Brevet FR2137023A1 — publié le 19721229

La présente invention concerne des outils destinés å des machines vibrantes ou à percussion, comme par exemple les défonceuses, foreuses, riveteuses et fouloirs et, plus spécialement, elle a pour objet l'insonorisation ou la réduction du bruit de l'outil produit au cours du fonctionnement de ces machines. Pendant la marche d'une machine de ce type (par exemple, ure défonceuse pneumatique) des impulsions ou vibrations se transmettent à un outil qui, par suite, vibre à la fois en flexion et dans le sens longitudinal. Ces deux sortes de vibration contribuent à la production d'un bruit, la première par action latérale directe sur l'air environnant et la seconde en raison des variations correspondantes des dimensions latérales dues au coefficient de Poisson. Le bruit produit par les vibrations longitudinales des extrémités de l'outil est, toutefois, étouffé dans une large mesure, du fait que ces extrémités sont encastrées. La source essentielle de bruit de l'outil réside donc dans ses vibrations latérales. Les études faites ont montré que le niveau de bruit dQ à la vibration n'est pas constant mais, au contraire, atteint un maximum à chaque choc, puis s'éteint. Plus l'amortissement, ou étouffement, que l'on peut exercer est grand, plus le niveau moyen de bruit est faible, en particulier dans le cas où l'on peut également réduire le niveau des maxima du niveau de bruit. L'invention a donc pour objet un outil muni de dispositifs spécialement conçus pour étouffer les bruits engendrés par les vibrations latérales de cet outil en cours de fonctionnement de la machins, sans diminuer ni le rendement de l'outil ni ses possibilités d'utilisation, cet outil étant de construction simple et économique tout en étant d'un fonctionnement à rendement élevé. Ce nouvel outil de machine vibrante , à dispositif d'insonorisation, comporte un corps principal et un collier en un matériau amortisseur de vibrations, monté sur ce corps principal et l'entourant au moins au niveau qui, pendant le fonctionnement de la machine, est le niveau des amplitudes latérales maxima du corps principal. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple préféré de réalisation et en se référant au dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une vue en perspective d'une défonceuse munie d'un outil selon l'invention; - la figure 2 est une vue partielle, en perspective et à plus grande échelle, de l'outil de la figure 1, avec arrachement partiel et coupe; - la figure 3 est une vue en élévation latérale à plus petite échelle et en partie coupée, d'une autre forme de réalisatlon coutil de défonceuse pneumatique; enfin, - la figure 4 est une coupe longitudinale d'une troisième forme de réalisation d'outil pour défonceuse pneumatique. Sur ces diverses figures, les éléments analogues sont désignés par les mêmes numéros de référence. On voit, sur la figure 1, une défonceuse, désignée dans son ensemble par la référence 10, munie d'un outil 12 conforme à l'invention. Cette machine 10 peut, en elle-même, être de tout type classique convenable, imprimant, de façon connue, des chocs à un outil 12. Cet outil 12 comprend un corps prinicpal 14 en acier dur, de forme allongée, présentant une extrémité arrière 16 qui reçoit les percussions, et une extrémité avant de travail 18, de forme effilée; de façon classique, le corps prir Ipal 14 est muni, au voisinage de son extrémité arrière 16, d'un collet annulaire périphérique 20 qui en est solidaire et qui sert à relier cet outil 12 à la machine 10. Dans la forme de réalisation représentée sur les figures 1 et 2, le corps principal 14 est entouré, sur la majeure partie de sa longueur, en avant du collet 20, par un bottier 22 qui se termine suffisamment en carrière de l'extrémité avant 18 pour permettre l'affûtage régulier de cette extrémité 18. L'extrémité arrière du boîtier 22 vient buter contre l'extrémité avant du collet 20; ce bottier 22 est avantageusement en acier doux trempé, mais peut être réalisé aussi en tout matériau connu à effet de fort amortissement, par exemple un alliage manganèse-cuivre à fort effet d'amortissement. Le logement 22 est avantageusement, comme représenté, ajusté à chaud sur le corps principal 14, mais peut aussi bien être soudé ou brasé sur toute sa surface de contact avec le corps 14, ou encore être serti sur ce corps principal. Le fait que l'extrémité carrière du logement vient buter contre le collet 20 permet, comme on le comprendra, d'empêcher les forces qui agissent sur le boîtier 22, au cours du fonctionnement de la machine 10, de l'entratner vers l'arrière le long du corps principal 14. Le bottier 22, comme représenté, a un contour extérieur cylindrique et comprend une série de parties longitudinales d'épaisseurs ou dimensions radiales différentes qui s'adaptent, le long de leur pourtour intérieur, sur des parties correspondantes du corps principal 14 d'outil. Plus particulièrement, l'extrémité avant 24 du boîtier 22 a une épaisseur, ou dimension radiale, plus grande que celle des parties 26, 28 situées plus en arrière, qui sont séparées par une partie 30 relativement courte d'épaulement, dont la section radiale est pratiquement celle de la partie 24 de bottier. Le corps principal 14 comporte une partie 32 située juste en avant du collet 20, dont le diamètre correspond au diamètre inté- rieur de ladite partie 28 ainsi qu'une partie 34 située en face de la partie 24 et qui correspond au diamètre intérieur de cette partie 24.Entre les parties 32 et 34 du corps principal, deux gorges annulaires périphériques, ou évidements 36 et 38 sont usinés sur le corps principal 14 de l'ouil, ces évidements 36 et 38 étant séparés par une partie d'épaulement ou nervure 44 faisant saillie radialement vers l'extérieur, et dont le diamètre extérieur correspond au diamètre intérieur de la partie d'épaulement 30 du boitier. De la sorte, le bottier 22 étant monté sur le corps principal 14 de L'outil, les évidements 36 et 38 coopèrent respectivement avec des évidements annulaires alignés 40 et 42, pour constituer deux espaces annulaires, ou chambres, autour du corps principal 14 d'outil. L'espace constitué par l'une des paires d'évidements 38, 42 ou 36, 40 est situé de manière à entourer le point d'amplitude latérale maximale de vibration du corps principal 14 au cours du fonctionnement de la machine 10. De plus, l'espace délimité par les évidements 38 et 42 est, dans le sens longitudinal, plus long que celui qui est délimité par les évidements 36 et 40, de manière à éviter la production de fréquences de résonance. Les parties 30 et 34 d'épaulement, en plus de la séparation des espaces ou chambres, servent à accroître la rigidité en flexion de l'ensemble pour augmenter la longueur possible des parties de bottier non supportées délimitant l'extérieur des chambres, mais elles constituent néanmoins des trajets de transmission de bruit. On peut revetir les surfaces en regard de l'une des parties 30 et 44 ou des deux, d'une couche relativement mince d'un polymère isolant des vibrations, afin d'empêcher la transmission des bruits par ces parties 30 et 44. On réalise une certaine réduction des bruits simplement à l'aide de la disposition décrite ci-dessus du bottier 22, mais il convient également d'introduire un matériau massif absorbant les vibrations, dans les espaces constitués par les évidements coopérants 36, 40 et 38, 42. Comme représenté sur la figure 2, les alésages 46 et 48, constitués radialement dans le boîtier 22 , communiquent avec ces espaces ou chambres. On peut déverser une masse de granules, par exemple du sable sec ou de la poudre d'alumine, dans ces espaces par les alésages 46 et 48, de façon à réaliser des colliers annulaires 49 en matériau amortisseur de vibrations.On estime que l'introduction d'une telle masse à l'état granulaire dans ces espaces se trouve facilitée Si l'on ménage un second alésage (non représenté) dans le logement 22, cet alésage communiquant avec chacun des espaces, de sorte que, lorsque l'on introduit la masse de granules par les alésages 4e et 48, on peut provoquer un effet d'aspiration dans ces espaces. On comprendra aisément que, les espaces étant remplis par ces granules, les alésages 46 et 48 (ainsi qu'éventuellement les autres alésages mentionnés ci-dessus) se trouvent convenablement comblés et empêchent les granules de s'échapper desdits espaces. Comme indiqué ci-dessus, on utilise avantageusement, comme matériau en granules, du sable ou de la poudre d'alumine, mais,bien entendu, on peut employer également d'autres matériaux de ce genre. Toutefois, on estime qu'il n'y a pas lieu d'utiliser des granules métalliques, par exemple des grains de plomb ou d'acier, à cause de leur tendance à s'écraser (en raison de leur plasticité) et à s'agglomérer; en effet, étant donné que les propriétés d'amortissement de matériaux granulaires résultent de l'action superficielle réciproque des particules, le rendement d'amortissement se trouverait fâcheusement diminué avec ces grains.On peut encore, au jeu du matériau à l'état granula ire, utiliser un matériau polymère dans les espaces; dans ce cas, on peut mouler, par les alésages 46 et 48, le polymère en injection dans les espaces; par exemple, ce matériau polymère peut entre un matériau synthétique élastique utilisé pour les manchons servant à isoler les ressorts et amortisseurs de suspension du chassies, de véhicules; on peut encore utiliser un matériau polymère à faible coefficient d'élasticité. On peut encore utiliser un matériau polymère en bande dont le corps principal 14 de l'outil est enveloppé dans lesdits espaces, et constituant le matériau amortisseur.Dans ce cas, on peut serrer fortement cette bande de matériau polymère autour du corps principal 14 de l'outil et la laisser s'étendre radialement ou fluer vers l'extérieur, lorsque le bottier 22 est en place. Etant donné qu'un bon contact est souhaitable entre le polymère et le bottier 22 et le corps principal 14 de l'outil, on peut étaler un produit adhésif anaérobie de durcissage sur l'une ou les deux surfaces du polymère. Des essais effectués en laboratoire ont donné les résultats portés dans le tableau ci-après TABLEAU Niveau de bruit en décibels (dB) Pression Outil ordi- Logement en Logement en Logement en Logement en d'alimen- naire sans cuivre-man- cuivre-man- acier dot, acier doux, tation de dispositif ganèse sans genèse avec sans maté- avec remplisla machine d'assour- matériau de remplissage riau de sage de dissement remplissage de sable fl remplissage sabLe 2,8 kg/cm2 107 dB 93 100 99 94,5 (9)* (7)* (8)t (12,5)* 4,2 kg/cm2 109,5 100 101,5 101 97 (9,5)* (8 > * (8,5)* (12,S)* 2 6,3 kg/cm2 112 101 103,5 103 97 (11)* (8,5) (9) (15)t t diminution du niveau de bruit n augmentation du niveau de bruit, résultant de l'échauffement du logement en cours de fonctionnement, ce qui est un défaut lorsque l'on utilise un matériau à fort effet d'amortissement comme matériau pour le logement. Sur la figure 3, les éléments analogues ceux des figures 1 et 2 sont désignés par les mêmes numéros de référence suivis de l'indice a; l'outil 12a représenté sur cette figure constitue une troisième forme de mise en oeuvre de l'invention. Dans cette variante, le corps principal 14a de l'outil comporte un évidement annulaire périphérique 50 unique coopérant avec une partie 52 de diamètre réduit du bottier 22e, de façon à délimiter un espace annulaire autour du corps principal 14a. Cet évidement 50 est formé, dans le corps principal 14e de l'outil, de manière que l'espace entoure ce corps principal, au niveau d'amplitude latérale maximale du corps principal 14a de l'outil en cours de fonctionnement de la machine. On remplit cet espace de façon à constituer un manchon 53 en matériau amortisseur de vibrations, par exemple un polymère ou bien le matériau granulaire de masse signalé plus haut.L'extrémité avant du bottier 22a dans cette forme de réalisation, aboutit au voisinage de l'extrémité avant 18e de l'outil et risque d'être réduite longitudinalement au réaffutege de l'extrémité avant 18e de travail de l'outil. On constate, au cours de ce réaffutege de l'extrémité avant de travail 18e, qu'un anneau de matériau moins dur du boîtier est exposé au point où la partie intérieure de son épaisseur, dans le sens radial, est dégagée. Pour remédier à cet inconvénient, on peut réaliser le boiter 22a et le corps principal 14e de l'outil en matériaux différents, le boîtier étant en matériau moins dur que celui du corps principal 14a d'outil. Dans ce cas, au lieu de tremper le boîtier 22e indépendamment du corps principal 14a, on peut réchauffer tout l'ensemble et le tremper pour obtenir une dureté superficielle et, avec une combinaison appropriée de matériaux bien connus des spécialistes, on peut obtenir le serrage du boîtier 22a sur le corps principal 14a de façon à les bloquer mutuellement. Sur la figure 4, les éléments analogues à ceux des réalisations des figures 1 et 2 sont désignés par les mimes numéros de référence munis de l'indice b. Sur cette figure 4, l'outil 12selon l'invention, comporte un corps principal 14b muni d'un évidement annulaire périphérique 54 qui entoure le point d'amplitude latérale maximale du corps principal en vibration au cours du fonctionnement de la machine. Un collier 56, en caoutchouc ou tout autre matériau élastique ou encore tout matériau susceptible d'amortir les vibrations, entoure le corps principal 14b de l'outil dans l'évide- ment 54, ce manchon 56 étant bloqué dans le corps principal 14b à l'aide de deux frettes 58 qui l'entourent. Dans cette forme de réalisation, le manchon 56, comme représenté, peut être fendu dans le sens longitudinal et est de longueur relativement faible pour aboutir à une certaine distance du collet 20b et de l'extrémité avant de travail 18b du corps principal 14b de l'outil. Le fonctionnement d'un outil conforme à l'invention ressort clairement de la description précédente. Bien entendu diverses modifications peuvent etre apportées par le spécialiste aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVEND I CATI ON S 1 - Outil de machine à vibrations ou impacts comportant un corps principal et qui est caractérisé par le fait qu'il comprend un manchon en matériau amortisseur de vibrations monté sur ce corps principal et ltentourent, au moins au point qui, en cours du fonctionnement de la machine, présente l'amplitude latérale maximale de vibrations. 2 - Outil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif de retenue entourant ledit manchon et servant à le retenir sur une position fixe autour du corps principal. 3 - Outil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que ledit corps principal est pourvu d'un évidement ou gorge périphérique destiné d recevoir ledit manchon. 4 - Outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le manchon est en élastomère. 5 - Outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que ledit corps principal comporte un collet péri phérique situé, dans le sens longitudinal du corps principal. à une certaine distance de son extrémité avant de travail, ledit manchon amortisseur de vibrations se trouvant entre ce collet périphérique et l'extrémité avant de travail de l'outil. 6 - Outil selon la revendication 5, associée à la revendication 2, caractérisé par le fait que le dispositif de retenue comprend un manchon présentant une extrémité voisine dudit collet périphérique. 7 - Outil selon la revendication 5 ou 6, caractérisé par le fait que ledit manchon en matériau amortisseur de vibration n'entoure le corps principal d'outil que sur une partie de sa longueur comprise entre ledit collet périphérique et ladite extrémité avant de travail. 8 - Outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le dispositif de retenue comprend un bottier entourant ledit corps principal surau moins une partie de sa longueur et qui est en contact avec celui-ci en au moins deux endroits écartés l'un de l'autre dans le sens longitudinal du corps principal, ce boîtier contenant une chambre, ou espace, entourant le corps principal entre deux de ces endroits, et ledit manchon amortisseur comprenant un matériau amortisseur de vibrations contenu dans cet espace. 9 - Outil selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ledit matériau amortisseur de vibrations est une masse à l'état granulaire. 10 - Outil selon la revendication 9, caractérisé par le fait que ledit matériau est du sable. ll - Outil selon la revendication 9, caractérisé par le fait que ledit matériau amortisseur de vibrations est une masse de polymère. 12 - Outil selon la revendication ll, caractérisé par le fait que le matériau polymère est moulé par injection dans ledit espace. 13 - Outil selon la revendication 11, caractérisé par le fait que le matériau polymère est constitué par une bande enroulée autour du corps principal et bloquée entre ce corps principal et ledit logement. 14 - Outil selon l'une quelconque des revendication 8 à 13, caractérisé par le fait que ledit corps principal de l'outil est en acier trempé et que le boîtier est en acier doux. 15 - Outil selon l'une quelconque des revendications 8 à 14, caractérisé par le fait que le boîtier comporte au moins deux parties d'épaisseurs différentes, et que ledit corps principal d'outil présente un nombre de parties associees dont les sections transversales sont de dimensions qui correspondent à celles des parties de boîtier, ledit espace, ou chambre, se trouvant longitudinalement entre ces parties correspondantes. 16 - Outil selon la revendication 15, caractérisé par le fait que le boîtier et le corps principal d'outil comportenttrois dites parties associées, et que celle de ces parties correspondantes qui se trouve au milieu est étroite, dans le sens longitudinal, par rapport aux autres. 17 - Outil selon l'une quelconque des revendications 8 à 16, caractérisé par le fait que l'on trempe ledit boîtier lorsqu'il est fixé sur le corps principal. 18 - Outil selon l'une quelconque des revendications 8 à 17, caractérisé par le fait que l'on durcit au moins une extrémité dudit boîtier avec l'extrémité correspondante du corps principal lorsqu'on la monte sur ce dernier, par réchauffage et trempe.