FR2584331A1

FR2584331A1 - Tightening wrench with torque limitation

Info

Publication number: FR2584331A1
Application number: FR8510429A
Authority: FR
Inventors: Andre Moulinoux
Original assignee: Facom SA
Current assignee: Facom SA
Priority date: 1985-07-08
Filing date: 1985-07-08
Publication date: 1987-01-09
Also published as: FR2584331B1

Abstract

This torque wrench comprises a tool holder and a handle articulated to one another and connected by a hydraulic coupling, which comprises a piston 10 actuated by the tool holder 1 and delivers a hydraulic fluid against the action of a valve 30, 34 calibrated as a function of the maximum torque to be exerted on the wrench, and a flexible reservoir 46 equipped at its end close to the valve 30, 34 with at least one orifice 50 for the passage of the fluid delivered by the piston 1, and a collar 48 for sealed contact with the internal wall of the handle 3. An orifice 52 passing through the wall of the handle 3 puts the space between the flexible reservoir 46 and this wall in communication with the atmosphere.

Description

Les clés de serrage à limitation de couple, ou clés dynamométriques, comportent généralement un porte-outil et un manche ou poignée, qui sont articulés entre eux, ainsi qu'un accouplement assurant leur maintien dans une position déterminée, généralement dans le prolongement l'un de l'autre tant que le couple exercé par la clé ne dépasse pas une valeur déterminée, mais permettant leur déplacement relatif lorsque ce couple est atteint. Torque-limiting torque wrenches, or torque wrenches, generally include a tool holder and a handle or handle, which are hinged together, as well as a coupling ensuring their maintenance in a determined position, generally in line with the one of the other as long as the torque exerted by the key does not exceed a determined value, but allowing their relative displacement when this torque is reached.

L'accouplement est très souvent réalisé au moyen d'un ressort qui cède lorsque le couple a atteint la valeur maximum fixée. Dans certains cas toutefois, l'accouplement est réalisé de maniera hydraulique. I1 est alors constitué par un piston principal qui est actionné par le porte-outil et qui refoule un fluide hydraulique à travers un orifice fermé par un clapet taré en fonction du couple maximum. Un piston compensateur est également prévu dans la poignée de la clé, de façon à être déplacé par le fluide refoulé par le piston principal contre l'action d'un ressort qui s'oppose à ce déplacement. Coupling is very often carried out by means of a spring which fails when the torque has reached the maximum value set. In some cases, however, the coupling is carried out hydraulically. It is then constituted by a main piston which is actuated by the tool holder and which delivers a hydraulic fluid through an orifice closed by a valve calibrated as a function of the maximum torque. A compensating piston is also provided in the handle of the key, so as to be displaced by the fluid discharged by the main piston against the action of a spring which opposes this displacement.

Lorsque le couple maximum est atteint, le deplacement du piston principal permet le pivotement relatif du porte-outil et du manche au fur et à mesure de l'action du fluide sur le piston compensateur. Le couple exercé par la clé ne peut plus augmenter et, au contraire, il diminue peu à peu. When the maximum torque is reached, the displacement of the main piston allows the relative pivoting of the tool holder and of the handle as the fluid acts on the compensating piston. The torque exerted by the key can no longer increase and, on the contrary, it gradually decreases.

On constate toutefois que les clés de ce type perdent peu à peu leur précision car les fuites inévitables de fluide hydraulique ne permettent pas de conserver au dispositif compensateur son efficacité, la force du ressort devenant progressivement moins importante par rapport au volume de fluide présent. However, it can be seen that keys of this type gradually lose their precision because the inevitable leaks of hydraulic fluid do not make it possible to keep the compensating device effective, the force of the spring becoming progressively less relative to the volume of fluid present.

La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient en réalisant une clé dynamométrique du type ci-dessus, dans laquelle les pertes de fluide hydraulique n'ont plus d'influence sur la précision du fonctionnement. The object of the present invention is to remedy this drawback by producing a torque wrench of the above type, in which the losses of hydraulic fluid no longer have any influence on the accuracy of the operation.

Cette invention a en effet pour objet une clé dynamométrique comportant un porte-outil et un manche articulés entre eux et reliés par un accouplement hydraulique les retenant assemblés, mais provoquant leur pivotement relatif lorsque le couple d'entraînement exercé par la clé atteint une valeur déterminée, cet accouplement comportant un piston actionné par le porte-outil et refoulant un fluide hydraulique contre l'action d'un clapet taré en fonction du couple maximum à exercer par la clé, dans laquelle l'accouplement hydraulique comporte un réservoir souple,muni,à son extrémité voisine du clapet taré,d'au moins un orifice de passage du fluide refoulé par le piston et d'une collerette de contact étanche avec la paroi interne du manche. The object of this invention is in fact a torque wrench comprising a tool holder and a handle hinged together and connected by a hydraulic coupling retaining them assembled, but causing their relative pivoting when the driving torque exerted by the key reaches a determined value , this coupling comprising a piston actuated by the tool holder and discharging a hydraulic fluid against the action of a valve calibrated as a function of the maximum torque to be exerted by the key, in which the hydraulic coupling comprises a flexible tank, provided, at its end close to the calibrated valve, at least one orifice for the passage of the fluid discharged by the piston and a sealed contact flange with the internal wall of the handle.

Selon une autre caractéristique de l'invention, un ressort de rappel est monté entre le piston et l'orifice de sortie du fluide et tend à éloigner le piston de cet orifice. According to another characteristic of the invention, a return spring is mounted between the piston and the fluid outlet orifice and tends to move the piston away from this orifice.

Dans une telle clé, le fluide hydraulique refoulé par le piston pénètre dans le réservoir souple qu'il remplit et déforme. Aucun ressort n'intervient alors dans le fonctionnement de la clé Par contre, le rechargement de la clé est déclenché par le ressort de rappel du piston. In such a key, the hydraulic fluid discharged by the piston enters the flexible tank which it fills and deforms. No spring then intervenes in the operation of the key On the other hand, the reloading of the key is triggered by the piston return spring.

Ces deux opérations s'effectuent donc de la même manière même si le volume du fluide hydraulique de commande varie quelque peu au fur et à mesure des utilisations successives de la clé. L'efficacité de l'accouplement limiteur de couple peut donc être conservée pendant une durée prolongée.These two operations are therefore carried out in the same manner even if the volume of the hydraulic control fluid varies somewhat as successive uses of the key. The efficiency of the torque limiting coupling can therefore be maintained for an extended period.

La description ci-dessous d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés, fera d'ailleurs ressortir les avantages et caractéristiques de l'invention. The description below of an embodiment given by way of nonlimiting example, and represented in the appended drawings, will moreover highlight the advantages and characteristics of the invention.

Sur ces dessins
- la Figure 1 est une vue de côté d'une clé selon l'invention en position "cassée" après franchissement du couple maximum;
- la Figure 2 est une vue en coupe longitudinale de la clé dynamométrique de la Figure 1;
- la Figure 3 est une vue de dessus, avec arrachement partiel, montrant la liaison entre le porte-outil et l'accouplement hydraulique de la clé de la Figure 2.On these drawings
- Figure 1 is a side view of a key according to the invention in the "broken" position after crossing the maximum torque;
- Figure 2 is a longitudinal sectional view of the torque wrench in Figure 1;
- Figure 3 is a top view, partially broken away, showing the connection between the tool holder and the hydraulic coupling of the wrench of Figure 2.

La clé dynamométrique représentée comporte un porteoutil 1 qui est articulé sur un manché 3 au moyen d'un axe 2 placé le plus près possible de l'outil 5 pour diminuer les imprécisionsdûes à la position de la main sur la poignée de la clé. Ce porte-outil est également relié à un accouplement hydraulique monté à l'intérieur du manche 3 par une biellette 4 qui est articulée à une extrémité, en 6, sur le porte-outil 1, -et à son autre extrémité, en 8, sur un piston 10 mobile à l'intérieur du manche 3. De préférence, le manche 3 est prolongé en direction du porte-outil 1 par une chape 12 portant l'axe d'articulation 2, et la biellette 4 est articulée autour d'un axe 6 placé à proximité de l'axe 2 et s'étend entre les deux bras de la chape 12 pour pénétrer dans le manche 3 (Figure 3).Les axes 2 et 4 sont en acier à haute résistance rectifiés de sorte que la poussée sur le piston par l'intermédiaire de la biellette 4 montée sur les axes permet des efforts importants sans frottement notable. The torque wrench shown has a tool holder 1 which is articulated on a sleeve 3 by means of an axis 2 placed as close as possible to the tool 5 to reduce the inaccuracies due to the position of the hand on the handle of the key. This tool holder is also connected to a hydraulic coupling mounted inside the handle 3 by a link 4 which is articulated at one end, at 6, on the tool holder 1, -and at its other end, at 8, on a piston 10 movable inside the handle 3. Preferably, the handle 3 is extended in the direction of the tool holder 1 by a yoke 12 carrying the articulation axis 2, and the link 4 is articulated around an axis 6 placed near the axis 2 and extends between the two arms of the yoke 12 to penetrate into the handle 3 (Figure 3). The axes 2 and 4 are made of high strength steel rectified so that the thrust on the piston via the link 4 mounted on the axes allows significant efforts without significant friction.

Dans le mode de réalisation représenté, le manche 3 est formé par deux organes tubulaires, respectivement 13 et 15, qui sont vissés l'un sur l'autre. Le tube avant 13, c'est-d-dire celui qui est fixé sur la chape 12, constitue un cylindre à l'intérieur duquel se déplace le piston 10 et son volume interne est séparé de celui du tube 15 par une cloison 16, épaisse, comportant deux alésages étagés, respectivement 18 et 20, dont les portions de petit diamètre sont dirigées en sens inverse (Figure 2). In the embodiment shown, the handle 3 is formed by two tubular members, respectively 13 and 15, which are screwed one on the other. The front tube 13, that is to say the one which is fixed on the yoke 12, constitutes a cylinder inside which the piston 10 moves and its internal volume is separated from that of the tube 15 by a partition 16, thick, comprising two stepped bores, respectively 18 and 20, whose small diameter portions are directed in opposite directions (Figure 2).

En effet, l'alésage 18 comporte une portion 19 de petit diamètre débouchant dans la chambre interne 22 du tube 13, tandis que l'alésage 20 comporte une portion 21 de petit diamètre débouchant dans la chambre interne 24 du tube 15. L'alésage 20 communique par un petit orifice latéral 26 avec la chambre 22 du tube 13 et contient deux billes 28 formant clapet de fermeture de la partie étroite 21 de l'alésage 20. Les deux billes ayant un diamètre légèrement inférieur à celui de l'alésage 20 et une légère possibilité de déplacement dans l'alésage sont très rapidement entraînées contre l'orifice 21 dès que l'on actionne la clé. et n'oppose aucun effort au retour du liquide à travers cet orifice 21. Indeed, the bore 18 comprises a portion 19 of small diameter opening into the internal chamber 22 of the tube 13, while the bore 20 comprises a portion 21 of small diameter opening into the internal chamber 24 of the tube 15. The bore 20 communicates through a small lateral orifice 26 with the chamber 22 of the tube 13 and contains two balls 28 forming a valve for closing the narrow part 21 of the bore 20. The two balls having a diameter slightly smaller than that of the bore 20 and a slight possibility of movement in the bore are very quickly driven against the orifice 21 as soon as the key is actuated. and does not oppose any effort to the return of the liquid through this orifice 21.

L'alésage 18 contient également une bille 30 de fermeture de l'orifice 19 de communication avec la chambre 22. En outre, une aiguille 32, de diamètre légèrement inférieur à celui de l'alésage 18, pénètre dans cet alésage jusqu'à son contact avec la bille 30. Cette aiguille traverse axialement le tube 15 et est repoussée contre la bille par un ressort 34 monté entre une bride 36, solidaire de l'aiguille 32, et une bride 38 portée par un embout 40 vissé dans l'extrémité arrière du tube 15. The bore 18 also contains a ball 30 for closing the orifice 19 for communication with the chamber 22. In addition, a needle 32, of diameter slightly smaller than that of the bore 18, penetrates into this bore until its contact with the ball 30. This needle passes axially through the tube 15 and is pushed against the ball by a spring 34 mounted between a flange 36, integral with the needle 32, and a flange 38 carried by a nozzle 40 screwed into the end rear of tube 15.

L'embout 40 est solidaire d'un bouton mollets 42 qui permet de commander la position de l'embout 40 dans le tube 15 et, par suite, la compression du ressort 34 c'est-à-dire le tarage du clapet formé par la bille 30 et l'aiguille 32 en fonction du couple maximum que doit exercer la clé. Une graduation 44, portée par la face extérieure amincie du tube 15, permet à l'utilisateur de connaître à tout moment le couple pour lequel le réglage a été effectué. The end piece 40 is integral with a calf button 42 which makes it possible to control the position of the end piece 40 in the tube 15 and, consequently, the compression of the spring 34, that is to say the setting of the valve formed by the ball 30 and the needle 32 as a function of the maximum torque that the key must exert. A scale 44, carried by the thinned outer face of the tube 15, allows the user to know at any time the torque for which the adjustment has been made.

A l'intérieur du tube 15 est également monté un réservoir 46 allongé, en matière élastique, qui a par exemple une forme cylindrique coaxiale au tube 15. Ce réservoir 46 est, par exemple, monté à l'une de ses extrémités sur la bride 36 solidaire de l'aiguille 32, tandis que son extrémité opposée est voisine de la cloison 16. Cette dernière extrémité est constituée par une face plane 48 formant une collerette en contact étanche avec la paroi interne du tube 15 et percée d'orifices 50 mettant en communication le volume interne du réservoir 46 avec la chambre 24. En outre, un orifice 52,- percé dans la paroi du tube 15, met l'espace entourant le réservoir 46 en communication avec l'atmosphère ambiante. Inside the tube 15 is also mounted an elongated reservoir 46, made of elastic material, which for example has a cylindrical shape coaxial with the tube 15. This reservoir 46 is, for example, mounted at one of its ends on the flange 36 secured to the needle 32, while its opposite end is close to the partition 16. This last end consists of a flat face 48 forming a flange in sealed contact with the internal wall of the tube 15 and pierced with orifices 50 placing in communication with the internal volume of the reservoir 46 with the chamber 24. In addition, an orifice 52, - drilled in the wall of the tube 15, places the space surrounding the reservoir 46 in communication with the ambient atmosphere.

La chambre 22, de même que la chambre 24 et le volume intérieur du réservoir 46, est normalement remplie d'un fluide hydraulique et le piston 10 est écarté de la cloison 16 par un ressort 54 interposé entre lui et la cloison 16. The chamber 22, like the chamber 24 and the interior volume of the reservoir 46, is normally filled with a hydraulic fluid and the piston 10 is separated from the partition 16 by a spring 54 interposed between it and the partition 16.

Dans cette position, le porte-outil et le manche 3 sont assemblés entre eux et maintenus dans le prolongement l'un de l'autre. Lorsque le clé est utilisée, c'est-à-dire qu'un outil 5 est monté dans le porteoutil 1, l'ensemble du manche 3 et du porte-outil 1 est déplacé dans le sens des aiguilles d'une montre, en considérant la Figure 1 ou 2, afin d'effectuer le serrage par exemple d'un écrou. In this position, the tool holder and the handle 3 are assembled together and held in line with one another. When the key is used, that is to say that a tool 5 is mounted in the tool holder 1, the assembly of the handle 3 and the tool holder 1 is moved clockwise, in considering Figure 1 or 2, in order to tighten for example a nut.

Tant que le couple exercé par la clé sur cet écrou n'atteint pas la valeur maximum fixée, c'est-à-dire tant que l'effort transmis par la biellette 4 au piston 10 n'est pas suffisant pour contrecarrer la force du ressort 34 appliquant le clapet 30 contre l'orifice 19, le porte-outil et le manche sont déplacés simultanément et restent dans le prolongement l'un de l'autre. Par contre, dès que le couple maximum est atteint, la biellette 4 exerçant un effort important sur le piston 10, la pression du fluide hydraulique contenu dans la chambre 22 dépasse la force de tarage du ressort 34 et la bille 30 et l'aiguille 32 sont écartées de l'orifice 19. As long as the torque exerted by the wrench on this nut does not reach the maximum value fixed, that is to say as long as the force transmitted by the link 4 to the piston 10 is not sufficient to counteract the force of the spring 34 applying the valve 30 against the orifice 19, the tool holder and the handle are moved simultaneously and remain in the extension of one another. By cons, as soon as the maximum torque is reached, the rod 4 exerting a significant force on the piston 10, the pressure of the hydraulic fluid contained in the chamber 22 exceeds the setting force of the spring 34 and the ball 30 and the needle 32 are moved away from the orifice 19.

Le fluide hydraulique s'échappe par l'orifice 19, pénètre dans la chambre 24 puis, par les orifices 50, à l'intérieur du réservoir 46. Le piston 10 continuant à se déplacer dans le manche 3, la biellette 4 tourne autour de sonar d'articulation 6 et le manche 3 pivote, par rapport au porte-outil 1. Une grande partie du liquide hydraulique de la chambre 22 a été alors refou lée dans le réservoir 46 dont les parois de sont défor muées, ou éventuellement gonflées, en refoulant l'air contenu à l'intérieur du tube 15 par l'orifice 52. Un couple important continue à être exercé sur l'écrou à serrer mais diminue peu à peu.The hydraulic fluid escapes through the orifice 19, enters the chamber 24 then, through the orifices 50, inside the reservoir 46. The piston 10 continuing to move in the handle 3, the rod 4 rotates around articulation sonar 6 and the handle 3 pivots, relative to the tool holder 1. A large part of the hydraulic fluid of the chamber 22 has then been returned to the tank 46 whose walls are deformed, or possibly inflated, by driving the air contained inside the tube 15 through the orifice 52. A significant torque continues to be exerted on the nut to be tightened but gradually decreases.

Bien entendu, l'utilisateur en sentant le pivotement du manche de la clé et en voyant l'extrémité 60 du porte-outil apparattre hors de la chape 12 a interrompu son effort. Of course, the user, feeling the pivoting of the handle of the key and seeing the end 60 of the tool holder appearing outside of the yoke 12 has interrupted his effort.

De par la position angulaire relative du porteoutil 1 et de la biellette 4, il est facile de voir que l'effort nécessaire pour atteindre dans la chambre 22 la pression nécessaire au décollement de la bille 30 est passée par un maximum. By the relative angular position of the tool holder 1 and the link 4, it is easy to see that the force necessary to reach in the chamber 22 the pressure necessary for the detachment of the ball 30 has passed through a maximum.

La clé peut alors être éloignée de l'organe mis en place. Le couple étant totalement supprimé, le ressort 54 repousse le piston 10 loin de la cloison 16, ce qui crée à l'intérieur de la chambre 22 une dépression éloignant les billes 28 de l'orifice 21 et aspirant le fluide contenu dans la chambre 24 et dans le réservoir 46 en direction de la chambre 22 du piston. La pression atmosphérique pénétrant par l'orifice 52 facilite le refoulement du fluide contenu dans le réservoir 46 en direction de cette chambre. La pression dans les différentes parties du manche s'égalise alors et le manche 3 reprend progressivement sa position dans le prolongement du porte-outil 1. The key can then be moved away from the organ in place. The torque being completely eliminated, the spring 54 pushes the piston 10 away from the partition 16, which creates inside the chamber 22 a depression separating the balls 28 from the orifice 21 and sucking the fluid contained in the chamber 24 and in the reservoir 46 in the direction of the chamber 22 of the piston. The atmospheric pressure entering through the orifice 52 facilitates the delivery of the fluid contained in the reservoir 46 towards this chamber. The pressure in the different parts of the handle is then equalized and the handle 3 gradually returns to its position in the extension of the tool holder 1.

La clé peut être utilisée à nouveau. The key can be used again.

De préférence, le porte-outil 1 est prolongé par une languette 60 qui s'étend entre les deux bras de la chape 12 et peut porter un voyant, ou tout autre signal, par exemple sonore, indiquant le moment où le couple maximum est franchi. Preferably, the tool holder 1 is extended by a tongue 60 which extends between the two arms of the yoke 12 and can carry an indicator light, or any other signal, for example an audible signal, indicating the moment when the maximum torque is exceeded. .

Par ailleurs, l'extrémité arrière du manche, ou plus exactement du tube 15, est bombée ou munie d'un revêtement bombée facilitant la préhension et le positionnement de la main de l'utilisateur à une distance bien déterminée de l'articulation du porte-outil, ce qui est un facteur très important de la fidélité de la clé et permet à l'utilisateur d'exercer sur l'outil des efforts importants et précis. Furthermore, the rear end of the handle, or more precisely of the tube 15, is curved or provided with a curved coating facilitating the gripping and positioning of the user's hand at a well-determined distance from the articulation of the door. -tool, which is a very important factor in the fidelity of the key and allows the user to exert significant and precise efforts on the tool.

On dispose ainsi d'une clé qui peut être utilisée de manière répétée avec une grande précision et qui, en outre, est facile à régler. Sa réalisation, c'est-à-dire le montage des différentes pièces à l'intérieur du manche ne demande pas, par ailleurs, de précision particulière puisque, par exemple, l'aiguille a simplement à hêtre introduite dans l'alésage 18 et amenée au contact de la bille 32, et les autres pièces sont assemblées par emboîtement les unes dans les autres. This provides a key which can be used repeatedly with great precision and which, moreover, is easy to adjust. Its realization, that is to say the mounting of the various parts inside the handle does not require, moreover, any particular precision since, for example, the needle simply has to be introduced into the bore 18 and brought into contact with the ball 32, and the other parts are assembled by fitting one into the other.

En outre, les frottements mécaniques susceptibles de nuire à la précision sont réduits. In addition, mechanical friction that could affect accuracy is reduced.

Claims

- CLAIMS

1 - Torque wrench comprising a tool holder and a handle hinged together and connected by a hydraulic coupling retaining them assembled, but causing their relative pivoting when the drive torque exerted by the key reaches a determined value, this coupling comprising a piston (10) actuated by the tool holder (1) and discharging a hydraulic fluid against the action of a valve (30, 34) calibrated as a function of the maximum torque to be exerted by the key, characterized in that the hydraulic coupling comprises a flexible reservoir (46) provided at its end close to the valve (30, 34) with at least one orifice (50) for the passage of the fluid discharged by the piston (1), and with a collar (48) for sealing contact with the inner wall of the handle (3).

2 - Torque wrench according to claim 1, characterized in that it comprises a return spring (54) interposed between the piston (10) and the orifice (19) for the outlet of the hydraulic fluid and pushing this piston (10) away of the orifice.

3 - Torque wrench according to one of claims 1 and 2, characterized in that it comprises an orifice (52) passing through the wall of the handle (3) and venting the space between the flexible tank (46 ) and this wall.

4 - Torque wrench according to one of the preceding claims, characterized in that the calibrated valve comprises a ball (30) for closing an orifice (19) of small diameter, and a needle (32) pushed back by an adjustable spring ( 34) against the ball (30).

5 - Torque wrench according to claim 4, characterized in that the needle (32) penetrates with play in a bore (18) containing the ball (30).

6 - Torque wrench according to one of the preceding claims, characterized in that an orifice (21) connecting the part of the handle containing the reservoir (46) with the chamber (22) of the piston (10) is closed by a valve constituted by two balls (28) free in a housing (20).

7 - Torque wrench according to one of the preceding claims, characterized in that the piston (10) is connected to the tool holder (1) by a link (4) articulated at its two ends and capable of moving inside of the handle (3).

8 - Torque wrench according to one of the preceding claims, characterized in that the tool holder (1) is extended by a tongue (60) carrying a visual or audible signal, which indicates that the maximum torque is exceeded.

9 - Torque wrench according to one of the preceding claims, characterized in that the axis (2) of articulation of the tool holder (1) and the handle (3) is placed very close to the tool (5) carried by the tool holder (1).