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"Perfectionnements aux marteaux à combustion interne"
La présente invention est relative à un ou- til ou marteau à percussion commandé par un moteur à combustion interne faisant corps avec ledit outil ou martea que l'on appellera par la suite, pour plus de simplicité, marteau ou outil à combustion interne. Cette invention se rapporte plus particulièrement à un dispo- sitif perfectionné pour le rappel du piston d'un mar- teau du type à piston libre.
La présente invention a pour objet un marteau à combustion interne comprenant : un piston suscepti- ble de se déplacer librement suivant un mouvement al- ternatif dans un cylindre et muni d'un organe de per-
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cussion; une enclume destinée à recevoir les coups dudit organe de percussion et à les transmettre à un outil lorsque celui-ci est en position de travail;
enfin, un dispositif à ressort de rappel pour ramener le piston à la position d'allumage, la charge statique maximum du dispositif à ressort, lorsqu'il est comprimé par le piston jusque ce que ce dernier vienne toucher l'en- clume, ne dépassant pas trente fois le poids du piston*
La présente invention a également pour objet un marteau à combustion interne eomprenant un piston susceptible de se déplacer librement suivant un mouvement alternatif dans un cylindre et muni d'un organe de per- cussion ; une enclume destinée à recevoir les coups de l'organe de percussion et à les transmettre à un outil lorsque celui-ci se trouve en position de travail, l'en- clume et l'organe de percussion ayant une dureté Rockwell minimum. de C-44 ou une dureté minimum de 60 au scléroscope.
Une des caractéristiques de la présente inven- tion réside dans le fait que le fonctionnement et la puissance du marteau se trouvent améliorés; une autre consiste dans le fait qu'il existe une relation prédéter- minée telle entre les poids % relatifs des organes, la dureté de ceux-ci at la charge du ressort que le marteau ait une longue durée d'usage et qu'il soit d'un fonction- nement plus efficace; une autre caractéristique encore réside dans le fait que la durée d'usage des ressorts de raopel et des organes qui leur sont associés est augmen- tée ; d'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaîtront au cours de la description qui va sui- vre et à l'examen du dessin annexé.
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Sur la figure unique de ce dessin, on a repré- senté en élévation verticale et principalement en coupe un marteau complet établi conformément à l'invention.
Le marteau est du type à combustion interne dans lequel un cylindre 10 comporte un piston 11 sus- ceptible de se déplacer librement dans ledit cylindre suivant un mouvement alternatif, ledit marteau fon@- tionnant suivant les caractéristiques générales d'un moteur à combustion interne à deux temps et étant sus- ceptible de frapper des coups sur un outil 12 par l'in- termédiaire d'une enclume 13.
Un mécanisme et des organes supplémentaires sont associés au cylindre 10 et au piston 11 pour former un moteur à combustion interne assurant la commande. Une charge combustible d'air et d'essence vaporisée par exemple est fournie à la chambre 15 située au-dessous du.piston par un dispositif 14 d'alimentation en com- bustible ou de formation de charge; ladite charge est partiellement comprimée lors de la course descendante ou course de travail du piston. Vers la fin de cette course vers le bas, la charge est transférée de l'espace où se fait la compression au-dessous du piston à la cham- bre de combustion située à la partie supérieure du cy.- lindre, soit par l'intermédiaire du passage 16.
La char- ge est alors en définitive comprimée lors de la cour se ascendante du piston qui s'effectue sous l'action du dispositif à ressort de rappel et elle est allumée par la bougie d'allumage 17 au moment convenable à la suite de l'action du rupteur ou dispositif de réglage dans le temps 18, ce dispositif présentant une partie mobile en- traînée par le contact direct a,vec une surface, formant came, du piston 11.
La combustion de cette charge en- traine le piston vers le bas lors de la course de tra-
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vail dudit piston, afin que celui-ci vienne frapper l'enclume 13 pour transmettre un coup à l'outil lorsque celui-ci se trouve dans la position de travail repré- sentée sur le dessin ; lesgaz brûlés sont évacués par l'orifice d'échappement 19 à. la fin de la course, le cycle se répétant ensuite.
Des poignées 20 et 21 sont prévues pour permet- tre à l'ouvrier ou à l'opérateur de manipuler convena- blement le marteau, de placer l'outil sur le point à travailler et de soulever le marteau entre les opéra- tions. Le démarrage est obtenu par abaissement manuel de la tige de démarrage 22 jusqu'à ce que le piston se trouve au voisinage de l'extrémité inférieure de son déplacement, la.dite tige étant alors libérée de façon que le piston remonte rapidement sous l'action du dis- positif à ressort de rappel et comprime une charge dans la chambre de combustion, charge qui est alors .allumée.
La source de courant d'allumage est reliée à la bougie d'allumage 17 et au distributeur 18 par des conducteurs appropriés et arrive d'une source extérieure dans une poignée du marteau à travers le câble flexible 23.
On voit que le marteau comprend un corps sensi- blement cylindrique relativement long muni d'un alésage s'étendant à travers ledit corps de la partie supérieure à la partie inférieure, cet alésage ayant toutefois des diamètres différents en différents endroits. Le corps sensiblement cylindrique comprend le cylindre proprement dit 10, le logement 27 de l'enclume et le logement 28 du ressort. Ces parties peuvent former des éléments séparés simplement dans le but de la facilité de fabri- cation et d'assemblage; elles sont toutes concentriques et sont maintenues .rigidement les unes par rapport aux autres lorsque le marteau est assemblé. Il est évident que le point important est d'avoir un alésage relative-
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ment long comprenant les diverses parties.
Le terme cy- lindre utilisé dans le présent mémoire définit cet alé- sage complet et non pas simplement la chambre de combus- tion ou le cylindre proprement dit.
Dans la partie du cylindre correspondant au logement de l'enclume est monté un manchon 29. Ce man- chon constitue un support ou palier pour l'enclume 13 et constitue entre l'enclume et la paroi du cylindre un joint étanche aux gaz. Ce manchon est mobile longitu- dinalement dans le cylindre et, dans sa position la plus haute (celle qui est représentée sur le dessin), vient buter contre un épaulement annulaire. Il est à remarquer que la partie inférieure de l'enclume 13 s'épanouit en forme de champignon pour constituer une tête qui limite le mouvement de ladite enclume vers le haut. Lorsque le marteau fonctionne, l'outil 12 est, par suite de la pression exercée sur la partie à travail- ler, maintenu vers le haut dans le marteau dans la po- sition représentée sur le dessin.
Toute la force de choc du coup appliqué par le piston peut être ainsi transmise à l'outil puisque l'enclume a une certaine mar- ge de déplacement longitudinal- avant qu'elle ne vienne frapper l'organe qui se trouve au-dessous d'elle.
Immédiatement au-dessous du manchon 29 est dis-' posée une pièce 30 qui bute contre ledit manchon. Cette pièce entoure la partie supérieure de l'outil 12 et est susceptible de se déplacer longitudinalement ou axialement dans l'enveloppe 28. Elle est supportée, dans une position de repos contre le manchon, par le ressort 31 absorbant le recul, dont l'extrémité supé- rieure bute contre une partie élargie de.la pièce 30 et dont l'extrémité inférieure bute contre la partie in- férieure du marteau. La pièce 30 comporte une partie à diamètre réduit qui est placée à l'intérieur du ressort
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et qui est montée de façon qu'elle puisse se déplacer dans l'ouverture 32 prévue au fond du marteau ; de cette façon, la pièce 30 est guidée à chaque extrémité.
Le dispositif à ressort de rappel comprend un ressort de rappel de piston 33 et, au-dessus, un ressort plus fort 34 d'amortissement. Les deux res- sorts sont en contact l'u.i avec l'autre et l'extrémité supérieure du ressort 33 bute contre le fond du. piston 11 et entoure l'organe de percussion de celui-ci. Lors du fonctionnement du dispositif, le piston est rappelé après la course de travail par l'action combinée des ressorts 33 et 34 et du rebondissement qui se produit à partir du point où a lieu le choc de l'brgane de per- cussion contre la. partie à diamètre réduit de l'enclume.
Afin que l'enclume et le marteau puissent avoir la du- rée d'usage nécessaire et puissent provoquer le rebon- dissement désira, ils doivent avoir chacun une dureté minimum de 60 au scléroscope (échelle de scléroscope Shore) ou dureté minimum Rockwell d'environ 0-44.
Pour indiquer plus complètement les détails du marteau, on peut dire que le marteau particulier re- présenté sur le dessin pèse environ 45 kilog et qu'il peut donner en cours de travail 1450 coups à la minute.
Le piston a environ 73 mm. de diamètre et pèse environ 3 kg. 300. On a constaté que le poids de ce piston devait être Lnaintenu entre 1 kg: 600 et 4 kg. Un. pis- ton plus lourd, bien qu'il donne des coups individuels plus puissants, diminue la vitesse de fonctionnement du marteau, de telle sorte que le travail total n'est pas plus grand; un piston trop léger, par exemple un pis- ton pesant 1 kg. 600 pour cette dimension de marteau, donnerait une vitesse de fonctionnement élevée, mais également un travail moindre.
Le dispositif à ressort de rappel est disposé de façon qu'il se trouve placé
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sous une charge statique maximum de 34 kg. lorsque les ressorts sont comprimés jusqu'à ce que l'organe de percussion de piston se trouve en contact avec la partie supérieure de l'enclume 13; autrement dit, la. charge de ressort maximum à laquelle on se réfère ici est la force en kilog qui est nécessaire pour forcer manuellement le piston vers le bas et l'amener en contact avec l'enclume. Le dispositif à ressort de rappel du piston doit être relativement faible et présenter une augmentation de charge inférieure à 8 kg. 925 par cen- timètre de compression et, de préférence, inférieure même à 4 kg. 470.
Dans le mode de réalisation préféré décrit ici, le dispositif à ressort de rappel du piston est établi de façon que sa charge augmente d'environ 2 kg.857 par centimètre de compression.
Non seulement la relation entre la charge des divers ressorts, leur loi de variation et le poids du piston est importante, mais encore l'est également la dureté de l'enclume et de l'organe de percussion du piston. La demanderesse a constaté que le maintien d'un rapport prédéterminé entre le poids du piston, la dureté de l'organe de percussion précité et de l'enclume et la charge @ élastique maximim des ressorts de rappel est essentiel à un bon fonctionnement du marteau considéré dans,-.son ensemble. La dureté (mesurée au scléroscope) de l'organe de percussion et de l'enclume ne doit pas descendre de préférence au-dessous d'un minimum de 60.
La charge élastique maximum, en kilog, des ressorts de rappel ne doit pas dépasser trente fois le poids du piston. Lorsque ces rapports sont maintenus, le dispo- sitif présentera la rigidité de fonctionnement nécessaire. re au travail qu'il doit exécuter et une vibration ex- cessive ne sera pas communiquée à tout le dispositif.
Il y a une relation étroite également entre la charge du
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ressort et la dureté des parties en contact. Autre- ment dit, si l'enclume et l'organe de percussion ont une dureté plus grande, la charge statique maximum des ressorts de rappel du piston doit être plus faible et inversement. Dans la normale, la technique de l'ingé- nieur indique que la dureté Rockwell des organes soumis à des chocs doit aller de C-35 à C-42 environ. On a constaté qu'on obtenait un fonctionnement beaucoup meilleur du marteau et qu'on diminuait les troubles dus aux ressorts si la. dureté des organes précités était plus élevée que la dureté normale ci-dessus in- diquée et était égale au moins à C-47 Rockwell (soit environ 60 au scléroscope).
Avec une telle dureté, la chargeétatique maximum de ressort lorsque l'organe de percussion vient en contact avec l'enclume doit être maintenue à une valeur inférieure à trente fois le poids du piston pour obtenir lerésultat désiré. Bien
Que la dureté et la charge du ressort maintenues dans ces limites donnent des résultats nettement améliorés (si on les compare au résultat obtenu dans la pratique normale), la meilleure combinaison trouvée est une combinaison trouvée est une combinaison dans laquelle la dureté Rockwell de l'enclume et de l'organe de percussion est comprise entre C-57 et C-63 et dans la-
Quelle la charge du dispositif à ressort de rappel, lorsque l'organe de percussion vient en contact avec l'enclume, a une valeur comprise entre huit et quinze fois le poids du piston.
Dans le marteau particulier représenté sur le dessin, l'enclume et l'organe de per- cussion ont une dureté Rockwell de C-60 et la charge de ressort est égale à environ onze fois le poids du piston.
Quelles qu'en soient les raisons, les combi- naisons particulières décrites de ressorts, de dureté
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et de poids et plus particulièrement une charge de ressort comprise entre huit et quinze fois le poids du piston donne un marteau nettement meilleur, dans les conditions de fonctionnement, que ceux qui étaient connus jusque ici. Cette organisation oblige le mar- teau à fonctionner non seulement avec moins de secous- ses et avec plus de puissance en cours de travail, mais encore avec une absence de vibration excessive à tout moment même lorsqu'il est soulevé ce qui permet une manoeuvre plus confortable et plus facile du marteau par l'opérateur que dans le cas des marteaux utilisés jusqu'ici sans sacrifier pour cela la puissance en cours de travail.
Les anciens types de marteaux étaient extrêmement bruyants et donnaient des secousses fré- quentes lorsqu'ils étaient soulevés en donnant lieu à des vibrations destructrices intenses dans le corps, défauts qui sont presque complètement absents dans le marteau construit conformément à l'invention.
REVENDICATIONS
1. Marteau à combustion interne comportant : un piston susceptible de se déplacer librement suivant un mouvement alternatif dans un cylindre et muni d'un organe de percussion ; une enclume destinée à recevoir les coups de l'organe de percussion et à les transmet- tre à un outil lorsque celui-ci se trouve en position de travail et un dispositif à ressort de rappel pour ramener le piston à la position d'allumage, la charge statique maximum dudit dispositif à ressort, lorsqu'il est comprimé par le piston jusqu'à ce que ce dernier vienne toucher l'enclume,ne dépassant pas une valeur égale à trente fois le poids du piston.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Improvements to internal combustion hammers"
The present invention relates to a percussion tool or hammer controlled by an internal combustion engine integral with said tool or hammer which will be called hereinafter, for simplicity, hammer or internal combustion tool. This invention relates more particularly to an improved device for returning the piston of a hammer of the free-piston type.
The present invention relates to an internal combustion hammer comprising: a piston capable of moving freely according to an alternating movement in a cylinder and provided with a permanent member.
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impact; an anvil intended to receive the blows of said percussion member and to transmit them to a tool when the latter is in the working position;
finally, a spring return device for returning the piston to the ignition position, the maximum static load of the spring device, when it is compressed by the piston until the latter touches the anvil, does not not exceeding thirty times the weight of the piston *
The present invention also relates to an internal combustion hammer comprising a piston capable of moving freely according to a reciprocating movement in a cylinder and provided with a percussion member; an anvil intended to receive the blows of the percussion member and to transmit them to a tool when the latter is in the working position, the anvil and the percussion member having a minimum Rockwell hardness. of C-44 or a minimum hardness of 60 under the scleroscope.
One of the characteristics of the present invention is that the operation and the power of the hammer are improved; another consists in the fact that there exists a predetermined relation such between the relative weights% of the parts, the hardness of these and the load of the spring that the hammer has a long service life and that it is more efficient operation; yet another characteristic resides in the fact that the service life of the raopel springs and of the components associated with them is increased; other characteristics and advantages of the invention will become apparent from the description which follows and from examination of the accompanying drawing.
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In the single figure of this drawing, there is shown in vertical elevation and mainly in section a complete hammer established in accordance with the invention.
The hammer is of the internal combustion type in which a cylinder 10 comprises a piston 11 capable of moving freely in said cylinder in reciprocating motion, said hammer operating according to the general characteristics of an internal combustion engine at two-stroke and being liable to strike a tool 12 via an anvil 13.
A mechanism and additional members are associated with cylinder 10 and piston 11 to form an internal combustion engine providing the control. A combustible charge of air and vaporized gasoline, for example, is supplied to the chamber 15 below the piston by a fuel supply or charge forming device 14; said load is partially compressed during the downstroke or working stroke of the piston. Towards the end of this downstroke, the load is transferred from the compression space below the piston to the combustion chamber at the top of the cylinder, either through the intermediate passage 16.
The charge is then ultimately compressed during the upward stroke of the piston which takes place under the action of the spring return device, and it is ignited by the spark plug 17 at the appropriate time following the The action of the breaker or time adjustment device 18, this device having a movable part driven by direct contact with a surface, forming a cam, of the piston 11.
The combustion of this charge pulls the piston down during the travel stroke.
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vail of said piston, so that the latter strikes the anvil 13 to transmit a blow to the tool when the latter is in the working position shown in the drawing; the burnt gas is discharged through the exhaust port 19 to. the end of the race, the cycle repeating itself.
Handles 20 and 21 are provided to enable the worker or operator to properly manipulate the hammer, place the tool on the point to be worked, and lift the hammer between operations. Starting is obtained by manual lowering of the starting rod 22 until the piston is in the vicinity of the lower end of its movement, the said rod then being released so that the piston rises quickly under the action of the spring return device and compresses a charge in the combustion chamber which charge is then ignited.
The source of ignition current is connected to the spark plug 17 and to the distributor 18 by suitable conductors and arrives from an external source in a handle of the hammer through the flexible cable 23.
It is seen that the hammer comprises a relatively long substantially cylindrical body provided with a bore extending through said body from the upper part to the lower part, this bore however having different diameters at different places. The substantially cylindrical body comprises the actual cylinder 10, the anvil housing 27 and the spring housing 28. These parts may form separate elements simply for the sake of ease of manufacture and assembly; they are all concentric and are held rigidly relative to each other when the hammer is assembled. Obviously the important point is to have a relative bore-
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long including the various parts.
The term cylinder used in this specification defines this complete bore and not simply the combustion chamber or the cylinder itself.
In the part of the cylinder corresponding to the housing of the anvil is mounted a sleeve 29. This sleeve constitutes a support or bearing for the anvil 13 and constitutes between the anvil and the wall of the cylinder a gas-tight seal. This sleeve is movable longitudinally in the cylinder and, in its highest position (that shown in the drawing), abuts against an annular shoulder. It should be noted that the lower part of the anvil 13 opens out in the form of a mushroom to form a head which limits the movement of said anvil upwards. When the hammer is in operation, the tool 12 is, as a result of the pressure exerted on the working part, held upwards in the hammer in the position shown in the drawing.
All the impact force of the blow applied by the piston can thus be transmitted to the tool since the anvil has a certain margin of longitudinal displacement before it hits the organ which is located below it. 'she.
Immediately below the sleeve 29 is disposed a part 30 which abuts against said sleeve. This part surrounds the upper part of the tool 12 and is capable of moving longitudinally or axially in the casing 28. It is supported, in a rest position against the sleeve, by the spring 31 absorbing the recoil, of which the the upper end abuts against an enlarged part of the part 30 and the lower end of which abuts against the lower part of the hammer. Part 30 has a reduced diameter part which is placed inside the spring
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and which is mounted so that it can move in the opening 32 provided at the bottom of the hammer; in this way, the part 30 is guided at each end.
The spring return device comprises a piston return spring 33 and, above it, a stronger damping spring 34. The two springs are in contact with each other and the upper end of the spring 33 abuts against the bottom of the. piston 11 and surrounds the percussion member thereof. During operation of the device, the piston is returned after the working stroke by the combined action of the springs 33 and 34 and the rebound which occurs from the point where the impact of the percussion member against the shock occurs. . reduced diameter part of the anvil.
In order for the anvil and hammer to last as long as necessary and to produce the desired rebound, they must each have a minimum scleroscope hardness of 60 (Shore scleroscope scale) or minimum Rockwell hardness of about 0-44.
To more fully indicate the details of the hammer, it can be said that the particular hammer shown in the drawing weighs about 45 kilog and can give 1450 blows per minute while working.
The piston is about 73 mm. in diameter and weighs approximately 3 kg. 300. It has been found that the weight of this piston should be kept between 1 kg: 600 and 4 kg. A heavier piston, although it gives more powerful individual blows, decreases the speed of operation of the hammer, so that the total work is not greater; too light a piston, for example a piston weighing 1 kg. 600 for this hammer size, would give a high operating speed, but also less work.
The spring return device is arranged so that it is placed
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under a maximum static load of 34 kg. when the springs are compressed until the piston percussion member is in contact with the upper part of the anvil 13; in other words, the. maximum spring load referred to here is the force in kilog which is required to manually force the piston down and bring it into contact with the anvil. The piston return spring device must be relatively small and have a load increase of less than 8 kg. 925 per centimeter of compression and preferably even less than 4 kg. 470.
In the preferred embodiment described herein, the piston return spring device is set so that its load increases by about 2 kg. 857 per centimeter of compression.
Not only is the relation between the load of the various springs, their law of variation and the weight of the piston important, but also the hardness of the anvil and of the percussion member of the piston. The Applicant has observed that maintaining a predetermined ratio between the weight of the piston, the hardness of the aforementioned percussion member and of the anvil and the maximum elastic load of the return springs is essential for proper operation of the hammer. considered in, -. as a whole. The hardness (measured with a scleroscope) of the percussion organ and the anvil should preferably not fall below a minimum of 60.
The maximum elastic load, in kilog, of the return springs must not exceed thirty times the weight of the piston. When these ratios are maintained, the device will exhibit the necessary operating rigidity. re to the work it has to perform and excessive vibration will not be communicated to the entire device.
There is also a close relationship between the burden of
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spring and hardness of the parts in contact. In other words, if the anvil and the percussion member have a greater hardness, the maximum static load of the piston return springs must be lower and vice versa. Normally, the engineer's technique indicates that the Rockwell hardness of the impacted parts should range from C-35 to C-42 approximately. It was found that a much better operation of the hammer was obtained and that the troubles due to the springs if the. hardness of the aforementioned organs was higher than the normal hardness indicated above and was equal to at least C-47 Rockwell (ie about 60 under the scleroscope).
With such hardness, the maximum state spring load when the percussion member comes in contact with the anvil must be kept less than thirty times the weight of the piston to achieve the desired result. Well
As the hardness and the spring load kept within these limits give markedly improved results (when compared to the result obtained in normal practice), the best combination found is a combination found is a combination in which the Rockwell hardness of the anvil and percussion organ is between C-57 and C-63 and in the-
What the load of the spring return device, when the percussion member comes into contact with the anvil, has a value between eight and fifteen times the weight of the piston.
In the particular hammer shown in the drawing, the anvil and impact member have a Rockwell hardness of C-60 and the spring load is about eleven times the weight of the piston.
Whatever the reasons, the particular combinations of springs, hardness and
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and of weight and more particularly a spring load of between eight and fifteen times the weight of the piston gives a significantly better hammer, under operating conditions, than those which were known heretofore. This organization obliges the hammer to operate not only with less shaking and with more power during work, but also with an absence of excessive vibration at all times even when it is lifted, which allows a more maneuver. comfortable and easier to the hammer for the operator than in the case of hammers used hitherto without sacrificing power during work.
Older types of hammers were extremely noisy and gave frequent jerking when lifted giving rise to intense destructive vibrations in the body, faults which are almost completely absent in the hammer constructed according to the invention.
CLAIMS
1. Internal combustion hammer comprising: a piston capable of moving freely in a reciprocating motion in a cylinder and provided with a percussion member; an anvil intended to receive the blows of the percussion member and to transmit them to a tool when the latter is in the working position and a spring return device for returning the piston to the ignition position, the maximum static load of said spring device, when it is compressed by the piston until the latter touches the anvil, not exceeding a value equal to thirty times the weight of the piston.
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