Brevet FR2716823A1 — publié le 19950908

La présente invention est relative à un outil dynamométrique, notamment à un tournevis dynamométrique, du type comprenant un élément menant et un élément mené reliés par un accouplement dynamométrique, cet accou- plement comprenant une piste à au moins un creux d'onde solidaire de l'un des deux éléments, un organe de guidage comprenant au moins une lumière et solidaire de l'autre élément, et une bille reçue dans cette lumière et sollicitée élastiquement vers la piste, le creux d'onde comportant d'un côté une rampe sur laquelle monte la bille lorsqu'un effort prédéterminé exercé dans un premier sens est atteint. L'invention a pour but de fournir un outil dynamométrique permettant d'obtenir de façon économique une faible dispersion des couples de déclenchement et une grande facilité de réétalonnage. A cet effet, l'invention a pour objet un outil dynamométrique du type précité, caractérisé en ce que les extrémités du creux d'onde et de la lumière qui coopèrent avec la bille pour les efforts exercés dans le sens opposé audit premier sens forment avec la bille un système à arc-boutement. Cet outil peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - ladite extrémité du creux d'onde est une surface perpendiculaire au déplacement relatif entre la piste et l'organe de guidage; - ladite extrémité de la lumière est en surplomb par rapport à la piste; - ladite extrémité de la lumière a une section en arc de cercle; - le rayon de l'arc de cercle est légèrement supérieur à celui de la bille; - la lumière est allongée dans la direction de déplacement relatif entre la piste et l'organe de guidage. Un exemple de réalisation de l'invention va maintenant être décrit en regard des dessins annexés, sur lesquels: - la Figure 1 représente, partiellement en coupe axiale, un tournevis dynamométrique conforme à l'invention; - la Figure 2 représente à plus grande échelle l'organe de guidage de billes de ce tournevis, vu de dessous suivant le plan II-II de la Figure 1; - la Figure 3 est une coupe partielle de l'organe de guidage de billes, prise suivant la ligne III-III de la Figure 2; - les Figures 4 et 5 sont des vues analogues à la Figure 3 de deux variantes; et - les Figures 6 à 13 sont des vues partielles en coupe du tournevis, illustrant le fonctionnement de cet outil. Le tournevis dynamométrique 1 représenté à la Figure 1, d'axe général X- X supposé vertical, comprend un élément menant 2 de forme générale tubulaire et un élément mené 3 formant porte-lame. L'élément menant 2 comporte une partie supérieure 4 et une partie inférieure 5 séparées par une collerette intérieure 6. Sous cette dernière sont emmanchées successivement, de haut en bas, plusieurs pièces solidarisées avec l'élément 2: un organe 7 de guidage de billes, en forme de coupelle inversée, un roulement supérieur 8, un manchon-entretoise 9, un roulement inférieur 10 et une bague annulaire de maintien 11, vissée dans l'extrémité inférieure taraudée de l'élément 2. La partie supérieure du porte-lame est reçue dans les pièces 8 à 11 et est solidaire des bagues intérieures des deux roulements 8 et 10, de façon à être librement rotative autour de l'axe X-X. La partie inférieure du porte-lame fait saillie au-dessous de l'élément 2. Un alésage borgne taraudé est ménagé à partir de la face supérieure du porte-lame 3, et une tige filetée 12 pourvue à son extrémité supérieure d'une tête élargie 13 est vissée dans cet alésage, de façon à être solidaire en rotation du porte-lame. La face supérieure de la tête 13 forme une piste de roulement annulaire comportant trois zones 14 planes et horizontales séparées par trois zones 15 en creux, espacées angulairement les unes des autres de 120 , que l'on voit mieux sur les Figures 6 à 13: chaque zone 15 comprend un fond plan et horizontal 16, relié aux zones 14 adjacentes d'un côté par une rampe 17 inclinée à 450 et de l'autre côté par une face verticale et radiale 18. Comme on le voit mieux sur les Figures 2 et 3, le fond 19 de l'organe de guidage 7 comporte à sa périphérie trois lumières arquées 20, espacées angu- lairement les unes des autres de 120 . Chaque lumière 20 est délimitée latéralement par deux surfaces cylindriques 21 d'axe X-X, à une extrémité par une surface cylindrique 22, et à l'autre extrémité par une surface sphérique 23, toutes ces surfaces se raccordant tangentiellement les unes aux autres. Les rayons de courbure des surfaces 22 et 23 sont égaux, et l'écartement angulaire de leurs centres, pour une lumière 20 donnée, est de l'ordre de 20 . Une bille 24, de rayon légèrement inférieur à celui des surfaces 22 et 23, est reçue dans chaque lumière 20 en étant guidée par les surfaces 21 mais avec un large jeu circonférentiel, et s'appuie sur la face supérieure 14, 15 de la tête 13. Les trois billes 24 sont pressées vers le bas par une plaque horizontale 25 qui peut se déplacer avec un large jeu à travers la colle- rette 6. Cette plaque 25 est à son tour pressée vers le bas par une plaquette-poussoir 26 chargée par un ressort hélicoïdal de compression 27, par l'intermédiaire d'une bille 28 reçue dans des évidements coniques en regard prévus au centre de la plaquette 26 et de la plaque 25. La force du ressort 27 peut être réglée par un mécanisme classique non représenté combiné à la partie supérieure de l'élément menant 2. Le fonctionnement du tournevis 1 va mainte- nant être décrit en regard des Figures 6 à 13, sur lesquelles les éléments 26 et 28 ont été omis pour la clarté du dessin. On supposera que, au départ, les billes 24 se trouvent dans les zones 15 en creux de la tête 13. Lorsque l'utilisateur exerce un couple dans le sens du vissage, ce qui correspond à un déplacement de l'organe 7 dans le sens de la flèche F des Figures 6 à 11, les billes 24 sont poussées par les faces vertica- les 22 et viennent buter contre les rampes 17, tout en étant pressées vers le bas avec une force prédéterminée par le ressort 27, via la plaque 25. Tant que le couple exercé sur l'élément menant reste inférieur à une certaine valeur de seuil, il entraîne ainsi en rotation la tête 13 et donc l'é- lément mené 3. Lorsque la valeur de seuil est atteinte, les billes 24 montent par effet de came sur les rampes 17 en comprimant le ressort 27 (Figure 7), puis roulent pratiquement sans obstacle sur les zones planes 14 (Figures 8 et 9), puis retombent dans les zones 15 sui- vantes (Figures 10 et 11). La valeur de seuil considérée ne peut donc pas être dépassée. En revanche, lorsqu'on exerce un couple sur l'élément 2 dans le sens inverse, c'est-à-dire dans le sens du dévissage (Figures 12 et 13 des flèches F1), les billes 24 sont poussées par les surfaces 23 en surplomb contre les surfaces verticales 18, et le dessin de ces surfaces est tel qu'il se produit un arc-boutement (Figure 13). Le couple est ainsi directement transmis à l'élément mené, quelle que soit sa valeur, dans les limites bien entendu de la résistance mécanique des pièces. On voit que le tournevis possède des pro- priétés dynamométriques unidirectionnelles. Ceci est très avantageux, car la limitation du couple n'est normalement nécessaire qu'au vissage, tandis qu'il est généralement souhaitable de pouvoir exercer des couples beaucoup plus importants au dévissage, par exemple pour décoincer une vis grippée. Le gain d'usinage, par rapport à un tourne- vis dynamométrique bidirectionnel classique, n'est donc pas contrebalancé par un réel inconvénient pour l'utili- sateur. De plus, il est beaucoup plus facile de garantir avec une bonne précision un couple de réglage dans un seul sens, et le réétalonnage est plus rapide à effectuer. En variante, les surfaces en surplomb 23 peuvent être à section longitudinale rectiligne (Figure 4) ou en gradin (Figure 5); de même, les surfaces 18 pourraient avoir d'autres configurations permettant d'obtenir l'effet d'arc-boutement décrit plus haut. REVENDICATIONS 1 - Outil dynamométrique, du type comprenant un élément menant (2) et un élément mené (3) reliés par un accouplement dynamométrique, cet accouplement compre- nant une piste (14, 15) à au moins un creux d'onde (15) solidaire de l'un (3) des deux éléments, un organe de guidage (7) comprenant au moins une lumière (20) et solidaire de l'autre élément (2), et une bille (24) reçue dans cette lumière et sollicitée élastiquement vers la piste, le creux d'onde comportant d'un côté une rampe (17) sur laquelle monte la bille (24) lorsqu'un effort prédéterminé exercé dans un premier sens (F) est atteint, caractérisé en ce que les extrémités (18, 23) du creux d'onde (15) et de la lumière (20) qui coopèrent avec la bille (24) pour les efforts exercés dans le sens (F1) opposé audit premier sens (F) forment avec la bille un système à arc-boutement. 2 - Outil dynamométrique suivant la reven- dication 1, caractérisé en ce que ladite extrémité (18) du creux d'onde (15) est une surface perpendiculaire au déplacement relatif entre la piste (14, 15) et l'organe de guidage (7). 3 - Outil dynamométrique suivant la reven- dication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite extrémité (23) de la lumière (20) est en surplomb par rapport à la piste (14, 15). 4 - Outil dynamométrique suivant la reven- dication 3, caractérisé en ce que ladite extrémité (23) de la lumière (20) a une section en arc de cercle. 5 - Outil dynamométrique suivant la reven- dication 4, caractérisé en ce que le rayon de l'arc de cercle (23) est légèrement supérieur à celui de la bille (24). 6 - Outil dynamométrique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la lumière (20) est allongée dans la direction de déplacement relatif entre la piste (14, 15) et l'organe de guidage (7). 7 - Outil dynamométrique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, constitué par un tournevis dynamométrique unidirectionnel (1).