FR2584330A1

FR2584330A1 - NEW DYNAMOMETRIC TIGHTENING WRENCH OF THE TYPE WITH DEFORMING BENDING ELEMENTS

Info

Publication number: FR2584330A1
Application number: FR8510267A
Authority: FR
Inventors: Michel Burreler
Original assignee: RENAULT ETS G
Current assignee: RENAULT ETS G
Priority date: 1985-07-02
Filing date: 1985-07-02
Publication date: 1987-01-09
Anticipated expiration: 2005-07-02
Also published as: EP0229801A1; JPS63502335A; FR2584330B1; WO1987000109A1; EP0229801B1

Abstract

Spanner intended to provide an accurate measurement without any risk of error of the clamping torque by cancelling out the parasite effects of an inversion torque which may be introduced by the operator as a result of the way the effort is exerted on the spanner handle and by making the measurement of the torque which has been reached independent of the position of the origin of the force on the spanner. The two front and rear extremity elements (1 and 2) of the spanner are interconnected by means of intermediate articulated (10) or flexible (1f) elements, one of them transmitting the force exerted to the handle, at the same location on the extremity (3a) of the spring steel flexion deforming element (3) inscribed without any play between said intermediate elements; the traction and compression efforts to which the intermediate elements are subjected are exerted according to action lines xy and x'y' converging to a point O situated on the rotation axis of the assembly member without generating any torque or parasite effects on said deforming element.

Description

La pressente invention concerne les outils de serrage utilisés dans le domaine d'assemblage par vissage, permettant de contrôler le couple de serrage soit au cours de l'opération d'assemblage, soit à tout moment sur un organe d'assemblage déjà serré. The present invention relates to the tightening tools used in the field of assembly by screwing, making it possible to control the tightening torque either during the assembly operation, or at any time on an already tightened assembly member.

Les moyens de contrôle du couple de serrage actuellement utilisés consistent soit dans des clés dynanométriques; soit dans des capteurs. C'est ainsi qu'il existe actuellement trois types de des dynanométriques - les clés à lecture directe, - les clés à déclenchement, - les clés à éléments déformants de flexion. The means of checking the tightening torque currently used consist of either torque wrenches; either in sensors. This is how there are currently three types of dynanometric - direct reading keys, - trigger keys, - keys with bending deforming elements.

Dans les des à lecture directe, une aiguille se déplace devant un cadran gradué sous l'effet du couple exercé par l'opérateur, le déplacement de ladite aiguille étant proportionnel à ce couple, le retour au point zéro s'effectuant dès la cessation de l'effort de serrage. Ce type de clé n'apporte pas la précision désirée en raison des erreurs d'appréciation de la position de l'aiguille par rapport au cadran au moment où l'opérateur exerce l'effort nécessaire au serrage. In direct reading desks, a needle moves in front of a graduated dial under the effect of the torque exerted by the operator, the movement of said needle being proportional to this torque, the return to zero point being effected as soon as the the clamping force. This type of key does not provide the desired precision due to errors in the assessment of the position of the needle relative to the dial when the operator exerts the force required for tightening.

Les clés dites à déclenchement sont particulièrement destinées à parachever ou retoucher un assemblage pour lequel un couple minimum de serrage des organes de liaison est exigé ; à cet effet, elles sont réglées à une valeur de couple déterminée par avance dit couple de déclenchement, au-delà duquel la clé n'a plus d'action sur l'organe de liaison : elle ne donne de ce fait aucune indication de contrôle du taux de serrage réel. The so-called trigger keys are particularly intended to complete or touch up an assembly for which a minimum tightening torque of the connecting members is required; for this purpose, they are adjusted to a torque value determined in advance, called the tripping torque, beyond which the key has no action on the connecting member: it therefore gives no indication of control. the actual tightening rate.

Les clés à éléments déformants de flexion se composent d'une façon générale de trois éléments principaux - une partie d'extrémité sur laquelle s'adaptent les outils de serrage proprement dits, douille ou clé plate par exemple, - une seconde partie d'extrémité constituant la poignée sur laquelle s'exerce la force de serrage, - une partie centrale reliant les deux parties d'extrémité ou manche, dans laquelle s inscrit l'élément déformant ou corps d'épreuve sur lequel sont collées des jauges électriques d'extensométrie. Keys with bending deformation elements generally consist of three main elements - an end part to which the tightening tools themselves fit, socket or spanner for example, - a second end part constituting the handle on which the clamping force is exerted, - a central part connecting the two end parts or handle, in which the deforming element or test body is inscribed on which electrical strain gauges are glued .

Les clés de ce type actuellement utilisées, ont pour principal inconvénient d'exiger une position rigoureuse et immuable de la main en un point précis sur la poignée, toute position différente de la force d'application le long du manche provoquant immanquablement une erreur de lecture. The main disadvantage of the keys of this type currently used is that they require a rigid and immutable position of the hand at a precise point on the handle, any position different from the force of application along the handle inevitably causing a reading error. .

D'autre part, cette erreur de lecture peut également être provoquée par un couple de torsion appliqué malencontreusement par l'opérateur sur le manche comme celui résultant de la position du pouce en appui sur une génératrice de la poignée, les autres doigts jointifs enserrant le diamètre de la poignée ; ce couple bien que n'ayant aucun effet sur le couple de serrage de l'assemblage peut avoir une influence sur la valeur affichée.On the other hand, this reading error can also be caused by a torque applied inadvertently by the operator to the handle like that resulting from the position of the thumb resting on a generator of the handle, the other joined fingers enclosing the handle diameter; this torque, although having no effect on the tightening torque of the assembly, can have an influence on the displayed value.

La clé, suivant l'invention, a pour but d'assurer une mesure de couple de serrage précise sans risque d'erreur quels que soient la position de la main de l'opérateur sur le manche de l'outil et le couple de torsion exercé malencontreusement par celui-ci. The purpose of the wrench according to the invention is to ensure a precise tightening torque measurement without risk of error whatever the position of the operator's hand on the handle of the tool and the torque. inadvertently exercised by it.

La clé, objet de l'invention, est constituée comme les clés du même type des trois éléments précédemment énumé rés, lesquels se différencient toutefois par les caracteristiques suivantes - l'extrémité avant destinée à recevoir l'outil, clé à fourche ou à douille. Celui-ci est réalisé selon un embout de caractère interchangeable dont la queue s'ajuste dans un usinage prévu à cet effet dans ladite extrémité avant de la clé, cet usinage étant assorti d'une lame de ressort assurant un encliquetage et d'une butée arrière, l'ensemble concourant à assurer une position précise et invariable de l'extrémité avant de la clé par rapport à l'axe de rotation de l'organe d'assemblage, vis ou boulon, cette disposition garantissant la précision de la clé, - la partie arrière est reliée à la partie avant par un système articulé de deux biellettes, chacune desquelles est montée pivotante par ses extrémités dans une chape latérale prévue sur les pièces avant et arrière. Les axes d'articu lation de biellettes sont disposés d'une façon telle que le prolongement de la droite joignant les axes d'une même biellette passe par l'axe de l'élément d'assemblage à serrer ; selon une telle disposition, la force exercée par l'opérateur sur la poignée se transmet toujours par l'intermédiaire d'une des biellettes, au même endroit sur l'élément déformant, - l'élément déformant encastré par une de ses extrémités dans la partie avant, et situé entre les deux biellettes, comporte à son extrémité libre un roulement d'axe vertical sur la bague extérieure duquel s'exerce le contact des biellettes ; ce mode de montage a pour avantage de supprimer les forces de frottement et d'assurer avec précision et de façon constante le joint d'application de la force sur l'extrémité de l'élément déformant ; de plus, il garantit une remise au zéro systématique du système ainsi que sa parfaite réversibilité. De plus, tous les axes d'articulation sont montés sur douille à aiguilles supprimant ainsi tout risque d'effort résiduel sur l'élément déformant après avoir relaché l'effort sur le manche de la clé. The key, object of the invention, is made up like the keys of the same type of the three elements previously enumerated res, which differ however by the following characteristics - the front end intended to receive the tool, open-end or socket wrench . This is made according to an interchangeable tip whose tail adjusts in a machining provided for this purpose in said front end of the key, this machining being accompanied by a spring leaf ensuring a snap-fastening and a stop rear, the assembly contributing to ensuring a precise and invariable position of the front end of the key relative to the axis of rotation of the assembly member, screw or bolt, this arrangement guaranteeing the precision of the key, - The rear part is connected to the front part by an articulated system of two rods, each of which is pivotally mounted by its ends in a side yoke provided on the front and rear parts. The articulation axes of the rods are arranged in such a way that the extension of the straight line joining the axes of the same rod passes through the axis of the assembly element to be tightened; according to such an arrangement, the force exerted by the operator on the handle is always transmitted via one of the connecting rods, at the same place on the deforming element, - the deforming element embedded by one of its ends in the front part, and located between the two links, comprises at its free end a bearing with a vertical axis on the outer ring of which the contact of the links is exerted; this mounting method has the advantage of eliminating the frictional forces and of ensuring precisely and constantly the joint for applying the force on the end of the deforming element; moreover, it guarantees a systematic reset of the system as well as its perfect reversibility. In addition, all the hinge pins are mounted on a needle bushing, thus eliminating any risk of residual force on the deforming element after having released the force on the handle of the key.

Les dessins annexés illustrent, à titre d'exemple, non limitatif, un mode de réalisation d'une cle conforme à la présente invention. Dans ceux-ci - la figure 1 illustre schématiquement le couple de basculement engendré par la position des doigts de l'opérateur sur le manche de la clé, - la figure 2 représente la distance à laquelle s'exerce l'effort de serrage par rapport à l'axe de rotation de l'organe d'assemblage, - la figure 3 représente une vue en coupe partielle en élévation d'une clé selon l'invention, - les figures 4 et 5 représentent la clé en vues de dessus-coupe par l'axe. The accompanying drawings illustrate, by way of nonlimiting example, an embodiment of a key in accordance with the present invention. In these - Figure 1 schematically illustrates the tilting torque generated by the position of the operator's fingers on the handle of the key, - Figure 2 shows the distance at which the clamping force is exerted with respect to to the axis of rotation of the assembly member, - Figure 3 shows a partial sectional elevation view of a key according to the invention, - Figures 4 and 5 show the key in top-section views by the axis.

Tel que représenté en figure 1, au cours de la prise en main de l'outil de serrage par I'opérateur, devant exercer une force de traction, celui-ci applique le plus souvent, à l'aide de son pouce une réaction lui permettant de mieux contrôleur son effort, laquelle engendre entre le pouce et les doigts de la main un couple de basculement. Par ailleurs, cette force de traction F n'est pas toujours transmise à l'outil au même endroit sur le manche, la distance D étant variable (figure 2). I1 s'en suit dans les différents types de clé actuellement utilisés des erreurs de mesure, l'opérateur pouvant provoquer une déformation de l'élément sensible sans exercer un couple sur l'élément à serrer. As shown in FIG. 1, during the gripping of the tightening tool by the operator, having to exert a tensile force, the latter most often applies a reaction, using his thumb allowing better control of its effort, which generates between the thumb and fingers of the hand a tilting torque. Furthermore, this tensile force F is not always transmitted to the tool at the same location on the handle, the distance D being variable (FIG. 2). I1 follows in the different types of key currently used measurement errors, the operator can cause deformation of the sensitive element without exerting a torque on the element to be tightened.

Selon les figures 3, 4 et 5, la clé se compose d'un élément d'extrémité avant 1 ou porte outil, d'un élément d'extrémité arrière 2 constituant la poignée et d'une partie intermédiaire 3 correspondant à ltélément déformant de flexion. According to Figures 3, 4 and 5, the key consists of a front end element 1 or tool holder, a rear end element 2 constituting the handle and an intermediate part 3 corresponding to the deforming element of bending.

L'élément avant 1 comporte à son extrémité un usinage la dans lequel s'ajuste sans jeu la queue de l'outil 4 : la liaison est stabilisée par un dispositif du type à encliquetage constitue d'une lame d'acier à ressort 5 logée dans l'usinage la. L'outil vient en fin de mise en place, en appui sur une butee 6 qui détermine d'une façon précise la position de l'extrémité avant de la clé à une distance invariable L de l'axe de rotation de ltorgane d'assemblage. The front element 1 has a machining at its end in which the tail of the tool 4 adjusts without play: the connection is stabilized by a device of the snap-on type consisting of a spring steel blade 5 housed in the machining. The tool comes at the end of installation, resting on a stop 6 which precisely determines the position of the front end of the key at an invariable distance L from the axis of rotation of the assembly member. .

L'élément avant 1 comporte à son autre extrémité opposée à l'outil un logement lb dans lequel s'encastre sans jeu l'élément déformant 3, la liaison des deux parties étant complétée par la mise en place d'une goupille 7. Cette même extrémité de ltélément avant 1 comporte deux chapes latérales lc munies chacune d'axe d'articulation 8 perpendiculaire au plan dans lequel s'exerce l'effort de serrage.The front element 1 has, at its other end opposite the tool, a housing 1b in which the deforming element 3 fits without play, the connection of the two parts being completed by the installation of a pin 7. This same end of the front element 1 comprises two lateral yokes lc each provided with a hinge axis 8 perpendicular to the plane in which the clamping force is exerted.

L'élément arrière 2 est constitué de deux éléments d'axe commun : une pièce 2a formant poignee alésée sur toute sa longueur et une pièce 2b s'ajustant dans l'alésage de la poignée, laquelle pièce 2b comporte à l'extrémité opposée à la poignée deux chapes latérales 2c munies chacune d'un axe d'articulation 9 perpendiculaire au plan dans lequel s exerce l'effort de serrage. La pièce 2b est également alésée sur toute sa longueur. The rear element 2 consists of two elements with a common axis: a part 2a forming a handle bored over its entire length and a part 2b fitting into the bore of the handle, which part 2b has at the end opposite to the handle two lateral yokes 2c each provided with a hinge pin 9 perpendicular to the plane in which s the clamping force is exerted. The part 2b is also bored over its entire length.

Les éléments avant 1 et arrière 2 sont reliés entre eux au moyen d'un jeu de deux biellettes latérales 10 reliant chacune les axes 8 et 9 des chapes respectives lc et 2c desdits éléments 1 et 2, situés d'un même côté de l'axe longitudinal de la clé, lesdites biellettes étant disposées dans le plan dans lequel s'exerce l'effort de serrage. La longueur des biellettes 10 et ltécartement transversal des deux axes 8 ainsi que celui des deux axes 9 sont tels que les deux droites XY et X'Y' passant chacune par un axe 9 et un axe 8 situés d'un même côté de l'axe de la clé convergent en un point O situé sur l'axe de rotation de l'organe d'assemblage à serrer (figure 5). The front 1 and rear 2 elements are interconnected by means of a set of two lateral links 10 each connecting the axes 8 and 9 of the respective yokes lc and 2c of said elements 1 and 2, located on the same side of the longitudinal axis of the key, said links being arranged in the plane in which the tightening force is exerted. The length of the links 10 and the transverse spacing of the two axes 8 as well as that of the two axes 9 are such that the two straight lines XY and X'Y 'each passing through an axis 9 and an axis 8 located on the same side of the axis of the key converge at a point O located on the axis of rotation of the assembly member to be tightened (Figure 5).

L'élément déformant 3 réalisé en acier à ressort comporte en-dehors de sa zone d'encastrement dans la pièce 1 une extrémité libre 3a de section rectangulaire disposée de façon telle que la plus grande dimension soit perpendiculaire au plan contenant les biellettes. La partie 3a comporte à son extrémité un roulement d'axe vertical 11 dont le diamètre s'inscrit sans jeu entre les extrémités des biellettes 10 sensiblement au niveau des axes 9, créant ainsi les points de contact des biellettes sur l'élément déformant. The deforming element 3 made of spring steel has, outside its embedding zone in the part 1, a free end 3a of rectangular section arranged so that the largest dimension is perpendicular to the plane containing the rods. Part 3a comprises at its end a bearing with a vertical axis 11, the diameter of which fits without play between the ends of the links 10 substantially at the level of the axes 9, thus creating the points of contact of the links on the deforming element.

Les axes d'articulation 8 et 9 sont montés sur douilles à aiguilles : l'ensemble de ces dispositions permet d'éviter la présence de tout effort résiduel sur l'élément déformant apres serrage. Sur cet élément sont collées quatre jauges de contrainte 12 autocompensées en température pour l'acier utilisé ; elles sont disposées de telle manière que le signal délivré soit proportionnel à la flexion de l'élément ces jauges sont reliées à un connecteur 13 situé à l'extre- mité libre de la poignée 2a au moyen de câbles 14 traversant les alésages des pièces 2a et 2b. La clé est raccordée à un coffret électronique de mesure de couple. L'ensemble des organes de liaison des parties avant 1 et arriere 2j c'est-àdire des biellettes 10, ainsi que l'élément déformant 3, son roulement d'extrémité et les jauges de contrainte sont logés dans un carter protecteur 15 s'ajustant sur la pièce 2b.The hinge pins 8 and 9 are mounted on needle sleeves: all of these provisions makes it possible to avoid the presence of any residual force on the deforming element after tightening. On this element are bonded four temperature self-compensated strain gauges 12 for the steel used; they are arranged so that the signal delivered is proportional to the flexion of the element these gauges are connected to a connector 13 located at the free end of the handle 2a by means of cables 14 passing through the bores of the parts 2a and 2b. The key is connected to an electronic torque measurement unit. All of the connecting members of the front 1 and rear 2j parts, that is to say the rods 10, as well as the deforming element 3, its end bearing and the strain gauges are housed in a protective casing 15 s' adjusting on piece 2b.

La clé, objet de l'invention, peut être utilisée dans tous les cas d'assemblage par vissage, comme moyen de contrôle du serrage au moment de l'assemblage ou de contrôle sur un assemblage déjà serré. The key, object of the invention, can be used in all cases of assembly by screwing, as a means of controlling the tightening at the time of assembly or of checking on an already tight assembly.

Claims

- CLAIMS

1.- Tightening wrench for assembly elements by screwing, of the dynanometric wrench type with bending deforming element comprising a front end element receiving the tightening tools, a rear end element comprising a handle on which is exerted the action of the tightening force, these two elements being connected by an intermediate piece in which the deforming element is housed, said key being intended to ensure an accurate and error-free measurement of the tightening torque by canceling the parasitic effects of a reversal torque which can be introduced by the operator by the way of exerting the force on the handle of the key and by making the measurement of the torque reached independent of the position of the point of application of the force on the key, characterized in that the two front (1) and rear (2) end elements are connected together by means of articulated links (10), the force exerted on the handle (2a) of the key by the operator transmitted by one connecting rods (10) in. same place on the deforming bending element (3) in spring steel 6 'inscribing without play between said links, the tensile and compressive forces to which said links are subjected, acting along lines of action (XY and X 'Y') converging at a point (O) located on the axis of rotation of the assembly member without causing torque, or parasitic effect on said deforming element.

2. Dynanometric tightening wrench according to claim 1, characterized in that the front end element (1) comprises a machining (la) in which the tail of the tool (4) adjusts without play being stabilized by a device of the latching type consisting of a spring steel blade (5) housed in the machining (la), the tool coming to the end of positioning in abutment on a stop (6) of so as to precisely determine the position of the front end of the key at an invariable distance (L) from the axis of rotation of the assembly member.

3.- Dynanometric tightening wrench according to

Claims 1 and 2 taken together, characterized in that the front end element (1) has, at its end opposite the tool, a housing (lb) in which the flexural deformation element (3) fits without play.

4. Dynanometric tightening wrench according to claims 1, 2 and 3, taken together, characterized in that the front end element comprises at its end opposite to the tool and each located symmetrically on either side of the longitudinal axis of the key two lateral yokes (lc) whose articulation axis (8) is perpendicular to the plane in which the tightening force is exerted.

5.- dynanometric tightening wrench according to claim 1, characterized in that the rear end element (2) consists of a part (2a) forming a handle in the bore of which a part (2b) adjusts ) comprising at the end opposite to the handle and each located symmetrically on either side of the longitudinal axis of the key two lateral yokes (2c) whose axis of articulation (9) is perpendicular to the plane in which the clamping force is exerted.

6. Dynanometric tightening wrench according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the lateral links (10) connecting the axes (8 and 9) of the yokes (lc and 2c) of the end elements (1 and 2) located on the same side of the longitudinal axis of the key, are arranged in the plane in which the clamping force is exerted.

7. Dynanometric tightening key according to claim 6, characterized in that the length of the rods (10) and the transverse spacing of the two articulation axes (8) of the yokes (lc) as well as the transverse spacing of the two articulation axes (9) of the yokes (2c) are such that the straight lines (XY) and (X'Y ') each passing through an axis (9) and an axis (8) located on the same side with respect to the axis of the key, converging at a point (O) located on the axis of rotation of the assembly member.

8. Dynanometric tightening wrench according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the bending deforming element (3) embedded in the front end element (1) of the key has a free end (3a) of rectangular section arranged so that its largest dimension is perpendicular to the plane containing the rods (10), the end of this part (3a) carrying a bearing with vertical axis (11) whose diameter s 'registered without play between the ends of the rods (10) substantially at the level of the articulation axes (9) of the yokes (2c) of the rear end element (2) of the key.

9. Dynanometric tightening wrench according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it comprises, bonded to the bending deforming element (3) four strain gauges (12) self-compensated in temperature for the steel used, arranged in such a way that the signal delivered is proportional to the bending of the element (3), which gauges are connected by means of cables (14) to a connector (13) ensuring the connection of the key to a box torque measurement electronics.