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La présente invention concerne les accouplements à chocs du type destiné à exercer une succession de chocs rotatifs sur un élément commandé, tel qu'un écrou ou un boulon, pour y exécuter des opérations de serrage ou de desserrage-
L'accouplement à chocs suivant l'invention comporte un marteau cylindrique directement accouplé à un élément moteur rotatif. Un élément à griffes monté à coulissement dans le marteau par un accouplement à canne- lures comporte un moyeu à surfaces de came d'un coté et plusieurs mâchoires de choc de l'autre coté* Les surfaces de came du moyeu viennent en contact avec des surfaces de came semblables d'un élément de came monté sur un arbre accouplé directement à une enclume.
L'enclume est disposée pour recevoir, à une extrémité, une douille propre à emboîter un élément commandé, c'est-à- dire un écrou ou un boulon, et comporte à son autre extrémité une surface d'où partent plusieurs mâchoires de choc, en nombre égal à celui des mâchoires de l'élément à griffes. Des ressorts de compression disposés dans l'arbre éloignent en permanence l'élément à griffes de l'enclume. Lorsque la résistance de l'élément commandé au mouvement de rotation atteint une valeur déterminée les surfaces de came de l'élément- à griffes qui viennent en contact avec les surfaces de came de l'élément de came, font glisser vers l'avant l'élément à griffes dans le marteau, de façon à faire venir ses mâchoires de choc en contact avec celles de l'enclume et à transmettre ainsi un choc à l'élément commandé.
Les surfaces de came de l'élément à griffes et l'élément de came sont disposés respectivement de façon à ne frapper qu'un seul coup pendant un tour complet du marteau, mais si on le désire, on peut frapper plus d'un coup par tour en donnant une forme appropriée aux cames. Après chaque coup frappé, les ressorts de compression provoquent le mouvement de l'élément à griffes de façon à dégager ses mâchoires de celles de l'enclume
L'accouplement à chocs suivant l'invention fonctionne d'une manière très efficace à cause de la faible quantité d'énergie qui est nécessaire pour embrayer l'élément à griffes relativement léger.
De plus, étant donné que l'intensité de chaque coup est répartie simultanément sur plusieurs mâchoires de choc, l'usure des éléments travaillants de l'embrayage est minimum et leur durée de vie maximum.
Les principaux objets de l'invention sont les suivants : un accouplement ou embrayage à chocs qui comporte des cames provoquant l'embrayage des mâchoires de choc, et des ressorts de compression en provoquant le débrayage; un embrayage à chocs comportant plusieurs mâchoires de choc sur chacune desquelles chaque coup de choc est réparti simultanément! un embrayage à chocs au moyen duquel on obtient un nombre de coups déterminé par tour complet d'un marteau rotatif; un embrayage à chocs d'un fonctionnement très efficace, dont 1' usure des éléments travaillants est réduite au minimum, d'une forme de construction simple et qui est facile à entretenir.
Ces caractéristiques ainsi que d'autres sont faciles à comprendre d'après la description détaillée donnée ci-après de l'invention, avec les dessins ci-joints à l'appui, sur lesquels : la figure 1 est une coupe longitudinale d'une forme de réalisation à titre d'exemple de l'embrayage à chocs suivant l'invention, en position de non-choc; la figure 2 est une coupe semblable à celle de la figure 1, sur laquelle l'embrayage est en position de choc;
la figure 3 est une vue en bout d'un élément à griffes suivant 1' invention, la figure 4 est une vue en plan partielle de cet élément,
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les figures 5, 6,7 et 8 sont des coupes suivant les lignes respectives 5-5 à 8-8 de la figure 1, la figure 9 est une vue partielle représentant en développement les surfaces de came et les mâchoires de choc du marteau et de la came commandée dans la position relative des pièces au commencement du mouvement amenant les cames en prise, la figure 10 représente un développement semblable dans la position relative des pièces au moment du choc des mâchoires, la figure 11 représente un développement semblable dans la position relative des pièces à la fin du mouvement de dégagement des mâchoires, la figure 12 est une vue en bout de l'élément de came commandé,
la figure 13 est une coupe suivant la ligne 13-13 de la figure 12, la figure 14 est une vue en bout de l'élément de came, du côté opposé à la figure 12, et la figure 15 est une coupe suivant la ligne 15-15 de la figure 12.
Suivant une caractéristique de l'invention, lorsqu'une mâchoire du marteau a été'dégagée après avoir frappé un coup, elle passe non seulement sur la mâchoire commandée correspondante, mais encore sur les trois mâchoires suivantes, avant de revenir suivant l'axe, en prise avec la mâchoire commandée correspondante.
Suivant la figure 1, l'ensemble de l'embrayage à chocs 21 est logé dans une enveloppe 22, qui est fixée par des boulons ou dispositifs équivalents, non représentés, sur l'enveloppe 23 d'un moteur, de préférence du type pneumatique, dont une portion est représentée. L'extrémité de l'arbre 24 du moteur se prolongeant en avant hors de l'enveloppe 23.. du moteur est supportée à rotation par un roulement à billes 26. Un marteau 28 de forme cylindrique et comportant un moyeu 29 à son extrémité postérieure est monté sur l'extrémité antérieure de l'arbre 24 et y est accouplé par des cannelures 27. La portion de moyeu 29 est montée avec précision dans un roulement à billes. 31 monté dans l'extrémité de l'enveloppe 23 du moteur et concentrique au roulement 26.
Un épaulement 32 adjacentà la portion de moyeu 29 s'applique contre la surface antérieure de la bague intérieure du roulement à billes 31 de façon à limiter le mouvement axial du marteau, dans la direction du moteur 23.
L'extrémité antérieure du marteau 28 est évidée et loge un élément à griffes 33, qui peut recevoir un mouvement axial et est accouplé avec le marteau 28 par des cannelures 34. L'élément à griffes 33 est monté à rotation et peut recevoir un mouvement axial sur un arbre 36, mais le mouvement axial dans le sens rétrograde est limité par son contact avec le marteau, ainsi que on peut le voir. La portion intérieure de l'élément à griffes 33 comporte un moyeu 37 évidé et logeant une bague cylindrique 38 coulissant entre l'arbre 36 et l'intérieur du moyeu 37. Une série complète de billes 39 est disposés entre l'extrémité de la bague,38 et le fond de l'évidement du moyeu et transmet à l'élément à griffes 33 la poussée axiale qui résulte du contact d'une tige 41 chargée, par un ressort, contre la bague 38.
La face antérieure de 1' élément 33 comporte quatre mâchoires de choc identiques 40 uniformément espacées (figure 6). Deux surfaces de came circulaires 42 et 43 diamétralement opposées en saillie sur l'extrémité postérieure du moyeu 37 sont de même forme et dimension, mais la came 42 est plus près de l'axe du moyeu 37 que la came 43. Des portions égales 44 de l'élément 33 sont échancrées pour en diminuer le poids.
L'arbre 36 comporte à son extrémité postérieure une portion de diamètre réduit 46 qui se monte dans un évidement cylindrique 47 formé dans l'extrémité de l'arbre 24 du moteur, tandis que l'arbre est monté à son
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autre extrémité dans une enclume 48. Un épaulement 49 adjacent à la por- tion de diamètre réduit 46 de l'arbre s'applique contre une rondelle 51, montée sur la portion 46 et en contact avec le fond d'un évidement 52 formé dans le marteau 28. Cette disposition a pour effet de limiter non seule- ment le mouvement axial de l'arbre dans la direction du moteur 23, mais en- core le mouvement axial du marteau 28 en avant sur l'arbre.
Un épaulement
53 voisin de l'autre extrémité de l'arbre s'applique contre une surface pos- térieure 54 de l'enclume 48, qua est supportée à rotation dans une douille
56 montée dans la portion en forme d'appendice 57 de l'enveloppe 22. On voit que cet agencement a pour effet de limiter le mouvement en avant de,l'arbre
36 dans l'enveloppe 22.
L'extrémité de l'arbre 36 est percée d'un trou 57 qui loge un res- sort de compression 58 dont l'extrémité antérieure s'applique contre une tige
59 fixée sur l'arbre et l'extrémité postérieure est encontact avec la tige 41. Une fente 61 formée dans l'arbre permet à la tige 41 de coulisser axialement, les extrémités de la tige viennent en contact avec la bague 38 et, par suite, l'élément à griffes 33 peut recevoir un mouvement axial sur l'arbre à l'encontre de l'action du ressort de compression 58.
Un élément de came commandé 62 peut effectuer un mouvement de rotation limité sur l'arbre 36 et dans l'évidement 52 du marteau et comporte en saillie sur son extrémité antérieure deux cames circulaires 63 et 64, diamétralement opposées, de même forme et de même dimension, mais la came 63 est plus près de l'axe de l'élément de came 52 que la came 64. Les cames en saillie 63 et 64 sont de même forme et de même dimension que les cames de commande 42 et 43 du moyeu 37 de l'élément 33. Etant donné que les paires de cames sont disposées sur des rayons différents, les cames de commande ne viennent en contact avec les cames commandées qu'une seule fois pendant un mouvement de rotation relatif de 360 .
Deux fentes radiales 66 diamétralement opposées sont disposées sur la face postérieure de l'élément de came commandé 62 en face des cames 63 et 64 et logent les extrémités d'une tige 67 montée sur l'arbre 36. La longueur périphérique des fentes 66 (figure 8) est plus grande que le diamètre de la tige 67, en ménageant ainsi un mouvement à vide de faible amplitude entre l'élément de came 62 et l'arbre 36. Une bague cy- lindrique 68 disposée sur l'élément 62 enferme les extrémités de la tige 67.
La tige 67 permet à l'élément de came 62 d'effectuer un mouvement de rotation d'une certaine amplitude par rapport à l'arbre 36, mais empêche le mouvement axial de l'élément de came vers l'extrémité postérieure de l'arbre.
Quatre mâchoires de choc 69 de forme identique, également espacées sont en saillie sur la surface postérieure 54 de l'enclume 48 et leur hauteur est choisie de façon à échapper les mâchoires 40 de l'élément 33 lorsque celui-ci occupe sa position en retrait total, ou ne transmettant pas de choc, de la figure 1. L'arbre 36 comporte un collier 71 échancré en quatre points où pénètrent et s'ajustent chacune des quatre mâchoires de choc 69 (figure 5). L'enclume 48 est ainsi accouplée d'une manière rigide avec l'arbre et tourne ainsi avec lui. L'extrémité extérieure de l'enclume supporte une douille 72 dans laquelle on engage l'élément commandé, c'est-à-dire un écrou un boulon, ou une queue d'outil de façon à agir sur lui.
Avant de décrire le fonctionnement de l'embrayage à chocs, représenté, il y a lieu de se rappeler qu'il comporte trois éléments fondamentaux: 1) les éléments de commande, c'est-à-dire l'arbre 24 du moteur et le marteau 28 qui tournent à l'unisson, parfois d'un mouvement intermittent en s'arrêtant et repartant et sans aucun mouvement axial : 2) les éléments intermédiaires qui sont l'élément à griffes 33 rotatif et mobile axialement et l'élément de came 62 qu'il commande et 3) les éléments commandés qui sont la tige transversale 67, l'arbre 36, l'enclume 48 et la douille 72, qui ne peuvent effectuer de mouvement axial et peuvent tourner ensemble, parfois à la même vitesse (continue) que les éléments de commande et parfois à une vitesse plus pétite (intermittente) que ces éléments de commande.
Pour décrire le fonctionnement de l'embrayage à chocs, on suppose
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que la douille 72 a été posée sur un écrou à serrer, que l'arbre 24 du moteur tourne à pleine vitesse et que les éléments de l'embrayage sont en position ne transmettant pas de choc de la figure 1, et on voit que le marteau 28 tourne en faisant tourner l'élément à griffes 33, du fait qu'ils sont accouplés par des cannelures. Le mouvement de rotation de l'élément à griffes sur l'arbre fait venir les. surf aces de came 42 et 43 en contact avec les surfaces de came respectives 63 et 64, (figure 9), en provoquant ainsi un mouvement de rotation partiel de l'élément de came 62 sur l'arbre.
Un bord de chacune des échancrures 66 ne tarde pas à venir en contact avec les extrémités de la tige 67, en faisant ainsi tourner l'arbre 36 et l'enclume 48 et par suite en commençant l'opération de serrage de l'écrou àserrer.
Il est facile de voir d'après la figure 9 que l'effort de choc exercé par la came 42 (43) de l'élément 33 sur la came commandée correspondante 63 (64) se décompose en deux composantes, une composante de rotation qui a tendance à entraîner la tige transversale 67 et l'enclume 48 à l'encontre de la résistance de la pièce et une autre composante qui est axiale, et tend à pousser l'élément 33 en avant, à l'encontre de la résistance du ressort 58. Gr, étant donné que le ressort est sous compres@ion initiale, la composante axiale ou de débrayage est insuffisante sous une charge relativement faible pour provoquer le mouvement de l'élément 33 par rapport à l'élément de came commandé 62.
Pendant que l'écrou tourne en se rapprochant de sa position de serrage finale,, la résistance au mouvement de rotation augmente, en faisant augmenter en conséquence la composante de débrayage et il en résulte que les surfaces de came 42 et 43 montent sur les surfaces de came respectives 63 et 64 en poussant ainsi l'élément 33 en avant sur l'arbre 36 et surmontant la résistance du ressort 58.
Etant donné que la came 42 (43) de l'élément 33 monté sur la came commandée correspondante 63 (64) en suivant un trajet hé- licoïdal, le'ressort 58 se comprime davantage et par suite sa résistance au mouvement de débrayage augmente* Mais l'augmentation de la réaction @ou couple, accompagnée de l'augmentation correspondarte de la composante de débray age, est généralement suffisante pour que l'action exercée par les cames se poursuive rapidement dès qu'elle a commencé, jusqu'à ce que la surface de la came de commande 42 cesse d'être en contact avec la surface commandée correspondante de la came 63. A ce moment, le couple de rotation cesse de s'exercer sur l'élément 33 qui est encore entraîné par le marteau et est poussé en arrière par le ressort 58.
Le mouvement en hélice de l'élément 33 se poursuit pendant un intervalle de courte durée après que les cames se sont séparées et jusqu'à ce qu'il soit arrêté par les dents 69 de l'enclume venant en contact avec lui. Suivant la figure 10 qui représente les pièces au mo ment où le coup va être frappé, la lettre A représente l'amplitude du mouvement axial en excès de l'élément 33 à la suite de la séparation des cames, résultant de sa force vive et malgré la poussée du ressort, et la lettre C représente l'amplitude du mouvement périphérique en excès résultant de la force vive de l'élément 33, du marteau 23, de l'arbre 24 du moteur, ainsi que de la quantité d'énergie que le moteur continue à recevoir* Cette force vive et cette quantité d'énergie se dépensent en frappant un coup par les mâchoires 40 sur les mâchoires 69 de l'enclume.
Ce coup est frappé par les faces des mâchoires qui sont dans des plans parallèles à l'axe de l'outil et par suite la direction du choc est une direction complètement de rotation ou tangentielle, ne comportant pas de composante de débrayage.
Une fois le coup frappé, le ressort 58 auquel rien ne s'oppose commence à faire revenir l'élément 33 en arrière. Au moment où l'élément 33 se dégage de l'enclume, les cames 42 et 43 de.cet élément viennent en contact avec les portions inclinées en arrière des cames respectives 63 et 64, en faisant ainsi tourner l'élément de came 62 en sens rétrograde de 1' angle qui résulte du dispositif de mouvement à vide, en permettant ainsi aux mâchoires de choc 40 de se dégager complètement des mâchoires de choc 49 de l'enclume. Une fois l'élément à griffes dégagé sur ses faces antérieure et postérieure, le groupe rotor qui se compose de l'élément 33, du marteau 28 et de l'arbre 24 du moteur peut tourner librement sous l'action du moteur d'un angle de plus de 300 ,
en accélérant son mouvement et en accumulant
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de l'énergie cinétique en particulier dans le marteau massif qui agit à la manière d'un volant. A la fin du mouvement de rotation libre, la came 42 (43) revient en contact avec la came commandée 63 (64) en frappant un coup instantané sur elle, en rattrapant le jeu du mouvement à vide entre la tige
67 et l'échancrure 66 et en étant déviée par la came 62 en avant dans le trajet des mâchoires 69 de l'enclume, de façon à frapper un coup violent par rotation. Les coups de marteau rotatifs sont frappés en succession rapide.
L'élément à griffes, le marteau et l'arbre du moteur s'arrêtent complètement à chaque coup, puis restant à l'arrêt pour le débrayage axial de l'élément à griffes, puis accélèrent leur mouvement de façon à tourner de 3600- Le débrayage ne s'effectue pas pendant le choc, mais commence lorsque la -ores- sion exercée entre les mâchoires a suffisamment diminué pour permettre au ressort de fonctionner. L'enclume tourne évidemment à chaque coup de façon à serrer l'écrou commandé et l'amplitude du mouvement et par suite la vio- lence du coup dépendent de la résistance au mouvement de rotation. Lorsque la violence du coup augmente, la mâchoire du marteau peut rebondir circon- férentiellement sur la mâchoire de l'enclume.
En cas de rebondissement no- table, les éléments de came 42 et 63 vienent en contact entre eux aux sommets, ou dans le cas limite par leurs faces inclinées actives. Dans les deux cas lorsque le mouvement de rotation en avant du marteau recommence les sommets des cames passent l'un sur l'autre et les faces inclinées en arrière entrent en action.
L'action exercée par les cames 42 et 63 entre les coups est sem- blable à celle qu'elles exercent (ainsi qu'il a été décrit) lorsqu'elle se dégagent pour la première fois, sauf qu'elle s'exerce pendant que l'élément à griffes tourne plus vite et pendant moins longtemps que précédemment.
Dans les deux cas les cames étant en contact remplissent la double fonction qui consiste à transmettre un effort de commande à l'enclume et un effort de débrayage axial à l'élément à griffes en même temps. Mais l'effet produit par l'effort de commande est différent dans les deux cas. Avant le premier coup l'effort de commande exercé sur les cames permet à l'écrou commandé d' avancer à la même vitesse que le moteur, sans mouvement à vide d@ au débray- age.
Entre les cotps, l'effort de rotation des cames a pour effet de rattraper.le mouvement à vide ou le jeu dans l'accouplement de commande entre l'enclume 48 et la douille à clé 72, ou entre la douille et l'écrou, boulon ou vis commandé, non représentés, qui risquerait d'atténuer la violence du coup rotatif.
En se reportant à la figure 12, on voit que la longueur circon- férentielle de chaque came est assez courte par rapport à l'intervalle qui sépare les cames pour que le mouvement de l'élément à griffes ne commence pas avant que chaque mâchoire ait passé au delà de la mâchoire non correspondante et s'approche de la came qu'elle est destinée à rencontrer. On remédie ainsi au risque d'un contact'partiel entre des mâchoires qui.ne se correspondent pas en retardant le mouvement axial de réembrayage de l'élément à griffes jusqu'à ce qu'il ait tourné sûrement de l'angle nécessaire.
Les chocs subis par l'opérateur sont réduits au minimum pour les raisons suivantes : les faces carrées, ou n'exerçant pas d'action de came des mâchoires de choc n'engendrent pas de composante axiale de force au moment ou un coup est frappé, le poids des éléments mobiles axialement est réduit du fait que le mouvement en avant et en arrière de l'élément à griffes est indépendant de celui du marteau lourd 28, la réaction du rebondissement ne se transmet pas à l'enveloppe, mais à l'arbre 24 du moteur qui tourne librement, et il existe quatre mâchoires au lieu des deux mâchoires ordinaires, qui répartissent la force du coup.
Le grand nombre de mâchoires de l'embrayage à chocs empêche leur usure excessive, et aussi parce qu'elles ne se débrayent pas pendant qu'elles subissent un effort de choc, enfin parce que les cames guident les m@- choires mobiles en contact sur la totalité de leur surface. Cette action de guidage est efficace à toutes les vitesses de rotation et par suite elle
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permet à l'opérateur, en réglant la pression de l'air qui alimente le moteur de régler la force du coup.
On remarquera que les divers éléments travaillants sont symétri- ques par rapport au centre et engendrent un couple de choc dans les deux sens de rotation. Alors que les cames 42, 43 et 63, 64 ne viennent en contact de choc qu'une, seule fois pour un mouvement de rotation du marteau de 360 , on peut facilement disposer les cames suivant l'invention de façon à les faire venir en contact de choc à d'autres angles de rotation du marteau, par exemple de 180 . Il n'est pas non plis indispensable que les mâchoires de choc 40, 69 soient au nombre indiqué (c'est-à-dire au nombre de quatre chacune) maïs on peut adopter d'autres combinaisons de mâchoires de choc, si c-: le désire.
De plus l'élément à griffes 33 peut être remplacé par un étrier actionné par une came et provoquant le mouvement de plusieurs tiges coulissant dans le sens longitudinal et montées dans le marteau, de façon à obtenir le même résultat qu'avec l'élément représenté.
Bien entendu, l'invention ne doit pas'être considérée comme limitée à la forme de réalisation représentée et décrite qui n'a été choisie qu' à titre d'exemple.