Brevet FR2518208A1 — publié le 19830617

La présente invention se rapporte à un dispositif pour convertir un mouvement rotatif en un mouvement linéai- re qui comprend un premier corps oblong, pourvu de fileta- ges qui s'étendent le long du corps, et un second corps rotatif coaxialement par rapport au premier corps, et ayant au moins deux rouleaux pourvus de cames engageant les file- tages du premier corps, ainsi lors de la rotation des corps l'un par rapport à l'autre, un corps se déplace par rapport à l'autre. Des dispositifs connus de la sorte ci-dessus appliquent le principe visécrou ou sont conçus avec une vis et écrou à billes Le premier dispositif mentionné est restreint de par son utilisation, du fait du-frotte- ment élevé et du développement thermique qu'il produit. Le dernier dispositif implique, du fait de sa conception de structure, que le mouvement linéaire soit relativement important par rapport au mouvement rotatif, c'est-à-dire que la possibilité de variation de rapport de transmission est limitée. Afin de contourner ces problèmes, on sait utili- ser des roues ou rouleaux librement rotatifs, supportés dans l'un des organes mobiles l'un par rapport à l'autre, et au moyen de nervures parallèles ou cames coopérant avec des filetages sur le second organe Par rotation, par exemple, de l'organe fileté, les roues ou rouleaux et les cames engagent les filetages ainsi l'organe pourvu des roues est déplacé Du fait q les cames suivent des cer- cles fermés, c'est-à-dire que chaque came est placée dans scnpropre plan, il est nécessaire que l'axe de laroue res- pective soit incliné sur un angle correspondant à l'angle d'engrènement du filetage ou, quand les axes des roues sont agencés parallèlement à l'axe de l'organe fileté, que les roues soient placées axialement décalées l'une par rapport à l'autre Cela implique des complications lors de lafabrication pour répondre aux conditions déjà élevées sur les tolérances précises, pour' que le dispo- sitif fonctionne de façon satisfaisante. Sur d'autres dispositifs connus, les roues ou rouleaux sont pourvus de filetages qui correspondent au filetage sur l'organe fileté Cependant, sur ces disposi- tifs, le problème-mis en cause avec les dispositifs ci- dessus décrits reste toujours posé,en effet les roues doivent être guidées et entraînées avec précision par l'or- gane fileté et en tout moment, elles doivent être en abou- tement contre les filetages et en engagement avec ceux-ci. Dès qu'il y a une certaine oblicité-entre les roues et la partie filetée, ou bien qu'une roue s'en dégage et ainsi donne lieu à des vitesses différentes des roues, le dispo- sitif se coince inévitablement. Pour pouvoir augmenter les forces transférées entre-les organes, et ainsi répondre aux forces accrues d'appui sur les roues, on sait entourer les roues ou rou- leaux d'un écrou, qui le long de sa partie intérieure,est pourvu de filetages engageant les roues, lesquels filetages ont le même angle d'engrènement que les filetages des roues afin d'empêcher les roues de se déplacer dans l'écrou Sur ce type de dispositif, on a réussi à synchroniser la rota- tion des roues les unes par rapport aux autres en munissant une extrémité de la roue respective d'une couronne dentée, qui vient en prise avec une couronne correspondante de l'écrou Même cette conception présente des inconvénients importants parce que du fait de la configuration relative- ment bloquée, les roues doivent coopérer avec l'organe fileté, la vis et l'écrou fileté, et parce qu' un mouvement relatif entre la vis et les roues ne peut être empêché. Il est par conséquent très difficile d'effectuer un auto- freinage du dispositif, c'est-à-dire que le dispositif, même à la charge maximum, s'arrêtera sans frein séparé. Du fait de la possibilité d'un mouvement relatif entrelavis et les roues, il est nécessaire, quand le dispositif a été amené à l'arrêt en une position extrême, de démonter tout le dispositif pour le remettre en ordre de marche. La présente invention permet d'éliminer les incon- vénients présentés par les mécanismes conventionnels du type ci-dessus, pour convertir un mouvement rotatif en un mouve- ment linéaire Selon l'invention, le premier corps du côté o les filetages sont placés est également pourvu de dents transversales aux filetages et dans la direction du 'mouve- ment et s'étendant sensiblement le long de tout le corps, et le rouleau respectif est pourvu de dents qui s'étendent transversalement à ses cames et dans la direction du mouve- ment, lesquelles dents correspondent aux dents du premier corps et sont prévues le long de tout le rouleau Par la présente invention on produit un dispositif qui ne coince pas quand il est amené à une butée extrême, qui peut être conçu pour un auto-freinage, et o le rapport de transmis- sion peut être relativement extensif dans le cadre de la structure de base du dispositif. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, c.ractér L-tiqoes, déils et avantages de celle-ci apparatrot plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uni- quement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe schématique longitudinale faite à travers un mode de réalisation du dispositif selon l'invention; la figure 2 montre la vis filetée comprise dans ce mode de réalisation et un rouleau coopérant avec la-vis; la figure 3 est une vue en-coupe partielle de la vis et du rouleau; la figure 4 est une coupe schématique d'un détail de ce mode de réalisation; la figure 5 est une vue en coupe faite suivant la ligne V-V de la figure 4, du détail selon la figure 4; la figure 6 montre schématiquement une autre conception d'engrenage entre la vis et le rouleau; la figure 7 est une vue en coupe schématique d'un autre mode de réalisation de l'invention; et la figure 8 est une vue en coupe partielle d'un autre mode-de réalisation de l'invention. La figure 1 montre un mode de réalisation de l'in- vention, qui comprend une vis 1 pourvue de filetages 2 Dans un logement 3 sont reçus plusieurs rouleaux ou roues 4, pourvus de filetages 5 opposés à la vis 1, et ayant le mê- me pas que celui de la vis La vis 1 est entraînée par un moteur électrique 6 qui est supporté rigidement dans un cylin- dre 7 Le boîtier 3 est connecté à une tige 8, qui peut recevoir la vis 1 et qui est supportée mobile dans des pa- liers 9 à l'extrémité du cylindre 7 La tige 8 est suppor- téecoulissante dans le cylindre par le pourtour du boi- tier A l'extrémité libre du cylindre 7 et de la tige 8- sont placés des oeillets 10 de montage Lors d'une mise en action du moteur électrique 6, et ainsi de la rotation de la vis 1, les rouleaux 4 roulent sur la vis 1 et, grâce à l'engagement des filetages, le manchon 3 et la tige 8 se déplacent par rapport au cylindre 7 Afin d'empêcher -un mouvement relatif-entre les filetages de la vis et les filetages des rouleaux, et d'empêcher ainsi les rouleaux du boîtier 3 de coincer quand le dispositif est déplacé contre une butée extrême, la vis 1 estpourvue sur toute sa longueur et au sommet du filetagede deux dents 11, que l'on peut plus particulièrement voir sur les figures 2 et 3. Le rouleau respectif 4 est pourvu entre ses filetages 5, c'est-à-dire au fond des filets, de dents correspondantes 12 Sur les figures 2 et 3, la vis 1 et un rouleau 4 sont illustrés comme étant séparés, mais à l'état monté, les rouleaux et la vis doivent être en engagement les uns avec les autres, par les filetages et les dents Cet état monté est schématiquement apparent sur les figures 4 et 5 o une vis 1 et cinq rouleaux 4 en engagement sont repré- sentés ( un seul rouleau est représenté) Comme cela est visible sur les figures 2 et 4, le rouleau respectif 4 a, à chaque extrémité, un tourillon 13 qui est pourvu d'un certain nombre de crêtes parallèles 14 de forme trapézol- dale Le bottier 3 est pourvu à chaque extrémité, d'une bride ou d'un épaississement 15 dirigé vers l'intérieur, avec une surface d'appui 16 faisant face vers l'intérieur, le long du pourtour interne de laquelle sont placées des gorges 17 correspondant aux crêtes 14 Comme cela est clai- rement apparent sur la figure 4, à l'état monté, le rou- leau respectif avec son pourtour fileté et denté, engage la surface extérieure filetée et dentée de la vis 1 contre laquelle il repose, et par ses tourillons axiaux 13, il re- pose contre la surface d'appui 16 du bottier 3, les crêtes 14 se déplaçant dans les gorges 17 Du fait que les cinq rouleaux sont axialement bloqués dans un plan commun sur le bottier d'appui 3 au moyen des crêtes 14 et des gorges 17, à chaque rouleau est assignée une position clairement définie le long du pourtour de la vis 1, au mode de réalisation représenté, à un cinquième de pas l'un de l'autre Aucun support d'appui n'est nécessaire pour main- tenir le pas. Comme les filets 2 de la vis et les filets 5 des rouleaux 4 sont de forme trapézoïdale, comme le montrent les figures 2 et 4, et comme les tourillons 13 sont pourvus des crêtes trapézoïdales 14 engageant les gorges correspon- dantes 17, il est possible de diminuer les forces radiales agissant pendant le fonctionnement du dispositif, et même de n'avoir que'des forces axiales afin d'empêcher ainsi des moments importants de flexion dans le bottier 3 En prévoyant sur les tourillons 13, un certain nombre de crê- tes 14, on obtient une surface d'appui relativement impor- tante qui subit les forces axiales En combinaison avec la surface relativement importante de contact que l'on obtient entre les filets de la vis 1 et des rouleaux 4 du fait de leur configuration trapézoïdale, il est possible d'obtenir totalement un tel frottement statique que le dispositif sera à auto-freinage L'agencement des tourillons 13 roulant librement le long de la surface d'appui 16 du b Qttier 3 implique qu'il soit possible, à un certain point, de faire varier rapidement le rapport de transmis- sion du dispositif en changeant le diamètre des tourillons 13 ( et-de la surface d'appui 16) tout en maintenant les variables restantes inchangées La formule pour le rapport total de transmission Ut peut être dérivée comme suit: Ut = S(n R + n P) _ S o N d 2 D 2 o S = pas (filet à droite et filet à gauche) de la vis 1 et du rouleau 4. d 2 = diamètre du tourillon 13 D 2 = diamètre de la surface d'appui 16 np= distance parcourue par le tourillon 13 par rapport au diamètre de la surface d'appui 16. n R= nombre de tours par le rouleau 4, par tour de la vis. Sur la figure 5 on peut-voir la façon dont les dents de la vis 1 et du rouleau 4 sont agencées sur les flancs du filet au lieu d'être à son sommet et respective- ment à son fond Sur la figure, les dents de la vis 1 et les dents du rouleau 4 sont désignées par 11 et respecti- vement 12 '. La figure 7 montre un dispositif selon l'invention, o la vis a été remplacée par un cylindre intérieurement fileté 19 qui est entraîné par un moteur à induction, dont le rotor 20 est rigidement connecté au cylindre 19, et-dont le stator avec des enroulements 21 est attaché à un manchon, qui supporte de façon-rotative le cylindre 19 dans les pa- liers 23 Une tige 24 mobile par rapport au cylindre 19, porte à une extrémité, les rouleaux montés rotatifs 4 entre deux supports 25 en forme de plaque Sur la figure 7, les rouleaux sont illustrés comme étant supportés sur des axes 26 attachés au Ksupports Comme on peut le voir par exemple sur la figure 4, les rouleaux 4, bien entendu, peuvent avoir des tourillons 13, auquel cas les supports ont la forme de disques circulaires qui sont attachés à la tige 24 et ont des surfaces périphériques d'appui pourvues de gorges, voir figure 8, de la même façon queles surfaces d'appui 16 ci-dessus ont des gorges 17. En utilisant des filets trapézoïdaux sur la vis (cylindre) et les rouleaux et entre les tourillons et les surfaces d'appui il est possible, comme on l'a mentionné de diminuer les forces radiales, en même tempscar la tolé- rance radiale n'est pas critique à la fabrication Il faut cependant faire remarquer qu'il n'est pas nécessaire selon l'invention d'utiliser des filets en trapèze,mais également d'autres types, par exemple des filets en V peuvent être utilisés. Les dents de la vis (cylindre) et du rouleau peu- vent de préférence être hélicoïdales, pour contribuer à un fonctionnement plus silencieux et à une addition de forces en direction axiale. Commele montre la figure 7, les rouleaux 4 peu- vent être supportés sur des axes, auquel cas les surfaces extrêmes des rouleaux et/ou des axes doivent reprendre les forces axiales Quand l'inconvénient d'avoir des rou- leaux de différentes dimensions dans un seul et unique dispositif peut être accepté, il est également possible dans le cadre de l'invention, de prévoir sur les rouleaux à la place des filets 5, des cames parallèles engageant les filets 2 de la vis (cylindre) Comme-dans le disposi- tif précédemment mentionné, les fonds entre les cames sont pourvus de dents Cependant, sur un tel dispositif, les cames d'un rouleau doivent être décalées par rapport aux cames de l'autre rouleau, c'est-à-dire que quand on uti- lise cinq rouleaux sur un filet avec une entrée du filetage, les cames d'un rouleau subséquent doivent être décalées d'un cinquième de partie du pas par rapport à un rouleau précédent. 18208 R E V E N D I C A T I O N S 1 Dispositif pour convertir un mouvement rotatif en un mouvement linéaire, comprenant un premier corps oblong pourvu de filetages qui s'étendent le long du corps, et un second corps rotatif coaxialement par rapport audit prémier corps et ayant au moins deux rouleaux pourvus de cames en- gageant les filetages dudit premier corps, ainsi lors de la rotation des corps l'un par rapport à l'autre, un corps est déplacé par rapport à l'autre, caractérisé en ce que le premier corps ( 1,19) du côté o les filetages ( 2) sont placés, est également pourvu de dents ( 11) qui sont trans- versales aux liletages et dans la direction du mouvement et s'étendant sensiblement le long de tout le corps, et le rouleau respectif ( 4) est pourvu de dents ( 12) qui s'éten- dent transversalement à ses cames ( 5) et dans la direction du mouvement, lesdites dents correspondant aux dents du premier corps et étant prévues le long de tout le rouleau. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier corps a la forme d'une vis ( 1) et les rouleaux ( 4) sont supportés par un boîtier ( 3) qui repose contre les extrémités des rouleaux. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le boîtier ( 3) comprend deux surfaces périphériques d'appui ( 16) qui sont tournées radialement vers l'intérieur et qui sont axialement séparées l'une de l'autre, et qui sont pourvues de gorges parallèles ( 17) et en ce que le rouleau respectif ( 4) est pourvu à chaque extrémité, d'un tourillon axial ( 13), qui présente des crêtes ( 14)correspondant aux gorges ( 17) de la surface respective d'appui ( 16). 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les gorges ( 17) et les crêtes ( 14) qui coopèrent ont une forme trapézoïdale. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que les cames ( 5) des rouleaux ( 4) sont formées de filets ( 5) dont le pas est égal et dont la rotation est opposée aux filets ( 2) du premier corps ( 1-) 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les filets coopérant ( 2,5) du premier corps ( 1) et des rouleaux ( 4) ont une forme trapézoïdale. 7 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que les dents ( 11) du premiercorps( 1)coet tes sommets du filetage, et les dents ( 12) du rouleau respectif ( 4) sont placées au fond entre les cames du rouleau. 8 Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que les dents sont des dents hélicoïdales. 9 Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 2 à 6, caractérisé en ce que les dents ( 11 ') du pre- mier organe ( 1) et les dents ( 12 ') du rouleau respectif ( 4) sont placées sur les flancs des filets. 10 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier corps a la forme d'un cy- lindre intérieurement fileté ( 19), et le rouleau respectif, à l'extrémité respective, repose par un tourillon axial con- tre une surface périphérique d'appui tournée vers l'extérieur qui est placée dans un support ( 27) en forme de disque, en ce que le tourillon et la surface d'appui respectifs sont pourvus de crêtes parallèles en engagement les unes avec les autres et les supports sont connectés à une tige ( 24) axialement mobile dans le cylindre ( 19).