SECTEUR TECHNIQUE

La présente invention porte sur un mécanisme de déclenchement d'une clé dynamométrique autorisant une grande cassure. D'une manière générale les clés dynamométriques sont employées pour appliquer un couple de manière contrôlée sur un assemblage vissé. Selon la norme ISO 6789 il existe deux types de clés dynamométriques : les clés à déclenchement et les clés à lecture directe.

Présentation générale du secteur technique et définitions/vocabulaire.

L'invention porte plus précisément sur la catégorie des clés dynamométriques à déclenchement, ci-après « clé », dont le déclenchement

(qui provoque la « cassure » de la tête de l'outil par rapport au corps, c'est à dire que la « tête » porte fourche (ou porte-embouts, ci-après généralement indiqué « porte- fourche ») et sa « fourche » (ou embouts de type tête de cliquet, ou embout à œil, etc.. ci-après généralement indiqué « fourche ») (pièce assurant le serrage lui-même par action sur/autour de la pièce à serrer) (ci-après ensemble « tête » sauf précision contraire) forment après le (et en raison du) déclenchement, et grâce à une rotation de la tête autour d'un « pivot » incorporé à la tête, directement ou indirectement solidaire du corps, un certain « angle » par rapport à leur alignement initial : cette « cassure » fait que la force de l'opérateur cesse d'être appliquée sur la pièce à serrer) est piloté de manière connue de façon générale par un « actuateur » mécanique ou électro-mécanique, (ci-après « actuateur ») lui-même « piloté » dans les développements techniques les plus récents par un élément électronique porté en général par le manche ou « corps » de l'outil, cet élément électronique (ci-après « carte ») étant lui-même « activé » par un « signal » en provenance d'une jauge de contrainte mesurant le couple appliqué et plus précisément « détectant le moment ou le couple prescrit a été appliqué », ci après « jauge », ce qui déclenche ledit signal.

ART ANTERIEUR

Il existe plusieurs types de clés à déclenchement :

1. Les clés à système de basculement ;

2. Les clés à barre de flexion ;

3. Les clés à débrayage. Analyse du point de vue technique / fonction du produit

Les « clés à système de basculement » sont constituées de telle sorte que le débattement est faible. Ainsi lorsque le couple est atteint, l'équilibre mécanique du système est rompu, le mécanisme « bascule » et retrouve rapidement un point d'équilibre. L'opérateur perçoit le déclenchement par une sensation ou « feeling » dans la main mais doit faire preuve d'une grande réactivité pour relâcher la force appliquée sur la poignée. Dans le cas contraire, le système (étant revenu à un état d'équilibre) est réactivé et, si l'opérateur ne relâchait pas rapidement sa pression lorsqu'il perçoit le déclenchement, il appliquerait in fine un couple supérieur au couple désiré, ce qui est dangereux car les clés dynamométriques sont destinées à assurer un serrage très précis, dans des secteurs où un serrage défectueux, trop fort ou trop faible, aurait des conséquences graves (industrie aéronautique, industrie automobile, industrie spatiale, etc.).

Les « clés à barre de flexion » présentent les mêmes inconvénients que les clés à basculement. Le débattement obtenu lors de la « cassure » correspond à la longueur de la flèche de la tige de flexion : quelques millimètres tout au plus, soit quelques degrés d'angle tout au plus.

Ces clés peuvent être utilisées avec tout type d'embouts (fourches, œil, embout à cliquet,...) permettant de s'adapter à la plupart des assemblages (ci-après ensemble « fourche »). Les clés à basculement ou à flexion présentent une bonne précision et une grande résistance dans le temps (>50 000 cycles). Leur capacité varie de 1 Nm à plus de 1000 Nm suivant les modèles. Mais leur angle de cassure est très faible, d'où le risque de sur-serrage.

Les « clés à débrayage » permettent de s'affranchir des phénomènes de sur-serrage. En effet, ces clés sont constituées de telle sorte que lorsque le couple prescrit est atteint, le galet (maintenu ou mis en pression sur la circonférence d'une came, par un ressort ou autre moyen mécanique ou électromécanique qui permet de maintenir le système « rigide », ce mot signifiant que la pression opérée par l'opérateur sur le corps de l'outil est transmise à la pièce à serrer) recule selon une trajectoire maîtrisée par un moyen mécanique comme une gorge etc., ce qui libère la « tête » qui devient libre de pivoter autour de son « pivot », la clé déclenche, et le galet vient se positionner sur le secteur suivant : ce que l'on appelle le débrayage. Si un couple est réappliqué, la clé va débrayer de la même manière à la même valeur de couple. L'opérateur ressent facilement le débrayage de la clé qui permet un grand débattement de plusieurs dizaines de degrés.

Ces clés ne peuvent être utilisées qu'avec des embouts de type douille ou embouts de vissage.

Les clés à débrayage présentent une précision moindre et une fiabilité dans le temps moins élevée. Ceci est lié à la dynamique du système et aux frottements importants (contact galet / came) mis en jeu dans le système. Leur capacité varie de 1 Nm à 125 Nm.

On connaît des brevets de ce type et couvrant des clés à détection mécanique du couple du type à came, comme le brevet EP 2 420 356 (TOHNICHI).

On connaît dans ce domaine notamment le brevet JENKINS US 6,526,853 ainsi que le brevet WILLE EP 1 837 126.

Ces deux systèmes fonctionnent sur le même principe : des jauges de contraintes collées sur la tête de la clé formant un capteur, permettent de mesurer le couple appliqué. Un système mécanique à basculement, piloté par un actuateur, permet de rendre ou non la clé rigide. L'actuateur est donc alimenté par une jauge et une carte pour cesser de fournir la force nécessaire pour maintenir le système rigide (ou position enclenchée). Dans JENKINS, un solénoïde et piston est actionné, lorsque le couple prescrit est atteint, pour libérer la pression avec un angle de très faible débattement qui n'est que de quelques degrés.

PROBLEME TECHNIQUE

Le problème technique commun à cet art antérieur réside dans le faible débattement ou « cassure » autorisé. Comme on l'a vu, ce faible débattement ou « angle » de cassure entraîne, si l'opérateur n'est pas très réactif, un risque grave de sur-serrage.

De plus, il est encore très souhaitable que l'opérateur, lors du déclenchement, perçoive la même sensation (« feeling ») qu'avec une clé purement mécanique ou électromécanique connue, si possible améliorée.

Enfin, il est évident que la précision du serrage, et donc de l'action jauge / carte électronique / temps de réaction de l'actuateur, doit être au moins aussi bonne, et si possible meilleure, que dans l'art antérieur.

RESUME DE L'INVENTION

La solution technique générale représente une rupture par rapport à l'ensemble de l'art antérieur.

Selon l'invention, et comme représenté en particulier sur la Figure 1 annexée, l'invention concerne une clé dynamométrique dont la tête, représentée de manière générale sous la référence (1) est « déportée » hors du corps (7) de l'outil. Ceci est représenté par le pointillé « T » qui représente schématiquement la place occupée par la tête (1) par rapport au corps (7).

Par « déportée », on désigne le fait que le « pivot » (3) se trouve très en « avant » (c'est-à-dire presque à l'extrémité du corps (7), du côté de la pièce à serrer) du corps, et que la tête T peut ainsi, au déclenchement, pivoter selon un arc de débattement ou cassure (« DC ») important autour dudit pivot (3). Par « presque à l'extrémité », on désigne le fait que plus le pivot sera proche de l'extrémité du corps (7), plus le débattement sera important, mais que naturellement il doit subsister entre ledit pivot (3) et ladite extrémité une distance suffisante pour assurer la résistance mécanique nécessaire autour du pivot. On sait que cette rotation est due au fait que l'opérateur, très brièvement après le déclenchement, poursuit son effort sur le corps (7) alors que la tête est devenue libre et est par contre bloquée par la pièce à serrer : elle pivote donc autour du pivot (3). On a représenté sur la figure 2 annexée une vue en coupe schématique de l'invention. On voit nettement que la tête (1) est déportée grâce à la position très en avant du pivot (3).

L'homme de métier comprendra aisément que la « pièce pivot » (10) recouvre en fait la tête depuis son extrémité « arrière » (à l'opposé de la pièce à serrer) jusqu'au-delà du pivot (3) et juste avant la gorge qui porte la jauge de contrainte (12). Dans cette pièce pivot (10) coulisse la « glissière » (11) qui, selon ce mode de réalisation préféré, vient bloquer le galet (9) dans l'extrémité arrière du porte fourche (2) de la tête (1), porte fourche qui est en forme de came (8). On comprend que lorsque la glissière (11) n'est plus bloquée par un moyen de blocage mécanique ou électromécanique (14), l'effort de l'opérateur fait que la tête pivote comme il a été dit autour du pivot (3) en chassant le galet (9) puisque celui-ci n'est plus « bloqué ».

On sait que la pièce pivot (10) est de préférence sertie autour du « manche » proprement dit (16) mais le manche peut également servir de pièce pivot. Ces options seront évidentes à l'homme de métier.

Ceci est une réalisation particulière non limitative mais particulièrement préférée.

L'invention couvre donc aussi le fait que, outre le fait qu'elle est déportée, la tête 1 présente une « extrémité arrière » qui comporte un « logement » (8) pour une « pièce de blocage » (9).

La figure 2 comporte comme « logement » une came (8), mais ce logement n'est pas limitatif.

Ladite pièce de blocage peut être un « galet » (9) ou une autre pièce comme un « carré pivotant ».

L'invention couvre donc encore le fait qu'il est établi une interaction mécanique « 15 » entre l'arrière de la glissière (11) et l'avant du moyen de blocage (14) de l'actuateur, adaptée pour que : en l'absence de signal de consigne (ou en l'absence de toute autre action notamment purement mécanique indiquant que le couple de consigne est atteint), le moyen de blocage (14) bloque par cette interaction mécanique (15) la pièce de blocage (9), ce qui interdit le déclenchement, et que en présence du signal de consigne (ou en présence de toute autre action notamment purement mécanique indiquant que le couple de consigne est atteint), le moyen de blocage (14) débloque par cette interaction mécanique (15) la pièce de blocage (9), ce qui autorise le déclenchement, l'interaction mécanique (15) étant réalisée par des moyens mécaniques à cinématique adaptée, éventuellement assistés par des moyens électriques ou électromécaniques ou électromagnétiques,

L'un des avantages de cette « interaction mécanique 15 » entre l'extrémité arrière de la glissière (11) et l'actuateur est de permettre à l'opérateur de « sentir » une sensation de « prédéclenchement » juste avant que ne se produise le déclenchement lui-même : ainsi, l'opérateur peut réduire son effort lorsqu'il sent ce « pré-déclenchement », ce qui le prépare à cesser son effort dès que le déclenchement se produit. L'opérateur évite ainsi tout risque, soit de sur-serrage, soit, dans certains postes de travail restreints, de heurter la pièce voisine. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

Selon un premier mode de réalisation, comme représenté sur la figure 2 annexée, la pièce de blocage est un galet (9) engagé dans la came (8) de la tête (1), et le moyen de blocage mécanique ou électromécanique (14) peut être quelconque.

On préférera que ce soit un moyen électromécanique piloté par la « carte » (13), elle-même activée par le signal de déclenchement (ou « signal de consigne ») adressé à son intention par la jauge (12) lorsque celle-ci détecte que le couple de consigne (ou prescrit) est atteint.

Ce moyen électromécanique peut être un piston mais on préférera un moyen qui n'est activé que lorsque la carte (13) reçoit le signal de consigne de la jauge (12), ceci afin de ne pas appliquer sur le moyen de blocage (8) une force permanente, donc entraînant une consommation d'énergie élevée et un volume/poids de batteries et autres pièces important, mais d'appliquer une force de dégagement dudit moyen de blocage (8) seulement lorsque le signal de consigne est reçu.

Un mode de réalisation préféré est représenté sur les figures 3, 4 et 5 annexées.

On voit sur la figure 3 que la tête (1) comporte une extrémité arrière comportant un logement (8) adapté pour recevoir comme pièce de blocage un galet (9) et le galet est maintenu en position ou « bloqué » (ce qui bloque la clé en position rigide) par l'extrémité avant de la glissière (11) elle aussi comportant un logement non référencé adapté pour épouser la forme du galet ; la glissière (11) comporte une pièce solidaire (30) qui comporte à son extrémité arrière une encoche (20) adaptée pour recevoir un carré de blocage F (9) ; un levier basculeur G bloque ledit carré dans son encoche et empêche son échappement ; ledit levier basculeur G comporte une extrémité arrière (40) en « biseau » et est lui même bloqué, au niveau de ce biseau, par l'extrémité avant d'une pièce (50) du chariot poussoir - basculeur I lui-même commandé par un moto-réducteur J (ou tout autre moyen capable d'être activé soit par le « signal de consigne » reçu par la carte (13), soit par un moyen mécanique équivalent) ; à la réception du signal de consigne (Fig 4 annexée) le moto-réducteur est activé et déplace vers l'avant la pièce (50) du chariot I, cette pièce appuie sur le biseau (40) du levier basculeur G, ce dernier se soulève et libère le carré F (9) hors de son encoche (20) ; l'ensemble pièce (30) et glissière solidaire (11) est alors libre de reculer sous la force exercée sur le manche et transmise à la tête, ce qui libère le galet (9), rendant ainsi la tête (1) libre de pivoter ou « déclencher » autour de son pivot (3).

On a représenté schématiquement le moyen d'interaction mécanique (15) par une zone en pointillée, et cela sera évident à l'homme de métier.

On voit que le moyen général de l'invention, consistant à « déporter » la tête (1) (T) vers l'avant permet un angle de débattement / cassure DC important. On règle cet angle à une valeur maximale par tout moyen mécanique approprié, butée, ou appui (60) contre le bord du galet comme représenté sur la figure 4.

En effet, un angle de débattement trop important peut présenter des inconvénients ou dangers comme poignet de l'opérateur, ou l'outil, qui peut heurter une pièce voisine etc..

On voit que l'angle de cassure selon l'invention est tellement important qu'il est généralement nécessaire de le limiter par prudence. Ce qui est révélateur du grand avantage apporté en ce domaine par l'invention.

On rappelle que l'actuateur est alimenté par des énergies électrique, hydraulique, ou pneumatique de type connues et de préférence électrique / électromagnétique.

La figure 5 annexée représente une vue éclatée de la même clé.

« V » représente des moyens visuels connus d'information de l'opérateur, comme des affichages digitaux, et/ ou des diodes etc..

H est une goupille du chariot. K une goupille pivot/levier basculeur. L une goupille basculeur.

La carte (13) peut être placée sur le corps à n'importe quel endroit approprié, dont deux exemples ont été représentés. La figure 6 représente une variante des figures 3, 4 et 5 où l'encoche (20) comporte sur le haut de sa face avant une arête qui est en fait un arrondi (70), ce qui permet au carré d'être délogé plus facilement, avec moins de frottements, et plus « souplement ».

La figure 7 est une variante de la figure 3 ou 4 où le carré est remplacé par un galet (80) (à ne pas confondre avec le galet de blocage (8)) logé dans une encoche (90) semblable à l'encoche (20), située dans le haut de la pièce (30) de la glissière solidaire (11), mais adaptée à la forme du galet pour épouser celle-ci, semi circulaire.

Comme sur la figure 6, l'encoche qui loge le galet (80) peut présenter un bord supérieur arrondi (70) pour faciliter le roulement du galet sur cet arrondi et faciliter ainsi son échappement de l'encoche.

De manière tout à fait préférée, le moyen F (9) qui peut être un carré ou un galet, entre autres exemples non limitatifs, sera monté pivotant autour d'un pivot (100) représenté sur les figures 6, 7 et 8, afin que lors de son « échappement « hors de la gorge (20), ce moyen puisse « rouler » sur les bords de l'encoche ce qui minimise les forces de frottement et la force nécessaire pour l'extraire de l'encoche ou gorge (20). On a représenté sur les figures 9 à 12 plusieurs variantes de moyens cinématiques (15) pour l'interaction entre l'actuateur et l'extrémité arrière de la glissière (11).

Selon un mode de réalisation, « moteur Mec (moteur à courant continu) + masse inertie » (Fig. 9 ) une butée (111) permet le blocage du recul de la réglette D. Lorsque le couple de consigne est atteint le moteur (114) est alimenté, créant une rotation du pignon (113). Ce pignon à renvoi d'angle est monté sur une roue dentée (112) et comporte une masse d'inertie « m » qui, en fin de course, vient créer un effort qui permet de faire pivoter la butée (111) et ainsi libérer la réglette D. Ce système s'appuie sur la dynamique mise en jeu par le moteur. Ici encore les forces à vaincre sont faibles.

Selon un autre mode de réalisation, « vérin piézoélectrique + cône » (Fig. 10) une butée (111) permet le blocage du recul de la réglette D. lorsque le couple de consigne est atteint, le vérin (113) est alimenté, et il est relié à une pièce (112) en forme de coin dont le déplacement fournira l'effort pour faire basculer le levier (111) et sortir l'extrémité du levier de son encoche ménagée dans la glissière ou réglette D.

Selon encore un mode de réalisation, Fig. 11, « vérin piézoélectrique + cône d'appui », deux butées (111) et (112) permettent le blocage du recul de la réglette D. Lorsque le couple de consigne est atteint le vérin piézoélectrique (114) est alimenté, celui-ci est relié à une pièce (113) de forme conique, qui fournit l'effort nécessaire au pivotement de la butée (111) et ainsi libère la réglette D.

Selon encore un autre mode de réalisation, figure 12, « moteur Mec + came » une butée (111), maintenue en position de blocage permanent par un moyen non représenté, comme un ressort de rappel ou un aimant, permet le blocage du recul de la réglette D. Lorsque le couple de consigne est atteint, et SEULEMENT à ce moment, le moteur (114) est alimenté, créant une rotation du pignon (113). Ce pignon à renvoi d'angle est monté sur une roue dentée (112) présentant une forme de came, qui en fin de course vient créer un effort qui permet de faire pivoter la butée (111) et ainsi libérer la réglette D. On comprend que le moteur peut être de faible puissance car la butée (111) opère avec un effet de levier, et car la seule force à vaincre est un ressort de faible résistance, ou un petit aimant, ainsi que les forces de frottement butée (111) / réglette D, qui sont faibles car limitées à l'enclenchement de la butée (111) dans l'encoche terminale de la réglette. Cette faible force totale à vaincre est l'intérêt du concept de blocage /déblocage.