue en coupe longitudinale de la modélisation de la figure 5 ; [Fig.7] : la figure 7 est une représentation schématique d'un deuxième exemple du deuxième mode de réalisation de la technique proposée appliqué à un mécanisme d'impact de type « Maurer » ;
    • [Fig.8] : la figure 8 est une représentation schématique d'un troisième exemple du deuxième mode de réalisation de la technique proposée appliqué à un mécanisme d'impact de type « Maurer » ;
    • [Fig.9] : la figure 9 représente, de manière schématique, le système mécanisme d'un dispositif de vissage/dévissage à mécanisme d'impact selon l'état de la technique ; [Fig.10] : la figure 10 représente, de manière schématique, la répartition des efforts d'un système mécanique d'un dispositif de vissage/dévissage à mécanisme d'impact selon l'état de la technique ;
    • [Fig.11A] et [Fig.11B] : les figures 11A et 12B sont différentes illustrations d'un mécanisme d'impact « Maurer Single Hammer » selon l'état de la technique ; et [Fig.12A] et [Fig.12B] : les figures 12A et 12B sont différentes illustrations d'un mécanisme d'impact « Maurer Twin Hammer » selon l'état de la technique.
    6. Description
  • Par souci de clarté, de mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références sur les différentes figures.
    • 6.1.Principe général
  • Comme déjà indiqué ci-dessus, on connaît des clés à choc à mécanisme d'impact, de type électrique ou de type pneumatique, mettant en œuvre divers types de mécanismes d'impact engendrant un niveau élevé de de vibrations perçues par l'utilisateur.
  • Parmi les types de mécanismes d'impact connus, il existe ceux présentant les caractéristiques techniques suivantes :
    • un mécanisme d'impact fixe dans la direction de l'axe de rotation du carré de sortie ; et
    • un mécanisme d'impact permettant une accélération d'un élément de frappe, un marteau par exemple, sur plus d'un demi-tour du carré de sortie avant le choc.
  • La technique proposée (détaillée par la suite) est destinée à être mise en œuvre dans des clés à choc dont le mécanisme d'impact présente ces deux caractéristiques techniques cumulatives. En d'autres termes, ces deux caractéristiques techniques constituent des prérequis à la technique proposée.
  • Au prix d'une démarche non évidente, détaillée par la suite, l'inventeur de la présente demande a, identifié une technique nouvelle et inventive permettant, pour les types de mécanismes d'impact satisfaisant aux prérequis cités précédemment, de minimiser, voire de supprimer, le niveau de de vibrations perçues par l'utilisateur.
  • Le principe général de la technique proposée consiste à mettre en œuvre un mécanisme d'impact comprenant des moyens antivibratoires configurés pour que, lors de l'impact, :
    • le centre de gravité du mécanisme d'impact soit sensiblement positionné sur son axe de rotation, et
    • l'axe de rotation du mécanisme d'impact soit sensiblement un de ses axes principaux d'inertie.
  • Une telle configuration permet de supprimer tout ou partie des efforts externes indésirables générés par le mécanisme d'impact. Cela se traduit par une réduction, voire une suppression, de niveau de vibrations perçues par l'utilisateur lors du fonctionnement d'une clé à choc conforme à la technique proposée.
    • 6.2. Détail du principe général
  • Au regard de la représentation des efforts du système mécanique sur un palier du carter lors d'une phase d'impact, précédemment décrite en relation avec la figure X, l'inventeur de la présente demande a identifié deux critères cumulatifs permettant, lorsqu'ils sont satisfaits, de minimiser, voire de supprimer, le niveau de de vibrations perçues par l'utilisateur.
  • Tout d'abord, l'inventeur de la présente demande a constaté que l'application du principe fondamental de la dynamique sur une portion, à savoir un palier, du carter retenant le système mécanique intégrant le moteur et le mécanisme d'impact, permet d'obtenir l'équation suivante : F → = m . a G →
    Figure imgb0003
     avec :
    • F correspondant à la force de réaction d'une portion du carter retenant le système mécanique ;
    • m correspondant à la masse du même système mécanique ; et
    • aG correspondant à l'accélération du système mécanique en son centre de gravité.
  • L'inventeur de la présente demande a donc établit qu'en positionnant le centre de gravité G du système mécanique sur l'axe de rotation Z , l'accélération aG du système mécanique en ce point est, lors de l'impact, nulle. Cela se traduit par la suppression de la force de réaction F et donc par une diminution du niveau de vibration perçues par l'utilisateur. Ce raisonnement s'applique à chaque palier retenant le système mécanique.
  • Partant de ce résultat, à savoir que le centre de gravité G du système mécanique est positionné sur l'axe de rotation Z , l'inventeur de la présente demande a en outre constaté que l'application du théorème du moment cinétique au système mécanique permet d'obtenir, en son centre de gravité G et dans un repère galiléen (G, X , Y, Z ), l'équation vectorielle (1) suivante : C → + M → + T → = J dω dt Z →
    Figure imgb0004
     avec :
    • C correspondant au couple du moteur ;
    • M correspondant au moment de la portion du carter retenant le système mécanique ;
    • T correspondant au couple résistif de l'organe à visser/dévissé ;
    • [J] correspondant à la matrice d'inertie du système mécanique, calculée au centre de gravité G et dans le repère ( X, Y, Z ) fixe ; et
    • dω dt Z →
      Figure imgb0005
       correspondant à l'accélération angulaire du système mécanique selon l'axe Z .
  • L'équation vectorielle (1) se décompose en trois équations scalaires, réparties sur les trois axes du repère ( X, Y, Z ), à savoir : M x = J xz dω dt
    Figure imgb0006
     M y = J yz dω dt
    Figure imgb0007
     C + M z − T = J zz dω dt
    Figure imgb0008
  • L'inventeur de la présente demande a constaté que la portion Mz du moment de la portion du carter retenant le retenant le système mécanique M selon l'axe Z est faible, car correspondant aux frottements dans le palier, et donc négligeable.
  • L'inventeur de la présente demande a donc établi que pour réduire, voire supprimer, le niveau de vibrations perçues par l'utilisateur, les réactions Mx et My, correspondant aux réactions du moment M selon les axes X et Y respectivement, doivent être réduites, voire supprimées.
  • Plus précisément, l'inventeur de la présente demande a donc établi qu'en définissant, lors de l'impact, l'axe de rotation Z comme axe principal d'inertie du système, les produits d'inertie Jxz et Jyz, et donc les réactions Mx et My associées, sont réduites, voire supprimées.
  • Finalement, l'inventeur de la présente demande a constaté que les rotors des moteurs, qu'ils soient électriques ou pneumatiques, présentent sensiblement une symétrie selon leur axe de révolution respectif et donc de l'axe de rotation Z . De ce fait, le centre de gravité du rotor est initialement positionné sur, ou à proximité, de l'axe de rotation Z qui lui-même constitue un axe principal d'inertie.
  • L'inventeur de la présente demande a donc déterminé que pour réduire, voire supprimer, le niveau de vibrations perçues par l'utilisateur, convient que le mécanisme d'impact soit configuré pour que, lors de l'impact, :
    • son centre de gravité G est sensiblement positionné sur son axe de rotation Z , et
    • son axe de rotation Z soit sensiblement un de ses axes principaux d'inertie.
  • Par ailleurs, l'inventeur de la présente demande a constaté que chaque composant du mécanisme d'impact doit satisfaire à ces deux critères, à savoir positionner le centre de gravité du mécanisme d'impact sur l'axe de rotation de ce dernier et avoir l'axe de rotation comme un axe principal d'inertie du mécanisme d'impact.
    • 6.3. Description d'un premier mode de réalisation
  • Les figures 1 à 3 sont des représentations schématiques d'exemples de mécanismes d'impact rebondissant de type Maurer selon un premier mode de réalisation de la technique proposée.
  • Le principe de ce premier mode de réalisation consiste à mettre en œuvre, dans le mécanisme d'impact, un ou plusieurs contrepoids, formant les moyens antivibratoires, configurés pour que, lors d'un impact, le centre de gravité du mécanisme d'impact soit sensiblement positionné sur son axe de rotation, et que l'axe de rotation du mécanisme d'impact soit sensiblement un de ses axes principaux d'inertie.
  • Plus précisément, le mécanisme d'impact comprend au moins un contrepoids diamétralement opposé, c'est-à-dire positionné à 180°, de l'élément de frappe, par rapport à l'axe de rotation du mécanisme d'impact.
  • Le contrepoids et l'élément de frappe sont au moins partiellement disposés dans un même plan transverse à l'axe de rotation du mécanisme d'impact (plan normal à cet axe de rotation).
  • La mise en œuvre de tels contrepoids est une solution simple et efficace permettant de réduire, voire supprimer, le niveau de vibrations perçues par l'utilisateur.
  • La figure 1 illustre un premier exemple du premier mode de réalisation la technique proposée appliqué à un mécanisme d'impact rebondissant de type « Maurer Single Hammer ».
  • Classiquement, un mécanisme d'impact rebondissant de type « Maurer Single Hammer » 110, disposé dans un repère X, Y, Z, comprend une cage 111 à l'intérieur de laquelle est monté mobile en rotation, par l'intermédiaire de portion de retenue 1111, un carré de sortie 112.
  • Le mécanisme d'impact rebondissant de type « Maurer Single Hammer » 110 est en outre monté mobile en rotation, par l'intermédiaire de paliers 1101, à l'intérieur du carter 100 de la clé à choc.
  • La cage 111 du mécanisme d'impact rebondissant de type « Maurer Single Hammer » 110 est destinée à être entrainée en rotation par un moteur (non visible).
  • Le moteur, la cage 111 et le carré de sortie 112 sont coaxiaux selon un axe de rotation AR orienté selon l'axe Z du repère.
  • La cage 111 est équipée d'un système de frappe comprenant un élément de frappe 1112 présentant une surface de frappe destinée à être amenée en collision contre une surface de réception de frappe appartenant à un élément de réception de frappe 1121 porté par le carré de sortie 112.
  • Plus précisément, l'élément de frappe 1112 est mobile dans un plan radial à l'axe de rotation AR, c'est-à-dire dans un plan orienté selon les axes X, Y (perpendiculaire à l'axe Z), de manière à ce qu'il puisse prendre les positions suivantes :
    • une position désengagée, dans laquelle l'élément de frappe 1112 peut tourner sans entrer en contact avec le carré de sortie 112, et
    • une position engagée, dans laquelle la surface de frappe de l'élément de frappe 1112 entre en contact avec la surface de réception de frappe de l'élément de réception de frappe 1121.
  • Conformément au premier mode de réalisation de la technique proposée le mécanisme d'impact rebondissant de type « Maurer Single Hammer » 110 comprend plusieurs contrepoids 1113, 1122 configurés pour que, lors d'un impact, le centre de gravité G1 du mécanisme d'impact rebondissant de type « Maurer Single Hammer » 110 est positionné sur son axe de rotation AR, et que l'axe de rotation AR du mécanisme d'impact est un de ses axes principaux d'inertie Z.
  • En ce sens, la cage 111 porte un premier contrepoids 1113 configuré pour ramener, lors d'un impact, le centre de gravité de la cage 111 et de l'élément de frappe 1112 sur l'axe de rotation AR et que cet axe de rotation AR est un de ses axes principaux d'inertie.
  • Pour ce faire, le premier contrepoids 1113 est configuré pour annuler, en contrebalançant, les efforts radiaux à l'axe de rotation AR induits par la cage 111 et l'élément de frappe 1112, c'est-à-dire les efforts orientés selon les axes X, Y du repère.
  • Il est à noter que dans un mécanisme d'impact rebondissant de type « Maurer Single Hammer » 110, la cage 111 seule, c'est-à-dire dépourvue de l'élément de frappe 1112, présente dès sa fabrication un centre de gravité sur l'axe de rotation AR et que cet axe de rotation AR est un de ses axes principaux d'inertie. Cette constatation se traduit par une simplification de la configuration du premier contrepoids 1113, à savoir ramener uniquement le centre de gravité de l'élément de frappe 1112 sur l'axe de rotation AR et que cet axe de rotation AR est un de ses axes principaux d'inertie.
  • Par ailleurs, le carré de sortie 112 porte des seconds contrepoids 1122 configurés pour ramener, lors d'un impact, le centre de gravité de l'élément de réception de frappe 1121 sur l'axe de rotation AR et que cet axe de rotation AR est un de ses axes principaux d'inertie.
  • Pour ce faire, les seconds contrepoids 1122 sont configurés pour annuler, en contrebalançant, les efforts radiaux à l'axe de rotation AR induits par l'élément de réception de frappe 1121, c'est-à-dire les efforts orientés selon les axes X, Y du repère. Dans l'exemple illustré, pour annuler les efforts radiaux à l'axe de rotation AR induits par l'élément de frappe 1112, le premier contrepoids 1113 est positionné sur la cage 111 à l'opposé de l'élément de frappe 1112 et en regard de celui-ci. Le dimensionnement du premier contrepoids 1113 est fonction du dimensionnement de l'élément de frappe 1112, et donc aux efforts radiaux à l'axe de rotation AR induits par ce dernier.
  • En outre, de manière analogue au premier contrepoids 1113, pour annuler les efforts radiaux à l'axe de rotation AR induits par l'élément de réception de frappe 1121 les seconds contrepoids 1122 sont positionnés sur le carré de sortie 112 diamétralement à l'opposé de l'élément de réception de frappe 1121. Le dimensionnement des seconds contrepoids 1122 est fonction du dimensionnement de l'élément de réception de frappe 1121, et donc aux efforts radiaux à l'axe de rotation AR induits par ce dernier.
  • La figure 2 illustre un deuxième exemple du premier mode de réalisation la technique proposée appliqué à un mécanisme d'impact rebondissant de type « Maurer Single Hammer ».
  • Ce deuxième exemple de réalisation se distingue du premier uniquement par la configuration des contrepoids.
  • Dans ce deuxième exemple de réalisation, le mécanisme d'impact rebondissant de type « Maurer Single Hammer » 200 comprend un contrepoids unique 2113 configuré pour que, lors d'un impact, le centre de gravité G2 du mécanisme d'impact rebondissant de type « Maurer Single Hammer » 110 est positionné sur son axe de rotation AR, et que l'axe de rotation AR du mécanisme d'impact est un de ses axes principaux d'inertie Z.
  • Le contrepoids unique 2113 est donc configuré pour ramener, lors d'un impact, le centre de gravité de l'élément de frappe 2112 et de l'élément de réception de frappe 2121 sur l'axe de rotation AR et que cet axe de rotation AR est un de ses axes principaux d'inertie. Le contrepoids unique 2113 est donc configuré pour annuler, en contrebalançant, les efforts radiaux à l'axe de rotation AR induits par l'élément de frappe 1112 et l'élément de réception de frappe 2121, c'est-à-dire les efforts orientés selon les axes X, Y du repère.
  • Tel qu'illustré, le contrepoids unique 2113 est positionné sur la cage 211 à 180° de l'élément de frappe 2112 (et donc de l'élément de réception de frappe 2121 lors de l'impact). Le dimensionnement du contrepoids unique 2113 est fonction du dimensionnement de l'élément de frappe 2112 et de l'élément de réception de frappe 1121, et donc aux efforts radiaux à l'axe de rotation AR induits par ceux-ci.
  • La figure 3 illustre un deuxième exemple du premier mode de réalisation la technique proposée appliqué à un mécanisme d'impact rebondissant de type « Maurer Twin Hammer ».
  • Ce troisième exemple de réalisation se distingue du premier par la structure du mécanisme d'impact et par la configuration des contrepoids.
  • Classiquement, un mécanisme d'impact rebondissant de type « Maurer Twin Hammer » se distingue d'un mécanisme d'impact rebondissant de type « Maurer Single Hammer » par la mise en œuvre de deux éléments de frappe diamétralement opposés et désaxés l'un par rapport à l'autre.
  • Ainsi, le mécanisme d'impact rebondissant de type « Maurer Twin Hammer » 310, disposé dans un repère X, Y, Z, comprend une cage 311 à l'intérieur de laquelle est monté mobile en rotation, par l'intermédiaire de portion de retenue 3111, un carré de sortie 312.
  • Le mécanisme d'impact rebondissant de type « Maurer Twin Hammer » 310 est en outre monté mobile en rotation, par l'intermédiaire de paliers 3101, à l'intérieur du carter 300 de la clé à choc.
  • La cage 311 du mécanisme d'impact rebondissant de type « Maurer Twin Hammer » 310 est destinée à être entrainée en rotation par un moteur (non visible).
  • Le moteur, la cage 311 et le carré de sortie 312 sont coaxiaux selon un axe de rotation AR orienté selon l'axe Z du repère.
  • La cage 311 est équipée d'un système de frappe comprenant deux éléments de frappe 3112A, 3112B situés à 180° l'un de l'autre et disposés dans différents plans radiaux à l'axe de rotation AR. Chaque élément de frappe 3112A, 3112B présente une surface de frappe destinée à être amenée en collision contre une surface de réception de frappe appartenant à un élément de réception de frappe 3121A, 3121B respectivement, porté par le carré de sortie 112
  • Plus précisément, les éléments de frappe 3112A, 3112B sont mobiles dans des plans radiaux à l'axe de rotation AR, c'est-à-dire dans des plans orientés selon les axes X, Y (perpendiculaire à l'axe Z), de manière à ce qu'ils puissent prendre les positions suivantes :
    • une position désengagée, dans laquelle les éléments de frappe 3112A, 3112B peuvent tourner sans entrer en contact avec le carré de sortie 312, et
    • une position engagée, dans laquelle les surface de frappe des éléments de frappe 3112A, 3112B entre en contact avec les surfaces de réception de frappe des éléments de réception de frappe 3121A, 3121B du carré de sortie 312.
  • Conformément au premier mode de réalisation de la technique proposée le mécanisme d'impact rebondissant de type « Maurer Twin Hammer » 310 comprend plusieurs contrepoids 3113A, 3113B, 3122A, 3122B configurés pour que, lors d'un impact, le centre de gravité G3 du mécanisme d'impact rebondissant de type « Maurer Twin Hammer » 310 est positionné sur son axe de rotation AR, et que l'axe de rotation AR du mécanisme d'impact est un de ses axes principaux d'inertie Z.
  • Plus précisément, la cage 111 porte deux premier contrepoids 3112A, 3112B configurés pour ramener, lors d'un impact, le centre de gravité des éléments de frappe 3112A, 3112B sur l'axe de rotation AR et que cet axe de rotation AR est un de ses axes principaux d'inertie. Les premiers contrepoids 3113A, 3113B sont configurés pour annuler, en contrebalançant, les efforts radiaux à l'axe de rotation AR induits par les éléments de frappe 3112A, 3112B, c'est-à-dire les efforts orientés selon les axes X, Y du repère.
  • Pour ce faire, chaque élément de frappe 3112A, 3112B est associé à un premier contrepoids 3113A, 3113B, solidaire de la cage 311, qui lui est diamétralement opposé. Le dimensionnement des premiers contrepoids 3113A, 3113B est fonction du dimensionnement des éléments de frappe 3112A, 3112B, et donc des efforts radiaux à l'axe de rotation AR induits par ces derniers.
  • En outre, le carré de sortie 312 porte deux seconds contrepoids 3122A, 3122B configurés pour ramener, lors d'un impact, le centre de gravité des éléments de réception de frappe 3121A, 3121B sur l'axe de rotation AR et que cet axe de rotation AR est un de ses axes principaux d'inertie.
  • Les seconds contrepoids 3121A, 3121B sont configurés pour annuler, en contrebalançant, les efforts radiaux à l'axe de rotation AR induits par les éléments de réception de frappe 3121A, 3121B, c'est-à-dire les efforts orientés selon les axes X, Y du repère.
  • Pour ce faire, chaque élément de réception de frappe 3121A, 3121B est associé à un second contrepoids 3122A, 3122B, solidaire du carré de sortie 312, qui lui est diamétralement opposé. Le dimensionnement des seconds contrepoids 3122A, 3122B est fonction du dimensionnement des éléments de réception de frappe 3121A, 3121B, et donc des efforts radiaux à l'axe de rotation AR induits par ces derniers.
    • 6.4. Description d'un deuxième mode de réalisation
  • Les figures 4 à 11 sont des représentations de plusieurs exemples de réalisation d'un mécanisme d'impact du type « Maurer » selon un deuxième mode de réalisation la technique proposée.
  • Le principe de ce deuxième mode de réalisation de la technique proposée consiste à proposer un mécanisme d'impact comprenant un système de frappe équipés d'au moins trois éléments de frappe, présentant des sections transversales identiques, disposés de manière à ce que, lors l'impact notamment, le centre de gravité du mécanisme d'impact est positionné sur son axe de rotation, et que l'axe de rotation du mécanisme d'impact est un de ses axes principaux d'inertie.
  • L'inventeur de la présente demande a constaté que lorsque des éléments de frappe présentent des sections transversales identiques, l'inertie et la masse relative de chaque élément de frappe sont uniquement proportionnelles à son épaisseur. Cette constatation découle du fait que, lorsque disposés dans la cage, les éléments de frappe présentent la même position radiale de leur centre de gravité à chaque instant.
  • Ce deuxième mode de réalisation repose donc sur l'obtention de moyens antivibratoires via un agencement particulier d'au moins trois éléments de frappe présentant des sections transversales identiques.
  • Plus précisément, cet agencement particulier consiste à positionner deux éléments de frappe latéraux présentant des valeurs identiques d'épaisseur, de part et d'autre, selon l'axe de rotation du mécanisme à impact (c'est-à-dire le long de l'axe de rotation du mécanisme à impact), d'un élément de frappe central présentant une valeur d'épaisseur totale égale au double de la valeur d'épaisseur d'un élément de frappe latéral. De plus, l'au moins un élément de frappe central est diamétralement opposé aux deux éléments de frappe latéraux par rapport à l'axe de rotation du mécanisme à impact.
  • Ce deuxième mode de réalisation permet de réduire davantage le niveau de vibrations perçues par l'utilisateur. En effet, ce deuxième mode de réalisation permet de réduire, voire supprimer, le niveau de vibrations perçues par l'utilisateur lors des différentes phases de fonctionnement du mécanisme d'impact.
  • Cela est dû au fait que, selon ce mode de réalisation, l'axe de rotation du mécanisme d'impact est en permanence un des axes principaux d'inertie du mécanisme d'impact.
  • Par exemple, l'élément de frappe central comprend plusieurs éléments de frappe centraux élémentaires juxtaposés, au moins deux par exemple, dont la somme de l'épaisseur suivant l'axe des éléments de frappe centraux élémentaires définit la valeur d'épaisseur totale.
  • La figure 4 est une représentation schématique d'un premier exemple du second mode de réalisation la technique proposée appliqué à un mécanisme d'impact rebondissant de type « Maurer ».
  • Classiquement, le mécanisme d'impact rebondissant de type « Maurer » 410, disposé dans un repère X, Y, Z, comprend une cage 411 à l'intérieur de laquelle est monté mobile en rotation, par l'intermédiaire de portion de retenue 4111, un carré de sortie 412.
  • Le mécanisme d'impact rebondissant de type « Maurer » 410 est en outre monté mobile en rotation, par l'intermédiaire de paliers 4101, à l'intérieur du carter 400 de la clé à choc. La cage 411 du mécanisme 410 est destinée à être entrainée en rotation par un moteur (non visible). Le moteur, la cage 411 et le carré de sortie 412 sont coaxiaux selon un axe de rotation AR orienté selon l'axe Z du repère.
  • Conformément au deuxième mode de réalisation de la technique proposée le mécanisme d'impact 410, et plus précisément la cage 411, porte trois éléments de frappe 4112A, 4112B, 4112C, présentant des sections transversales identiques, disposés de manière à ce que le centre de gravité G4 du mécanisme d'impact 410 est positionné sur son axe de rotation AR, et que l'axe de rotation AR du mécanisme d'impact est un de ses axes principaux d'inertie. Pour ce faire, le mécanisme d'impact 410 présente deux éléments de frappe latéraux 4112A, 4112C identiques disposés, selon l'axe de rotation AR du mécanisme à impact, de part et d'autre d'un élément de frappe central 4112B constitué d'un unique élément de frappe central élémentaire. Les trois éléments de frappe 4112A, 4112B, 4112C sont disposés dans trois plans radiaux à l'axe de rotation AR distincts.
  • En outre, l'élément de frappe central 4112B est opposé de 180° par rapport aux deux éléments de frappe latéraux 4112A, 4112C par rapport à l'axe de rotation AR du mécanisme à impact.
  • Par ailleurs, chaque élément de frappe latéral 4112A, 4112C présente une première valeur d'épaisseur e. L'élément de frappe central 4112B présente une deuxième valeur d'épaisseur 2e. La deuxième valeur d'épaisseur 2e est égale au double de la première valeur d'épaisseur e.
  • De manière analogue, le carré de sortie 412 porte trois éléments de réception de frappe 4121A, 4121B, 4121C configurés pour coopérer avec les trois éléments de frappe 4112A, 4112B, 4112C respectivement.
  • Plus précisément, les éléments de frappe 4112A, 4112B, 4112C sont mobiles dans des plans radiaux à l'axe de rotation AR, également appelés plan transverses et/ou normaux, c'est-à-dire dans des plans orientés selon les axes X, Y (perpendiculaire à l'axe Z), de manière à ce qu'ils puissent prendre les positions suivantes :
    • une position désengagée, dans laquelle les éléments de frappe 4112A, 4112B, 4112C peuvent tourner sans entrer en contact avec le carré de sortie 412, et
    • une position engagée, dans laquelle les surface de frappe des éléments de frappe 4112A, 4112B, 4112C entre en contact avec les surfaces de réception de frappe des éléments de réception de frappe 4121A, 4121B, 4121C du carré de sortie 412.
  • La figure 5 est une vue en perspective d'une modélisation d'un mécanisme d'impact rebondissant de type « Maurer » selon le premier exemple du second mode de réalisation décrit n relation avec la figure 4.
  • La figure 6 est une vue en coupe longitudinale de la modélisation d'un mécanisme d'impact rebondissant de type « Maurer » de la figure 5.
  • La figure 7 illustre un deuxième exemple du second mode de réalisation la technique proposée appliqué à un mécanisme d'impact rebondissant de type « Maurer ».
  • Ce deuxième exemple de réalisation se distingue du premier par le nombre et la structure des éléments de frappe.
  • Dans ce deuxième exemple de réalisation, le mécanisme d'impact 710 comprend quatre éléments de frappe 7112A à 7112D présentant des sections transversales et des valeurs d'épaisseur identiques.
  • Ainsi, pour que le centre de gravité G7 du mécanisme d'impact 710 soit positionné sur son axe de rotation AR et que l'axe de rotation AR du mécanisme d'impact 710 soit un de ses axes principaux d'inertie, on positionne deux éléments de frappe latéraux élémentaire 7112A, 7112D juxtaposés, de part et d'autre, selon l'axe de rotation AR du mécanisme à impact, d'un élément de frappe central constitué de deux éléments de frappe centraux élémentaire 7112B, 7112C.
  • Les quatre éléments de frappe 7112A à 7112D présentant une valeur d'épaisseur identiques, la valeur d'épaisseur totale des éléments de frappe centraux 7112A, 7112D est donc bien égale au double de la valeur d'épaisseur de chaque élément de frappe latéral 7112A, 7112D. La mise en œuvre de quatre éléments de frappe 7112A à 7112D identique permet de minimiser les coûts de fabrication d'une clé à choc conforme à la technique proposée.
  • La figure 8 illustre un troisième exemple du second mode de réalisation la technique proposée appliqué à un mécanisme d'impact rebondissant de type « Maurer ».
  • Ce troisième exemple de réalisation se distingue du premier par le nombre et la structure des éléments de frappe.
  • Dans ce troisième exemple de réalisation, le mécanisme d'impact 810 comprend cinq éléments de frappe 8112A à 8112E à savoir :
    • un élément de frappe central, constitué de trois éléments de frappe centraux élémentaires 8112B à 8112D juxtaposés présentant respectivement une première valeur d'épaisseur e, définissant une valeur d'épaisseur totale eT correspondant à la somme des trois valeurs d'épaisseur des éléments de frappe centraux élémentaire trois éléments de frappe centraux élémentaires 8112B à 8112D,
    • deux éléments de frappe latéraux 8112A, 8112E identiques présentant respectivement une deuxième valeur d'épaisseur eT/2 correspondant à la moitié de la valeur d'épaisseur totale définit par la pluralité d'éléments de frappe centraux 8112B à 8112D.
  • Ainsi, le principe du deuxième mode de réalisation de la technique proposée consiste est satisfait et permet au centre de gravité G du mécanisme d'impact est positionné sur son axe de rotation, et que l'axe de rotation du mécanisme d'impact est un de ses axes principaux d'inertie.
  • Ainsi, il apparaît que la technique proposée est polyvalente et s'applique à des mécanismes à impact de type variés.
    • 6.5. Divers
  • Au regard des prérequis précédemment décrit, il apparaît que la technique proposée n'a pas vocation à être appliquée aux clés à choc comprenant des mécanismes d'impact présentant des composants mobiles en translation selon l'axe de rotation du carré de sortie, tels que les mécanismes de type « Pin Clutch » ou « Two Jaws » notamment. La technique proposée n'a également pas vocation à être appliquée aux clés à choc comprenant des mécanismes d'impact générant un impact plus d'une fois par tour du carré de sortie, tels que le mécanisme de type « Double Rocking Dog », par exemple, qui tourne que sur un demi-tour du carré de sortie entre chaque impact.
  • La technique proposée à néanmoins vocation à être appliquée aux clés à choc mettant en œuvre des mécanismes « Maurer Single Hammer », « Maurer Twin Hammer », « Single Rocking Dog ».
  • Par ailleurs, la technique proposée a été décrite et illustrée en retenant une modélisation théorique des différents composants constituant la clé à choc : corps indéformables, jeux inexistants dans les liaisons, etc. Cette modélisation théorique permet de supprimer les vibrations perçues par l'utilisateur en proposant un mécanisme d'impact configuré pour que, au moins lors de l'impact, son centre de gravité G soit positionné sur son axe de rotation, et que l'axe de rotation soit un de ses axes principaux d'inertie.
  • Néanmoins, cette modélisation théorique peut ne pas être représentative de la structure réelle des composants. Par exemple, certains composants peuvent présenter des déformations selon le niveau d'usure de ces derniers.
  • De ce fait, il convient de tendre vers cette configuration théorique par la mise en œuvre d'un mécanisme d'impact configuré pour que, lors de l'impact, son centre de gravité G soit sensiblement positionné sur son axe de rotation, et que l'axe de rotation soit sensiblement un de ses axes principaux d'inertie.
  • Tendre vers cette configuration théorique permet de réduire les efforts transverses aux portions du carter retenant le système mécanique (paliers de carter), lorsque la résultante d'impact, entre le système de frappe et le carré de sortie, tend vers un couple de direction l'axe de rotation. Cela se traduit, à défaut d'une suppression, par une réduction importante du niveau de vibrations perçues par l'utilisateur.
  • Pour ce faire, l'homme du métier pourra bien évidemment adapter les formes, dimensions et matériaux des composants du mécanisme d'impact, tels que le carré de sortie, le(s) marteau(x), le(s) contrepoid(s) notamment, pour rendre celui-ci conforme à la technique proposée.
  • Il apparaît donc que la technique proposée n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple. Elle englobe diverses modifications, formes alternatives et autres variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre de la problématique posée et notamment toutes combinaisons des différents modes de fonctionnement décrits précédemment, pouvant être pris séparément ou en association.

Claims (8)

  1. Outil de vissage/dévissage comprenant :
    - un moteur d'entrainement
    - un mécanisme d'impact (110, 200, 310, 410, 810) entrainé par ledit moteur selon un axe de rotation (AR) et maintenu fixe en translation selon ledit axe de rotation (AR), ledit mécanisme d'impact (110, 200, 310, 410, 710, 810) comprenant :
    - un système de frappe, entrainé en rotation selon ledit axe de rotation (AR), comprenant au moins un élément de frappe (1112, 2112, 3112A-B, 4112A-C, 7112A-D, 8112A-E),
    - un carré de sortie (112, 312, 412) comprenant au moins un élément de réception de frappe (1121, 2121, 3121A-B, 4121A-C),
    ledit au moins un élément de frappe (1112, 2112, 3112A-B, 4112A-C, 7112A-D, 8112A-E) étant configuré pour entrer en contact avec ledit au moins un élément de réception de frappe (1121, 2121, 3121A-B, 4121A-C) pour générer un couple d'impact,
    ledit système de frappe étant configuré pour être entrainé en rotation, selon ledit axe de rotation (AR), sur au moins 200° avant l'impact,
    caractérisé en ce que le mécanisme d'impact (110, 200, 310, 410, 810) comprend des moyens antivibratoires configurés pour que, au moins lors d'un impact :
    - le centre de gravité (G1, G2, G4, G3, G7) du mécanisme d'impact (110, 200, 310, 410, 710, 810) soit sensiblement positionné sur ledit axe de rotation (AR), et
    - ledit axe de rotation (AR) du mécanisme d'impact (110, 200, 310, 410, 710, 810) soit sensiblement un de ses axes principaux d'inertie.
  2. Outil de vissage/dévissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit au moins un élément de frappe (1112, 2112, 3112A-B, 4112A-C, 7112A-D, 8112A-E) comprend une surface de frappe et en ce que ledit au moins un élément de réception de frappe (1121, 2121, 3121A-B, 4121A-C) comprend une surface de réception de frappe, et
    en ce que ledit au moins un élément de frappe (1112, 2112, 3112A-B, 4112A-C, 7112A-D, 8112A-E) est configuré pour alterner, de manière cyclique, entre :
    - une position désengrenée, dans laquelle ledit au moins un élément de frappe (1112, 2112, 3112A-B, 4112A-C, 7112A-D, 8112A-E) n'est pas en contact avec ledit au moins un élément de réception (1121, 2121, 3121A-B, 4121A-C), et
    - une position engrenée, dans laquelle ladite surface de frappe dudit au moins un élément de frappe (1112, 2112, 3112A-B, 4112A-C, 7112A-D, 8112A-E) est en contact avec ladite surface de réception de frappe dudit au moins un élément de réception de frappe (1121, 2121, 3121A-B, 4121A-C) de manière à générer ledit couple d'impact.
  3. Outil de vissage/dévissage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits moyens antivibratoires sont configurés pour que :
    - le centre de gravité (G1, G2, G4, G3, G7) du mécanisme d'impact est en permanence sensiblement positionné sur son axe de rotation (AR), et
    - ledit axe de rotation (AR) du mécanisme d'impact est en permanence sensiblement un de ses axes principaux d'inertie.
  4. Outil de vissage/dévissage selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit système de frappe comprend au moins trois éléments de frappe (1112, 2112, 3112A-B, 4112A-C,7112A-D, 8112A-E) présentant des sections transversales identiques dans un plan essentiellement perpendiculaire audit axe de rotation (AR), et en ce que lesdits au moins trois éléments de frappe (1112, 2112, 3112A-B, 4112A-C, 7112A-D, 8112A-E) constituent lesdits moyens antivibratoires.
  5. Outil de vissage/dévissage selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit système de frappe comprend, disposés selon l'axe de rotation (AR) dudit mécanisme d'impact, :
    - un élément de frappe central (4112B, 7112B-C, 8112B-D) présentant, selon l'axe de rotation (AR) dudit mécanisme d'impact (110, 200, 310, 410, 710, 810), une valeur d'épaisseur totale (2e), et
    - deux éléments de frappe latéraux (4112A, 4112C, 7112A,D, 8112A,E) disposés de part et d'autre dudit au moins un élément de frappe central (4112B, 7112B-C, 8112B-D), le long de l'axe de rotation (AR) du mécanisme d'impact (110, 200, 310, 410, 710, 810), les éléments de frappe latéraux (4112A, 4112C, 7112A,D, 8112A,E) présentant respectivement une valeurs d'épaisseur (e) égale à la moitié de la valeur d'épaisseur totale (2e) dudit au moins un élément de frappe central (4112B, 7112B-C, 8112B-D) suivant ledit axe de rotation (AR),
    et en ce que ledit au moins un élément de frappe central (4112B, 7112B-C, 8112B-D) est disposé de façon diamétralement opposée audits éléments de frappe latéraux (4112A, 4112C, 7112A,D, 8112A,E) par rapport à l'axe de rotation (AR) du mécanisme d'impact (110, 200, 310, 410, 710, 810).
  6. Outil de vissage/dévissage selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit élément de frappe central (4112B, 7112B-C, 8112B-D) comprend au moins deux éléments de frappe centraux élémentaires juxtaposés, la somme de l'épaisseur suivant ledit axe desdites éléments de frappe centraux élémentaires étant égale à ladite valeur d'épaisseur totale.
  7. Outil de vissage/dévissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens antivibratoires comprennent au moins un contrepoids (1113, 1122, 2113, 3113A-B, 3122A-B) disposé dans le mécanisme d'impact (110, 200, 310, 410, 710, 810), ledit au moins un contrepoids (1113, 1122, 2113, 3113A-B, 3122A-B) étant configuré pour annuler des efforts radiaux audit axe de rotation (AR) induits par ledit au moins un élément de frappe (1112, 2112, 3112A-B, 4112A-C, 7112A-D, 8112A-E) et par ledit au moins un élément de réception de frappe (1121, 2121, 3121A-B, 4121A-C).
  8. Outil de vissage/dévissage selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit au moins un contrepoids (1113, 1122, 2113, 3113A-B, 3122A-B) disposé dans le mécanisme d'impact (110, 200, 310, 410, 710, 810), ledit au moins un contrepoids (1113, 1122, 2113, 3113A-B, 3122A-B) étant positionné à 180°, selon l'axe de rotation du mécanisme d'impact (110, 200, 310, 410, 710, 810), dudit au moins un élément de frappe (1112, 2112, 3112A-B, 4112A-C, 7112A-D, 8112A-E) et dudit au moins un élément de réception de frappe (1121, 2121, 3121A-B, 4121A-C).
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