Brevet FR2504440A1 — publié le 19821029

I La présente invention concerne un outil de percus- sion portatif pneumatique, par exemple un marteau pneuma- tique dont les vibrations de la poignée sont réduites. Lors de l'augmentation des paramètres techniques d'outils de percussion portatifs pneumatiques, leurs effets désavantageux sur l'hygiène des ouvriers sont aug- mentés en correspondance Les effets les plus défavora- bles peuvent être imputés à des vibrations qui provoquent, au bout d'un certain temps, des maladies incurables des articulations et des ligaments Du fait de leurs maladies professionnelles, les ouvriers affectés ne peuvent plus travailler Il est techniquement impossible de trouver des moyens efficaces de protection permettant de diminuer consi- dérablement la transmission des vibrations entre l'outil et les mains de l'ouvrier Cela explique pourquoi il est nécessaire de concevoir des mesures techniques intéressant directement l'outil Les solutions les plus courantes con- nues jusqu'à maintenant consistent à recouvrir des par- ties métalliques de la poignée de l'outil avec un matériau élastique d'une faible conductibilité thermique, la plupart du temps du caoutchouc L'effet principal de ces concep- tions est de protéger les mains contre un refroidissement car autrement l'atteinte des ligaments est considérablement accélérée Un recouvrement non-métallique élastique de la poignée amortit partiellement des vibrations de-haute fré- quence, qui peuvent être comprises entre plusieurs centai- nes et plusieurs milliers de Hz De cette façon, il n'est pas possible d'agir efficacement sur des vibrations de fré- quences inférieures, qui sont les plus perturbatrices pour la santé des ouvriers D'autres solutions connues sont ba- sées sur le principe de la division de l'outil de percus- sion en plusieurs parties qui sont suspendues l'une à l'au- 2 z 04440 tre, et qui sont déplaçables coaxialement, de sorte que des vibrations de la poignée peuvent être réduites au mi- nimum Ces conceptions sont habituellement très effica- ces pour amortir des vibrations, cependant leur utilisa- tion pratique est difficile du fait que la structure est compliquée Cette complication se traduit par un prix élevé résultant d'une grande précision; en outre les outils nécessitent une grande attention de la part de l'ouvrier utilisateur, ils nécessitent beaucoup d'entre- tien, ils comportent de nombreux défauts et ne sont pas d'un fonctionnement sûr. On peut remédier à certains des inconvénients men- tionnés ci-dessus à l'aide d'un outil de percussion por- tatif pneumatique se composant d'une poignée liée à un corps comportant un passage latéral d'entrée pourvu d'un siège de soupape Le corps contient un cylindre de tra- vail qui est fixé à la poignée par l'intermédiaire d'une suspension et qui est pourvu d'orifices d'entrée et de sortie et il est prévu un piston de percussion coopérant avec un outil de travail qui est guidé par son extrémité active dans le couvercle Le principe de l'invention consiste en ce qu'une pièce intercalaire est placée à l'intérieur du corps et en ce qu'il est prévu dans cette pièce intercalaire un cylindre de travail guidé de façon coulissante à l'aide de deux collerettes délimitant, en coopération avec la paroi intérieure de ladite pièce in- tercalaire et avec la surface extérieure du cylindre de travail, une chambre annulaire dans laquelle débouche, par l'intermédiaire d'un trou ménagé dans la pièce interca- laire, un passage d'entrée qui est également relié, par l'intermédiaire d'un passage ménagé dans un siège de sou- pape et par l'intermédiaire d'un passage ménagé dans la poignée, à une cavité prévue dans la poignée Ladite ca- vité est fermée circonférentiellement à l'aide d'une col- lerette d'un manchon de guidage d'un ressort, dans lequel peut coulisser une face portante d'un obturateur Ledit obturateur est fixé sur le cylindre de travail Les col- lerettes de guidage sont pourvues de bagues d'étanchéi- té de piston Egalement, conformément à l'invention, un amortusseur de bruit est fixé au corps sur l'une de ses extrémités Ledit amortisseur de bruit entoure des orifices d'échappement du cylindre de travail et il maintient, par son extrémité circulaire opposée, une poi- gnée tubulaire auxiliaire qui est guidée à la fois par coulissement sur la surface du couvercle et de façon non pivotante sur le cylindre de travail. La réalisation d'un outil de percussion portatif pneumatique conforme à la présente invention fournit un système anti-vibration relativement simple qui réduit au minimum les vibrations résultantes de la poignée La suspension du cylindre de travail à la poignée à l'aide d'un seul ressort est suffisant pour amortir des forces périodiques et non périodiques, produites par introduc- tion d'air dans le cylindre de travail et par des mouve- ments de l'outil de travail En choisissant pour le res- sort une caractéristique appropriée, en déterminant une longueur de course correcte et un nombre de courses appro- prié, en déterminant de façon optimale le cylindre de tra- vail et la poignée en faisant intervenir l'agencement de conception appropriée conforme à l'invention, il est pos- sible de diminuer le niveau des vibrations dans toute la gamme des fréquences nécessaires Il est également impor- tant que la structure selon l'invention soit simple en ce qui concerne la conception, qu'elle soit compacte, que le prix et la fabrication soient avantageux et que l'outil ne soit pas sensible à différentes conditions de travail, de manipulation et d'entretien La mise en place de la poignée auxiliaire sur la partie avant de l'outil augmen- te considérablement la maniabilité de l'outil lorsqu'il est utilisé pour travailler dans différentes directions, en particulier lors d'un travail dans des zones étroites d'exploitations minières La diminution des vibrations de la poignée principale et de la poignée auxiliaire di- minue les impératifs en ce qui concerne les dimensions des poignées et des parties reliées à celles-ci, du fait qu'il est possible d'utiliser également des alliages légers et des matières plastiques Il est ainsi possi- ble de réduire le poids total de l'outil, ce qui se tra- duit par une amélioration des caractéristiques de mania- bilité et par une diminution de la fatigue physique des ouvriers Cela signifie, en relation avec la diminution des vibrations, une plus grande capacité de production des ouvriers sans augmentation de leur fatigue; en outre on élimine simultanément le risque de maladies profession- nelles. D'autres avantages et caractéristiques de l'in- vention seront mis en évidence dans la suite de la des- cription, donnée à titre d'exemple non limitatif, en ré- férence au dessin unique annexé qui représente, en coupe longitudinale, un outil de percussion portatif pneumati- que conforme à l'invention. Dans une patte latérale d'une poignée 1 d'un mar- teau pneumatique est fixé un raccord tubulaire d'entrée 2 destiné à assurer la liaison avec une source d'air com- primé et il est prévu un mécanisme d'enclenchement, non représenté et de type connu, qui est équipé d'une soupape d'enclenchement 3 La poignée 1 est reliée par sa face évidée ou cavité à un corps cylindrique 5 par l'intermé- ( 0-A 440 diaire de vis 4 et elle est positionnée à l'aide d'un siè- ge de soupape 6 pourvu d'un orifice d'admission 9 Dans le corps 5, il est prévu une pièce intercalaire 7 dans la- quelle est ménagé un orifice 8 qui est relié par l'inter- médiaire d'un passage d'entrée 9 à l'orifice d'admission du siège de soupape 6 Un cylindre de travail 11 est gui- dé de manière à pouvoir coulisser et tourner dans la pièce intercalaire 7, par l'intermédiaire de collerettes de gui- dage 10 a, 10 b Les mouvements du cylindre 11 dans la piè- ce intercalaire 7 dans un sens l'éloignant de la poignée 1 sont limités par une butée 12 Dans les collerettes de guidage 10 a, 10 b, il est prévu des évidements dans les- quels sont logées des bagues d'étanchéité de piston 13 a, 13 b, qui délimitent un évidement annulaire 14 Cet évide- ment annulaire 14 est relié à la cavité d'un système de distribution 16 de type connu par l'intermédiaire d'un trou d'admission 15 ménagé dans le cylindre de travail 11 Le- dit système de distribution n'a pas été représenté en dé- tail Le cylindre de travail 11, pourvu d'un système de distribution 16, contient un piston de percussion 17 qui se déplace entre la chambre supérieure de travail 18 et la chambre inférieure de travail 19, le cylindre étant ob- turé à-sa partie supérieure par un obturateur 20 pourvu d'une face portante 21 Cette face 21 de l'obturateur 20 constitue une surface d'appui pour un ressort 22 à l'aide duquel le cylindre de travail 11 est suspendu à la poignée 1 Le ressort 22 est logé dans une cavité ménagée dans un manchon de guidage 23, qui ne s'étend pas par sa partie cylindrique jusqu'à la base de la poignée 1, mais qui est relié au corps 5 par une collerette circulaire, disposée coaxialement à la pièce- intercalaire 7, et qui ferme la cavité de ladite poignée Le volume intérieur du manchon de guidage 23 et le volume intérieur de la cavité de la poignée 1, entourant radialement ce manchon de guidage 23, sont reliés au passage d'entrée 9 par l'intermédiaire d'un passage 6 a ménagé dans le siège de soupape 6 et par l'in- termédiaire du passage de liaison la ménagé dans la poi- gnée 1 Une cavité 24 située dans la pièce intercalaire 7 et entourant radialement l'obturateur 20 est reliée à l'atmosphère par l'intermédiaire d'un passage 26 ménagé dans la paroi de la pièce intercalaire 7 Dans le cy- lindre de travail 11, un outil de travail 27 est guidé par l'intermédiaire de sa queue; cet outil de travail 27 est empêché d'exécuter un mouvement non intentionnel par l'intermédiaire d'une bague de blocage 30 Un amortisseur de bruit 31 est fixé sur le corps 5 Cet amortisseur 31 entoure le cylindre de travail 11 à proximité de ses orifi- ces d'échappement 32 La face de l'amortisseur de bruit 31 qui est opposée au corps 5 maintient axialement une poignée auxiliaire 33 de forme tubulaire, qui est guidée de façon coulissante sur la surface du couvercle 28 et qui est montée de façon non libre de rotation par rapport au cylindre de travail 11. Le marteau pneumatique conforme à l'invention fonctionne de la manière suivante: Après ouverture de la soupape d'enclenchement 3, de l'air comprimé s'écoule à partir du raccord d'entrée 2 par l'intermédiaire du siège de soupape 6, du passage la- téral d'entrée 9 et de l'orifice d'entrée 8 pour arriver dans l'évidement annulaire 14 et parvenir ensuite par l'intermédiaire des trous d'admission 15 dans le système de distribution 16 De l'air comprimé est simultanément guidé depuis le volume du passage d'entrée 9 par l'in- termédiaire du passage 6 a ménagé dans la poignée 1 jus- que dans le volume existant dans le manchon de guidage 23 placé dans la face évidée ou cavité de la poignée 1 o il exerce, par l'intermédiaire de la face portante 21 de l'ob- turateur 20, une pression axiale sur le cylindre 11 Le système de distribution 16 distribue de l'air comprimé, par l'intermédiaire de passages non représentés et d'une manière classique, en alternance dans la chambre supérieu- re de travail 18 et la chambre inférieure de travail 19 du cylindre de travail 11 Le piston de percussion 17 est déplacé alternativement à l'aide de l'air comprimé et il transmet une énergie cinétique en fin de course, sous la forme des impulsions de percussion, à l'outil de travail 27 Simultanément l'air comprimé fait osciller périodi- quement le cylindre de travail 11, en produisant des cour- ses inversées par rapport à l'outil de percussion Des forces périodiques et non périodiques agissant sur le cy- lindre de travail 11 ne sont pas transmises à la poignée 1 avec leur valeur totale mais avec une valeur considérable- ment diminuée en fonction de l'écartement instantané du cylindre de travail 11 par rapport à la poignée 1, de la raideur du ressort 22, du degré d'amortissement et de la fréquence d'oscillation Le mouvement oscillant résultant de la poignée 1 dépend de la force axiale transmise à cette poignée 1 par l'intermédiaire du ressort 22, des résistan- ces passives et de la rigidité dynamique de la main de l'ouvrier Un choix approprié du type de ressort 22 et de sa raideur, ainsi qu'une détermination optimale du poids de la poignée et du cylindre de travail 11 peuvent faire en sorte que l'accélération du mouvement oscillant de la poi- gnée 1 soit réduite au minimum De cette manière, on amor- tit des vibrations de la poignée auxiliaire 33; la poignée 1 permet de pousser l'outil vers le bas et d'assurer sa commande Le montage et le démontage du couvercle 28 lors du changement de l'outil de travail 27 sont rendus possi- bles par le fait que la poignée auxiliaire 33 est guidée 2 c O 4440 par glissement, sans rotation, dans la partie avant du cylindre de travail 11 La manipulation de l'outil ain- si que les conditions de sécurité et d'hygiène en cours de travail sont également améliorées par une fixation libre de rotation de l'amortisseur de bruit 31 sur le corps 5, de sorte que les orifices d'échappement de gaz prévus sur l'amortisseur 31 puissent être dirigés en fonc- tion des conditions particulières de travail et des impé- ratifs de travail La liaison de la poignée 1 et du corps 5 à l'aide de vis 4 permet un montage et un démontage faciles de l'outil sans moyens auxiliaires spéciaux, même directement sur le chantier, et simultanément on est assu- ré d'une rigidité suffisante du joint et d'une limitation des jeux qui pourraient autrement agir négativement sur le niveau des vibrations dans la poignée 1 L'évidement annulaire 14 est avantageusement pourvu de bagues d'étan- chéité de piston 13 a, 13 b, qui établissent l'étanchéité correcte nécessaire tout en permettant de réduire la pré- cision de fabrication de la pièce intercalaire 7 et du cylindre de travail 11; en outre en cours de marche elles s'opposent à un grippage sous l'effet d'impuretés et d'un manque de graisse La cavité 24 est reliée à l'atmosphère par l'intermédiaire d'un passage 26, qui empêche des va- riations indésirables de pression d'air de se produire à l'intérieur de celle-ci du fait que la variation de son volume est provoquée par une oscillation du cylindre de travail 11 Si on exerce une traction sur l'outil 27 blo- qué dans la matière à travailler en cours de marche, les chocs indésirables du cylindre de travail 11 sur le gradin intérieur de la pièce intercalaire 7 sont amortis par une butée élastique de limitation 12 et de façon analogue les chocs de la collerette de l'outil de travail 27 sur le cou- vercle 28 sont amortis à l'aide de la butée élastique 29. 2 444 O La conception de l'outil de percussion porta- tif pneumatique conforme à l'invention est également importante du fait qu'elle offre la possibilité de réaliser un système de construction modulaire Une série normalisée de marteaux pneumatiques de différen- tes capacités de production peut différer, si une con- ception conforme à l'invention est appliquée et si on choisit également des diamètres de pistons identiques, seulement en ce qui concerne les longueurs et les poids des pistons et des cylindres de travail, et éventuel- lement en ce qui concerne les dimensions de l'amortis- seur de bruit Les autres parties sont identiques pour toute la série normalisée, ce qui est très avantageux à la fois pour le fabricant et le client. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation cidessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. O 4 440 REVENDICATIONS 1) Outil de percussion portatif pneumatique se com- posant d'une poignée ( 1) liée à un corps ( 5) comportant un passage latéral d'entrée muni d'un siège de soupape, un cylindre de travail ( 11) maintenu dans le corps en étant suspendu à la poignée ( 1), ledit cylindre étant pourvu de trous d'entrée ( 15) et d'échappement ( 32), d'un système de distribution ( 16) et d'un piston de percussion ( 17) coopérant avec un outil de travail ( 27) qui est gui- dé par son extrémité active dans le couvercle, caractérisé en ce qu'il comprend une pièce intercalaire ( 7) qui est placée à l'intérieur du corps, en ce qu'il est prévu dans ladite pièce intercalaire ( 7) un cylindre de travail ( 11) guidé de façon coulissante à l'aide de deux collerettes de guidage ( 10 a, 10 b) délimitant, en coopération avec la paroi intérieure de ladite pièce intercalaire et avec la surface extérieure du cylindre de travail, un évidement annulaire ( 14) dans lequel débouche, par l'intermédiaire d'un trou ménagé dans la pièce intercalaire, un passage d'entrée qui est également relié, par l'intermédiaire d'un passage ( 6 a) ménagé dans un siège de soupape ( 6) et par l'intermédiaire d'un passage (la) ménagé dans la poignée ( 1), à une cavité de ladite poignée, ladite cavité étant fermée circonférentiellement par l'intermédiaire d'une collerette d'un manchon de guidage ( 23) d'un ressort ( 22), manchon dans lequel une face portante ( 21) d'un obturateur ( 20) est guidée de façon coulissante, ledit obturateur é- tant fixé sur le cylindre de travail. 2) Outil de percussion selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que les collerettes de guidage ( 10 a, 10 b) sont pourvues de bagues d'étanchéité de piston ( 13 a, 13 b). 3) Outil de percussion selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'un amortisseur de bruit ( 31) est fixé sur le corps ( 5) par l'intermédiaire d'une de ses extrémités circulaires, en ce que ledit amortisseur de bruit entoure des orifices d'échappement ( 32) du cylindre de travail ( 11) et en ce qu'il porte, à son ex- trémité circulaire opposée, une poignée tubulaire auxi- liaire ( 33) qui est guidée à la fois de façon glissante sur la surface du couvercle ( 28) et sans possibilité de pivotement sur le cylindre de travail ( 11).