Brevet FR2607050A1 — publié le 19880527

"Outil à moteur à deux vitesses dont le passage d'une vitesse à l'autre est effectué automatiquement par un dispositif à came, tel que perceuses ou analogues L'invention concerne un outil à moteur à deux vitesses. Plus particulièrement, l'invention concerne un outil du type ci-dessus comprenant un carter, un moteur d'entraînement en rotation monté dans ce carter, un arbre de sortie, au moins deux engrenages de réduction planétaires, placés entre le moteur et l'arbre de sortie, l'engrenage annulaire d'un premier engrenage planétaire pouvant tourner par rapport au carter, tout en pouvant également se déplacer axialement entre une position de grande vitesse et une position de petite vitesse, et un dispositif d'accouplement associé au carter et au premier engrenage planétaire annulaire pour bloquer ce dernier contre toute rotation, soit par rapport au support de roues planétaires du premier engrenage planétaire, lorsqu'il se trouve dans sa position à grande vitesse, soit par rapport au carter, lorsqu'il se trouve dans sa position à petite vitesse. Un outil à moteur de ce type a déjà été décrit dans le brevet USA nO 3 610 343. Dans cet outil, selon l'art antérieur, le déplacement d'un anneau d'engrenage planétaire entre une posoition à petite vitesse et une position à grande vitesse, est obtenu au moyen d'un piston à commande pneumatique dont le fonctionnement est commandé par un système de soupape. Ce système de soupape de commande fonctionne en réponse à la pression de retour venant du moteur, de façon que lorsque cette pression de retour atteint un certain niveau, l'air comprimé alimente le cylindre pneumatique et l'anneau d'engrenage est déplacé de sa position de grande vitesse à sa posi- tion de petite vitesse. Le principal but de l'invention est de créer un outil à moteur à deux vitesses perfectionné dans lequel l'engrenage annulaire d'un engrenage planétaire est déplacé automatiquement par un dispositif à came pour passer d'une position de grande vitesse à une posi- tion de petite vitesse, et dans lequel aucun dispositif de soupape ne soit utilisé pour commander le déplacement de l'engrenage annulaire. A cet effet, l'invention concerne un outil moteur à deux vitesses comprenant un carter, un moteur d'entraînement en rotation monté dans ce carter, un arbre de sortie, au moins deux engrenages de réduction planétaires placés entre le moteur et l'arbre de sortie, l'anneau d'engrenage d'un premier engrenage planétaire pouvant tourner par rapport au carter tout en se dépla- çant également axialement entre une position de grande vitesse et une position de petite vitesse, et un dispo- sitif d'accouplement associé au carter et au premier anneau d'engrenage planétaire pour bloquer celui-ci contre toute rotation, soit par rapport au support de roues planétaires du premier engrenage planétaire, lorsqu'il se trouve dans sa position de grande vitesse, soit par rapport au carter lorsqu'il se trouve dans sa position de petite vitesse, outil caractérisé en ce que l'engrenage annulaire d'un second engrenage planétaire placé après le premier engrenage planétaire, peut tourner par rapport au carter et en ce que des moyens de cames sont associés au second engrenage annulaire planétaire et disposés de manière à déplacer le premier engrenage annulaire planétaire, entre sa position de grande vitesse t6070oSO et sa position de petite vitesse, lorsqu'un certain niveau de seuil de couple de réaction du second engre- nage annulaire planétaire est dépassé. D'autres améliorations de l'invention sont caractérisées en ce qu'un premier dispositif de ressort est utilisé pour exercer une force de poussée axiale pour le premier engrenage annulaire planétaire vers la position de grande vitesse de celui-ci, en ce que les moyens de cames sont disposés de manière à déplacer le premier engrenage annulaire planétaire vers sa position de petite vitesse, contre l'action du premier dispositif de ressort, en ce que les moyens de couplage comprennent un élément de frottement qui, lorsque le premier engre- nage annulaire planétaire se trouve dans sa position de grande vitesse, se trouve bloqué entre ce dernier et le support de roues planétaires du premier engrenage plané- taire et lorsque le premier engrenage annulaire plané- taire se trouve dans sa position de petite vitesse, se trouve bloqué entre ce dernier et un élément monté sans pouvoir tourner dans le carter, en ce que l'élément est constitué par l'engrenage annulaire d'un troisième engrenage planétaire placé entre le premier engrenage planétaire et le second engrenage planétaire, l'engrenage annulaire de ce troisième engrenage planétaire pouvant se déplacer axialement avec le second engrenage annulaire planétaire sous l'influence des moyens de cames, en ce que les moyens de cames comprennent un dispositif d'em- brayage de libération disposé de manière à ne transférer un couple de réaction du second engrenage annulaire planétaire au carter que dans le cas seulement o le couple de réaction appliqué au second engrenage annulaire planétaire ne dépasse pas une valeur limite plus élevée que le niveau de seuil, et correspondant au couple maximum voulu que l'outil doit fournir, les moyens de cames com- prennent un ou plusieurs épaulements disposes axialement sur le second engrenage annulaire planétaire, et des moyens suiveurs de came poussés axialement vers ceux-ci par un second dispositif de ressort, chacun des épaule- ments comportant une première surface de came destinée à coopérer avec les moyens suiveurs de came pour des valeurs de couple de réaction supérieures au niveau de seuil, et une seconde surface de came de pente plus raide que la première surface de came, cette seconde surface étant destinée à coopérer avec les moyens suiveurs de came pour des valeurs de couple de réaction comprises entre le niveau de seuil et la valeur limite. Lrinvention sera décrite en détails en se référant aux dessins ci-joints dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un outil à moteur selon l'invention; et - la figure 2 représente schématiquement le dispositif de came de l'outil de la figure 1. L'outil représenté sur les dessins est destiné au serrage de joints à vis et comprend un carter 10, un moteur d'entraînement en rotation (non représenté) monté dans le carter 10 et faisant tourner un arbre d'entraînement 11. Un engrenage de réduction à trois étages relie l'arbre d'entraînement 11 à un arbre entraîné 12. L'engrenage de réduction comprend trois engrenages de réduction planétaires montés en série. Un premier engrenage 13 de ces engrenages de réduction comprend un engrenage solaire 14, un certain nombre de roues planétaires 15, un support de roues planétaires 16 et un engrenage annulaire 17. L'engrenage solaire 14 est fixé à l'arbre d'entraînement 11. Un second engrenage plané- taire 19 constitue le dernier des trois engrenages plané- taires et comprend un support de roues planétaires 20 ne formant qu'une seule pièce avec l'arbre entraîné 12. L'engrenage planétaire 19 comprend également un certain nombre de roues planétaires 21, un engrenage annulaire 22 26070S0 et un engrenage solaire 23. Ce dernier est directement relié au support de roues planétaires d'un troisième engrenage planétaire intermédiaire 25. Cet engrenage planétaire intermédiaire 25 comprend également un certain nombre de roues planétaires 26, un engrenage annulaire 27 et un engrenage solaire 24 intégré au support de roues planétaires 16 du premier engrenage planétaire 13. Les engrenages annulaires 17, 22, 27 des trois engrenages planétaires respectifs 13, 19 et 25 peuvent se déplacer axialement par rapport au carter 10. L'engrenage annulaire 17 du premier engrenage planétaire 13 et l'engrenage annulaire 22 du second engrenage plané- taire 19 sont tous deux montés en rotation dans le carter, tandis que l'engrenage annulaire 27 de l'engrenage plané- taire intermédiaire 25 est bloqué contre toute rotation par des tiges radiales 28 traversant des ouvertures 29 du carter. Les tiges radiales 28 sont fixées a un anneau 30 monté de manière à pouvoir se déplacer sur l'extérieur du carter 10. Un ressort 32 prend appui sur l'anneau 30 par l'une de ses extrémités, et sur l'autre anneau 33 par son extrémité opposée. L'anneau 33 vient s'appuyer axiale- ment contre une extrémité de leviers à deux bras 34 suppor- tés en leur milieu par le carter et reposant par leurs extrémités opposées contre un roulement à billes 36. Ce dernier est solidement fixé à l'engrenage annulaire 17 et transmet à celui-ci une force de poussée axiale. A son extrémité gauche, l'engrenage annulaire 17 vient s'appuyer contre un anneau de frottement 37, reposant à son tour sur un rebord 38 monté rigidement sur le support de roues planétaires 16. L'anneau de frottement 37 peut présenter, soit des surfaces de contact lisses, soit des dents d'encliquetage pour la transmission du couple. L'engrenage annulaire 22 du second engrenage planétaire 19 est muni, sur sa surface d'extrémité gauche, de cames en saillie axiale 40 disposées de manière à venir en contact avec des billes 41. Ces dernières sont supportées par des tiges 42 disposées axialement, et par un ressort de compression précontraint 43. Ce dernier agit entre un manchon réglable axialement 44 et un élément annulaire supporte par un épaulement du carter 10. Un roulement à billes de butée 50 est monté entre l'engrenage annulaire 22 et l'engrenage annulaire 27 pour minimiser les forces de frottement sur l'engrenage annulaire 22 pendant ses mouvements de déplacement et de libération d'engrenage. Les cames 40 sont symétriques et comportent de chaque côté une première surface de came 46 de pente relativement modérée et une seconde surface de came 47 de pente plus raide, comme on peut le voir sur la figure 2. Pendant-le fonctionnement de l'outil et au cours de la séquence de mouvement descendant du joint vissé à serrer, pendant laquelle la résistance au frottement du joint vissé est très faible, les billes suiveuses de came 41 n'ont pas tendance à se déplacer le long des premières surfaces de came 46 des cames 40, du fait que l'effort de poussée axiale exercé par le ressort 32 sur l'anneau d'engrenage 22 par l'intermédiaire des tiges 28, de l'anneau d'engrenage 27 et des roulements à billes 50, reste suffisamment fort pour empêcher le mouvement axial de l'anneau d'engrenage 22. Cela signifie que tant que la résistance au frottement du joint vissé à serrer est inférieure a un certain niveau, les billes suiveuses de came 41 coopérant avec les premières surfaces de came 46 produisent une force de freinage sur l'engre- nage annulaire 22, cette force de freinage étant suffisam- ment forte pour empêcher l'engrenage annulaire 22 de tourner. Le ressort 32 exerce également un-e force de poussée axiale sur l'engrenage annulaire 17 par l'inter- médiaire des moyens de levier 34 et du roulement à billes 36, ce qui signifie que l'engrenage annulaire 17 est poussé contre l'anneau de frottement 37 et le rebord 38 du support de roues planétaires 16. Il en résulte que, lorsque la charge appliquée à l'arbre de sortie de l'outil est inférieure à un certain niveau, l'engrenage annulaire 17 du premier engrenage planétaire 13 est verrouillé en frottement sur le support de roues planétaires 16 et tourne solidairement de ce dernier à la même vitesse que celui-ci. Cela signifie à son tour que le premier engrenage planétaire 13 n'est pas en action pour réduire la vitesse et que l'on obtient le fonctionnement de l'outil à grande vitesse. Lorsque la résistance de frottement du joint à vis augmente au-dessus d'un certain niveau, les billes suiveuses de came 41 sont entraînées le long des premières surfaces de came 46, ce qui produit le déplacement axial de l'engrenage annulaire 22, du palier de butée axial 50 et de l'engrenage annulaire 27. Il en résulte que l'anneau de frottement 37 se trouve bloqué entre l'engrenage annulaire 27 de l'engrenage planétaire inter- médiaire 25 et l'engrenage annulaire 17 du premier engre- nage planétaire 13, et que la force de blocage de l'anneau de frottement 37 par rapport au rebord 38 du support de roues planétaires 16 cesse d'agir. Au contraire, l'engre- nage annulaire 17 se trouve maintenant bloqué contre toute rotation par rapport au carter 10. La position de petite vitesse de l'engrenage 17 est maintenant obtenue. Jusqu'ici, les billes suiveuses de came 41, les tiges 42 et le ressort 43 ne se sont pas déplacés du tout. Lorsque, cependant, le couple de résistance du joint à vis dépasse un niveau maximum prédéterminé, les billes 41 commencent à se déplacer le long des surfaces de came en pente raide 47 des cames 40, contre la force 260705X de poussée exercée par le ressort 43, et lorsque les billes 41 atteignent les sommets des cames 40 et passent sur ceux-ci, la transmission de puissance se trouve coupée. Le niveau de couple maximum pour lequel cette fonction de libération entre en action, est déterminé par le degré de précontrainte du ressort 43 pour un angle de pente donné des surfaces de came 47. On peut régler le degré de précontrainte du ressort 43 en ajustant le manchon 44 par rapport au carter. L'invention est illustré, dans la description ci-dessus, sous la forme d'un outil de serrage de joint à vis, mais pourrait aussi bien s'appli- quer à d'autres types d'outils tels que des machines de perçage. En particulier, l'invention peut s'appliquer à des machines de perçage à alimentation par batterie, dont les performances peuvent être considérablement améliorées par l'invention. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 ) Outil à moteur à deux vitesses compre- nant un carter (10), un moteur d'entraînement en rotation monté dans ce carter (10), un arbre de sortie (12), au moins deux engrenages de réduction planétaires (13, 19) placés entre le moteur et l'arbre de sortie (12), l'anneau d'engrenage (17) d'un premier engrenage planétaire (13) pouvant tourner par rapport au carter (10) tout en se déplaçant également axialement entre une position de grande vitesse et une position de petite vitesse, et un dispositif d'accouplement (37) associé au carter et au premier anneau d'engrenage planétaire (17) pour bloquer celui-ci contre toute rotation, soit par rapport au support de roues planétaires (16) du premier engrenage planétaire (13), lorsqu'il se trouve dans sa position de grande vitesse, soit par rapport au carter (10), lorsqu'il se trouve dans sa position de petite vitesse, outil carac- térisé en ce que l'engrenage annulaire (22) d'un second engrenage planétaire (19) placé après le premier engre- nage planétaire (13), peut tourner par rapport au carter (10), et en ce que des moyens de cames (40, 41) sont associés au second engrenage annulaire planétaire (22) et disposés de manière à déplacer le premier engrenage annulaire planétaire (17), entre sa position de grande vitesse et sa position de petite vitesse, lorsqu'un certain niveau de seuil de couple de réaction du second engrenage annulaire planétaire (22), est dépassé. 2 ) Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un premier dispositif de ressort (32) est utilisé pour exercer une force de poussée axiale sur le premier engrenage annulaire planétaire (17), vers la position de grande vitesse de celui-ci, et en ce que les moyens de cames (40, 41) sont disposés de manière à déplacer le premier engrenage annulaire planétaire (17) vers sa position de petite vitesse, contre l'action du premier dispositif de ressort (32). 3 ) Outil selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens de couplage (37) comprennent un élément de frottement qui, lorsque le premier engrenage annulaire planétaire (17) se trouve dans sa position de grande vitesse, se trouve bloqué entre ce dernier et le support de roues planétaires (16) du premier engrenage planétaire (13), et, lorsque le premier engrenage annulaire planétaire (17) se trouve dans sa position de petite vitesse, se trouve bloqué entre ce dernier et un élément (27) monté sans pouvoir tourner dans le carter (10). 4 ) Outil selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément (27) est constitué par l'engrenage annulaire (27) d'un troisième engrenage planétaire (25) placé entre le premier engrenage plané- taire (13) et le second engrenage planétaire (19), l'engrenage annulaire (27) de ce troisième engrenage planétaire (25) pouvant se déplacer axialement avec le second engrenage annulaire planétaire (22) sous l'influence des moyens de cames (40, 41). ) Outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de cames (40, 41) comprennent un dispositif d'embrayage de libération (40, 47) disposé de manière à ne transférer un couple de réaction du second engrenage annulaire plané- taire (22) au carter (10) que dans le cas seulement o le couple de réaction appliqué au second engrenage annulaire planétaire (22) ne dépasse pas une valeur limite plus élevée que le niveau de seuil, et correspondant au couple maximum voulu que l'outil doit fournir. 6 ) Outil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de cames (40, 41) compren- nent un ou plusieurs épaulements (40) disposés axialement sur le second engrenage annulaire planétaire (22), et des moyens suiveurs de came (41) poussés axialement vers ceux-ci par un second dispositif de ressort (43), chacun des épaulements (40) comportant une première surface de came (46) destinée à coopérer avec les moyens suiveurs de came (41) pour des valeurs de couple de réaction supérieures au niveau de seuil, et une seconde surface de came (47) de pente plus raide que la première surface de came (46), cette seconde surface (47) étant destinée à coopérer avec les moyens suiveurs de came (41) pour des valeurs de couple de réaction comprises entre le niveau de seuil et la valeur limite.