WO2007039601A1 - Embout de vissage et de serrage d'un element de fixation d'un organe tubulaire sur un support, et dispositif de vissage correspondant - Google Patents
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Definitions
- Screwing and tightening end of a fastener element of a tubular member on a support, and corresponding screwing device Screwing and tightening end of a fastener element of a tubular member on a support, and corresponding screwing device.
- the field of the invention is that of industrial equipment. More specifically, the invention relates to a tip and a screwing technique of a fastener member of a tubular member.
- the invention is particularly, but not exclusively, intended for screwing internal combustion engine injectors.
- injectors comprise a pipe generally having, at each of its ends, fastening elements, such as nuts, and which are free to rotate around the ends of the pipe.
- the nuts are screwed using a pneumatic clamp on which is mounted a nozzle.
- This tip is mounted on the angle head of the screwdriver and includes a housing extending in a plane perpendicular to the axis of rotation of the corner head.
- the free end of the endpiece has a screwing bushing having a housing which is open, on the one hand radially to allow the passage of the feed pipe of the injection and, on the other hand, axially downwards to allow the introduction of the male upper part of the nut which is received in the female housing complementary shape of the sleeve.
- the casing incorporates a gear cascade arranged in such a way that the rotary drive axis of the driving head, on the one hand, and the axis of rotation of the screwing bushing, on the other hand, are two parallel axes, separated by the housing.
- the gear cascade has a variable efficiency in terms of transmission of motions.
- This final tightening is then operated in a second time, with the aid of a second tool consisting of an electric clamping machine provided with a split sleeve connected by a rollbar to the drive square of the head of the clamp.
- this tool comprises a tip comprising a drive head and a clamping sleeve connected by an intermediate body
- the stroke of the intermediate body therefore involves the abutment thereof on either side of the injection pipe and the implementation of means for measuring the angle traveled by the body.
- the invention particularly aims to overcome the disadvantages of the prior art.
- the invention aims to provide a tool that allows the screwing and tightening of a fastener member of a tubular member on a support in a reduced time compared to the prior art.
- the invention also aims to provide such a tool that allows the screwing and tightening with a single tool.
- the invention also aims to provide such a tool that allows the screwing and tightening with a single tool in a single operation and continuously.
- Another object of the invention is to provide such a tool that is simple in design, easy to implement and inexpensive to produce.
- a screwdriver bit of a fastener element of a tubular member on a support comprising a drive head and a clamping bush intended to cooperate with said fastener element, said bushing having a slot forming a passage for said tubular member, said drive head and said bushing being substantially coaxial and connected by an intermediate body at least partially offset with respect to the axis of rotation of said drive head and said bushing, characterized in that said intermediate body comprises transmission means with reduction of a rotational movement of said drive head to said bushing, said nozzle comprising means for controlling a tightening torque transmitted by said sleeve.
- the transmission means of the rotational movement of the drive head to the socket allow to perform the screwing while the intermediate body is fixed, while ensuring the coaxiality between the drive head and the sleeve.
- these transmission means implemented in the intermediate body can be designed to ensure good accuracy. This provides a tip having a satisfactory accuracy to achieve an effective and adjusted tightening under control.
- the performance error applies to 100% of the torque measured by the sensor, whereas in this case, this error applies to a fraction of the torque measured, fraction as much lower as the reduction ratio is high.
- said transmission means comprise a first stage cooperating with said drive head and a second stage cooperating with said bushing, at least one of said first or second stage preferably comprising means for reducing said rotational movement.
- said reduction between said drive head and said bushing is about 1/9, each of said first or second preferably comprising reduction means of about 1/3.
- the lower the reduction ratio the lower the error applied to the measured torque.
- the multiplicative factor between the tightening torque and the measured torque varies by approximately 1.6% against 10% with a reference. conventional axis.
- the reduction ratio of 1/3 on each floor makes it easy to maintain coaxiality between the drive head and the bushing.
- the output gear having a radial opening for the passage of the injector tube, it is expected that it is driven by two gears. When one of the two gears passes through the radial opening, the other continues to drive the output gear (this implies that there is not necessarily equal reduction ratios between the top tier and the bottom).
- said intermediate body comprises a casing inside which said transmission means are mounted, said casing extending inside said drive head, coaxially with it.
- said control means preferably comprise at least one torque sensor mounted on said housing, inside said drive head.
- the device comprises shock absorption means that can be exerted on said intermediate body.
- said shock absorbing means preferably comprise at least one needle cage interposed between said housing and said drive head.
- the invention also has a screwing device equipped with a screwdriver bit of a fastener element of a tubular member on a support, comprising a drive head and a clamping sleeve intended to cooperate with said fixing element.
- said bushing having a slot forming a passage for said tubular member, said driving head and said bushing being substantially coaxial and connected by an intermediate body at least partially offset from the axis of rotation of said driving head and said bushing, characterized in that said intermediate body comprises transmission means with reduction of a rotational movement of said drive head to said bushing, said bit comprising means for controlling a tightening torque transmitted by said bushing .
- FIG. 1 is a view of a screwing device equipped with a screwdriver bit according to the invention
- FIG. 2 is a view of a tabular member of the type of those whose screwing is ensured by means of a screwing device equipped with a screwdriver bit according to the invention.
- a screwing device equipped with a nozzle according to the invention is used for fixing a tabular member such as an injector pressurized fuel internal combustion engine.
- Such fuel injectors have at least at their ends a fastening element, such as a nut 1 which is integral with a pipe 2, intended to be screwed on the cylinder head of the engine, and which is rotatably mounted around the end of the pipe 2.
- a fastening element such as a nut 1 which is integral with a pipe 2, intended to be screwed on the cylinder head of the engine, and which is rotatably mounted around the end of the pipe 2.
- the device according to the invention illustrated in FIG. 1 comprises a socket 3 having a housing which is open, on the one hand radially to allow the passage of the supply pipe of the injector and, on the other hand, axially towards the bottom to allow the introduction of the male upper part of the nut which is received in the female housing complementary shape of the sleeve.
- the device also comprises a driving head 4 coupled to the bush 3 by an intermediate body 5.
- the driving head 4 and the bushing are coaxial and the body 5 comprises a connecting part offset with respect to the rotation of the driving head 4 of the sleeve 3.
- transmission means integrated in the intermediate body rotate together the drive head 4 and the sleeve 3 and allow to perform a tightening with a controlled torque.
- the intermediate body 5 incorporates two transmission stages: a first stage comprising a pinion 51 carried by the end of a shaft 52 and cooperating with a pinion 41 carried by the shaft 42 the driving head 4; a second stage comprising a pinion 53 carried by the other end of the shaft 52 and cooperating with the sleeve 3.
- the reduction ratio between the pinion 51 and the pinion 41, as well as that between the pinion 53 and the socket is 1/3, providing an overall reduction ratio between the driving head 4 and the socket 3 of 1/9.
- the intermediate body 5 comprises a casing 54 in which are integrated the sleeve 3, the pinions 51, 53 and the shaft 52, and the pinion 41 of the drive head.
- Torque control means applied to the socket are measured on the housing 54, a torque sensor being mounted on the extension 541 of the housing.
- a needle cage 7 is interposed between the extension 541 of the casing and the wall 43 of the drive head, this cage to absorb any shocks likely to be exerted on the intermediate body 5.
- the split bushing is provided with a device for reindexing (not shown) the opening so that, after tightening and releasing the bushing of the nut, the reverse rotation is actuated and the bushing stops in a position such that its opening allows the passage of the tube to clear the clamp.
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Abstract
L'invention a pour objet un embout de vissage d'un élément de fixation (1) d'un organe tubulaire (2) sur un support, comprenant une tête d'entraînement (4) et une douille (3) de serrage destinée à coopérer avec ledit élément de fixation (1), ladite douille (3) présentant une fente formant passage pour ledit organe tubulaire, (2) ladite tête d'entraînement (4) et ladite douille (3) étant sensiblement coaxiales et reliées par un corps intermédiaire (5) décalé au moins partiellement par rapport à l'axe de rot ation de ladite tête d'entraînement (4) et de ladite douille (3), caractérisé en ce que ledit corps intermédiaire (5) comprend des moyens de transmission avec réduction d'un mouvement de rotation de ladite tête d'entraînement (4) à ladite douille (3), ledit embout comprenant des moyens de contrôle d'un couple de serrage transmis par ladite douille (3).
Description
Embout de vissage et de serrage d'un élément de fixation d'un organe tubulaire sur un support, et dispositif de vissage correspondant.
Le domaine de l'invention est celui de l'outillage industriel. Plus précisément, l'invention concerne un embout et une technique de vissage d'un élément de fixation d'un organe tubulaire.
L'invention est en particulier, mais non exclusivement, destinée au vissage des injecteurs de moteur à combustion interne.
Ces injecteurs comprennent un tuyau présentant généralement, à chacune de ses extrémités, des éléments de fixation, tels que des écrous, et qui sont libres en rotation autour des extrémités du tuyau.
Actuellement, pour assurer la fixation des injecteurs, on utilise successivement deux outillages.
Dans un premier temps, les écrous sont vissés à l'aide d'une serreuse pneumatique sur laquelle est monté un embout. Cet embout est monté sur la tête d'angle de la visseuse et comprend un carter s'étendant dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation de la tête d'angle. L'extrémité libre de l'embout présente une douille de vissage comportant un logement qui est ouvert, d'une part radialement pour permettre le passage du tuyau d'alimentation de l'injection et, d'autre part, axialement vers le bas pour permettre l'introduction de la partie supérieure mâle de l'écrou qui est reçu dans le logement femelle de forme complémentaire de la douille.
Le carter intègre une cascade d'engrenages agencés de telle sorte que l'axe d'entraînement en rotation de la tête d'entraînement, d'une part, et l'axe de rotation de la douille du vissage, d'autre part, soient deux axes parallèles, séparés par le carter.
La cascade d'engrenages présente un rendement variable en termes de transmission des mouvements moteurs.
En conséquence, le vissage, lors de cette première phase, est effectué avec un niveau de couple faible, l'embout de l'outillage tel que décrit
précédemment ne permettant pas une précision suffisante pour effectuer le serrage final des écrous d'injecteurs.
Ce serrage final est donc opéré dans un second temps, à l'aide d'un second outillage constitué d'une serreuse électrique munie d'une douille fendue liée par un arceau au carré d'entraînement de la tête de la serreuse.
Plus précisément, cet outillage comprend un embout comprenant une tête d'entraînement et une douille de serrage reliées par un corps intermédiaire
(l'arceau), la tête d'entraînement et la douille étant coaxiales et le corps intermédiaire étant décalé axialement par rapport à la tête d'entraînement et à la douille.
Avec ce type d'outillage, le serrage doit être effectué sur une course angulaire inférieure à 360° du fait de la présence du tuyau de l'injecteur qui forme obstacle à la rotation du corps intermédiaire.
La course du corps intermédiaire implique donc la mise en butée de celui- ci de part et d'autre du tuyau de l'injection et la mise en œuvre de moyens de mesure de l'angle parcouru par le corps.
Or, le contact entre l'arceau et le tube d'injecteur ne doit pas avoir lieu, ceci pour deux raisons : la précision en serait perturbée et il y a un risque de détériorer le tube d'injecteur. En tout état de cause, le vissage et le serrage des écrous d'injecteurs présentent un inconvénient majeur : il nécessitent le recours à deux outils distincts, ce qui, en pratique, se manifeste par des pertes de temps, des coûts d'outillage, des lourdeurs logistiques...
L'invention a notamment pour objectif de pallier les inconvénients de l'art antérieur.
Plus précisément, l'invention a pour objectif de proposer un outillage qui permette de réaliser le vissage et le serrage d'un élément de fixation d'un organe tubulaire sur un support en un temps réduit comparé à l'art antérieur.
L'invention a également pour objectif de fournir un tel outillage qui permette de réaliser le vissage et le serrage avec un seul outil.
L'invention a aussi pour objectif de fournir un tel outillage qui permette de réaliser le vissage et le serrage avec un seul outil en une seule opération et de façon continue.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel outillage qui soit simple de conception, facile à mettre en œuvre et peu coûteux à réaliser.
Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à l'invention qui a pour objet un embout de vissage d'un élément de fixation d'un organe tubulaire sur un support, comprenant une tête d'entraînement et une douille de serrage destinée à coopérer avec ledit élément de fixation, ladite douille présentant une fente formant passage pour ledit organe tubulaire, ladite tête d'entraînement et ladite douille étant sensiblement coaxiales et reliées par un corps intermédiaire décalé au moins partiellement par rapport à l'axe de rotation de ladite tête d'entraînement et de ladite douille, caractérisé en ce que ledit corps intermédiaire comprend des moyens de transmission avec réduction d'un mouvement de rotation de ladite tête d'entraînement à ladite douille, ledit embout comprenant des moyens de contrôle d'un couple de serrage transmis par ladite douille.
De cette façon, on obtient un outil pour effectuer le vissage et le serrage de l'élément de fixation d'un organe tubulaire, tel qu'un écrou d'injection. En effet, les moyens de transmission du mouvement de rotation de la tête d'entraînement à la douille, permettent d'effectuer le vissage tandis que le corps intermédiaire est fixe, tout en assurant la coaxialité entre la tête d'entraînement et la douille.
De plus, comme cela va apparaître plus clairement par la suite, ces moyens de transmission mis en œuvre dans le corps intermédiaire peuvent être conçus de façon à assurer une bonne précision. On obtient ainsi un embout présentant une précision satisfaisante pour permettre de réaliser un serrage efficace et ajusté, sous contrôle.
En effet, du fait de la réduction interne au renvoi d'axe, le couple mesuré est :
Couple capteur = Couple serrage - Couple moteur
= Couple serrage x (l-l/(Ratio réduction x rendement))
Or, dans le cas d'un renvoi d'axe classique, l'erreur liée au rendement s'applique à 100% du couple mesuré par le capteur, tandis que dans le cas présent, cette erreur s'applique à une fraction du couple mesuré, fraction d'autant plus faible que le ratio de réduction est élevé.
Selon une solution avantageuse, lesdits moyens de transmission comprennent un premier étage coopérant avec ladite tête d'entraînement et un deuxième étage coopérant avec ladite douille, au moins un desdits premier ou deuxième étage comprenant préférentiellement des moyens de réduction dudit mouvement de rotation.
Selon un mode de réalisation préféré, ladite réduction entre ladite tête d'entraînement et ladite douille est d'environ 1/9, chacun desdits premiers ou deuxième comprenant préférentiellement des moyens de réduction d'environ 1/3. Comme déjà mentionné, plus le ratio de réduction est faible, plus l'erreur appliquée au couple mesuré est faible. Ainsi, avec un ratio de 1/9, si le rendement des moyens de transmission varie entre 85% et 95%, le facteur multiplicatif entre couple de serrage et le couple mesuré varie d'environ 1,6 % contre 10 % avec un renvoi d'axe classique. En outre, le rapport de réduction de 1/3 à chaque étage permet de conserver aisément la coaxialité entre la tête d'entraînement et la douille.
L'engrenage de sortie comportant une ouverture radiale pour le passage du tube d'injecteur, il est prévu qu'il soit entraîné par deux pignons. Lorsque l'un des deux pignons passe dans l'ouverture radiale, l'autre continue à entraîner l'engrenage de sortie (ceci implique qu'il n'y a pas nécessairement égalité des ratios de réduction entre l'étage du haut et celui du bas).
Selon une solution avantageuse, ledit corps intermédiaire comprend un carter à l'intérieur duquel sont montés lesdits moyens de transmission, ledit carter se prolongeant à l'intérieur de ladite tête d'entraînement, de façon coaxiale à celle-ci.
Dans ce cas, lesdits moyens de contrôle comprennent préférentiellement au moins un capteur de couple monté sur ledit carter, à l'intérieur de ladite tête d'entraînement.
Selon une solution avantageuse, le dispositif comprend des moyens d'absorption de chocs susceptibles de s'exercer sur ledit corps intermédiaire.
Ainsi on peut limiter voire supprimer les erreurs de mesure du couple de serrage lorsque l'appui de la douille sur l'élément de fixation ne s'exerce pas coaxialement à la douille du fait d'éventuels chocs.
Dans ce cas, lesdits moyens d'absorption de chocs comprennent préférentiellement au moins une cage à aiguilles intercalée entre ledit carter et ladite tête d'entraînement.
L'invention a également un dispositif de vissage équipé d'un embout de vissage d'un élément de fixation d'un organe tubulaire sur un support, comprenant une tête d'entraînement et une douille de serrage destinée à coopérer avec ledit élément de fixation, ladite douille présentant une fente formant passage pour ledit organe tubulaire, ladite tête d'entraînement et ladite douille étant sensiblement coaxiales et reliées par un corps intermédiaire décalé au moins partiellement par rapport à l'axe de rotation de ladite tête d'entraînement et de ladite douille, caractérisé en ce que ledit corps intermédiaire comprend des moyens de transmission avec réduction d'un mouvement de rotation de ladite tête d'entraînement à ladite douille, ledit embout comprenant des moyens de contrôle d'un couple de serrage transmis par ladite douille.
D'autres caractéristiques et avantage de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
- la figure 1 est une vue d'un dispositif de vissage équipé d'un embout de vissage selon l'invention ;
la figure 2 est une vue d'un organe tabulaire du type de ceux dont on assure le vissage à l'aide d'un dispositif de vissage équipé d'un embout de vissage selon l'invention.
En référence à la figure 2, un dispositif de vissage équipé d'un embout selon l'invention est utilisé pour la fixation d'un organe tabulaire tel qu'un injecteur en carburant sous pression de moteur à combustion interne.
De tels injecteurs en carburant présentent au moins au niveau de leurs extrémités un élément de fixation, tel qu'un écrou 1 qui est solidaire d'un tuyau 2, destiné à être vissé sur la culasse du moteur, et qui est monté libre en rotation autour de l'extrémité du tuyau 2.
Le dispositif selon l'invention illustré par la figure 1 comprend une douille 3 présentant un logement qui est ouvert, d'une part radialement pour permettre le passage du tuyau d'alimentation de l'injecteur et, d'autre part, axialement vers le bas pour permettre l'introduction de la partie supérieure mâle de l'écrou qui est reçue dans le logement femelle de forme complémentaire de la douille.
Le dispositif comprend également une tête d'entraînement 4 couplée 2 à la douille 3 par un corps intermédiaire 5. La tête d'entraînement 4 et la douille sont coaxiales et le corps 5 comprend une partie de liaison décalée par rapport à l'axe de rotation de la tête d'entraînement 4 de la douille 3.
Selon le principe de l'invention, des moyens de transmission intégrés au corps intermédiaire rendent solidaires en rotation la tête d'entraînement 4 et la douille 3 et permettent d'opérer un serrage avec un couple contrôlé.
Pour ce faire, selon le présent mode de réalisation, le corps intermédiaire 5 intègre deux étages de transmission : un premier étage comprenant un pignon 51 porté par l'extrémité d'un arbre 52 et coopérant avec un pignon 41 porté par l'arbre 42 de la tête d'entraînement 4 ; un deuxième étage comprenant un pignon 53 porté par l'autre extrémité de l'arbre 52 et coopérant avec la douille 3.
Préférentiellement, le rapport de réduction entre le pignon 51 et le pignon 41, ainsi que celui entre le pignon 53 et la douille, est de 1/3, assurant un rapport de réduction global entre la tête d'entraînement 4 et la douille 3 de 1/9.
Bien entendu, d'autres rapports de réduction, peuvent être mis en œuvre dans d'autres modes de réalisation envisageables, ayant déjà été précisé que plus le rapport de réduction est élevé, plus le dispositif est précis.
Tel que cela apparaît, le corps intermédiaire 5 comprend un carter 54 dans lequel sont intégrés la douille 3, les pignons 51, 53 et l'arbre 52, ainsi que le pignon 41 de la tête d'entraînement. Des moyens de contrôle du couple de serrage appliquée sur la douille sont mesurés sur le carter 54, un capteur de couple étant monté sur le prolongement 541 du carter.
De plus, selon le présent mode de réalisation, une cage à aiguilles 7 est intercalée entre le prolongement 541 du carter et la paroi 43 de la tête d'entraînement, cette cage permettant d'absorber d'éventuels chocs susceptibles de s'exercer sur le corps intermédiaire 5.
On note par ailleurs que, de façon connue en soi, la douille fendue est munie d'un dispositif de réindexage (non représenté) de l'ouverture de telle sorte que, après serrage, et dégagement de la douille de l'écrou, la rotation inverse est actionnée et la douille s'arrête dans une position telle que son ouverture permette le passage du tube pour dégager la serreuse.
Claims
1. Embout de vissage d'un élément de fixation (1) d'un organe tubulaire (2) sur un support, comprenant une tête d'entraînement (4) et une douille (3) de serrage destinée à coopérer avec ledit élément de fixation (1), ladite douille (3) présentant une fente formant passage pour ledit organe tubulaire, (2) ladite tête d'entraînement (4) et ladite douille (3) étant sensiblement coaxiales et reliées par un corps intermédiaire (5) décalé au moins partiellement par rapport à l'axe de rotation de ladite tête d'entraînement (4) et de ladite douille (3), caractérisé en ce que ledit corps intermédiaire (5) comprend des moyens de transmission avec réduction d'un mouvement de rotation de ladite tête d'entraînement (4) à ladite douille (3), ledit embout comprenant des moyens de contrôle d'un couple de serrage transmis par ladite douille (3).
2. Embout de vissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de transmission comprennent un premier étage coopérant avec ladite tête d'entraînement (4) et un deuxième étage coopérant avec ladite douille (3).
3. Embout de vissage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins un desdits premier ou deuxième étage comprend des moyens de réduction dudit mouvement de rotation.
4. Embout de vissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite réduction entre ladite tête d'entraînement (4) et ladite douille (3) est d'environ 1/9.
5. Embout de vissage selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que chacun desdits premier ou deuxième étage comprend des moyens de réduction d'environ 1/3.
6. Embout de vissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit corps intermédiaire (5) comprend un carter (54) à l'intérieur duquel sont montés lesdits moyens de transmission, ledit carter se prolongeant à l'intérieur de ladite tête d'entraînement (4), de façon coaxiale à celle-ci.
7. Embout de vissage selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle comprennent au moins un capteur de couple (6) monté sur ledit carter (54), à l'intérieur de ladite tête d'entraînement (4).
8. Embout de vissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'absorption de chocs susceptibles de s'exercer sur ledit corps intermédiaire (5).
9. Embout de vissage selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens d'absorption de chocs comprennent au moins une cage à aiguilles (7) intercalée entre ledit carter (54) et ladite tête d'entraînement (4).
10. Dispositif de vissage équipé d'un embout de vissage d'un élément de fixation (1) d'un organe tubulaire (2) sur un support, comprenant une tête d'entraînement (4) et une douille (3) de serrage destinée à coopérer avec ledit élément de fixation (1), ladite douille (3) présentant une fente formant passage pour ledit organe tubulaire, ladite tête d'entraînement et ladite douille étant sensiblement coaxiales et reliées par un corps intermédiaire (5) décalé au moins partiellement par rapport à l'axe de rotation de ladite tête d'entraînement (4) et de ladite douille (3), caractérisé en ce que ledit corps intermédiaire (5) comprend des moyens de transmission avec réduction d'un mouvement de rotation de ladite tête d'entraînement (4) à ladite douille (3), ledit embout comprenant des moyens de contrôle d'un couple de serrage transmis par ladite douille (3).
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2891487B1 (fr) | 2007-11-30 |
| FR2891487A1 (fr) | 2007-04-06 |
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