Brevet FR2658889A1 — publié le 19910830

i "Transmission de puissance à deux vitesses, pour un outil à moteur, notamment sous l'action d'air comprimé". La présente invention concerne une transmission de puissance à deux vitesses pour un outil à moteur tel que par exemple un outil de serrage de joints à vis. En particulier, l'invention concerne une transmission à moteur comprenant un arbre d'entrée, un arbre de sortie, un engrenage planétaire et un mécanisme de déplacement d'engrenages responsable du couple, pour faire passer le couple par l'engrenage planétaire dans un mode d'entraînement à grand couple/faible vitesse, ou au-delà de l'engrenage planétaire dans un mode d'entraînement à faible couple/grande vitesse, l'engrenage planétaire comprenant une roue solaire reliée à l'arbre d'entraînement, un engrenage annulaire et un support de roues planétaires, et le mécanisme de déplacement d'engrenages comprenant un élément d'entraînement relié à la roue solaire de l'engrenage planétaire, un élément entraîné relié à l'arbre de sortie et un certain nombre d'éléments d'accouplement montés de manière à accoupler réciproquement l'élément d'entraînement à l'élément entraîné dans une première position, et à accoupler réciproquement le support de roues planétaires à l'élément entraîné dans une seconde position. Une transmission de puissance à deux vitesses du type ci-dessus est déjà connue d'après le document EP-B 1-0 136 991 Un inconvénient inhérent au dispositif décrit dans cette publication concerne le mécanisme de déplacement d'engrenages qui comprend des éléments d'accouplement agissant radialement Cette caractéristique est désavantageuse sous deux aspects différents, à savoir sa tendance à donner une trop grande taille au diamètre extérieur de l'outil à moteur, et sa dépendance de la vitesse de rotation car l'action centrifuge influence les mouvements de déplacement radiaux des éléments d'accouplement et par conséquent le point de déplacement en mode d'entraînement de la transmission. Le principal but de l'invention est de créer une transmission de puissance à deux vitesses perfectionnée qui permette d'éviter les inconvénients ci-dessus. A cet effet, l'invention concerne une transmission de puissance à deux vitesses pour un outil à moteur, comprenant un boîtier, un arbre d'entrée, un arbre de sortie, un engrenage planétaire et un mécanisme de déplacement d'engrenages responsable du couple, pour faire passer le couple par l'engrenage planétaire dans un mode d'entraînement à grand couple/faible vitesse, ou au-delà de l'engrenage planétaire dans un mode d'entraînement à faible couple/grande vitesse, l'engrenage planétaire comprenant une roue solaire reliée à l'arbre d'entraînement, un engrenage annulaire fixé dans le boîtier et un support de roues planétaires, et le mécanisme de déplacement d'engrenages comprenant un élément d'entraînement relié à la roue solaire de l'engrenage planétaire, un élément entraîné relié à l'arbre de sortie et un certain nombre d'éléments d'accouplement montés de manière à accoupler réciproquement l'élément d'entraînement à l'élément entraîné dans une première position et à accoupler réciproquement le support de roues planétaires à l'élément entraîné dans une seconde position, transmission caractérisée en ce que l'élément entraîné comprend un certain nombre de rainures axiales supportant chacune l'un des éléments d'accouplement pour que ceux-ci puissent se déplacer axialement entre la première et seconde position, en ce que l'élément d'entraînement comprend des premiers moyens de came agissant axialement pour coopérer avec les éléments d'accouplement dans la première position de ces derniers; en ce que le support de roues planétaires comprend un manchon d'accouplement formant un support radial pour les éléments d'accouplement à la fois dans la première position et dans la seconde position de ces derniers, et muni d'un certain nombre de dents destinées à coopérer avec les éléments d'accouplement dans la seconde position de ces derniers, des moyens de ressort agissant axialement pour pousser les éléments d'accouplement vers la première position de ces derniers, ce qui permet ainsi à l'action des moyens de ressort de s'opposer à la force axiale développée par les premiers moyens de came sur les éléments d'accouplement de façon que ces derniers soient maintenus dans la première position pour des valeurs de couple inférieures à un niveau prédéterminé, mais poussés hors de cette première position par les premiers moyens de came pour des valeurs de couple supérieures au niveau prédéterminé; et en ce que l'élément entraîné comprend des seconds moyens de came agissant axialement et destinés à exercer une force de déplacement axiale sur les éléments d'accouplement en direction de la seconde position de ces derniers, contre l'action de poussée des moyens de ressort, lorsque ces éléments d'accouplement ont quitté la première position pour des valeurs de couple supérieures au niveau prédéterminé. D'autres améliorations sont caractérisées en ce que: -les éléments d'accouplement comprennent des billes de même taille et en ce que la profondeur radiale des rainures est supérieure à la moitié du diamètre des billes. l'élément entraîné comprend une collerette radiale à travers laquelle les rainures passent axialement et en ce que cette collerette présente une dimension axiale inférieure au diamètre des billes. les moyens de ressort comprennent un ressort hélicoïdal monté dans une disposition coaxiale par rapport à l'élément entraîné et exerçant une force de poussée sur les billes par l'intermédiaire d'un élément annulaire plat en contact permanent avec les billes. Une forme préférée de réalisation de l'invention est décrite ci-après en détails en se référant aux dessins ci-joints dans lesquels: la figure 1 représente, partiellement en coupe, un dispositif de serrage d'écrous coudé muni d'une transmission de puissance selon l'invention se trouvant dans son mode d'entraînement à grande vitesse/faible couple; la figure 2 représente, à plus grande échelle, la transmission de puissance de l'outil à la figure 1 se trouvant dans son mode d'entraînement à faible vitesse/grand couple; la figure 3 représente une vue partielle de la transmission de puissance aux figures 1 et 2 et illustre la position d'entraînement à grande vitesse/faible couple d'un élément d'accouplement; et la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 3 mais illustrant la position d'entraînement à faible vitesse/grand couple d'un élément d'accouplement; la figure 5 représente le mécanisme de déplacement d'engrenages. L'outil à moteur représenté à la figure 1 est un dispositif de serrage d'écrous coudé pneumatique comprenant un boîtier 10, une partie de moteur d'entraînement 11, une soupape de régulation 12, un branchement de conduite d'air comprimé 13, une tête coudée 14 munie d'un arbre de sortie à bout carré et une transmission de puissance 16. La transmission de puissance de l'outil comprend un ou plusieurs engrenages de réduction planétaires dont l'un 18 fait partie d'une boîte de transmission de puissance à deux vitesses a déplacement d'engrenages automatique Cette dernière fait partie de l'ensemble de la transmission de puissance 16 de l'outil. La transmission à deux vitesses comprend un arbre d'entrée 20 qui forme également la roue solaire 21 de l'engrenage planétaire 18 Ce dernier comprend également un engrenage annulaire 22 monté de façon fixe dans le boîtier 10, et trois roues planétaires 23 (dont l'une seulement est visible) montées sur un support de roues planétaires 24. Sur l'extrémité avant de l'arbre d'entrée 20 est monté de façon fixe un élément annulaire 26 qui forme l'élément d'entraînement d'un mécanisme de déplacement d'engrenages 19 Ce dernier comprend également un élément entraîné 27 relié à l'arbre de sortie 15, un manchon d'accouplement 28 réalisé d'une seule pièce avec le support de roues planétaires 24, trois éléments d'accouplement se présentant sous la forme de billes 30, et un ressort de compression de type hélicoïdal 31 qui, par l'intermédiaire d'un anneau plat 32 (voir figure 2) agit sur les billes 30. Le ressort 31 prend appui sur un anneau de blocage 33 monté sur l'élément entraîné 27 du mécanisme de déplacement d'engrenages. L'élément d'entraînement 26 est muni de trois encoches également espacées 35 destinées à recevoir les billes 30 dans une première position de ces dernières L'élément entraîné 27 est muni de trois rainures ou canaux 36 également espacées et disposées axialement Chacune de ces rainures 36 comporte une première partie 36 a présentant des côtés parallèles et une largeur légèrement supérieure au diamètre des billes 30 de manière à former un guide pour ces dernières. Chacune des rainures 36 comporte également une seconde partie évasée 36 b, comme on peut le voir aux figures 3 et 4 Pour obtenir des rainures 35 suffisamment profondes, c'està-dire présentant une profondeur supérieure à la moitié du diamètre des billes 30, l'élément entraîné 27 est muni d'une collerette radiale 38 Cette collerette 38 présente une dimension axiale inférieure au diamètre des billes 30 de façon qu'une partie des billes 30 soit toujours dégagée pour venir en contact avec l'anneau 32 poussé par le ressort, même lorsque les billes 30 sont logées dans les encoches 35, soit au repos soit pendant le fonctionnement à faible couple/grande vitesse. Le mécanisme de déplacement d'engrenages 19 comprend en outre un certain nombre de dents 37 formées sur le pourtour intérieur du manchon d'accouplement 28 Ces dents 37 sont disposées de manière à venir en prise avec les billes 30 dans une seconde position de ces dernières Pour cette raison, le nombre des dents 37 doit être égal au nombre des billes ou à un multiple de ce nombre Dans l'exemple représenté ici, les dents 37 sont au nombre de trois comme on peut le voir à la figure 5. En cours de fonctionnement, l'outil est relié à une source d'air comprimé par le branchement 13 et l'arbre de sortie 15 est accouplé à un joint à vis devant être serré, par une douille d'écrou. L'opération de serrage commence lorsqu'on actionne la soupape de régulation 12 et lorsque la partie de moteur d'entraînement 11 commence à fournir un couple par l'intermédiaire de la transmission de puissance Dans une première phase, le mécanisme de déplacement d'engrenages se trouve dans un mode d'entraînement à grande vitesse/faible couple, ce qui signifie que les billes 30 sont logées dans les encoches 35 de l'élément d'entraînement 26 Dans ce mode d'entraînement, le couple fourni à l'élément d'entraînement 26 par l'arbre d'entrée 20 est transmis à l'élément entraîné 27 par l'intermédiaire des encoches 35, des billes 30 et des rainures 36 Par suite, le couple est transmis directement de l'élément d'entraînement 26 à l'élément entraîné 27 sans aucune influence de l'engrenage de réduction planétaire 18. Ainsi, le support de roues planétaires 24 tourne librement dans le boîtier 10. Lorsque la résistance au couple du joint à vis augmente, les parties latérales inclinées des encoches 35 se comportent comme des moyens de cames et appliquent des forces axiales croissantes sur les billes 30 de sorte que lorsqu'un niveau de couple prédéterminé est atteint, l'action de came des encoches 35 doit supplanter la force de poussée du ressort 31 Les billes 30 commencent alors à se déplacer axialement dans les rainures 36 et lorsque le plan du diamètre transversal de chaque bille 30 quitte la partie droite 36 a de la rainure correspondante pour passer dans la partie évasée 36 b, la paroi latérale inclinée de cette dernière applique une force axiale auxiliaire sur les billes 30. Cette force auxiliaire supplante la force du ressort 31 et amène les billes 30 à terminer leur mouvement axial pour cesser ainsi de coopérer avec les encoches 35 de l'élément d'entraînement 26 Au contraire, les billes 30 qui étaient logées dans ces encoches viennent en prise avec les dents 37 du manchon d'accouplement 28 Les billes 30 sont ainsi venues dans leurs secondes positions. Le mécanisme de déplacement d'engrenages 19 a maintenant amené la transmission dans son mode d'entraînement à grand couple/faible vitesse dans lequel la transmission du couple se fait par l'intermédiaire de la roue solaire 21, des roues planétaires 23, du support de roues planétaires 24, du manchon d'accouplement 28, des dents 37, des billes 30 et des rainures 36 de l'élément entraîné 27. Ce mode d'entraînement est maintenu tant que le couple transmis est suffisamment élevé pour rendre l'action de came des parties de rainure évasées 36 b prédominante sur la force de poussée du ressort 31. Lorsque le couple a diminué jusqu'au niveau pour lequel le point de passage en mode d'entraînement prédéterminé est atteint, l'action de came des parties de rainure 36 b ne prédomine plus sur la force du ressort et les billes 30 sont ramenées à leur première position dans laquelle elles sont logées dans les encoches 35 Avant de commencer à transmettre le couple directement de l'élément d'entraînement 26 à l'élément entraîné 27, les billes 30 ont cessé d'être en prise avec les dents 37 et ont ainsi quitté le manchon d'accouplement 28 et le support de roues planétaires 24 pour tourner librement. On remarquera que le manchon d'accouplement 28 fournit un support radial permanent aux billes 30. Ainsi, les forces centrifuges agissant sur les billes , en particulier dans les conditions de fonctionnement en mode d'entraînement à faible couple/grande vitesse, n'ont pas d'influence sur le mouvement de déplacement d'engrenages des billes 30. Bien que cela ne soit pas mentionné dans l'exemple représenté et décrit ici, on comprendra que dans des transmissions de puissance selon l'invention, on peut utiliser des moyens pour faire varier le réglage de la force de poussée exercée par le ressort 31 Cela rendrait possible d'adapter le niveau de couple du point de déplacement d'engrenages, au type et à la taille réels du joint à vis qu'on doit serrer. On comprendra également que le nombre des billes 30 n'est pas limité à trois mais qu'on peut le choisir librement de un, bien que cela ne soit cependant pas préférable, à quatre, cinq, six ou même plus lorsque cela est géométriquement possible sur des modèles d'outils plus gros. REVENDICATIONS 1) Transmission de puissance à deux vitesses pour un outil à moteur, comprenant un boîtier ( 10), un arbre d'entrée ( 20), un arbre de sortie ( 15), un engrenage planétaire ( 18) et un mécanisme de déplacement d'engrenages ( 19) responsable du couple, pour faire passer le couple par l'engrenage planétaire ( 18) dans un mode d'entraînement à grand couple/faible vitesse, ou au-delà de l'engrenage planétaire ( 18) dans un mode d'entraînement à faible couple/grande vitesse, l'engrenage planétaire ( 18) comprenant une roue solaire ( 21) reliée à l'arbre d'entraînement ( 20), un engrenage annulaire ( 22) fixé dans le boîtier ( 10) et un support de roues planétaires ( 24), et le mécanisme de déplacement d'engrenages ( 19) comprenant un élément d'entraînement ( 26) relié à la roue solaire ( 21) de l'engrenage planétaire ( 18), un élément entraîné ( 27) relié à l'arbre de sortie ( 15) et un certain nombre d'éléments d'accouplement ( 30) montés de manière à accoupler réciproquement l'élément d'entraînement ( 26) à l'élément entraîné ( 27) dans une première position et à accoupler réciproquement le support de roues planétaires ( 24) à l'élément entraîné ( 27) dans une seconde position, transmission caractérisée en ce que l'élément entraîné ( 27) comprend un certain nombre de rainures axiales ( 36) supportant chacune l'un des éléments d'accouplement ( 30) pour que ceux-ci puissent se déplacer axialement entre la première et seconde position, en ce que l'élément d'entraînement ( 26) comprend des premiers moyens de came ( 35) agissant axialement pour coopérer avec les éléments d'accouplement ( 30) dans la première position de ces derniers; en ce que le support de roues planétaires ( 24) comprend un manchon d'accouplement ( 28) formant un support radial pour les il éléments d'accouplement ( 30) à la fois dans la première position et dans la seconde position de ces derniers, et muni d'un certain nombre de dents ( 37) destinées à coopérer avec les éléments d'accouplement ( 30) dans la seconde position de ces derniers, des moyens de ressort ( 31) agissant axialement pour pousser les éléments d'accouplement ( 30) vers la première position de ces derniers, ce qui permet ainsi à l'action des moyens de ressort ( 31) de s'opposer à la force axiale développée par les premiers moyens de came ( 35) sur les éléments d'accouplement ( 30) de façon que ces derniers soient maintenus dans la première position pour des valeurs de couple inférieures à un niveau prédéterminé, mais poussés hors de cette première position par les premiers moyens de came ( 35) pour des valeurs de couple supérieures au niveau prédéterminé; et en ce que l'élément entraîné ( 27) comprend des seconds moyens de came ( 36 b) agissant axialement et destinés à exercer une force de déplacement axiale sur les éléments d'accouplement ( 30) en direction de la seconde position de ces derniers, contre l'action de poussée des moyens de ressort ( 31), lorsque ces éléments d'accouplement ( 30) ont quitté la première position pour des valeurs de couple supérieures au niveau prédéterminé. 2) Transmission de puissance selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments d'accouplement ( 30) comprennent des billes de même taille et en ce que la profondeur radiale des rainures ( 35) est supérieure à la moitié du diamètre des billes ( 30). 3) Transmission de puissance selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'élément entraîné ( 27) comprend une collerette radiale ( 38) à travers laquelle les rainures ( 36) passent axialement et en ce que cette collerette ( 38) présente une dimension axiale inférieure au diamètre des billes ( 30). 4) Transmission de puissance selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens de ressort ( 31) comprennent un ressort hélicoïdal monté dans une disposition coaxiale par rapport à l'élément entraîné ( 27) et exerçant une force de poussée sur les billes ( 30) par l'intermédiaire d'un élément annulaire plat ( 32) en contact permanent avec les billes ( 30).