Brevet FR2660588A1 — publié le 19911011

L'invention concerne une poignée antivibratile, à monter, à une extrémité, sur un outil électrique, utilisé à la main, ou analogue, avec un membre coupleur, relié fixement à son carter, et avec une douille de poignée coaxiale, un élément ressort amorti étant, au moins, installé entre cette dernière et le membre coupleur. Une telle poignée est connue par DE 28 04 223 C 2; là, des pièces intermédiaires, conçues sous forme de manchons, sont disposées, assurant une élasticité semblable à celle du caoutchouc, entre une cheville, adjacente, coaxialement, au membre cou- pleur, et la douille de la poignée, ces pièces intermédiaires devant être conçues de sorte à ne transmettre les chocs et vibrations qu'amortis, tout spécialement perpendiculairement à l'axe de la poi- gnée ou à la douille de la poignée Le genre du système d'oscillations et les caractéristiques d'élasticité, à adapter adéquatement, des pièces in- termédiaires, présentant l'élasticité du caoutchouc, ne sont pas exposés dans la DE 28 04 223 C 2. La DE 31 24 349 Al décrit une poignée antivibratile, dont la douille est pourvue, à proxi- mité du membre coupleur, d'un corps antérieur d'équilibrage des vibrations et, à l'extrémité libre de la douille de la poignée, d'un corps d'équilibrage de vibrations d'extrémité, tous deux étant suspendus au membre coupleur par l'intermédiaire de pièces de raccordement Ce faisant, le corps d'équilibrage de vibrations d'extrémité est relié au membre coupleur par une première pièce de raccordement plus rigide et avec le corps d'équilibrage de vibrations par l'intermédiaire d'une seconde pièce de raccordement moins rigide Ceci a pour but de permettre au corps d'équilibrage de vibrations d'extrémité de vibrer en tant que support libre par rapport au corps d'équilibrage de vibrations antérieur La douille de la poignée sert ici, elle-même, d'élément élastique, monté, articulé, sur le corps d'équilibrage de vibrations antérieur, lequel est relié au membre coupleur par des pièces élastiques, dont le degré de rigidité n'est pas désigné plus précisément Certes, le principe d'un oscillateur coupleur est déjà appliqué dans cette poignée connue; ici, cependant, trois éléments faisant ressort et deux corps d'équilibrage de vibrations supplémentaires sont à régler en fonction les uns des autres, ce qui est à peine utilisable dans la pratique. L'invention a donc pour but de créer une poignée antivibratile du genre tombant sous le terme générique, laquelle, tout en étant de construction simple, offre, d 'une part, une excellente réduction des vibrations, de même que, d'autre part, une rigidité suffisante du couplage de la poignée. Ce problème est résolu selon l'invention, dans le cas d'une poignée antivibratile du genre indiqué en préambule, par le fait que l'élément ressort présente une rigidité de ressort différente dans le sens radial, par rapport à l'axe de la douille de poignée, d'une part, et, d'autre part, dans le sens d'une excursion pendulaire ou à la Cardan de la douille de la poignée, autour d'un pôle situé sur son axe. L'avantage particulier d'une poignée an- tivibratile selon l'invention réside dans le fait que le couplage de la douille de la poignée au mem- bre coupleur se fait à l'aide d'un système de res- sort, dans le cadre duquel, deux ressorts, pouvant être réunis en un élément unique, forment, en rai- son de leurs différents degrés de rigidité de res- sort, un oscillateur coupleur à deux fréquences de résonance, entre lesquelles une gamme de f réquen- ces, offrant l'amortissement optimal, est située. Comme l'a révélé l'expérience, cette gamme de fré- quences, donc le domaine d'amortissement et d'isolation, doit être prévue de sorte que, outre la fréquence de base excitante, trois à cinq fréquences supérieures, avec une amplitude si- gnificative pour la charge vibratoire, soient aussi comprises Pour obtenir, respectivement, une iso- lation d'oscillations optimale, dans chaque cas individuel, les différents degrés de rigidité des deux ressorts doivent être choisis en fonction de la fréquence d'excitation respective de la masse de la poignée et des facteurs d'amortissement, compte tenu de l'évaluation des oscillations main/ bras concernant les outils manuels Par sens d'excursion radial, dans lequel l'élasticité radiale du système de ressorts agit, on entend le sens dans lequel un déplacement relatif, axialement parallèle, a lieu entre le membre coupleur et la douille de la poignée Le sens d'excursion pendulaire ou à la Cardan, dans lequel l'élasticité à la Cardan du système de ressort agit, se rapporte au mouvement, exécuté par la douille de la poignée relativement à un point situé sur son axe Les oscillations se produisant dans la pratique consistent en oscillations dans différents sens, se superposant, dont les prin- cipaux composants se répartissent dans les deux directions prémentionnées. Un autre avantage réside dans une rigi- dité de ressort du système de ressorts plus grande dans le sens radial que dans le sens d'excursion pendulaire ou à la Cardan En outre, il est utile que le système de ressort présente, dans le sens d'excursion à la Cardan, une caractérisque d'élasticité, dont la fréquence de résonance est inférieure à la fréquence de base ou d'excitation transmise par le membre coupleur, le système de ressorts présentant alors, dans le sens d'excursion radial, une caractéristique d'élasticité, dont la fréquence de résonance est, au moins, supérieure du double à celle du sens d'excursion à la Cardan. Dans les outils à main électriques ou pneumatiques du genre courant, tels que performarteaux, ou meu- leuses d'angles, sujettes aux vibrations, la fré- quence de résonance inférieure pour le systeme de ressort devrait être, dans le sens d'excursion à la Cardan, inférieure d'un facteur d'au moins 1,4 à la fréquence de base ou d'excitation. Pour obtenir une rigidité de ressort différente dans le sens d'excursion radial, d'une part, ainsi que dans le sens d'excursion à la Cardan, d'autre part, on peut soit exécuter le système de ressorts ou l'élément ressort, de préférence placé à proximité du point de montage, en deux ou plusieurs membres de ressorts, disposés les uns derrière les autres dans le sens radial et présentant une rigidité de ressort ou différente, soit en deux membres de ressorts partiels, disposés, à intervalle l'un de l'autre, dans le sens axial Dans ce dernier cas, il est avantageux de prévoir un premier ressort partiel à proximité du point de montage et un second ressort partiel à proximité de l'extrémité libre de la douille de la poignée, le premier ressort partiel présentant la rigidité de ressort la plus faible et le second ressort partiel la rigidité de ressort la plus élevée On obtient ainsi, dans le sens d'excursion radial une rigidité de ressort élevée résultant du fait que les deux caractéristiques d'élasticité des deux ressorts partiels s'addi- tionnent dans ce sens Dans le sens d'excursion à la Cardan, la caractéristique d'élasticité est cependant faible en raison de la souplesse du premier ressort partiel. Dans un mode d'exécution avantageux, on utilise des éléments ressorts en caoutchouc ou en matière présentant l'élasticité du caoutchouc, afin de pouvoir réunir, en un seul élément, la carac- téristique d'élasticité et d'amortissement Un res- sort en caoutchouc offre de nombreuses possibili- tés de variations de la rigidité et du pouvoir amortissant, ce qui peut être déterminé aussi bien par la forme géométrique que par les propriétés du caoutchouc, notamment par la dureté de ce dernier, une légère adaptation aux différents cas d'appli- cation étant possible. Selon des modes de réalisation avantageuses: le membre coupleur ainsi que l'extrémité interne de la douille de la poignée sont équipés de flasques radiales, se faisant face coaxialement, entre lesquelles une rondelle élastique en matériau caoutchouc est intégrée par vulcanisation, ou bien le membre coupleur est équipé d'un bord, disposé dans le sens du pourtour et la douille de la poignée présente un collet entourant, à distance, le bord, un ressort en caoutchouc à manchon étant disposé entre le bord et le collet, auquel cas, de préférence, le ressort en caoutchouc à manchon est divisé, radialement, en deux ou plusieurs sections de ressort à l'aide d'un ou plusieurs manchons intermédiaires, coaxiaux, ou bien le membre coupleur présente une cheville, s'étendant, coaxialement, à travers la douille de la poignée, la douille de la poignée étant élargie, diamétralement, par le collet à son extrémité dirigée vers son point de montage, et un premier ressort en caoutchouc dont la hauteur radiale est supérieure à sa largeur axiale, est disposé entre le collet de la douille de la poignée et la cheville, tandis qu'un second ressort de douille en caoutchouc, dont la hauteur radiale est inférieure à sa largeur axiale, est disposé à proximité de l'extrémité libre, entre la douille de la poignée et la cheville. De préférence: une masse supplémentaire est disposée à l'extrémité libre de la douille de la poignée, la masse supplémentaire consiste en un bouchon de fermeture de la douille de la poignée, la douille de la poignée est pourvue d'une enveloppe exécutée en matière présentant l'élasticité du caoutchouc, le membre coupleur et la douille de la poignée sont équipés de griffes et de contre-griffes, qui, concourant ensemble, avec jeu de tous côtés, sont destinées à les protéger de la torsion. L'invention est décrite, ci-après, en regard de dessins, à l'exemple de modes d'exé- cution. La figure 1 représente une coupe longitudinale d'une poignée dans un premier mode d'exécution, la figure 2 représente une coupe longitudinale d'une poignée dans un second mode d'exécution, la figure 3 représente une coupe transversale d'une poignée, le long de la ligne A-A de la fig 2, la figure 4 représente une coupe longitudinale à travers une poignée d'un troisième mode d'exécution et la figure 5 représente une coupe transversale le long de la ligne A-A de la fig 4. La figure 1 représente, en détail, une poignée avec un membre coupleur 1, lequel est relié fixement au carter d'un appareil électrique à main ou analogue Là, le membre coupleur 1 présente un épaulement fileté 2, qui peut être vissé dans un trou taraudé du carter de la machine Coaxialement par rapport à l'épaulement fileté 2, le membre coupleur 1 est pourvu d'une cheville 3, entre laquelle et l'épaulement fileté 2 du membre coupleur 1, une pièce polygonale 4 est disposée, sur laquelle une douille 5 est pressée La douille est exécutée d'une pièce avec une flasque radiale 6 qui possède, dans le sens radial, du côté opposé à l'épaulement fileté 2, une surface de raccor- dement plane. La douille 7 de la poignée ou un corps de poignée est disposée coaxialement par rapport au membre coupleur 1, laquelle douille ( 7) de poignée ou corps de poignée est pénétrée, partiellement, par la cheville 3 du membre coupleur La douille 7 de la poignée possède aussi une flasque radiale 8 à son extrémité dirigée vers le point de montage, laquelle flasque est située, à intervalle, coaxia- lement, vis-à-vis de la flasque radiale 6 du membre coupleur 1 et présente une surface de raccordement radiale plane Les deux flasques radiales 6 et 8 ont, en outre, le même diamètre et accueillent entre elles un élément ressort 9. Dans le mode d'exécution selon fig 1, l'élément ressort 9 est conçu sous forme d'une rondelle élastique 10, exécutée en caoutchouc et reliée fixement par vulcanisation aux surfaces de raccordement des flasques radiales 6 et 8 respectives du membre coupleur 1 et de la douille 7 de la poignée De ce fait, les efforts au cisaillement, amorcés par les flasques 6 et 8 parallèlement à leurs surfaces de raccordement respectives dans la rondelle élastique 10, peuvent être aussi transmises en passant par l'intermé- diaire de la rondelle élastique 10 Dans le sens d'agissement de ces efforts, donc radialement au membre coupleur 1 ainsi qu'à la douille 7 de la poignée, la rondelle élastique 10 possède une autre rigidité, en l'occurence une rigidité supérieure, que dans le sens à la Cardan La rondelle élastique 10 réunit ainsi deux ressorts en elle: un ressort agissant dans le sens radial et un ressort agissant dans le sens axial Primairement, la rondelle élastique 10 est chargée par des composantes de vibration du membre coupleur 1, perpendiculaires au sens axial, la rondelle élastique 10 se trouvant ainsi repoussée, comprimée ou étirée L'élasticité de ressort à la Cardan la plus souple résulte de la compression et de l'extension de la rondelle élastique 10 an des endroits situés diamétralement par rapport l'un à l'autre De cette manière, la douille 7 de la poignée exécute, vis-à-vis du membre coupleur 1, des mouvements à la Cardan, en oscillant autour d'un point pôle S, situé sur son axe. En raison des différentes caractéristiques d'élasticité de la rondelle 10 et, partant de là, de l'élément ressort 9, la douille 7 de la poignée est reliée au membre coupleur 1 à la manière d'un oscil- lateur coupleur amorti, la fréquence de résonance de la rondelle élastique 10 dans le sens de la rigidité de ressort à la Cardan étant choisie inférieure du facteur 1,4 à la fréquence de base excitante du mem- bre coupleur 1 et la fréquence de résonance de la rigidité de ressort radiale de la rondelle élastique supérieure aux vibrations harmoniques perturbantes de la fréquence de base Il est utile que la fréquence de résonance supérieure soit du double au moins in- férieure à la fréquence de résonance inférieure. Entre ces deux fréquences de résonance, se trouve une gamme de fréquences, dans laquelle la douille 7 de la poignée subit un amortissement de vibrations optimal par rapport au membre coupleur 1. L'amortissement des vibrations peut être encore accentué par une enveloppe 11 de la douille 7 de la poignée, exécuté en caoutchouc ou en matière présentant l'élasticité du caoutchouc L'enveloppe 11 de la poignée est adaptée ergonomiquement,, de façon avantageuse, à la forme de la main humaine, condui- sant l'appareil, et sa matière, présentant l'élasti- cité du caoutchouc, offre, d'une part, un bon amortissement dans la gamme de résonance du système de vibrations et assure, d'autre part, une isolation des oscillations aussi grande que possible Pour satisfaire à toutes ces exigences, on choisit, pour l'enveloppe 11 de la poignée, des duretés Shore de l'ordre de grandeur de 40 à 75 Schore, afin d'améliorer également les propriété haptiques Une épaisseur de couche suffisamment grande permet encore d'adapter cette enveloppe de poignée relativement souple aux mains anatomiquement différentes de taille du personnel l'utilisant; et surtout, une telle enve- loppe isole aussi des vibrations à haute fréquence si désagréables. La douille 7 de la poignée est obstruée, à son extrémité libre, par un bouchon de fermeture 12, qui, d'une part, représente un corps d'équilibrage supplémentaire et, d'autre part, contribue à éviter que l'enveloppe 11 souple ne soit endommagée ou détruite à l'extrémité frontale de la douille 7 de la poignée, tout particulièrement lorsque la machine équipée de la poignée est déposée après usage. L'exemple d'exécution selon fig 2 se différencie de celui de la fig 1 essentiellement par une conception différente de l'élément ressort 9, disposé, ici, entre un bord 13 équipant le membre coupleur 1 dans le sens circonférentiel, et un collet ( 14 de la douille 7 de la poignée, entourant, à distance, ce bord 13 L'élément ressort 9 consiste en plusieurs sections de ressorts 15 et 16, situées, radialement, les unes derrière les autres et serties de manchons intermédiaires coaxiaux 17 et 18 Il s'agit là, en tout, d'un ressort en caoutchouc à manchon 15 à -18, pouvant être réalisé dans les mêmes dimensions géométriques, mais dans des rigidités de ressort à la Cardan plus faibles et des rigidités de ressort radiales (résistance aux efforts de cisail- lement) plus élevées que celles du ressort en caout- chouc du mode d'exécution selon fig 1 Là, c'est surtout la rigidité de ressort radiale qui, dans les relations géométriques existantes, peut être accrue il encore d'avantage par l'utilisation d'un ou plusieurs manchons intermédiaires 17, 18 et une division adéquate des ressorts en caoutchouc à manchon en sec- tions de ressorts 15, 16, sans influencer notablement la rigidité de ressort à la Cardan. Dans ce mode d'exécution, également, la poignée se comporte aussi comme un oscillateur coupleur, du fait qu'elle présente un degré de liberté identique à celui du mode d'exécution selon fig 1, et que les deux oscillations principales, en l'occurence: dans le sens d'excursion radiale et dans le sens d'excursion à la Cardan, sont couplées ensemble. En tant que protection contre des efforts de torsion inadmissibles, des griffes 19, équipant le membre coupleur, et des contregriffes 20, équipant la douille 7 de la poignée, sont prévues dans ce mode d'exécution, et, concoureant ensemble, avec un jeu de tous côtés, comme il ressort de la fig 3, afin. d'éviter une fermeture géométrique qui mettrait obstacle à l'équilibrage des vibrations Une butée des griffes 19 contre les contre-griffes 20 ne se produit qu'en cas de forces radiales et de forces latérales excessives, on peut tenir compte de tels efforts extrêmes en prévoyant une butée de la cheville 3 sur la face interne de la douille 7 de la poignée. Le mode d'exécution selon fig 4 et 5 représente une autre conception des griffes 19 et des contre-griffes 20, les contre-griffes 20 étant, ici, montées, par exemple sous forme d'une roue dentée, sur un bord 23 qui fait, radialement, saillie, sur la cheville 3 du membre coupleur 1. En dehors de ceci, le mode d'exécution, représenté par la fig 4, présente un autre mode d'exécution de l'élément ressort 9, divisé, ici, en un premier ressort partiel 9 a, disposé à proximité du point de montage, et un second ressort partiel 9 b, situé à proximité de l'extrémité libre de la douille 7 de la poignée Le premier ressort partiel 9 a est formé par un ressort en caoutchouc 21, dont la hauteur radiale est supérieure à la largeur axiale, ce qui lui confère une rigidité radiale de ressort plus faible que celle du second élément ressort 9 b. Le second élément ressort 9 b consiste également en un ressort en caoutchouc 22 de la douille, dont la hauteur radiale est cependant inférieure à la largeur axiale, ce dont il résulte une rigidité de ressort radiale élevée Les deux ressorts en caoutchouc 21 et 22 de la douille, sont, d'une part, placés direc- tement sur la cheville 3 du membre coupleur 1, et, d'autre part, s'appuient directement contre la douille 7 de la poignée, laquelle présente, dans cet exemple d'exécution, un collet 14, élargi, diamétralement, vers le point de montage, afin de pouvoir accueillir, à proximité du point de montage, le ressort 21 en caoutchouc, plus élevé dans le sens radial. Revendications: 1 Poignée antivibratile, à monter, à une extrémité, sur un outil électrique, utilisé à la main, ou analogue, avec un membre coupleur, relié fixement à son carter, et avec une douille de poignée coaxiale, un élément ressort amorti étant, au moins, installé entre cette dernière et le membre coupleur, caractérisée par le fait que l'élément ressort ( 9) présente une rigidité de ressort différente dans le sens radial, par rapport à l'axe de la douille ( 7) de poignée, d'une part, et, d'autre part, dans le sens d'une excursion pen- dulaire ou à la Cardan de la douille ( 7) de la poi- gnée, autour d'un pôle (S) situé sur son axe. 2 Poignée selon revendication 1, caractérisée par le fait que la rigidité de ressort de l'élément ressort ( 9) est plus élevée dans le sens radial que dans le sens d'excursion pendulaire ou à la Cardan. 3 Poignée selon revendication 2, caractérisée par le fait que l'élément ressort ( 9) possède, dans le sens d'excursion à la Cardan, une caractéristique d'élasticité ayant une fréquence de résonance infé- rieure à la fréquence d'excitation transmise par le membre coupleur ( 1). 4 Poignée selon revendication 3, caractérisée par le fait que l'élément ressort ( 9) possède, dans le sens d'excursion radial une caractéristique d'élasti- cité d'une fréquence de résonance supérieure au moins du double à celle du sens d'excursion à la Cardan. Poignée selon l'une des revendication 1 à 4, caractérisée par le fait que l'élément ressort ( 9) est composé de deux ou plusieurs membres de ressort ( 15, 16), d'une rigidité égale ou différente, disposés les uns derrière les autres dans le sens radial. 6 Poignée selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que l'élément ressort ( 9) est placé à proximité du point de montage. 7 Poignée selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que l'élément ressort ( 9) consiste en deux ressorts partiels ( 9 a, 9 b), disposés, à intervalle l'un de l'autre, dans le sens axial de la douille de la poignée ( 7). 8 Poignée selon revendication 7, caractérisée par le fait que le premier ressort partiel ( 9 a) est disposé à proximité du point de montage et le deuxième ressort partiel ( 9 b) à proximité de l'extrémité libre de la douille ( 7) de la poignée. 9, Poignée selon revendication 8, caractérisée par le fait que le premier ressort partiel ( 9 a) possède une rigidité radiale plus faible et le deuxième ressort partiel ( 9 b) une rigidité radiale plus élevée. Poignée selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait que l'élément ressort ( 9) est en caoutchouc ou en matière élastique analogue au caoutchouc. 11 Poignée selon revendication 10, caractérisée par le fait que le membre coupleur ( 1) ainsi que l'extrémité intérne de la douille ( 7) de la poignée sont équi- pés de flasques radiales ( 6, 8), se faisant face coaxialement, entre lesquelles une rondelle élas- tique ( 10) en matériau caoutchouc est intégrée par vulcanisation. 12 Poignée selon revendication 10, caractérisée par le fait que le membre coupleur ( 1) est équipé d'un bord ( 13), disposé dans le sens du pourtour et que la douille ( 7) de la poignée présente un collet ( 14) entourant, à distance, le bord ( 13), un ressort en caoutchouc à manchon ( 15 à 18) étant disposé entre le bord ( 13) et le collet ( 14). 13.Poignée selon revendication 12, caractérisée par le fait que le ressort en caoutchouc ( 15 à 18) à manchon est divisé, radialement, en deux ou plusieurs sec- tions de ressort ( 15, 16) à l'aide d'un ou plu- sieurs manchons intermédiaires, coaxiaux ( 17, 18). 14 Poignée selon revendication 10, caractérisée par le fait que le membre coupleur ( 1) présente une cheville ( 3), s'étendant, coaxialement, à travers la douille ( 7) de la poignée, la douille ( 7) de la poignée étant élargie, diamétralement, par le collet ( 14) à son extrémité dirigée vers son point de montage, et qu'un premier ressort en caoutchouc ( 21) dont la hauteur radiale est supérieure à sa largeur axiale, est disposé entre le collet ( 14) de la douille ( 7) de la poignée et la cheville ( 3), tandis qu'un second ressort de douille ( 22) en caoutchouc, dont la hauteur radiale est inférieure à sa largeur axiale, est disposé à proximité de l'extrémité libre, entre la douille ( 7) de la poignée et la cheville ( 3). îS Poignée selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisée par le fait qu'une masse supplémentaire ( 12) est disposée à l'extrémité libre de la douille ( 7) de la poignée. 16 Poignée selon revendication 15, caractérisée par le fait que la masse supplémentaire ( 12) consiste en un bouchon de fermeture de la douille ( 7) de la poignée. 17.Poignée selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisée par le fait que la douille ( 7) de la poignée est pourvue d'une enveloppe ( 11), exécutée en matière présentant l'élasticité du caoutchouc. 18 Poignée selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisée par le fait que le membre coupleur et la douille ( 7) de la poignée sont équipés de griffes ( 19) et de contre- griffes ( 20), qui, concourant ensemble, avec jeu de tous côtés, sont destinées à les protéger de la torsion.