Brevet FR2538291A1 — publié le 19840629

La présente invention concerne une perceuse à percussion et à rotation continue qui comprend: -un corps, -une tige de mandrin de perçage montée à rotation et coulissant axialement dans le corps afin de transmettre des impacts sur la mèche de perçage, -un mécanisme d'impact ou de frappe, disposé dans le corps afin de transmettre des impacts axiaux sur la tige du mandrin de perçage, et -un dispositif rotatif d'entraînement en rotation,destiné à entraîner en rotation la tige du mandrin de perçage autour de son axe, -la perceuse étant telle que la tige du mandrin de per- çage est munie d'une denture au moyen de laquelle la tige du mandrin de perçage est couplée en prise avec le dispositif d'entraînement en rotation. Dans une perceuse à percussion et à rotation continuela tige du mandrin est entraînée en rotation de manière continue pendant le perçege,en même temps que des impacts successifs sont transmis à la tige du mandrin La transmission du couple de rotation du dispositif d'entraînement en rotation à la tige du mandrin est réalisée au moyen d'une denture ménagée sur la tige du mandrin,la puissance étant transmise à cette denture à partir du dispositif d'entraînement en rotation au moyen d'un manchon cannelé et d'un manchon de cadre (voir par exemple le brevet US NO 3 082 741)ou au moyen d'un manchon de cadre (voir par exemple le brevet US NO 4 289 209)muni de gorges à dents correspondant à la denture de la tige du man- drin Les dentures ne sont pas animées d'un mouvement de rota- tion l'une par rapport à l'autre,mais constituent un joint à gorge et à coin entre la tige du mandrin et le manchon cannelé ou le manchon de cadre. La transmission par dents entre la tige du mandrin et le manchon cannelé ou le manchon de cadre pose un problème dans les perceuses à percussion classiques, car, en même temps que les dents des dentures sont en contact étroit les unes contre les autres,en raison du couple de rotation,1500 à 5000 impacts par minute sont, de manière répétée transmis à la tige du mandrin au moyen du mécanisme de percussion ou de frappe,de sorte qu'un mouvement de va et vient à grande vitesse est imposé à la tige du mandrin,la vitesse de ce mouve- ment étant de l'ordre de 5 à 10 m/s Pour cette raison,une quantité importante de chaleur est développée aux niveaux des surfaces des dents, ce qui entraîne le cisaillement des dents et la fusion de la matière ainsi qu'une usure rapide Afin d'éviter ceci,les combinaisons les plus variées de matériaux ont été utilisées aux niveaux des surfaces des dents, mais avec des résultats relativement mauvais Afin de réduire la pression de surface et de remédier aux inconvénients mentionnés ci- dessus,des tentatives ont été faites de répartir la pression de surface sur plusieurs dents et sur une surface aussi large que possible. Les réalisations de la technique antérieure présentent également des inconvénients sur le plan de la fabrication, notamment au niveau de la denture interne constituée de dents ayant des flancs droits,et pour laquelle la précision du pas est médiocre,quelques unes des dents seulement étant portantes De même,l'état de surface des dents est souvent médiocre,ce qui entraîne des pressions de surface locales éle- vées qui endommagent la denture,et donne en conséquence un résultat relativement mauvais De plus,il est difficile d'assurer une lubrification convenable entre les surfaces de dents qui glissent les unes contre les autres,ce qui contri- bue à détériorer d'avantage encore la situation Les réalisa- tions de l'état de la technique sont également coûteuses à fabriquer,et les dépenses en pièces de rechange sont élevées. L'objet de la présente invention est de proposer une perceuse à percussion qui remédie aux inconvénients mentionnés ci-dessus,et dans laquelle la production de chaleur dans la denture de la tige de mandrin est faible, la lubrification pouvant être effectuée de manière fiable Cet objet est atteint au moyen d'une perceuse à percussion conforme à la présente invention,et qui se caractérise par le fait que la denture de la tige de mandrin est couplée en prise directe avec une denture animée d'un mouvement de rotation par rapport à la tige du mandrin et entraînant la tige du mandrin en rotation,ladite denture de la tige de mandrin étant dépla- çable axialement par rapport à ladite denture entranée en rotation. L'invention est basée sur l'idée que les surfaces de contact des dents de la denture de la tige du mandrin et de la denture qui entraîne en rotation la tige du mandrin sont elles-mêmes animées d'un mouvement de rotation et sont cons- tamment changées,de sorte que la même partie de chaque dent n'est pas soumise à un mouvement axial répété de manière successive ni à une contrainte provoquée par la pression de surface,et les faces de contact ont le temps d'être refroidies avant le contact suivant Pour cette raison, les dents sont mises en oeuvre alors qu'elles sont suffisamment froides, et comme les surfaces sont séparées l'une de l'autre entre les contacts, elles bénéficient d'un bon film de lubrification. Les dentures de la tige du mandrin et d'une roue dentée rotative ou d'une couronne dentée rotative peuvent être fabri- quées au moyen d'un procédé dit "générateur" Le résultat est que l'on obtient des dentures plus précises, de sorte qu'aucune pression de surface locale exceptionnellement élevée n'est développée sur les surfaces des dents,mais toutes les dents qui sont en contact au même moment supportent la charge de manière uniforme. En dépit du fait que la puissance nécessaire pour l'en- trainement en rotation de la tige du mandrin est transmise par l'intermédiaire de quelques dents seulement,qui sont en contact les unes avec les autres i un instant donné,et qui sont déplaçables les unes par rapport aux autres,de sorte que la - surface de contact est relativement limitée,c'est une carac- téristique surprenante de l'invention que la résistance à l'u- sure de la denture de la tige de mandrin soit considérablement meilleure que dans les réalisations de la technique antérieure, , dans lesquelles le nombre des dents qui participent à la transmission de la puissance et la surface de transmission de puissance sont-importants,lorsqu'on les compare à la solution 4 25381 conforme à la présente invention En conséquence,la durée de vie de la tige de mandrin est prolongée,ce qui permet de réduire les dépenses en pieces de rechange L'élimination de la réalisation conventionnelle et coûteuse comportant un manchon cannelé et/ou un manchon de cadre simplifie la cons- truction d'ensemble et abaisse à la fois les prix de fabri- cation et les coûts des pièces détachées. L'invention sera décrite de manière plus détaillée ci- dessous,en référence aux dessins annexés,dans lesquels: Fig l est une coupe axiale de l'extrémité avant d'une perceuse à percussion conforme à l'invention, et représente une première forme de réalisation de la transmission par engrenages de la tige du mandrin; Fig 2 représente une seconde forme de réalisation de la transmission par engrenages de la tige du mandrin d'une ma- nière qui correspond à la figure l,et Fig 3 représente une coupe le long de la ligne III-III de la figure 2. La perceuse à percussion représentée sur la figure 1 comprend,comme composants principaux,un corps l,une tige de mandrin 2 montée tourillonnante et coulissant axialement dans le corps,un mécanisme de frappe ou d'impact disposé dans le corps,et dont on a seulement représenté le piston d'impact 3 mobile axialement,ainsi qu'un dispositif d'entraînement en rotation 4 monté dans le corps Sur la figure 1, seule l'extrémité avant de la perceuse est représentée,car l'inven- tion concerne uniquement les organes rotatifs disposés dans l'extrémité avant Par ailleurs,la réalisation de la perceuse est classique et elle n'est en conséquence pas décrite de manière plus détaillée à cet égard. Le dispositif d'entraînement en rotation 4 comprend un moteur rotatif 5 comportant un arbre auquel est fixée une roue dentée 6 en prise avec une *roue dentée 7 montée-dans le corps Une denture 8 constituée d'une couronne dentée externe a été réalisée sur la tige du mandrin,ladite denture étant en prise avec la-denture 9 de la roue dentée 7. 2538291 Afin d'entraîner la tige du mandrin en rotation, on utilise dans ce mode de réalisation une roue dentée 7 ordinai- re La denture de la tige du mandrin est couplée en prise directe avec cette roue dentée Dans la forme de réalisation de la figure 1, la roue dentée 7 est montée en roue dentée intermédiaire entre la roue dentée 6 du moteur rotatif et la tige du mandrin Il est également possible que la roue dentée avec laquelle la denture de la tige du mandrin est couplée en prise directe soit la roue dentée 6 du moteur rota- tif. Dans la forme de réalisation représentée sur les figu- res 2 et 3,une couronne dentée 17 est montée tourillonnante dans le corps, ladite couronne dentée étant disposée autour de la tige du mandrin La couronne dentée est munie d'une denture interne 19,qui est couplée en prise directe avec la denture 18 de la tige du mandrin,et cette couronne dentée 17 présente également une denture externe 20,qui est en prise avec la roue dentée 6 du moteur rotatif. Les dents de la denture 18 de la tige du mandrin et les, dents de la denture 9 de la roue dentée ou de la denture 19 de la couronne dentée, respectivementpeuvent être droites, comme cela est représenté sur la figure 2,ou hélicoïdales comme cela est représenté sur la figure 1 Au moyen d'engrena- ges hélicoldaux,il est possible d'alléger le contact aux ni- veaux des dents pendant le mouvement axial de la tige du man- drin L'angle de l'hélice des dents peut varier de O à 100,l'an- gle de l'hélice préférable étant de l'ordre de 1 à 5 Le sens de rotation de l'hélice par rapport au, sens de rotation de la perceuse est choisi selon que le contact au niveau des dents doit être allégé pendant le mouvement d'impact ou pen- dant le mouvement de retour. Les dessins et la description qui s'y rapportent sont seulement destinés à illustrer l'idée de l'invention. Dans ses détailsla perceuse à percussion conforme à l'inven- tion peut varier sans sortir du cadre de l'invention,tel que défini par les revendications La couronne dentée avec laquelle la denture de la tige du mandrin est couplée en prise directe peut être un élément du dispositif d'entraînement en rota- tiontel que le corps interne d'un moteur hydraulique du type dans lequel le corps externe et le corps interne sont animés d'un mouvement de rotation l'un par rapport à l'autre,une den- ture étant ménagée sur le corps interne Il est également possible de coupler plusieurs moteurs rotatifs afin d'entral- ner la tige du mandrin,ces moteurs étant montés en parallèle les uns par rapport aux autres en disposant leurs roues dentées de sorte qu'elles assurent l'entraînement en rotation de la tige du mandrin aux niveaux de différentes parties de la périphérie de celle-ci. 7; 258 t 9 REVENDICATIONS l.Perceuse à percussion et à rotation continue qui comprend: un corps ( 1) , une tige de mandrin ( 2) montée en rotation et coulis- sant axialement dans le corps afin d e transmettre des impacts sur la mèche de perçage, un mécanisme de frappe ( 3) disposé dans-le corps afin de transmettre des impacts axiaux sur la tige du mandrin,et un dispositif rotatif ( 4)d'entraînement en rotation, destiné à entraîner en rotation la tige du mandrin autour de son axe, la perceuse étant telle que la tige du mandrin est munie d'une denture ( 8,18)au moyen de laquelle ladite tige est couplée en prise avec le dispositif d'entraînement en rotation, caractérisée par le fait que la denture ( 8,18)de la tige de mandrin ( 2) est couplée en prise directe avec une denture ( 9,19) entraînée en rotation par rapport 3 la tige du mandrin et entraînant ladite tige en rotation,ladite denture de la tige du mandrin étant axialement déplaçable par rapport à ladite denture entraînée en'rotation. 2.Perceuse selon 1-a revendication l,caractérisée par le fait que la denture ( 8) de la tige du mandrin ( 2) est en prise avec une denture ( 9) d'une roue dentée ( 6,7),qui est directement ou indirectement en prise avec ledit dispositif rotatif ( 4). 3.Perceuse selon la revendication 1,caractérisée par le fait que la denture ( 18) de la tige du mandrin ( 2) est en prise avec une denture ( 19) d'une couronne dentée ( 17)disposée autour de la tige du mandrin, ladite couronne dentée étant directement ou indirectement en prise avec ledit dispositif rotatif ( 4). 4 Perceuse selon la revendication 3,caractérisée par le fait que la couronne dentée ( 17) constitue une partie du moteur rotatif. Perceuse selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée par le fait que la denture ( 8) de la tige du mandrin ( 2) et la denture ( 9) entraînant en rotation la tige du mandrin sont hélicoïdales. 6 Perceuse selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée par le fait que la denture ( 18) de la tige du mandrin ( 2) et la denture ( 19) entraînant en rotation la tige-du mandrin sont droites.