Brevet FR2893103A3 — publié le 20070511

FR 2893103 A3 20070511 FR 0511359 A 20051108 MECANISME DE COMMANDE DE COUPLE POUR ARBRE DE TRANSMISSION La présente invention est relative à un outil mécanique et, plus particulièrement, à un mécanisme de commande de couple pour arbre de transmission. Les figures 1 et 2 représentent un mécanisme de commande de couple selon la technique antérieure servant à commander ou modifier le couple de sortie d'un arbre de transmission 1. Deux roues à cliquets 2, 3 sont en prise l'une avec l'autre de manière élastique, opposées coaxialement. Dans des limites admissibles de force élastique, les ressorts permettent à l'arbre de transmission de transmettre une puissance. En dehors des limites admissibles d'élasticité des ressorts, les roues à cliquets 2, 3 sont désaccouplées afin d'éviter une puissance excessive et de protéger la pièce. Les roues à cliquets 2, 3 se déplacent sur l'axe de l'arbre de transmission 1 entre la position en prise et la position désaccouplée. Il en résulte un inconvénient lors de l'utilisation. D'une façon générale, une première extrémité de l'arbre de transmission 1 est couplée à une source d'énergie tandis que l'autre extrémité de l'arbre de transmission 1 est accouplée avec une pièce. Par conséquent, la source d'énergie et la pièce sont généralement espacées d'une certaine distance. Dans de telles circonstances, il n'est pas optimal que le mécanisme de commande de couple se déplace axialement. En effet, des vibrations intermittentes dans les deux directions surviennent lors de l'utilisation d'un tel mécanisme de commande de couple. Les vibrations dans les deux directions risquent d'occasionner un endommagement d'une pièce et de mettre un opérateur en danger. Par conséquent, la présente invention vise principalement à réaliser un mécanisme de commande de couple pour arbre de transmission qui puisse limiter le couple de sortie dans certaines limites dans des conditions de fonctionnement régulières. La présente invention vise en outre à réaliser le mécanisme de commande de couple ci-dessus pour l'arbre de transmission, qui puisse être appliqué en particulier à un outil pneumatique et un outil mécanique. 2 En fonction des objectifs ci-dessus, le mécanisme de commande de couple pour arbre de transmission selon la présente invention comprend : un premier arbre ; un deuxième arbre accouplé coaxialement avec le premier arbre, les premier et deuxième arbres pouvant tourner de manière synchrone ou indépendante autour du même axe ; et une unité de commande installée entre des premières extrémités adjacentes des premier et deuxième arbres. L'unité de commande comprend un moyen formant embrayage mobile entre une position d'embrayage et une position de débrayage. Dans la position d'embrayage, les premières extrémités adjacentes du premier et du deuxième arbre sont en prise l'une avec l'autre par l'intermédiaire du moyen formant embrayage, grâce à quoi les premier et deuxième arbres peuvent tourner de manière synchrone autour du même axe. Dans la position de débrayage, le premier et le deuxième arbres peuvent tourner de manière indépendante autour du même axe. Le moyen de positionnement sert à maintenir de manière élastique le moyen formant embrayage dans la position d'embrayage. Le moyen formant embrayage comporte plusieurs logements concaves formés dans un pourtour d'une première extrémité du deuxième arbre. Plusieurs billes d'enclenchement sont respectivement insérées partiellement dans les logements concaves correspondants. Plusieurs espaces de réception à capacité variable sont définis à la première extrémité du premier arbre pour communiquer respectivement avec les logements concaves. Les billes d'enclenchement sont elles aussi partiellement reçues dans les espaces de réception, grâce à quoi le diamètre intérieur des espaces de réception peut être agrandi de manière à être au moins égal au diamètre extérieur des billes d'enclenchement. Si le diamètre intérieur des espaces de réception est plus petit que le diamètre extérieur des billes d'enclenchement, les billes d'enclenchement sont engagées entre les premières extrémités du premier et du deuxième arbres et le moyen formant embrayage est mis dans la position d'embrayage. Si le diamètre intérieur des espaces de réception est agrandi de façon à être égal au diamètre extérieur des billes d'enclenchement, les billes d'enclenchement peuvent être reçues dans les espaces de réception et dégagées des logements concaves et le moyen formant embrayage est mis dans la position de débrayage. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins annexés sur lesquels : 3 la Fig. 1 est une vue en coupe après assemblage d'un mécanisme de commande de couple pour arbre de transmission selon la technique antérieure, représentant les roues à cliquets en prise l'une avec l'autre ; la Fig. 2 est une vue en coupe après assemblage du mécanisme de commande de couple pour arbre de transmission selon la technique antérieure représentant les roues à cliquets désaccouplées l'une d'avec l'autre ; la Fig. 3 est une vue éclatée en perspective d'une première forme de réalisation de la présente invention ; la Fig. 4 est une vue en perspective après assemblage de la première forme de réalisation de la présente invention ; la Fig. 5 est une vue en coupe prise suivant la ligne A-A de la Fig. 4 ; la Fig. 6 est une vue en coupe prise suivant la ligne B-B de la Fig. 4 ; la Fig. 7 est une vue en coupe prise suivant la ligne C-C de la Fig. 4 ; la Fig. 8 est une vue en coupe transversale de la première forme de réalisation de la présente invention, représentant le premier arbre entraîné en rotation dans un premier sens ; la Fig. 9 est une vue en coupe axiale de la première forme de réalisation de la présente invention, représentant le premier arbre entraîné en rotation dans le premier sens ; la Fig. 10 est une vue en coupe transversale de la première forme de réalisation de la présente invention, représentant le premier arbre entraîné en rotation dans un deuxième sens ; la Fig. 11 est une vue en coupe axiale de la première forme de réalisation de la présente invention, représentant le premier arbre entraîné en rotation dans le deuxième sens ; la Fig. 12 est une vue en coupe transversale de la première forme de réalisation de la présente invention, représentant le premier arbre entraîné en rotation dans le deuxième sens et le moyen formant embrayage mis dans la position de débrayage ; et la Fig. 13 est une vue en coupe axiale de la première forme de réalisation de la présente invention, représentant le premier arbre entraîné en rotation dans le deuxième sens et le moyen formant embrayage mis dans la position de débrayage. 4 On se reportera aux figures 3 à 8. Le mécanisme 10 de commande de couple pour arbre de transmission selon la présente invention comprend un premier arbre 20, un deuxième arbre 30 et une unité de commande 40. Le premier arbre 20 est un corps en forme de tige d'une certaine longueur. Une première extrémité du premier arbre 20 est creusée axialement pour former un trou 21 de pivot. Une première extrémité 31 du deuxième arbre 30 est montée de manière à pivoter coaxialement dans le trou 21 de pivot du premier arbre 20. Le premier et le deuxième arbres 20, 30 peuvent tourner de manière synchrone ou indépendante autour du même axe. L'unité de commande 40 est installée entre les extrémités pivotantes du premier et du deuxième arbres 20, 30 pour commander ou non la rotation synchrone du premier et du deuxième arbres 20, 30. L'unité de commande 40 comprend un moyen formant embrayage 41 et un moyen de positionnement 42. Le moyen formant embrayage 41 comporte plusieurs logements concaves 411 d'une certaine profondeur. Les logements concaves 411 sont formés sur le pourtour de la première extrémité du deuxième arbre 30, à intervalles égaux. Chaque logement concave 411 comporte une ouverture dont l'orientation est perpendiculaire à l'axe du deuxième arbre 30. Plusieurs billes d'enclenchement 412 sont respectivement partiellement insérées dans les logements concaves correspondants 411. La courbure des logements concaves 411 est la même que la courbure des billes d'enclenchement 412. Une première extrémité d'un collier 413 est accouplée coaxialement de manière fixe avec la première extrémité du premier arbre 20. Le pourtour extérieur du collier 413 se fixe au pourtour de la première extrémité du deuxième arbre 30 et bute contre ledit pourtour. Une deuxième extrémité du collier 413 est disposée à l'emplacement des ouvertures des logements concaves 411. Plusieurs encoches arquées 414 sont formées sur la deuxième extrémité du collier 413 et communiquent respectivement avec les logements concaves correspondants 411. Une bague d'appui 415 est placée de manière à pouvoir bouger coaxialement sur le deuxième arbre 30. Une première extrémité de la bague d'appui 415 a une face conique d'appui 416 en regard de la deuxième extrémité du collier 413. Plusieurs espaces de réception S sont ménagés entre les encoches 414 et la face d'appui 416. Le diamètre intérieur de l'espace de réception S est modifiable grâce à un déplacement axial de la bague d'appui 415. Chaque encoche 414 possède une première paroi latérale et une deuxième paroi latérale ayant des courbures différentes correspondant respectivement aux sens de rotation du premier et du deuxième arbres 20, 30. La première paroi latérale une courbure identique à la courbure de la bille d'enclenchement 412 et sert de face 5 d'arrêt 4141 dans le premier sens. La deuxième paroi latérale a une courbure plus faible que la courbure de la bille d'enclenchement 412 et sert de face d'arrêt 4142 dans le deuxième sens. Une première face du logement concave 411 est pourvue d'une paroi d'échappement 4111 correspondant à la face d'arrêt 4141 dans le premier sens. La paroi d'échappement 4111 a une courbure plus faible que la courbure de la bille d'enclenchement 412. Le moyen de positionnement 42 comporte une douille 421 installée de manière coaxiale sur le collier 413 et la bague d'appui 415. Une première extrémité de la douille 421 est pourvue d'un rebord intérieur destiné à renfermer la première extrémité du collier 13. Une bague d'arrêt 422 est installée coaxialement sur le deuxième arbre 30. Le pourtour de la bague d'arrêt 422 est vissé en prise avec le pourtour intérieur d'une deuxième extrémité de la douille 421. Un corps élastique 423 constitué de plusieurs joints élastiques est pris en sandwich entre la bague d'arrêt 422 et la deuxième extrémité de la bague d'appui 415. En référence à la Fig. 9, lorsque le mécanisme 10 de commande de couple est entraîné par une source extérieure d'énergie (par exemple le mécanisme d'entraînement de marteaux jumelés représenté sur la Fig. 4) et le premier arbre 20 est entraîné en rotation dans un premier sens, les billes d'enclenchement 412 sont partiellement insérées dans les logements concaves 411 et partiellement insérées dans les faces d'arrêt 4141 dans le premier sens. Dans ces conditions, les billes d'enclenchement 412 sont fermement engagées entre le deuxième arbre 30, le collier 413 et la bague d'appui 415. De la sorte, l'énergie de rotation du premier arbre 20 peut être transmise au deuxième arbre 30 par l'intermédiaire de l'unité de commande. A cet instant, le premier et le deuxième arbre 20, 30 sont entraînés en rotation de manière synchrone dans le premier sens. En référence aux figures 10 et 11, lorsque le premier arbre 20 est entraîné par la source extérieure d'énergie pour tourner dans un deuxième sens, le collier 413 est entraîné et les faces d'arrêt 4141 dans le premier sens ne coopèrent plus avec les billes d'enclenchement 412. En revanche, les faces d'arrêt 4142 dans le deuxième sens butent contre les billes d'enclenchement 412. Dans ces conditions, les billes d'enclenchement 412 sont poussées par le moyen de positionnement 42 et sont mises 6 en place de manière élastique. De la sorte, les billes d'enclenchement 412 continuent à créer une liaison entre le collier 413 et les logements concaves 411. Par conséquent, la puissance du premier arbre 20 tournant dans le deuxième sens peut être transmise au deuxième arbre 30. A cet instant, le premier et le deuxième arbres 20, 30 sont entraînés en rotation de manière synchrone dans le deuxième sens. En référence aux figures 12 et 13, dans le deuxième sens de rotation, dans le cas où le couple appliqué par la source extérieure d'énergie dépasse la limite admissible du corps élastique 423, la configuration d'origine dans laquelle la bague d'appui 415 pousse et met en place les billes d'enclenchement 412 est modifiée. Autrement dit, les billes d'enclenchement 412 se déplacent vers l'extérieur de long des parois d'échappement 4111 dans une direction perpendiculaire à l'axe du premier et du deuxième arbres 20, 30 pour entrer dans l'espace de réception S. Pendant le déplacement, la bague d'appui 415 est poussée latéralement afin d'agrandir de manière synchrone le diamètre intérieur de l'espace de réception S jusqu'à ce que les billes d'enclenchement 412 sortent totalement des logements concaves 411. Dans ces conditions, lorsque le premier arbre 20 tourne dans le deuxième sens, le deuxième arbre 30 ne peut pas être entraîné en synchronisme. En conclusion, dans les premier et deuxième sens de rotation, le mécanisme 10 de commande de couple crée un effet différent de commande de couple. Sensiblement, dans le premier sens de rotation, il n'est pas nécessaire que les billes d'enclenchement 412 soient mises en place par le moyen de positionnement 42. Par conséquent, la puissance extérieure peut être entièrement transmise au deuxième arbre 30 depuis le premier arbre 20. Dans les exemples constitués par un outil pneumatique ou un outil mécanique, cette structure de production de couple complet est utilisable pour un dévissage. Lorsque le mécanisme 10 de commande de couple est entraîné en rotation dans le deuxième sens de rotation, dans le cas où le couple appliqué au mécanisme 10 de commande de couple par la source extérieure d'énergie est trop fort, les billes d'enclenchement 412 sont contraintes à se déplacer vers l'extérieur pour interrompre la transmission entre le premier et le deuxième arbres 20, 30. Ainsi, la production d'un couple trop grand par le deuxième arbre 30 est empêchée. Si on considère les exemples d'un outil pneumatique ou d'un outil mécanique, cette structure de commande de couple est applicable à des opérations de serrage ou de vissage. Par conséquent, les pièces ne risquent pas d'être endommagées par un couple trop fort. 7 En outre, pendant l'assemblage, un couple présentant certaines limites est appliqué aux éléments à visser de façon à assurer la qualité du travail. Il faut souligner que, dans le mécanisme 10 de commande de couple selon la présente invention, la force élastique du moyen de positionnement 42 est assurée par les joints élastiques. Par conséquent, en modifiant l'épaisseur des joints, il est possible de régler la valeur de couple supportable. Selon une autre possibilité, en modifiant la distance entre la bague d'arrêt 422 et la bague d'appui 415, on peut faire varier l'effort de compression exercée sur les joints de manière à obtenir, lorsque cela est nécessaire, une valeur différente du couple supportable. REVENDICATIONS 1. Mécanisme (10) de commande de couple pour arbre de transmission, comprenant : un premier arbre (20) ; un deuxième arbre (30) accouplé coaxialement avec le premier arbre (20), les premier et deuxième arbres (20, 30) pouvant tourner de manière synchrone ou indépendante autour du même axe ; et une unité de commande (40) disposée entre des premières extrémités adjacentes du premier et du deuxième arbres (20, 30), l'unité de commande (40) comprenant un moyen formant embrayage (41) et un moyen de positionnement (42), le moyen formant embrayage (41) étant mobile entre une position d'embrayage et une position de débrayage, dans la position d'embrayage les premières extrémités adjacentes du premier et du deuxième arbres (20, 30) étant enclenchées l'une avec l'autre par l'intermédiaire du moyen formant embrayage (41), grâce à quoi le premier et le deuxième arbres (20, 30) peuvent tourner de manière synchrone autour du même axe, dans la position de débrayage, le premier et le deuxième arbres (20, 30) pouvant tourner de manière indépendante autour du même axe, le moyen de positionnement (42) servant à maintenir de manière élastique le moyen formant embrayage (41) dans la position d'embrayage, ledit mécanisme (10) de commande de couple étant caractérisé en ce que le moyen formant embrayage comprend plusieurs logements concaves (411) d'une certaine profondeur, les logements concaves (411) étant formés sur un pourtour d'une première extrémité du deuxième arbre (30), plusieurs billes d'enclenchement (412) étant respectivement partiellement insérées dans les logements concaves correspondants (411), plusieurs espaces de réception (S) étant ménagés à la première extrémité du premier arbre (20) pour communiquer respectivement avec les logements concaves (411), le diamètre intérieur des espaces de réception (S) étant modifiables, les billes d'enclenchement (412) étant également partiellement reçues dans les espaces de réception (S), grâce à quoi le diamètre intérieur des espaces de réception (S) peut être agrandi de manière à être au moins égal au diamètre extérieur des billes d'enclenchement (412), lorsque que le diamètre intérieur des espaces de réception (S) est plus petit que le diamètre extérieur des billes d'enclenchement (412) les billes d'enclenchement (412) étant engagées entre les premières extrémités des premier et deuxième arbres (20, 30) et le moyen formant embrayage (41) étant mis dans la position d'embrayage, lorsque le diamètre intérieur 9 des espaces de réception (S) est agrandi de façon à être égal au diamètre extérieur des billes d'enclenchement (412) les billes d'enclenchement (412) pouvant être reçues dans les espaces de réception (S) et sorties des logements concaves (411) et le moyen formant embrayage (41) étant mis dans la position de débrayage. 2. Mécanisme (10) de commande de couple pour arbre de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen formant embrayage (41) comprend collier (413), une première extrémité du collier (413) étant montée de manière fixe coaxialement à la première extrémité du premier arbre (20), une deuxième extrémité du collier (413) étant mise dans la position des ouvertures des logements concaves (411), une bague d'appui (415) étant installée pour pouvoir bouger de manière coaxiale sur le deuxième arbre (30), une première extrémité de la bague d'appui (415) ayant une face d'appui conique (416) en regard de la deuxième extrémité du collier (413), les espaces de réception (S) étant ménagés entre la deuxième extrémité du collier (413) et la face d'appui (416), la distance entre la face d'appui (416) et la deuxième extrémité du collier (413) étant modifiables en déplaçant la bague d'appui (415) le long de l'axe du deuxième arbre (30) afin de modifier le diamètre intérieur des espaces de réception (S). 3. Mécanisme (10) de commande de couple pour arbre de transmission selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen formant embrayage (41) comporte plusieurs paires de faces d'arrêt (4141, 4142) dans un premier et un deuxième sens, chaque paire de faces d'arrêt (4141, 4142) dans le premier et le deuxième sens étant respectivement formées sur deux côtés d'un espace de réception (S) correspondant à un premier sens de rotation et un deuxième sens de rotation du premier et du deuxième arbres (20, 30). 4. Mécanisme (10) de commande de couple pour arbre de transmission selon la revendication 3, caractérisé en ce que la face d'arrêt (4141) dans le premier sens est une face arquée à courbure identique à la courbure de la bille d'enclenchement (412). 5. Mécanisme (10) de commande de couple pour arbre de transmission selon la revendication 3, caractérisé en ce que la face d'arrêt (4142) dans le deuxième sens est une face arquée à courbure inférieure à la courbure de la bille d'enclenchement (412). 6. Mécanisme (10) de commande de couple pour arbre de transmission selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un côté du logement concave (411) est pourvu d'une paroi d'échappement (4111) correspondant à la face d'arrêt (4141) dansle premier sens, la paroi d'échappement (4111) ayant une courbure inférieure à la courbure de la bille d'enclenchement (412). 7. Mécanisme (10) de commande de couple pour arbre de transmission selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de positionnement (42) comprend un douille (421) installée de manière coaxiale sur le collier (413) et la bague d'appui (415), une première extrémité de la douille (421) étant pourvue d'un rebord intérieur destiné à renfermer la première extrémité du collier (413), une bague d'arrêt (422) étant disposée coaxialement entre le deuxième arbre (30) et une deuxième extrémité de la douille (421), au moins un corps élastique (423) étant pris en sandwich et la bague d'arrêt (422) et la deuxième extrémité de la bague d'appui (415). 8. Mécanisme (10) de commande de couple pour arbre de transmission selon la revendication 7, caractérisé en ce que le corps élastique (423 est un joint. 9. Mécanisme (10) de commande de couple pour arbre de transmission selon la revendication 7, caractérisé en ce que la bague d'arrêt (422) est vissée en prise avec la douille (421). 10. Mécanisme (10) de commande de couple pour arbre de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce que la courbure du logement concave (411) est égale à la courbure de la bille d'enclenchement (412).