Brevet FR2872071A1 — publié le 20051230

Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif comportant une unité de limitation de couple d'une perceuse. Etat de la technique Il a déjà été proposé de développer un dispositif équipé d'une unité de limitation de couple pour une perceuse. De telles unités de limitation de couple sont intégrées à des perceuses puissantes telles que des perforateurs et sont réalisées sous la forme d'embrayages à encliquetage de sécurité permettant d'éviter que la perceuse ne glisse des mains de l'opérateur en mode de percussion si l'outil se grippe par exemple brusquement et que l'opérateur doit résister brusquement au couple engendré par la perceuse ou perforateur. Cela représente des risques potentiels pour l'utilisateur. Exposé et avantages de l'invention La présente invention concerne un dispositif équipé d'une unité de limitation de couple d'une perceuse ou perforateur selon l'invention, caractérisé en ce que l'unité de limitation de couple est prévue pour limiter le couple de vissage en mode de vissage. Cela permet avantageusement d'éviter tout endommage- ment de l'outil et/ou d'une vis que l'on visse avec la perceuse en mode de vissage. En particulier cela permet à des perceuses puissantes de travailler en mode de vissage. On peut par exemple intégrer une fonction de vissage à un perforateur puissant utilisé pour le perçage d'un trou à cheville en mode de percussion, puis pour visser une vis en mode de vissage sans avoir à changer de machine. De plus, cela permet de visser avec un couple de serrage défini ce qui permet de réaliser une profondeur de pénétration prédéfinie. L'expression prévue dans le contexte de la présente invention signifie conçue ou équipée . Comme perceuse on envisage par exemple des perceuses à percussion, les perforateurs et les marteaux perforateurs. Selon un développement de l'invention, l'unité de limitation de couple présente un couple limite réglable. Cela permet de réaliser une unité de limitation de couple adaptable de manière souple à des applica- tions spécifiques. On peut toutefois envisager également des développements de l'invention dans lesquels l'unité de limitation de couple travaille avec un couple fixe. Le couple de serrage peut être dosé d'une manière particulièrement précise en mode de vissage, si le couple limite se règle en continu. A côté du couple limite qui définit le couple de serrage d'une vis, l'unité de limitation de couple peut également définir des couples de vissage que l'on rencontre dans les étapes intermédiaires d'une opération de vissage. On peut également envisager des développements de l'invention dans lesquels l'unité de limitation de couple règle un couple de vissage par exemple en fonction du temps ou en fonction d'une profondeur de pénétration. On arrive à un développement particulièrement robuste de l'unité de limitation de couple si le couple limite est défini par un couple d'encliquetage. Il est en outre proposé que le dispositif comporte un moyen pour régler le couple d'encliquetage de l'unité de limitation de couple, permettant d'obtenir une unité de limitation de couple robuste et en même temps souple. On évite d'endommager la pièce et/ou à faire décrocher les vis du commerce si l'unité de limitation de couple limite le couple à un ni-veau inférieur à 15 Nm. On augmente également la sécurité si l'unité de limitation de couple limite le couple à une valeur inférieure à 10 Nm. Les embrayages à encliquetage de sécurité ont en revanche un couple limite qui dépasse de manière significative le niveau de 15 Nm et ne permet pas d'éviter une profondeur de vissage excessive et ainsi l'endommagement de la pièce et/ou de la cheville. Le dispositif se manoeuvre d'une manière particulièrement confortable si l'unité de limitation de couple comporte un manchon tournant permettant de régler le couple limite, ce manchon tournant autour de l'axe de rotation d'un outil. Un seul mouvement de la main permet de régler rapidement et de façon confortable le couple limite si le manchon tournant peut tour- ner dans une plage angulaire inférieure à 120 . On limite la plage angulaire avantageusement à l'aide d'éléments de butée. Les éléments de butée peuvent limiter le mouvement du manchon tournant dans la direction périphérique, d'une manière directe ou indirecte par une butée axiale. Une butée axiale limite le mouvement axial du manchon tournant qu'un filetage combine à un mouvement de rotation. On réalise un coulissement axial non intentionnel et un travail de réglage précis du couple limite si la position axiale du manchon tournant se définit par un filetage en fonction de la position de rotation du manchon tournant. On a une réalisation robuste de l'unité de limitation de couple si celleci est réalisée comme embrayage à déclic. Il est particulière- ment avantageux que l'unité de limitation de couple soit réalisée en une seule pièce avec l'embrayage à déclic qui s'utilise comme embrayage à dé- clic de sécurité pour les fonctions de perçage à percussion de la perceuse. En principe, l'unité de limitation de couple peut faire partie d'un mandrin interchangeable et se relier ainsi d'une manière amovible à la perceuse ou au perforateur. On peut également envisager des modes de réalisation de l'invention selon lesquels l'unité de limitation de couple fait partie d'un équipement de perceuse. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins, décrit dans la description et dans les revendications concernant les nombreuses caractéristiques prises en combinaison. Ces caractéristiques seront également considérées séparément par l'homme du métier et peuvent être regroupées de façon intéressante sous d'autres combinaisons. Ainsi: - la figure 1 montre une perceuse à fonction de vissage, - la figure 2 montre une unité de limitation de couple de la perceuse de la figure 1 selon une vue en coupe, - la figure 3 montre une cavité de palier de l'unité de limitation de couple selon la figure 2, la figure 4 montre l'unité de limitation de couple de la figure 2 dans une considération de percussion, - la figure 5 montre une variante de l'unité de limitation de couple représentée en coupe. Description de modes de réalisation La figure 1 montre une perceuse 12 en forme de perforateur qui assure à la fois une fonction de percussion, une fonction de perforateur et une fonction de perçage ainsi qu'une fonction de vissage. La perceuse 12 comporte deux unités de limitation de couple 10 à savoir un embrayage à encliquetage de sécurité non représenté comme première unité et une seconde unité constituée par l'unité de limitation de couple 10 représentée à la figure 2 servant à limiter le couple de vissage par un couple limite réglable en continu dans une plage comprise entre environ 3 Nm et 10 Nm. La perceuse 12 a un boîtier en matière plastique 20 logeant un moteur électrique entraînant en rotation la fonction de percussion, la fonction de perçage et la fonction de vissage pour un mandrin 22 et tournant ce mandrin autour de l'axe de rotation 16 de la machine 12. Un sé- lecteur de rotation 24 installé dans un corps en matière plastique 20 permet à l'opérateur de définir ou de sélectionner la fonction de la perceuse 12. Un manchon tournant 14 est prévu entre deux corps en matière plastique 20 et le mandrin 22; ce manchon 14 est suivi dans la direction de travail 26 par une poignée 28. Le manchon tournant 14 est monté à rotation sur un boîtier de mécanisme de percussion 32 d'un perforateur 12 (figure 2). Le corps en matière plastique 20 comporte un élément de repérage 34 en forme de rampe et l'opérateur indique le couple limite réglable dans le sens de l'augmentation de la diminution suivant le sens de rotation par la rotation du manchon 14. La vue en coupe de la figure 2 montre le boîtier 32 du mécanisme de percussion, un tube à marteau 36 et un porte-outil 38. Le porte-outil 38 permet de positionner un outil 18 dans les formes axiales, de manière coulissante et solidaire en rotation. Pour cela, le porte-outil 38 a un trou oblong traversé par un corps d'accrochage 40 en forme de bille dans une cavité de l'outil 18. Un organe de verrouillage 42 annulaire du mandrin 22 est monté coulissant axialement, sous la charge du ressort sur le porte-outil 38 et pour cela il est prévu de bloquer le mouvement radial de l'organe d'accrochage 40. Le corps radial 40 et l'organe de verrouillage 42 verrouillent l'outil 18 dans le mandrin 22. Pour le déverrouillage, l'opérateur coulisse un manchon d'actionnement 44 relié à l'organe de verrouillage 42 du mandrin d'outil 22 dans la direction opposée à la direction de travail 26 et contre la force de rappel d'un élément de ressort 46, jusqu'à ce que l'organe de verrouillage 42 libère radialement l'organe d'accrochage 40 et que l'opérateur de l'outil 26 puisse l'extraire du mandrin 22. Un percuteur 48 monté mobile axialement dans le tube de percussion 36 sert en cas de mode de perçage/percussion et en mode de ciseau de la perceuse 12, à transmettre les impulsions de frappe axiale à l'outil 18. Dans une fonction de vissage, le mécanisme de percussion entraînant le percuteur 48 est neutralisé. L'opérateur peut ainsi accrocher un tournevis par exemple un tournevis cruciforme, un tournevis à forme simple, un outil de vissage, un outil de vissage pour des vis tors ou tout autre outil de vissage apparaissant de façon intéressante à l'utilisateur. On peu utiliser d'une manière particulièrement souple les supports universels qui s'introduisent avec une première extrémité dans le support de boîte 18 de la perceuse 12 et dont l'autre extrémité porte un grand nombre de bits de vis différents. L'unité de limitation de couple 10 agit entre le tube de percussion 36 et le porte-outil 38 et relie axialement ces deux pièces de manière fixe. Une rigidité de rotation de la liaison entre le tube marteau 36 et le porte-outil 38 est limitée par l'unité de limitation de couple 10 au couple limite. L'unité de limitation de couple 10 comporte quatre organes d'encliquetage 50 sphériques, répartis régulièrement à la périphérie du tube de percussion 36. Ces organes d'encliquetage interviennent dans l'ouverture du tube de percussion 36 et dans une configuration d'encliquetage, en même temps dans une poche à bille 52 en forme de goulotte du porte-outil 38. Les modes de réalisation de l'invention peuvent également comporter plus ou moins de quatre organes d'encliquetage ré-partis régulièrement ou irrégulièrement. Les cavités à bille 52 sont reliées par une gorge 54 en forme d'anneau, périphérique, reliée au niveau de sa périphérie extérieure par la pièce formant l'outil 38. Un organe annulaire 56 assure la fixation radiale de l'organe d'encliquetage 50; il comporte une surface intérieure qui entoure une partie 58 à faible forme d'enveloppe cylindrique et une partie 60 qui se rétrécit suivant une forme conique dans la direction de travail 26. L'organe annulaire 56 coopère avec un ressort spiral 62 qui coulisse ou charge l'organe annulaire 56 axialement à l'opposé de la direction de travail 26. L'extrémité tournée dans la direction de travail 26 s'appuie par un manchon d'écartement 66 qui chevauche radialement le ressort spiral 62 ou s'appuie contre un pa- lier axial 64. La partie conique 60 est appliquée contre l'organe de retenue 50 et dirige la force de ressort du ressort spiral 62 radialement vert l'intérieur pour tenir les organes d'encliquetage 50 dans les poches à bille 52 ou dans la partie en rotation 54 assurant le maintien. La profondeur des poches à bille 52 représentent environ un quart du diamètre des or- ganes de retenue en forme de bille 50. Le palier axial 64 s'appuie par une bride d'appui tournée radialement vers l'intérieur du manchon tournant 14 contre l'extrémité avant du boîtier de percuteur tubulaire 32, à l'intérieur et à l'extérieur de la direction de travail 26, le manchon tournant 14 pénétrant dans un filetage 30 réalisé comme filetage intérieur du boîtier de percussion 32. La périphérie extérieure du boîtier du mécanisme de frappe 32 comporte une bague d'étanchéité en caoutchouc 68 évitant la pénétration de poussières dans la zone du filetage 30. Lorsqu'un opérateur tourne le manchon 14 dans ne première direction autour de l'axe de rotation 16, le filetage 30 transmet le mouvement de rotation et le convertit en une rotation proportionnelle, un décalage axial du manchon tournant 14 vis-à-vis de la direction de travail 26; avec le manchon tournant 14, le palier axial 64 et le manchon d'écartement 66 peuvent également coulisser axialement et agir aussi sur le ressort spiral 62. Cela augmente la précontrainte du ressort spiral 62 et avec celle-ci un couple limite de l'unité de limitation de couple. Si l'opérateur tourne le manchon 14 dans une première direction opposée à une seconde direction, la précontrainte du ressort spiral 62 et le couple limite diminue. Dans la première direction, la plage angulaire suivant laquelle tourne le manchon 14 est limitée par un ressort hélicoïdal 62 qui chevauche radialement une zone du manchon d'écartement 66 en butant contre l'organe annulaire 56 (figure 4) ; la plage angulaire est limitée dans la seconde direction par la bride de butée du manchon tournant 14 venant contre une bague d'appui 76 elle-même appuyée contre un anneau élastique entourant le porte-outil 38 (figure 2). Ces deux limitations limitent la plage angulaire à environ 120 . Si, dans la configuration d'encliquetage, un couple agit sur un outil 18 serré dans le corps d'outil 38, ce couple est transmis par l'organe d'encliquetage 40 et ensuite par des éléments d'entraînement en rotation non représentés jusqu'au porte-outil 38; celui-ci transmet par les bords des cavités à bille 52 le couple aux organes d'encliquetage 50 qui le transmettent par les bords des ouvertures au tube de percussion 36. Les bords des cavités à bille 52 dévient une composante de force dans la direction radiale et déplacent radialement vers l'extérieur les organes d'encliquetage 50; ces organes d'encliquetage 50 déplacent par l'intermédiaire de la zone en forme de tronc de cône 60, les organes annulaires 56 contre la force développée par le ressort hélicoïdal 62 dans la direction de travail 26. Si le couple dépasse le couple limite défini par la précontrainte du ressort hélicoïdal 62 ou de la position de rotation du manchon tournant 14, les organes d'encliquetage 50 dépassent le bord des cavités à bille 52 et passent dans la gorge annulaire 54 dans une position de désencliquetage; la liaison entre le tube de percussion 36 et le porteoutil 38 est alors ouvert dans la direction périphérique, jusqu'à ce que le tube de per- cussion 36 se soit tourné avec les organes d'encliquetage 50 entraînés dans les ouvertures sous l'effet du couple du moteur électrique, de 90 et que les organes d'encliquetage 50 aient été poussés par le ressort hélicoïdal 62 et la zone tronconique 60 dans une autre cavité à bille 52. Si en-suite un nouveau couple se développe, qui dépasse le couple limite, l'opération décrite ci-dessus recommence. Si la zone partielle du manchon d'écartement 66 dépassant le ressort hélicoïdal 62 rencontre l'organe annulaire 56 (figure 4) le coulissement axial de l'organe annulaire 56 est bloqué et le couple limite est in-fini; l'unité de transmission de couple 10 est alors neutralisée. Si la perceuse 12 fonctionne en mode de percussion et en mode de perforateur, il faut alors mettre l'unité de limitation de couple dans cette configuration. L'invention permet des réalisations dans lesquelles le manchon tournant 14 s'accroche dans la configuration avec une unité de limitation de couple 10 neutralisée et/ ou se bloque mécaniquement dans le sélecteur de sens de rotation 24 si l'unité de limitation de couple 10 ne se trouve pas dans cette configuration. La figure 5 montre une variante de réalisation de l'invention. Les éléments analogues à ceux déjà décrits portent les mêmes références. La description se limitera pour l'essentiel aux différences par rapport à l'exemple de réalisation représenté aux figures 1 à 4. Pour les caractéristiques identiques on se reportera à la description de l'exemple de réalisation donné aux figures 1 - 4. L'exemple de réalisation de la figure 5 intègre un embrayage de sécurité dans l'unité de limitation de couple 10 pour limiter le couple de vissage. Un ressort hélicoïdal 62 s'appuie dans le sens actif 26 contre deux disques 70, 72 entre lesquels se trouve un palier axial 64. Dans la direction opposée à la direction active 26, le ressort spiral 62 s'appuie contre un organe annulaire 56 de l'unité de limitation de couple 10 qui présente du côté opposé à la direction active 26, des cavités ou cuvettes de palier pour les organes d'encliquetage 50. Les organes d'encliquetage 50 pénètrent chaque fois dans des cavités de palier correspondantes d'un second organe annulaire 74 solidaire du tube de percussion 36 dans l'unité de limitation de couple 10. L'organe annulaire 56 comporte également une denture périphérique pénétrant dans une denture correspondante d'un arbre d'entraînement non représenté et couplant solidairement en rotation les organes annulaires 56 est coulissant axialement dans certaines limites avec l'arbre d'entraînement. Le disque 72 s'appuie dans la direction active 26 contre un manchon d'écartement 66, s'appuyant lui-même contre un manchon tournant 14; ce dernier permet de régler la précontrainte du ressort hélicoïdal 62 comme dans l'exemple de réalisation des figures 1 - 4. Lorsqu'un couple est transmis par l'unité de limitation de couple 10 qui dépasse un couple limite défini par la précontrainte du ressort hélicoïdal 62 ou de la position de rotation du manchon tournant 14, la liaison entre l'organe annulaire 56, 74 et les organes annulaires 56, 74 créée par les organes d'encliquetage 50 s'ouvre et permet la rotation. La rotation du manchon tournant 14 permet de régler en continu le couple limite. Une première position de rotation représentée à la figure 5 correspond à un couple limite d'environ 15 Nm et l'unité de limitation de couple 10 fonctionne comme embrayage de sécurité. Entre une seconde et une troisième position de rotation représentée à la figure 5 par la position axiale du disque 70 représentée en trait interrompu et correspondant à la position de rotation, on aura un couple limite dans une plage de couple de serrage comprise entre 5 Nm et 10 Nm utilisable avantageusement dans les structures sèches. Un élément de référence non représenté prévu sur le corps en matière plastique de la perceuse équipée du dispositif fait apparaître à l'opérateur la position de rotation correspondante. NOMENCLATURE Unité de limitation de couple 12 Perceuse 14 Manchon tournant 16 Axe de rotation 18 Outil Corps en matière plastique 22 Mandrin 24 Sélecteur de sens de rotation 26 Direction de travail 28 Poignée Filetage 32 Boîtier du mécanisme de percussion 34 Elément de repérage 36 Tube de percussion 38 Porte-outil Organe d'encliquetage 42 Organe de verrouillage 44 Manchon d'actionnement 46 Elément de ressort 48 Percuteur Organe d'encliquetage 52 Cavité à bille 54 Gorge périphérique 56 Organe annulaire 58 Zone partielle Zone Partielle 62 Ressort hélicoïdal 64 Palier axial 66 Manchon d'écartement 68 Bague d'étanchéité en caoutchouc Disque 72 Disque 74 Organe annulaire 76 Bague d'appui REVENDICATIONS 1 ) Dispositif comportant une unité de limitation de couple (10) d'une perceuse (12), caractérisé en ce que l'unité de limitation de couple (10) est prévue pour limiter le couple de vis-sage en mode vissage. 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de limitation de couple (10) a un couple limite réglable. 3 ) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le couple limite est réglable en continu. 4 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le couple limite est généré par un couple d'encliquetage. 5 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 4, caractérisé par des moyens (14) pour régler le couple d'encliquetage de l'unité de limitation de couple (10). 6 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de limitation de couple (10) limite un couple à un couple limite inférieur à 15 Nm. 7 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de limitation de couple (10) comporte un manchon tournant (14) pour régler un couple limite, ce manchon étant monté à rotation autour de l'axe de rotation (16) d'un outil (18). 8 ) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le manchon tournant (14) peut tourner sur une plage angulaire inférieure à 120 . 9 ) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la position de rotation du manchon tournant (14) définit la position axiale du manchon tournant (14) par l'intermédiaire d'un filetage (30). 10 ) Dispositif selon la revendication 1, io caractérisé en ce que l'unité de limitation de couple (10) est réalisée sous la forme d'un embrayage à encliquetage. 11 ) Perceuse (12) équipée d'une unité de limitation de couple (10), 15 caractérisée en ce que l'unité de limitation de couple (10) est prévue pour limiter le couple de vis-sage en mode de vissage.