Titre : Dispositif de vissage discontinu à moyen d’amortissement

1. Domaine de l’invention

Le domaine de l’invention est celui de la conception et de la fabrication des dispositifs de vissage à impact.

L’invention concerne plus particulièrement l’amortissement des impacts et l’atténuation du brut généré par de tels dispositifs.

2. Art antérieur

Les dispositifs de vissage à impact, également appelés clés à choc ou outils de vissage à impulsions, sont couramment utilisés dans divers secteurs pour procéder au vissage et/ou au dévissage d’assemblages.

Une clé à choc ou un outil de vissage à impulsions comprend classiquement un arbre de sortie et un moteur muni d’un rotor capable d’entrainer en rotation, de manière continue ou intermittente, un mécanisme de frappe apte à accumuler de l’énergie cinétique pendant des phases d’accélération puis à le restituer à l’arbre de sortie, au cours de phases successives d’impact, pour transmettre un couple à l’arbre de sortie. L’arbre de sortie, qui entraine un élément d’entrainement apte à coopérer avec un élément à visser, transmet ainsi à chaque impact un couple à un élément à visser pour assurer son serrage.

Les clés à chocs et les outils de vissage à impulsions permettent de réaliser de manière efficace des serrages à des niveaux de couple élevé tout en n’induisant dans la main de l’opérateur maintenant l’outil qu’une réaction de faible ampleur.

Toutefois, les clés à choc et les outils de vissage à impulsions présentent l’inconvénient de générer l’émission de bruits qui peuvent dans certains cas induire des nuisances sonores.

Les bruits occasionnés à chaque impact dans le mécanisme de frappe peuvent se rependre en empruntant plusieurs voies de transmission, à savoir : une voie aérienne induisant que l’énergie acoustique est transmise directement dans l’air ; une voie solidienne induisant que l’énergie acoustique se transmets de proche en proche à travers les solides en contact pour être finalement rayonnée et transmise dans l’air.

Dans le dessein de limiter la propagation de bruit, diverses solutions techniques ont été envisagées. Une technique, décrite dans le document DE-A1 -102004032789, consiste a placer des éléments d’amortissement entre le carter de la clé à choc et le mécanisme d’impact de sorte à limiter la transmission du bruit au carter.

Une autre technique, décrite dans les documents US-A1 -2006225909 et JP-A- 200807379, consiste à mettre en œuvre un arbre de sortie comprenant deux portions réunies par un élément d’amortissement afin de limiter la transmission de la résonnance des composants de la clé à choc à l’assemblage.

Ces solutions permettent de réduire la propagation des bruits occasionnés au cours de la réalisation d’une opération de vissage/dévissage au moyen d’une clé à choc.

Toutefois, elles ne permettent pas d’atténuer les bruits occasionnés par le mécanisme de frappe transmis par les pièces placées en amont des points d’amortissement mis en œuvre.

Il est par conséquent possible de réduire encore davantage la propagation de ces bruits.

3. Objectifs de l'invention

L’invention a notamment pour objectif d’apporter une solution efficace à au moins certains de ces différents problèmes.

En particulier, selon au moins un mode de réalisation, un objectif de l’invention est de fournir un outil de vissage à impulsions dont la transmission des bruits générés par le mécanisme d’impact est atténuée.

Notamment, l’invention a pour objectif, selon au moins un mode de réalisation, de fournir un tel outil de vissage à impulsions qui contribue à atténuer la transmission des bruits occasionnés dans le mécanisme de frappe au plus près de la source d’émission de ces bruits.

Un autre objectif de l’invention est, selon au moins un mode de réalisation, de fournir un tel outil de vissage à impulsions permettant de prévenir la transmission aérienne de bruits depuis leur source d’émission, c’est-à-dire depuis les pièces du mécanisme d’impact s’entrechoquant.

Un autre objectif de l’invention est de procurer, dans au moins un mode de réalisation, un tel outil de vissage à impulsions qui soit simple et/ou compact et/ou robuste et/ou efficace.

4. Présentation de l’invention

Pour ceci, l’invention propose un dispositif de vissage discontinu comprenant : un moteur muni d’un rotor ; un element d’inertie apte a etre entraine en rotation par ledit rotor pour emmagasiner de l’énergie cinétique au cours de phases successives d’accélération ; un arbre de sortie apte à entrainer en rotation un élément à visser, ledit arbre de sortie comprenant au moins une première surface de frappe ; ledit élément d’inertie comprenant : au moins un élément d’entrainement lié audit rotor et inapte à entrer en contact avec ladite au moins une première surface de frappe dudit arbre de sortie ; au moins un élément de frappe comprenant au moins une deuxième surface de frappe destinée à entrer en contact avec ladite au moins une première surface de frappe dudit arbre de sortie au cours de phases successives d’impact.

Selon l’invention, ledit au moins un élément d’entrainement et ledit au moins un élément de frappe sont liés entre eux au moyen d’au moins un élément d’amortissement.

Ainsi, selon cet aspect de l’invention, un élément d’amortissement est interposé entre l’élément de frappe et la structure le reliant au rotor, c’est-à-dire au niveau des pièces occasionnant la génération des bruits en s’entrechoquant.

De cette manière, l’invention contribue à limiter la génération de bruits dès leur source et à réduire la transmission aérienne de bruit par les différents composants de la clé à choc.

Selon une variante possible, ledit élément d’inertie comprend : une cage liée en rotation audit rotor ; au moins un organe mobile, comprenant ledit élément de frappe muni de ladite au moins une deuxième surface de frappe, ledit organe mobile comprenant une portion de liaison à ladite cage solidarisée audit élément de frappe par ledit élément d’amortissement, ledit organe mobile étant mobile par rapport à ladite cage entre au moins : une position d’engagement dans laquelle ladite au moins une deuxième surface de frappe est susceptible de venir en contact avec ladite au moins une première surface de frappe pour transmettre un couple audit arbre de sortie ; une position de desengagement dans laquelle ladite au moins une deuxième surface de frappe n’est pas susceptible de venir en contact avec ladite au moins une première surface de frappe pour permettre audit élément d’inertie d’accélérer librement.

Selon une variante possible, ledit organe mobile est mobile en rotation entre ses positions d’engagement et de désengagement suivant un axe parallèle à l’axe de rotation dudit moteur.

Selon une variante possible, ledit organe mobile est mobile en translation entre ses positions d’engagement et de désengagement suivant un axe parallèle à l’axe de rotation dudit moteur.

Selon une variante possible, ledit au moins un organe mobile comprend deux plaques latérales et une plaque centrale solidarisée auxdites plaques latérales par lesdits éléments d’amortissement, ledit au moins un organe mobile étant lié en rotation à ladite cage au moyen d’aiguilles parallèles à l’axe de rotation dudit moteur, ladite plaque centrale comprenant des réservations permettant le passage sans contact desdites aiguilles d’une plaque latérale à l’autre.

Selon une variante possible, ledit élément d’amortissement comprend deux feuilles de matériau amortissant disposées entre ladite plaque centrale et chacune desdites plaques latérales.

Selon une variante possible, ledit au moins un élément mobile comprend un axe comprenant ladite portion de liaison à ladite cage et une portion de frappe comprenant ladite au moins une deuxième surface de frappe liées entre elles par ledit élément d’amortissement, ladite portion de frappe n’étant en contact avec ladite cage dans aucune des positions dudit organe mobile.

Selon une variante possible, ledit au moins un élément mobile comprend un axe, ladite cage comprenant une portion de solidarisation audit rotor et une portion d’entrainement dudit axe, les deux portions de ladite cage étant solidarisées entre elles au moyen dudit élément d’amortissement.

Selon une variante possible, ledit élément d’inertie comprend : une cloche liée en rotation audit rotor ; une bague comprenant ledit element de frappe muni de ladite au moins une deuxième surface de frappe, ladite bague et ladite cloche étant liées l’une à l’autre au moyen dudit élément d’amortissement.

Selon une variante possible, ledit élément d’inertie est apte à tourner dans le sens du dévissage à l’issue de chacune desdites phases d’impact.

Selon une variante possible, ledit élément d’amortissement est réalisé dans un matériau élastomère.

Selon une variante possible, ledit matériau élastomère appartient au groupe comprenant : les caoutchoucs naturels ; les caoutchoucs synthétiques ; le néoprène ; le nitrile.

5. Description des figures

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante de modes de réalisation particuliers, donnée à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :

[Fig 1] la figure 1 illustre une vue en coupe longitudinale d’un dispositif de vissage/dévissage selon un premier mode de réalisation comprenant un mécanisme de frappe de type twin hammer ;

[Fig 2] la figure 2 illustre une vue en éclatée du mécanisme de frappe du dispositif de la figure 1 ;

[Fig 3] la figure 3 illustre une vue en coupe selon l’axe A-A du dispositif de la figure 1 dont les marteaux sont en position de dégagement ;

[Fig 4] la figure 4 illustre une vue en coupe selon l’axe A-A du dispositif de la figure 1 dont les marteaux sont en position d’engagement ;

[Fig 5] la figure 5 illustre une vue en perspective d’un marteau du mécanisme de la figure 2 ; [Fig 6] la figure 6 illustre une vue en éclatée du marteau de la figure 5 ;

[Fig 7] la figure 7 illustre une vue en coupe du mécanisme de frappe de la figure 2 selon un plan passant par la plaque centrale d’un marteau ;

[Fig 8] la figure 8 illustre une vue en éclatée du mécanisme de frappe de type à crabot mis en œuvre dans un deuxieme mode de realisation ;

[Fig 9] la figure 9 illustre une vue en coupe transversale du mécanisme de frappe de la figure 8 ;

[Fig 10] la figure 10 illustre une vue en éclatée du mécanisme de frappe de type pin clutch mis en œuvre dans un troisième mode de réalisation.

6. Description de modes de réalisation particuliers

6.1. Premier mode de réalisation : twin hammer

On présente en relation avec les figures 1 à 7, un premier exemple d’une clé à choc selon l’invention mettant en œuvre un mécanisme d’impact de type « twin hammer ».

Une telle clé à choc 1 comprend un carter 10 logeant un moteur électrique 11 , un mécanisme d’impact 12 et un organe, ou carré, de sortie rotatif 13 prévu pour coopérer avec une douille de vissage/dévissage. La clé à choc comprend une gâchette d’actionnement 14.

Le moteur 11 comprend un rotor 1 11 et un stator 110. Il s’agit d’un moteur électrique. Le moteur sera préférentiellement de type synchrone à aimants permanents. Il pourra alternativement s’agir de tout autre type de moteur électrique comme par exemple un moteur à courant continu, un moteur asynchrone, un moteur à réluctance variable, un moteur pas à pas... Il pourra être mono ou multi-phasé. Il pourrait éventuellement s’agir d’un moteur pneumatique.

Le rotor 1 11 est relié peut-être ou non directement à l’entrée du mécanisme d’impact 12. Dans l’affirmative, le rapport de transmission entre le rotor et l’entrée du mécanisme d’impact 12 est égal à 1 .

Le mécanisme d’impact 12 est du type « twin hammer ».

Le mécanisme d’impact 12 comprend une cage 120 mobile en rotation ici en prise directe avec le rotor 111 auquel elle est liée en rotation. La liaison est donc rigide entre le rotor et la cage. Lorsque la prise n’est pas directe, une transmission par engrenages peut être interposée entre le rotor et la cage.

La cage 120 est évidée et loge deux marteaux 121 solidarisés à celle-ci de manière mobile en rotation autour d’axes sensiblement parallèles à l’axe de rotation de la cloche ; i.e. du moteur, au moyen d’aiguilles 122 emmanchées dans des encoches 123 ménagés à cet effet dans la cloche 120. Le mécanisme d’impact 12 comprend un arbre de sortie 124, s’étendant en partie à l’intérieur des marteaux 121 et de la cloche 120. L’arbre de sortie 124 est lié en rotation avec l’organe de sortie rotatif 13. L'arbre de sortie comprend une ou plusieurs enclumes 125 définissant ici chacune deux surfaces de frappe 1250 ménagées sur deux côtés opposés. Ceci permet d’assurer des vissages comme des dévissages. Une seule surface de frappe pourra être mise en œuvre pour ne permettre d’assurer qu’un type d’opération de vissage ou dévissage.

Les marteaux 121 comprennent également deux surfaces de frappe 1210 qui sont prévues pour venir s’entrechoquer avec les surfaces de frappe 1250 correspondantes du carré de sortie. Tout comme pour le carré de sortie, les marteaux pourraient ne comprendre qu’une surface de frappe.

Chaque marteau comprend des passages 121 1 et 1212 permettant le passage des aiguilles 122. L’encoche 1212 s’étire pour former une glissière de sorte que chaque marteau est mobile par rapport à la cloche entre deux positions, à savoir : une position de désengagement dans laquelle la cage et les marteaux peuvent tourner autour du carré de sortie sans que les surface de frappe des marteaux ne viennent s’entrechoquer avec les surfaces de frappe du carré de sortie ; une position d’engagement dans laquelle les surface de frappe des marteaux peuvent venir s’entrechoquer avec les surfaces de frappe du carré de sortie.

De manière classique, la cage est entrainée en rotation par le moteur et emmagasine de l’énergie cinétique alors que les marteaux occupent leur position de dégagement ; du fait de la forme des marteaux et de l’arbre de sortie, les marteaux se placent dans leur position d’engagement ; lorsque la cage et les marteaux atteignent une position angulaire d’impact, du fait de leur placement dans la position d’engagement, les surfaces de frappe des marteaux entrent en contact avec les surface de frappe du carré de sortie et créent un impact de couple sur celui-ci si bien qu’un couple est transmis à l’arbre de sortie qui est entrainé en rotation ; du fait de leur forme, les marteaux prennent ensuite la position de désengagement et la cage peut alors tourner sans générer d’impact afin de réemmagasiner de l’énergie cinétique.

Plusieurs cycles s’enchaînement ainsi jusqu’à ce que l’assemblage soit convenablement serré ou desserré.

De manière générale, un mécanisme d’impact comprend : un élément ou volant d’inertie (ici la cage 120) ; des enclumes 125 (liées au carré de sortie 124) ; un dispositif de connexion mécanique entre le volant d’inertie et l’enclume (ici les marteaux 121 qui constituent des éléments mobiles comprenant des éléments de frappe).

Chaque marteau 121 comprend ici deux plaques latérales 1213 entre lesquelles se trouvent une plaque centrale 1214. Les plaques latérales 1213 sont solidarisées à la plaque centrale 1214 au moyen d’un élément d’amortissement 1215. Cet élément d’amortissement 1215 prend ici la forme d’une feuille. Il est réalisé en élastomère et appartient préférentiellement au groupe comprenant les caoutchoucs naturels ; les caoutchoucs synthétiques ; le néoprène ; le nitrile.

La plaque centrale 1214 de chaque marteau 121 comprend une réservation 1216 permettant le passage sans contact ées aiguilles 122 d’une plaque latérale 1213 à l’autre.

Les plaques latérales 1213 constituent ainsi une portion de liaison à la cage solidarisée, au moyen des éléments d’amortissement 1215, à la portion de frappe constituée par la plaque centrale 1214.

De ce fait, la plaque centrale 12147 n’est pas en contact direct avec les aiguilles 122. Seules les plaques latérales 1213 le sont.

A l’inverse, seule la plaque centrale 1214 est en contact avec l’arbre de sortie lors des impacts, les plaques latérales 1213 n’ayant pas de surface en contact. Ainsi, la transmission de l’impact aux aiguilles et a la cage se fait via les elements d’amortissement, ce qui limite fortement la transmission de l’énergie acoustique. De cette façon, on réduit les bruits occasionnés dès leur source.

6.2. Deuxième mode de réalisation : Crabot

On présente en relation avec les figures 8 et 9, un deuxième exemple d’une clé à choc selon l’invention mettant en œuvre un mécanisme d’impact de type à crabot.

Seules les principales différences entre les premier et deuxième modes de réalisation sont décrits ci-après.

Dans ce mode de réalisation, le mécanisme d’impact comprend une cloche 20 constituant l’élément d’inertie relié au moteur et une bague 21 comprenant l’élément de frappe muni de portions en saillie radiales 210 ayant des surfaces surface de frappe 211 aptes à venir s’entrechoquer contre les surfaces de frappe 1250 de l’arbre de sortie 124.

La bague 21 et la cloche 20 sont liées l’une à l’autre au moyen d’une élément d’amortissement 22. Celui-ci prend ici la forme d’une bague cylindrique en élastomère.

De manière classique, le fonctionnement du mécanisme de frappe à crabot est le suivant : la cloche estentrainée en rotation parle moteur et emmagasine de l’énergie cinétique au cours d’une phase d’accélération libre pendant laquelle les surfaces de frappe de la bague ne sont pas en contact avec les surfaces de frappe de l’arbre de sortie ; lorsque la cloche atteint une certaine position angulaire par rapport à l’arbre de sortie, le pilotage du moteur stoppe l’alimentation du moteur puis les surfaces de frappe de la bague entrent en contact avec celle de l’arbre de sortie ce qui crée un impact de couple sur celui-ci si bien qu’un couple est transmis à l’arbre de sortie qui est entrainé en rotation ; la cloche et le rotor du moteur « rebondissent », c’est-à-dire que puisque le moteur n’est plus alimenté, ils tournent en arrière jusqu’à atteindre une position arrière ; le moteur est alors réalimenté et entraine de nouveau la cloche.

Plusieurs cycles s’enchaînement ainsi jusqu’à ce que l’assemblage soit convenablement serré ou desserré.

Dans la mesure où la cloche 20 reliée au moteur et la bague 21 , qui comprend les surfaces de frappe entrant en collision avec l’arbre de sortie, sont séparées par l’élément d’amortissement 21 , l’énergie acoustique est absorbée au plus près des chocs, ce qui limite leur transmission aux pièces plus en aval et limite ainsi la propagation de bruit. 6.3. Troisième mode de réalisation : pin clutch

On présente en relation avec la figure 10, un deuxième exemple d’une clé à choc selon l’invention mettant en œuvre un mécanisme d’impact de type « pin clutch ».

Seules les principales différences entre les premier et deuxième modes de réalisation sont décrits ci-après.

Les organes mobiles par rapport à la cage et comportant les surfaces de frappe comprennent ici des axes 30 qui sont mobiles en translation suivant l’axe du moteur par rapport à la cage entre : une position de dégagement dans laquelle ils ne sont pas susceptibles d’entrer en collision avec les surface de frappe 1250 de l’arbre de sortie 124, et une positon d’engagement dans laquelle ils sont susceptibles d’entrée en contact avec les surfaces de frappe 1250 de l’arbre de sortie 124.

Chaque axe 30 comprend une portion de liaison 31 à la cage 120 et une portion de frappe 32 comprenant au moins une surface de frappe 320. Ces deux portions sont liées entre elles par un élément d’amortissement 33, la portion de frappe n’étant en contact avec la cage dans aucune des positions de l’axe.

De manière alternative ou en complément, les axes sont réalisés d’un seul tenant mais la cage comprend une portion de solidarisation 121 au rotor et une portion d’entrainement 122 des axes, à laquelle les axes sont liés de manière mobile entre leurs deux positions. Les deux portions de la cage sont solidarisées entre elles par l’élément d’amortissement 123.

6.4. Autres variantes

Le principe selon l’invention, qui consiste à interposer un élément d’amortissement entre la partie du mécanisme d’impact entrainée par le moteur et celle venant frapper contre l’arbre de sortie, peut-être mis en œuvre dans d’autres types de mécanismes d’impact comme notamment les rocking dogs, 2-jaws, spring loaded cam...