Brevet FR2898821A1 — publié le 20070928

B 07-0808 FR Société dite : Rtihm GmbH Mandrin porte-foret autoserrant Invention de : MACK Hans-Dieter Priorité de deux demandes de brevet déposées en Allemagne les 25 mars 2006 et 16 février 2007 sous les n 10 2006 013 882.1 et 10 2007 00 314.0 Mandrin porte-foret autoserrant La présente invention concerne un mandrin porte-foret autoserrant, comprenant un corps de mandrin, un cône de serrage qui peut être tourné coaxialement par rapport au corps de mandrin et est en appui axial sur un support de mors qui est monté sur le corps de mandrin et dans lequel sont guidés, dans des fentes de guidage, des mors de serrage qui peuvent être déplacés à l'aide du support de mors, par un mouvement de rotation relatif entre le corps de mandrin et le cône de serrage, en vue du serrage et du desserrage, et comprenant un dispositif de verrouillage qui présente, d'une part, une couronne dentée coaxiale avec l'axe de mandrin et, d'autre part, un cliquet d'arrêt monté sur le support de mors et s'engageant dans la couronne dentée, sous l'action d'un ressort, et qui, lorsque le cliquet d'arrêt est engagé dans la couronne dentée, empêche le corps de mandrin et le cliquet d'arrêt d'effectuer des rotations relatives dans le sens du desserrage des mors de serrage, mais autorise des rotations relatives dans le sens du serrage, sans opposer d'obstacle, le support de mors comportant une butée et le cône de serrage une contre-butée, en vue de la limitation définie de la possibilité de rotation du cône de serrage par rapport au support de mors, entre une première position angulaire, correspondant à l'état engagé du cliquet d'arrêt, et une deuxième position angulaire, correspondant à l'état dégagé, et un dispositif d'encliquetage, présentant un élément d'encliquetage et une encoche d'encliquetage associée à la première position angulaire et une encoche associée à la deuxième position angulaire, étant placé entre le support de mors et le cône de serrage. Un mandrin porte-foret de ce type est décrit dans la demande de brevet allemande DE 10 2005 018 392 qui n'a pas fait l'objet d'une publication antérieure et divulgue un mode de réalisation, selon lequel le mandrin, du fait de sa propriété d'autoserrage, peut se serrer si fort qu'il ne peut plus être ouvert du tout ou du moins ne peut pas être ouvert de manière simple, sans avoir recours à un outil. Par conséquent, la présente invention a pour objet d'agencer un mandrin porte-foret du type cité au début, de manière à éviter de façon fiable le coinçage du mandrin en raison de sa propriété d'autoserrage. Conformément à l'invention, pour un mandrin porte-foret du type cité au début, ce but est atteint par le fait que pour limiter l'autoserrage, il est prévu sur le support de mors un cliquet de blocage qui est engagé dans la couronne dentée, lorsque le cône de serrage occupe une position intermédiaire entre la première position angulaire et la deuxième position angulaire, et bloque la rotation relative du corps de mandrin dans le sens correspondant au serrage. Ce mandrin porte-foret se distingue par le fait que l'utilisateur peut tourner le cône de serrage jusqu'à la position intermédiaire et activer ainsi une limitation d'autoserrage qui empêche la rotation du corps de mandrin par rapport au cône de serrage, suite à la résistance à la rotation rencontrée par les mors de serrage en service de perçage. Dans cet état de service, la position angulaire du cône de serrage par rapport au corps de mandrin est définie par l'action combinée du cliquet d'arrêt et du cliquet de blocage. La manipulation du mandrin reste simple, car pour activer la limitation d'autoserrage, il suffit à l'utilisateur de tourner le cône de serrage sous un petit angle dans le sens qui correspond à l'ouverture du mandrin porte-foret, afin d'obtenir ainsi la position angulaire adaptée. Pour assurer une utilisation facile, en même temps qu'un fonctionnement fiable, le cône de serrage présente une première came de commande en vue du déplacement du cliquet d'arrêt de la position engagée dans la couronne dentée à la position dégagée, lorsque le cône de serrage est tourné dans le sens correspondant au desserrage des mors de serrage. Ces avantages sont également obtenus en relation avec le cliquet de blocage, par le fait que le cône de serrage présente une deuxième came de commande en vue du déplacement du cliquet de blocage de la position engagée dans la couronne dentée à la position dégagée de la couronne dentée, lorsque le cône de serrage est tourné à partir de la position intermédiaire, jusqu'à la première position angulaire ou la deuxième position angulaire. Afin de bénéficier efficacement de la limitation d'autoserrage, même avec les vibrations survenant en service de perçage, il est prévu que le dispositif d'encliquetage présente une encoche d'encliquetage supplémentaire, dans laquelle l'élément d'encliquetage est engagé en position intermédiaire. D'autre part, la sécurité de fonctionnement est renforcée par le fait que le cliquet de blocage est soumis à la force d'un ressort supplémentaire qui agit dans le sens de l'engagement du cliquet de blocage dans la couronne dentée, c'est-à-dire que l'engagement de ce cliquet dans la couronne dentée ne doit pas être imposé uniquement par l'appui permanent contre la came de commande. Pour obtenir une structure simple, pouvant être réalisée et assemblée à un coût avantageux, il est judicieux lorsque le cliquet d'arrêt et le cliquet de blocage sont disposés sur le support de mors en étant placés dans un même plan, orienté perpendiculairement à l'axe de mandrin, plus particulièrement en vis-à-vis l'un de l'autre. Il s'est avéré avantageux lorsque le cliquet d'arrêt et/ou le cliquet de blocage est/sont réalisé(s) sous forme de levier(s) à deux bras, comprenant un premier bras de levier, doté d'au moins une dent d'arrêt, et un deuxième bras de levier destiné à venir en appui contre la première came de commande ou la deuxième came de commande, car cela permet de surmonter de manière simple l'espacement entre la came de commande et la couronne dentée et de garantir un appui suffisant de la dent d'arrêt contre la couronne dentée, en utilisant les forces de levier. Il est avantageux lorsque le ressort agit sur le premier bras de levier, présentant la dent d'arrêt, afin d'utiliser ainsi la longueur du bras de levier et optimiser l'action de la force en direction de la couronne dentée. Lorsque le cône de serrage est réalisé en deux parties et comprend une bague de desserrage servant à déplacer le cliquet d'arrêt et le cliquet de blocage, le matériau pour la bague de desserrage peut être choisi de manière ciblée telle que les structures complexes des cames de commande soient fabriquées de manière simple et peu coûteuse, en réalisant la bague de desserrage, constituée de matière plastique, selon le procédé de moulage par injection. Il est également possible de prévoir que le cliquet d'arrêt et le cliquet de blocage soient disposés sur le support de mors, dans deux plans séparés orientés perpendiculairement à l'axe de mandrin, afin d'obtenir ainsi une séparation des ensembles. A cet effet, la couronne dentée peut avoir une longueur axiale telle que aussi bien le cliquet d'arrêt que le cliquet de blocage puissent s'y engager, c'est-à-dire qu'il suffit de fabriquer une seule couronne dentée. Toutefois, un agencement où la couronne dentée est prévue en double et l'une des couronnes dentées est associée au cliquet d'arrêt et l'autre au cliquet de blocage, avec une inclinaison de flanc adaptée pour obtenir l'effet de blocage, présente l'avantage d'éviter la recherche d'un compromis pour l'inclinaison de flanc de la couronne dentée, en ce qui concerne l'effet de blocage dans les deux sens de rotation opposés. Lorsque la bague de desserrage est réalisée en deux parties, dont l'une est associée au cliquet d'arrêt et l'autre au cliquet de blocage, l'utilisateur peut choisir s'il souhaite activer la limitation d'autoserrage en actionnant le cliquet de blocage, même lorsque le dispositif d'arrêt est actif Afin que la fabrication et le montage soient simples, la couronne dentée ou les couronnes dentées est/sont réalisée(s) sur le corps de mandrin. L'invention sera décrite en détail ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation illustré par le dessin, sur lequel la figure 1 représente un mandrin porte-foret autoserrant conforme à l'invention, dans une coupe axiale à gauche et dans une vue de côté à droite, la figure 2A représente la coupe II-II de la figure 1, dans la première position angulaire correspondant à l'état engagé du cliquet d'arrêt, la figure 2B représente une vue correspondant à celle de la figure 2A, dans la position angulaire correspondant à la position intermédiaire, la figure 2C représente une vue correspondant à celle de la figure 2A, dans la deuxième position angulaire, la figure 3A représente la coupe III-III de la figure 1, dans la position angulaire correspondant à la figure 2A, la figure 3B représente une vue correspondant à celle de la figure 3A, dans la position angulaire correspondant à la figure 2B, la figure 3C représente une vue correspondant à celle de la figure 3A, dans la position angulaire correspondant à la figure 2C, la figure 4 représente une vue correspondant à la figure 1 d'un mode de réalisation où le cliquet d'arrêt et le cliquet de blocage sont décalés axialement, les figures 5A, 6A représentent respectivement pour la figure 4 la coupe V-V, où le cliquet d'arrêt est engagé, et la coupe VI-VI, où le cliquet de blocage est dégagé, les figures 5B, 6B représentent respectivement pour la figure 4 la coupe V-V, où le cliquet d'arrêt est engagé, et la coupe VI-VI, où le cliquet de blocage est également engagé, les figures 5C, 6C représentent respectivement pour la figure 4 les coupes V-V et VI-VI, où le cliquet d'arrêt et le cliquet de blocage sont dégagés, la figure 7 représente une vue correspondant à la figure 1 d'un mode de réalisation comprenant deux couronnes dentées décalées dans le sens axial, les figures 8A, 9A représentent respectivement pour la figure 7 les coupes VIII-VIII et IX-IX, dans la configuration correspondant à celle des figures 5A et 6A, les figures 8B, 9B représentent respectivement pour la figure 7 les coupes VIII-VIII et IX-IX, dans la configuration correspondant à celle des figures 5B et 6B, les figures 8C, 9C représentent respectivement pour la figure 7 les coupes VIII-VIII et IX-IX, dans la configuration correspondant à celle des figures 5C et 6C, la figure 10 représente une vue correspondant à la figure 1 d'un mode de réalisation comprenant un cliquet d'arrêt et un cliquet de blocage décalés axialement, ainsi que deux bagues de desserrage distinctes, les figures 11A, 12A représentent respectivement pour la figure 10 la coupe XI-XI, où le cliquet d'arrêt est engagé, et la coupe XII-XII, où le cliquet de blocage est dégagé, les figures 11B, 12B représentent respectivement pour la figure 10 la coupe XI-XI, où le cliquet d'arrêt est engagé, et la coupe XII-XII, où le cliquet de blocage est également engagé, les figures 11C, 12C représentent respectivement pour la figure 10 les coupes XI-XI et XII-XII, où le cliquet d'arrêt et le cliquet de blocage sont dégagés, la figure 13 représente une vue correspondant à la figure 1 d'un autre mode de réalisation comprenant deux couronnes dentées axialement décalées, où le cliquet d'arrêt et le manchon de serrage peuvent être actionnés ensemble, les figures 14A, 15A représentent respectivement pour la figure 13 les coupes XIV-XIV et XV-XV, où le cliquet d'arrêt et le cliquet de blocage sont engagés, et les figures 14B, 15B représentent respectivement pour la figure 13 les coupes XIV-XIV et XV-XV, où le cliquet d'arrêt et le cliquet de blocage sont dégagés. La figure 1 du dessin représente un mandrin porte-foret autoserrant qui comprend un corps de mandrin 1 ainsi qu'un cône de serrage 2 qui peut être tourné axialement par rapport au corps de mandrin 1 et est en appui axial sur un support de mors 3 qui est monté sur le corps de mandrin 1. Dans le support de mors 3 sont guidés, dans des fentes de guidage, des mors de serrage 4 qui peuvent être déplacés à l'aide du support de mors 3, par un mouvement de rotation relatif entre le corps de mandrin 1 et le cône de serrage 2, en vue du serrage et du desserrage. Le mandrin porte-foret comprend en outre un dispositif de verrouillage 9 qui présente, d'une part, une couronne dentée 6 coaxiale avec l'axe de mandrin 5 et, d'autre part, un cliquet d'arrêt 8 monté sur le support de mors 3 et s'engageant dans la couronne dentée 6, sous l'action d'un ressort 7, le dispositif de verrouillage 9 empêchant le corps de mandrin 1 et le cliquet d'arrêt 8 d'effectuer des rotations relatives dans le sens du desserrage des mors 4, lorsque le cliquet d'arrêt 8 est engagé dans la couronne dentée 6, mais autorisant des rotations relatives dans le sens du serrage, sans opposer d'obstacle, de sorte que la propriété d'autoserrage du mandrin n'est pas gênée. La figure 1 représente un mode de réalisation où la couronne dentée 6 est réalisée sur le corps de mandrin 1. Les figures 3A, 3B et 3C montrent que le support de mors 3 comporte une butée 10 et le cône de serrage 2 une contre-butée 11, en vue de la limitation définie de la possibilité de rotation du cône de serrage 2 par rapport au support de mors 3, entre une première position angulaire, correspondant à l'état engagé du cliquet d'arrêt 8 (fig. 2A), et une deuxième position angulaire, correspondant à l'état dégagé (fig. 2C). D'autre part, le mandrin comprend un dispositif d'encliquetage 12 qui est montré dans les figures 3A, 3B et 3C. Ce dispositif d'encliquetage 12 comprend une encoche d'encliquetage 13 associée à la première position angulaire et une encoche 13 associée à la deuxième position angulaire, ces encoches étant placées entre le support de mors 3 et le cône de serrage 2, le dispositif d'encliquetage 12, qui présente un élément d'encliquetage 19, autorisant la rotation du cône de serrage 2 par rapport au support de mors 3, au moins dans le sens de rotation correspondant au serrage du cône 2, mais uniquement lorsqu'une force de serrage prédéterminée est atteinte. Dans la pratique, cela est obtenu par le fait que lors du serrage du mandrin porte-foret, les mors de serrage 4 sont amenés en appui contre la tige de l'outil, ce qui a pour conséquence que le déplacement ultérieur des mors 4 rencontre une résistance plus grande qui nécessite l'application d'un couple plus important lors de la rotation du cône de serrage 2, de sorte que dans cet état de service, le dispositif de verrouillage 12 maintient la position engagée du cliquet d'arrêt 8 dans la couronne dentée 6, lors du changement entre la deuxième position angulaire et la première position angulaire. Afin de permettre l'ouverture du mandrin en vue d'un changement d'outil, le cliquet d'arrêt 8 doit être dégagé de la couronne dentée 6 et à cet effet, le cône de serrage 2 présente une came de commande 14 en vue du déplacement du cliquet d'arrêt 8, lorsque le cône de serrage 2 est tourné dans le sens correspondant au desserrage des mors de serrage 4. Dans la figure 2A, on voit que le cliquet d'arrêt 8 est réalisé sous forme de levier à deux bras, comprenant un premier bras de levier, doté de deux dents d'arrêt 15 dans le présent mode de réalisation, et un deuxième bras de levier destiné à venir en appui contre la came de commande 14, le ressort 7 agissant sur le premier bras de levier. Les figures 2A et 2B montrent en outre que lorsque le cliquet d'arrêt 8 occupe sa position dégagée, le ressort 7 est éloigné par pivotement, par une came de ressort, de sa position de sollicitation du cliquet d'arrêt 8, ce qui est obtenu par une découpe réalisée dans le cône de serrage 2, dans le prolongement de la came de commande 14 dans le sens périphérique, l'éloignement du ressort 7 étant garanti par le fait que celui-ci cherche à prendre une configuration non tendue. Afin d'éviter, pour certaines applications ou certains domaines d'utilisation, un serrage trop important du mandrin porte-foret, en raison de sa propriété d'autoserrage, il est prévu de limiter l'autoserrage en disposant sur le support de mors 3 un cliquet de blocage 16 qui est engagé dans la couronne dentée 6, lorsque le cône de serrage 2 occupe une position intermédiaire 20 entre la première position angulaire et la deuxième position angulaire, et bloque la rotation du corps de mandrin 1 dans le sens correspondant au serrage. A cet effet, le cône de serrage 2 présente une deuxième came de commande 17 en vue du déplacement du cliquet de blocage 16 de la position engagée dans la couronne dentée 6 à la position dégagée de la couronne dentée 6, lorsque le cône de serrage 2 est tourné à partir de la position intermédiaire 20, jusqu'à la première position angulaire ou la deuxième position angulaire, une encoche d'encliquetage supplémentaire pour l'élément d'encliquetage 19 du dispositif d'encliquetage 12 étant associée à la position intermédiaire 20. Tout comme le cliquet d'arrêt 8, le cliquet de blocage 16 est soumis à la force d'un ressort qui agit dans le sens de l'engagement du cliquet de blocage 16 dans la couronne dentée 6, et en général, la conformation et le mode de fonctionnement du cliquet d'arrêt 8 et du cliquet de blocage 16 sont choisis en fonction de l'application prévue, comme le montre la figure 2A. Le cliquet d'arrêt 8 et le cliquet de blocage 16 sont disposés sur le support de mors 3, dans un plan orienté perpendiculairement à l'axe de mandrin 5, en étant placés en vis-à-vis l'un de l'autre. Tout comme le cliquet d'arrêt 8, le cliquet de blocage 16 est également réalisé sous forme de levier à deux bras, comprenant un premier bras de levier, doté d'au moins une dent d'arrêt 15, et un deuxième bras de levier destiné à venir en appui contre la première came de commande 14 ou la deuxième came de commande 17. Le cône de serrage 2 est réalisé en deux parties et comprend une bague de desserrage 22 servant à déplacer le cliquet d'arrêt 8 et le cliquet de blocage 16. Selon les modes de réalisation représentés dans les figures 4 à 15, le cliquet d'arrêt 8 et le cliquet de blocage 16 sont montés sur le support de mors 3, dans deux plans séparés orientés perpendiculairement à l'axe de mandrin 5, les figures 4 à 6 montrant que la couronne dentée 6 a une longueur axiale telle que aussi bien le cliquet d'arrêt 8 que le cliquet de blocage 16 puissent s'y engager. En revanche, les figures 7 à 9 montrent que la couronne dentée 6 est prévue en double et l'une des couronnes dentées 6 est associée au cliquet d'arrêt 8 et l'autre au cliquet de blocage 16, avec une inclinaison de flanc adaptée pour améliorer l'effet de blocage. Il est également possible de prévoir un actionnement séparé, en réalisant la bague de desserrage 22 en deux parties, dont l'une est associée au cliquet d'arrêt 8 et l'autre au cliquet de blocage 16. Dans la figure 13, il est prévu un actionnement commun du support de mors 3 et de la bague de desserrage 22 associée au cliquet d'arrêt 8. REVENDICATIONS 1. Mandrin porte-foret autoserrant, comprenant un corps de mandrin (1), un cône de serrage (2) qui peut être tourné coaxialement par rapport au corps de mandrin (1) et est en appui axial sur un support de mors (3) qui est monté sur le corps de mandrin (1) et dans lequel sont guidés, dans des fentes de guidage, des mors de serrage (4) qui peuvent être déplacés à l'aide du support de mors (3), par un mouvement de rotation relatif entre le corps de mandrin (1) et le cône de serrage (2), en vue du serrage et du desserrage, et comprenant un dispositif de verrouillage (9) qui présente, d'une part, une couronne dentée (6) coaxiale avec l'axe de mandrin (5) et, d'autre part, un cliquet d'arrêt (8) monté sur le support de mors (3) et s'engageant dans la couronne dentée (6), sous l'action d'un ressort (7), et qui, lorsque le cliquet d'arrêt (8) est engagé dans la couronne dentée (6), empêche le corps de mandrin (1) et le cliquet d'arrêt (8) d'effectuer des rotations relatives dans le sens du desserrage des mors de serrage (4), mais autorise des rotations relatives dans le sens du serrage, sans opposer d'obstacle, le support de mors (3) comportant une butée et le cône de serrage (2) une contre-butée (11), en vue de la limitation définie de la possibilité de rotation du cône de serrage (2) par rapport au support de mors (3), entre une première position angulaire, correspondant à l'état engagé du cliquet d'arrêt (8), et une deuxième position angulaire, correspondant à l'état dégagé, et un dispositif d'encliquetage (12), présentant un élément d'encliquetage (19) et une encoche d'encliquetage (13) associée à la première position angulaire et une encoche associée à la deuxième position angulaire, étant placé entre le support de mors (3) et le cône de serrage (2), caractérisé par le fait que pour limiter l'autoserrage, il est associé au support de mors (3) un cliquet de blocage (16) qui est engagé dans la couronne dentée (6), lorsque le cône de serrage (2) occupe une position intermédiaire (20) entre la première position angulaire et la deuxième position angulaire, et bloque la rotation relative du corps de mandrin (1) dans le sens correspondant au serrage. 2. Mandrin porte-foret selon la revendication 1, dans lequel le cône de serrage (2) présente une première came de commande (14) en vue du déplacement du cliquet d'arrêt (8) de la position engagée dans la couronnedentée (6) à la position dégagée, lorsque le cône de serrage (2) est tourné dans le sens correspondant au desserrage des mors de serrage (4). 3. Mandrin porte-foret selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le cône de serrage (2) présente une deuxième came de commande (17) en vue du déplacement du cliquet de blocage (16) de la position engagée dans la couronne dentée (6) à la position dégagée de la couronne dentée (6), lorsque le cône de serrage (2) est tourné à partir de la position intermédiaire (20), jusqu'à la première position angulaire ou la deuxième position angulaire. 4. Mandrin porte-foret selon une des revendications 1 à 3, dans lequel le dispositif d'encliquetage (12) présente une encoche d'encliquetage supplémentaire, dans laquelle l'élément d'encliquetage (19) est engagé en position intermédiaire (20). 5. Mandrin porte-foret selon une des revendications 1 à 4, dans lequel le cliquet de blocage (16) est soumis à la force d'un ressort (21) supplémentaire qui agit dans le sens de l'engagement du cliquet de blocage (16) dans la couronne dentée (6). 6. Mandrin porte-foret selon une des revendications 1 à 5, dans lequel le cliquet d'arrêt (8) et le cliquet de blocage (16) sont disposés en vis-à-vis l'un de l'autre sur le support de mors (3). 7. Mandrin porte-foret selon une des revendications 2 à 6, dans lequel le cliquet d'arrêt (8) et/ou le cliquet de blocage (16) est/sont réalisé(s) sous forme de levier(s) à deux bras, comprenant un premier bras de levier, doté d'au moins une dent d'arrêt (15), et un deuxième bras de levier destiné à venir en appui contre la première came de commande (14) ou la deuxième came de commande (17). 8. Mandrin porte-foret selon la revendication 7, dans lequel le ressort (7, 21) agit sur le premier bras de levier, présentant la dent d'arrêt (15). 9. Mandrin porte-foret selon une des revendications 1 à 8, dans lequel le cône de serrage (2) est réalisé en deux parties et comprend une bague de desserrage (22) servant à déplacer le cliquet d'arrêt (8) et le cliquet de blocage (16). 10. Mandrin porte-foret selon une des revendications 1 à 9, dans lequel la couronne dentée (6) est réalisée sur le corps de mandrin (1). 11. Mandrin porte-foret selon une des revendications 1 à 10, dans lequel le cliquet d'arrêt (8) et le cliquet de blocage (16) sont disposés sur le support de mors (3), dans un plan orienté perpendiculairement à l'axe de mandrin (5). 12. Mandrin porte-foret selon une des revendications 1 à 10, dans lequel le cliquet d'arrêt (8) et le cliquet de blocage (16) sont montés sur le support de mors (3), dans deux plans séparés orientés perpendiculairement à l'axe de mandrin (5). 13. Mandrin porte-foret selon la revendication 12, dans lequel la couronne dentée (6) a une longueur axiale telle que aussi bien le cliquet d'arrêt (8) que le cliquet de blocage (16) puissent s'y engager. 14. Mandrin porte-foret selon la revendication 12, dans lequel la couronne dentée (6) est prévue en double et l'une des couronnes dentées (6) est associée au cliquet d'arrêt (8) et l'autre au cliquet de blocage (16), avec une inclinaison de flanc adaptée pour obtenir l'effet de blocage. 15. Mandrin porte-foret selon une des revendications 12 à 14, dans lequel la bague de desserrage (22) est réalisée en deux parties, dont l'une est associée au cliquet d'arrêt (8) et l'autre au cliquet de blocage (16).