Brevet FR2465871A1 — publié le 19810327

-1- La présente invention concerne un marteau perforateur pourvu d'un piston d'entraînement et d'un piston de percussion, l'actionnement du piston d'entraînement étant assuré par un ar- bre à excentrique monté perpendiculaire à l'axe du piston. On connaît des marteaux perforateurs qui comportent un arbre à excentrique qui fait déplacer en va-et-vient un piston d'entraînement dans un cylindre de guidage. En avant du piston d'entraînement, il est en outre prévu dans le cylindre de gui- dage un piston de percussion qui exécute une course de travail sous l'effet du déplacement du piston d'entraînement, avec inter- position d'un matelas d'air. Dans la position d'utilisation du marteau perforateur, le piston de percussion vient buter directe- ment ou indirectement à chaque fois, à la fin de chaque course d'avance, contre le côté frontal, dirigé vers l'arrière, d'un outil monté à l'avant du marteau perforateur et communique ainsi de l'énergie de percussion à l'outil. L'arbre à excentrique est entraîné en rotation par un pignon placé du côté du moteur. On obtient ainsi un rythme de percussion qui est déterminé nécessairement par le rapport de trans- mission de ce dispositif d'entraînement. L'expérience montre qu'il en résulte l'inconvénient important que, quelles que soient les conditions d'utilisation du marteau perforateur, l'énergie maxi- male de percussion est toujours fournie à l'outil, ce qui crée de grosses difficultés par exemple lors de la perforation d'une matière sensible aux chocs, comme des plaques de grès-cérame. On a cherché à remédier à cet inconvénient par les moyens les plus divers et au prix de frais de construction élevés. Ainsi on a conçu des marteaux perforateurs qui compor- tent un porte-outil relativement complexe permettant un réglage de la position axiale de travail de l'outil par rapport au méca- nisme de percussion. L'outil pénètre alors plus ou moins profon- dément dans la zone de travail du piston de percussion. Cette solution est très coûteuse et très sujette à des incidents et elle provoque en outre une augmentation de la longueur hors tout et par conséquent obligatoirement du poids de la partie avant du marteau perforateur. Un autre inconvénient important des marteaux perfora- teurs du type précité consiste en ce que le piston d'entraînement qui est toujours actionné fait également exécuter au piston de percussion une course de travail lors de la marche à vide de GB/47417 -2- l'appareil. Du fait que l'outil monté le cas échéant dans le marteau perforateur ne peut communiquer l'énergie de percussion qui lui a été fournie par le piston de percussion à une matière à travailler, cette énergie de percussion doit automatiquement être absorbée par l'appareil. Il en résulte la plupart du temps de forts endommagements de l'appareil. Pour cette raison on a'mis au point également des dispositifs intercepteurs qui ont pour fonction d'in- tercepter le piston de percussion, lors de ses courses en marche à vide. De tels dispositifs sont également compliqués, difficiles à fabriquer et, par suite des fortes sollicitations, ils ne peuvent fonctionner correctement pendant une longue période de temps. Le pignon d'entraînement situé du côté du moteur et qui; comme indiqué précédemment, assure l'entraînement de l'arbre à ex- centrique, assure également séparément la rotation de l'outil. A cet effet, il est prévu un dispositif d'entraînement en rotation qui constitue un second mécanisme de transmission pratiquement indé- pendant de l'entraînement du dispositif de percussion. Ces marteaux perforateurs font par conséquent intervenir des dispositifs d'en- traînement encombrants, compliqués et coûteux de sorte que les appareils sont caractérisés également par l'inconvénient d'un poids élevé. L'invention a pour but de fournir un marteau perforateur qui soit caractérisé par une structure simple et compacte et qui permette une adaptation automatique de la puissance de percussion aux conditions d'utilisation et également, d'une manière simple, l'interruption du fonctionnement du mécanisme de percussion lors de la marche à vide de l'appareil. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que le palier de l'arbre à excentrique est monté de façon à pouvoir tourner autour de l'axe du piston et que l'entraînement de l'ar- bre à excentrique est assuré par roulement sur une couronne de roulement, le palier exécutant un mouvement relatif par rapport à cette couronne. Le marteau perforateur comporte avantageusement, comme dans les appareils connus, un cylindre de guidage dans lequel un piston d'entraînement déplacé par l'arbre à excentrique transmet à son tour son mouvement à un piston de percussion par l'inter- médiaire d'un matelas d'air. Le piston d'entraînement peut alors être agencé aussi bien sous la forme d'un piston-massif classique que par exemple sous la forme de ce qu'on appelle un piston-plongeur, dans l'alésage duquel peut coulisser le piston de percussion. GB/47417 -3- Le palier de l'arbre à excentrique est de préférence agencé sous la forme d'un corps à symétrie axiale dont l'axe de rotation correspond à l'axe du piston. Sur la périphérie, le palier porte une couronne dentée avec laquelle est en prise un pignon entraîné par le moteur, ce qui permet la rotation du palier autour de son axe. Ce palier est avantageusement relié sur le côté avant avec le cylindre de guidage de sorte que, lors de l'entraîne- ment du palier, le cylindre de guidage est simultanément entraîné en rotation. Ce dispositif d'entraînement qui assure aussi bien l'actionnement du mécanisme de percussion que la rotation du cy- lindre de guidage, et par conséquent de l'outil, qui est relié directement ou indirectement par son côté avant avec le cylindre de guidage, est caractérisé par une simplicité de construction, un petit nombre de pièces et par conséquent une structure compacte. Pour l'entraînement de l'arbre à excentrique, celui-ci roule, lors de la rotation du palier, sur la couronne de roulement. La couronne de roulement est agencée, en vue d'une simplification de la construction, sous la forme d'un épaulement annulaire asso- cié au carter de l'appareil. Pour faire rouler l'arbre à excentri- que sur la couronne de roulement, ces éléments sont maintenus en contact frottant l'un avec l'autre lorsque le marteau perforateur est en position de travail. A cet effet, le palier et le cylindre de guidage portant l'outil sont disposés de façon à pouvoir cou- lisser axialement par rapport au carter de l'appareil. De préférence, pour obtenir un entraînement en corres- pondance de forme de l'arbre à excentrique, celui-ci et la couron- ne de roulement sont pourvus de dentures mutuellement en prise. Cet agencement est caractérisé par une transmission de force sans patinage et par une faible usure. Avantageusement, la couronne de roulement peut tourner autour de l'axe du piston et on peut la fixer en position dans le carter de l'appareil pour l'entraînement de l'arbre à excentrique. La couronne de roulement, de préférence de forme annulaire, est en prise avec l'arbre à excentrique et elle entoure le palier qui peut tourner mais non se déplacer axialement en translation. Pour produire un mouvement relatif du palier tournant par rapport à la couronne de roulement, celle-ci peut être fixée par rapport au carter de l'appareil. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, la couronne de roulement peut dans ce cas se déplacer en translation par rapport à un organe de frei- GB/47417 -4- nage fixé sur le carter et se présentant par exemple sous la forme d'un anneau rapporté. La couronne de roulement constitue ainsi un organe d'accouplement, c'est-à-dire qu'il ne se produit un entraî- nement de l'arbre à excentrique que lorsque la couronne de roule- ment est empêchée de tourner librement par l'organe de freinage. Cela dépend à nouveau des conditions d'utilisation du marteau per- forateur du fait que, dans le cas o l'outil est appliqué contre la matière à usiner, il déplace le palier vers l'arrière par l'intermédiaire du cylindre de guidage et il en résulte que la couronne de roulement entre en contact avec l'organe de freinage en fonction de la pression de travail exercée par l'outil. Lorsque le marteau perforateur et l'outil sont par contre écartés de la matière à usiner, la couronne de roulement s'écarte de l'organe de freinage de sorte que l'arbre à excentrique n'est plus entraîné, c'est-à-dire que le mécanisme de percussion est arrêté. Par cet arrêt du mécanisme de percussion, on est assuré qu'il ne provoque pas, en marche à vide du marteau perforateur, de détériorations dans l'appareil. Du fait que le piston d'entraînement n'exécute aucune course de travail, il n'est en outre pas nécessaire de prévoir des moyens pour arrêter le piston de percussion. Le mode d'accouplement de la couronne de roulement avec l'organe de freinage est déterminant pour la possibilité de régler la puissance de percussion à fournir à l'outil. Pour per- mettre une adaptation automatique de la puissance de percussion aux conditions d'utilisation ou à la force d'application de l'ou- til, la couronne de roulement et l'organe de freinage comportent des surfaces de friction qui sont de préférence mutuellement en prise. Ces surfaces ont avantageusement des profils coniques cor- respondants, ce qui permet d'obtenir d'une part de plus grandes surfaces d'accouplement et par conséquent une usure réduite et d'autre part une amélioration du glissement dans le processus d'accouplement. Selon une autre caractéristique de l'invention, la couronne de roulement peut être déplacée par rapport à l'organe de freinage en opposition à la force exercée par un ressort. Le res- sort s'appuie avantageusement par la côté arrière contre le carter de l'appareil et, sur le côté avant, il vient s'appuyer contre le cylindre de guidage. De cette manière, dans chaque disposition du marteau perforateur, la couronne de roulement est maintenue écar- tée, par l'intermédiaire du cylindre de guidage et du palier, de GB/47417 -5- 2465871 l'organe de freinage lorsque l'outil n'est pas appliqué contre la matière à travailler, de sorte que le mécanisme de percussion res- te au repos également pendant la période de marche à vide de l'ap- pareil. Le palier, ou bien le cylindre de guidage relié au palier, peut cependant également être maintenu dans une position avant par des organes de manoeuvre de sorte qu'il n'existe aucun contact d'accouplement entre la couronne de roulement et l'organe de freinage. Il est ainsi possible d'obtenir d'une manière simple un arrêt de l'entraînement du mécanisme de percussion du marteau perforateur et par conséquent un simple entraînement en rotation de l'outil. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel: la figure 1 est une coupe longitudinale de la partie avant d'un marteau perforateur, dans une position de travail, la figure 2 est une coupe du dispositif d'entraînement du mécanisme de percussion, selon II-II de la figure 1, la figure 3 est une coupe longitudinale de la partie avant du marteau perforateur de la figure 1, dans la position de repos ou de marche à vide, la figure 4 est une vue à échelle agrandie du détail indi- qué en IV sur la figure 3. Le marteau perforateur représenté sur la figure 1 com- porte un carter de moteur 1, qui est relié par l'intermédiaire d'une bride 2, placée sur le côté avant, avec un carter de trans- mission 3. Pour des raisons de simplification, on n'a pas repré- senté la partie arrière du marteau perforateur, qui comporte d'une manière classique un moteur, une poignée et l'organe d'enclenche- ment. Dans le carter 1 est monté à rotation un arbre de moteur 4, guidé dans un roulement à billes 5. Sur le côté avant, l'arbre de moteur 4, portant un pignon d'entraînement 6, sort du carter de moteur 1, le pignon étant en prise avec un engrenage 7. Celui- ci est relié, sans possibilité de rotation relative, à un arbre de transmission 8 qui est lui-même monté à rotation par l'inter- médiaire de roulements à billes 9 et 11 d'une part dans le carter de moteur 1 et d'autre part dans le carter de transmission 3. Un pignon 12 est fixé, sans possibilité de rotation relative, sur la GB/47417 -6- partie avant de l'arbre de transmission 8 et il est en prise avec une couronne dentée 13 qui est elle-même fixée sur un palier dési- gné dans son ensemble par 14 et agencé sous la forme d'un corps à symétrie axiale. Le palier 14 est lui-même relié à l'aide de vis 15, indiquées schématiquement, avec un cylindre de guidage 16 de façon à former un ensemble unitaire. t L'ensemble unitaire formé par le palier 14 et le cylin- dre de guidage 16 est monté à rotation dans le carter de trans- mission 3 par l'intermédiaire d'un roulement à rouleaux 17 entou- rant le cylindre de guidage 16 et d'un roulement à billes 18 pla- cé en avant. Le cylindre de guidage 16 peut se déplacer axialement, en même temps que le palier 14, sur une distance limitée par rap- port au carter de transmission 3, ce qui permet de garantir que le coussinet 19 associé au cylindre de guidage et sur lequel rou- lent intérieurement les rouleaux de roulement 17, puisse être dé- placé en translation par rapport à la partie extérieure du roule- ment à rouleaux 17 et qu'en outre également le roulement à billes 18 ne soit pas maintenu dans une position fixe dans le carter de transmission 3. Le palier 14 est traversé par un arbre à excentrique 21, qui est orienté perpendiculairement à l'axe de rotation du palier et qui peut tourner dans des coussinets 22. Le blocage en position axiale est assuré par une bague d'arrêt 23. A une extrémité de l'ar- bre à excentrique 21 est formé un engrenage conique 24 qui est en prise avec une denture conique 26 d'une couronne de roulement 25. Cette couronne de roulement 25 est montée concentriquement sur la partie extrême arrière du palier 14, des billes 27 assurant sa possibilité de rotation et son blocage en position axiale. Pour empêcher les billes de s'échapper vers l'arrière, il est prévu un disque de recouvrement 28, qui est fixé par les vis 15 sur le palier 14. Dans la position de travail du marteau perforateur, une surface extérieure conique de friction 29 de la couronne de roulement 25 établit un contact d'adhérence avec un organe de freinage 31 de forme annulaire qui est monté, sans possibilité de rotation relative, dans le carter de transmission 3, plus pré- cisément avec la surface conique interne de friction 32 dudit organe 31. Comme le montre notamment la figure 2, l'arbre à ex- centrique 21 porte un excentrique 34, qui est maintenu en posi- tion à l'aide d'une clavette 33. L'excentrique 34 comporte un GB/47417 -7- 2465871 contour périphérique circulaire qui est entouré, avec interposi- tion d'organes de roulement 35, par un anneau d'appui 36. Une bielle 37 partant de l'anneau d'appui 36 est reliée à un piston d'entraînement 38, agencé sous la forme d'un piston-plongeur et qui peut lui-même coulisser dans le cylindre de guidage 16. La liaison de la bielle 37 avec le piston d'entraînement 38 est as- surée par une broche transversale 39. Le piston d'entraînement 38 porte dans son alésage 41 un piston de percussion 42 mobile axialement et qui est pourvu d'une bague d'étanchéité 43 venant s'appliquer contre-la paroi de l'alésage 41. Lorsqu'un mouvement est transmis au piston d'en- traînement 38 par l'arbre à excentrique, ce piston transmet son mouvement au piston de percussion 42, le moyen de transmission étant constitué par un matelas d'air qui est situé en arrière du piston de percussion 42 dans l'alésage 41. Pour la régénération du matelas d'air, il est prévu un canal d'équilibrage 44 et un trou d'équilibrage 45 dont la fonction ne sera pas expliquée de façon plus détaillée. Le piston de percussion 42 transmet son énergie cinéti- que sous forme de chocs contre une tige de transmission 46 montée de façon à pouvoir coulisser dans la partie extrême avant du cy- lindre de guidage 16. Cette tige transmet directement l'énergie de percussion à un porte-outil 47 de type connu, dans lequel est monté, par l'intermédiaire d'une partie de liaison conique 48, l'outil 49, généralement un foret. Pour ne pas que l'air se trou- vant en avant gêne le mouvement de progression du piston de per- cussion 42, il est prévu des canaux d'évent 51 dans le cylindre de guidage 16, en avant de l'extrémité avant du piston d'entraî- nement 38. Pour arrêter la tige de transmission 46 dans sa trans- lation axiale, celle-ci comporte des rainures longitudinales 52 dans lesquelles peuvent s'engager des organes de verrouillage 53 de forme essentiellement cylindrique, et de longueur inférieure à celle des rainures 52. Les organes de verrouillage 53 sont en outre maintenus dans des évidements 54 en forme de fenêtres du cy- lindre de guidage 16, ce qui établit une liaison d'entraînement en rotation entre le cylindre de guidage 16 et la tige de trans- mission 46. Pour empêcher d'une part une pénétration de crasse à l'intérieur de l'appareil et d'autre part la sortie du lubrifiant, le carter de transmission 3 comporte un couvercle avant d'obtura- GB/47417 -8- 2465871 tion 55, qui est muni d'une bague annulaire 56 à section en U qui entoure de façon étanche la tige de transmission 46. Contre le carter de transmission 3 s'appuie intérieure- ment, par l'intermédiaire d'une bague de centrage 57, un ressort 58 qui exerce une poussée dirigée vers l'avant contre une bague de butée 59. Celle-ci s'applique contre le roulement à billes 18, qui est lui-même monté sur une bague de retenue 61 emmanchée dans le cylindre de guidage 16. Du point de vue fonctionnel, il faut préciser ce qui suit en ce qui concerne la position de travail indiquée sur la figure 1: le marteau perforateur, dont le moteur est enclenché, est maintenu avec l'outil 49 appliqué contre une matière à tra- vailler l'arrière dans le carter de transmission 3 en opposition à la for- ce exercée par le ressort 58. En conséquence, la couronne de rou- lement 25 entre en contact frottant, par l'intermédiaire de sa surface de friction 29, avec la surface de friction 32 de l'or- gane de freinage 31. Le pignon d'entraînement 6 actionne, par l'in- termédiaire de l'engrenage 7 et de l'arbre de transmission 8, le pignon 12 qui entraîne lui-même en rotation la couronne dentée 13 et par conséquent le palier 14. Sous l'effet de-la rotation du palier 14 autour de son axe de rotation correspondant à l'axe du piston, l'arbre à excen- trique 21 est également entraîné en rotation dans le même sens. L'engrenage conique 24 de l'arbre à excentrique 21 roule alors sur la denture conique 26 de la couronne de roulement 25 de maniè- re que cette couronne 25 soit freinée ou immobilisée avec l'organe de freinage 31 par suite du contact d'adhérence sous l'effet de la pression d'application de l'outil 49. Sous l'effet du mouvement de roulement précité, l'arbre à excentrique 21 exécute également un mouvement de rotation autour de son propre axe. Ce mouvement est également transmis, par l'in- termédiaire de la clavette 33, à l'excentrique 34 de sorte que le coussinet de palier 36 est entraîné de manière à exécuter un mou- vement de manivelle. Par l'intermédiaire de la bielle 37 et de la broche transversale 39, le piston 38 est ainsi entraîné. Les courses exécutées par le piston d'entraînement 38 ont déplacé de GB/47417 -9- 2465871 la manière décrite également le piston de percussion 42, qui transmet son énergie cinétique sous la forme de successions de chocs à la tige de transmission 46 et par conséquent finalement à l'outil 49. Lorsque le marteau perforateur est écarté de la matière à travailler, il occupe la position fonctionnelle indiquée sur la figure 3, c'est-à-dire la position de repos ou de marche à vide. Du fait que maintenant aucune force n'est plus transmise par l'ou- til 49, le porte-outil 47 ainsi que les parties de l'appareil au- quel il est relié, sont poussés vers l'intérieur et le-ressort 58 peut ramener dans la position avant indiquée le cylindre de guidage 16 ainsi que le palier 14 et la couronne de roulement 25 par l'in- termédiaire de la bague de butée 59, du roulement à billes 18 et de la bague de retenue 61. En conséquence la couronne de roulement 25, comme le montre notamment la figure 4, est écartée de l'organe de freinage 31. Lorsque le moteur entraîne, comme auparavant, par l'intermédiaire du pignon d'attaque 6, de l'engrenage 7, de l'arbre de transmission 8 et du pignon 12, la couronne dentée 13, y compris le palier 14, l'arbre à excentrique 21 tourne en même temps que le palier 14 autour de son axe. Cependant du fait que la couronne de roulement 25 n'est plus en contact avec l'organe de freinage 31, celui-ci tourne également avec le palier 14. Il ne se produit plus alors de mouvement de roulement de l'engrenage conique 24 et en conséquence l'entraînement de l'excentrique 34 est également ar- rêté. Le piston d'entraînement 38 n'est ainsi plus déplacé de sor- te que l'entraînement du mécanisme de percussion du marteau per- forateur est arrêté efficacement. L'application de la couronne de roulement 25 contre l'or- gane de freinage 31 peut également être établie par des moyens correspondants de commande et d'une manière simple, par exemple pour utiliser intégralement le marteau perforateur sans applica- tion de chocs sur l'outil 49. A cet effet, il est prévu, confor- mément aux figures 1 et 3, une came de commande 62 qui pénètre, en arrière de la bague de butée 59, à l'intérieur du carter de transmission 3. A l'aide d'une bague de manoeuvre 63 on peut ame- ner la came de commande 62, à partir de la position de la figure 1, et par exemple par l'intermédiaire d'une fente de coulissement non représentée et ménagée dans le carter de transmission 3, jusque dans une position située plus loin vers l'avant dans la direction de travail du marteau perforateur, auquel cas la came de commande GB/47417 -10 - 62 entraîne la bague de butée 59 vers l'avant, à peu près jusque dans une position qui est mise en évidence sur la figure 3. Sous l'effet du mouvement d'avancement de la bague de butée 59, il se produit également cependant une traction vers l'avant, déjà dé- crite, du cylindre de guidage 16 et du palier 14, associé à la couronne de roulement 25, de sorte que celle-ci est écartée de l'organe de freinage 31. GB/47417 -11- 2465871 REVENDICATIONS 1. Marteau perforateur comportant un piston d'entraîne- ment et un piston de percussion, ledit piston d'entraînement étant actionné par un arbre à excentrique monté perpendiculaire à l'axe du piston, caractérisé par le fait que le palier (14) de l'arbre à excentrique (21) peut tourner autour de l'axe de piston et en ce que l'entraînement de l'arbre à excentrique est effectué par roule- ment sur une couronne de roulement (25), le palier exécutant un mouvement relatif par rapport à la couronne de roulement. 2. Marteau perforateur selon la revendication 1, caracté- risé par le fait que, pour l'entraînement de l'arbre à excentrique (21), celui-ci et la couronne de roulement (25) comportent des dentures (24, 26) en prise l'une avec l'autre. 3. Marteau perforateur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la couronne de roulement (25) peut tourner autour de l'axe de piston et peut être fixée sur le carter de l'appareil en vue de l'entraînement de l'arbre à excentri- que (21). 4. Marteau perforateur selon la revendication 3, carac- térisé par le fait que la couronne de roulement (25) peut, pour être bloquée sur le carter de l'appareil, être déplacée par trans- lation jusque contre un organe de freinage (31) solidaire du carter. 5. Marteau perforateur selon la revendication 4, caracté- risé par le fait que la couronne de roulement (25) et l'organe de freinage (31) comportent des surfaces de friction (29, 32) pour assurer leur accouplement mutuel. 6. Marteau perforateur selon la revendication 5, carac- térisé par le fait que les surfaces de friction (29, 32) ont des profils coniques correspondants. 7. Marteau perforateur selon l'une quelconque des re- vendications 4 à 7, caractérisé par le fait que la couronne de roulement (25) est déplaçable en translation jusque contre l'or- gane de freinage (31) en opposition à la force d'un ressort (58). GB/47417