Brevet FR2540849A1 — publié le 19840817

L'invention a pour objet un vérin électrique. L'objet de l'invention se rattache notamment au secteur tec nique des éléments et ensembles de technologie. I1 existe actuellement trois grandes classes de vérins T les vérins hydrauliques, les vérins pneumatiques et les vérins élec triques. Les vérins du type hydraulique et/ou pneumatique, nécessitent une transformation de l'énergie (groupe hydraulique, compresseur). I1 se produit des pertes de charges dans l'alimentation et les auxiliaires de commande sont coûteux. Les vérins électriques remédient à ces inconvénients mais sont d'un coût de fabrication élevé ce qui limite considérablement leur application. Généralement, la tige de ces vérins est solidaire d'une vis sans fin qui coopère avec un fourreau taraudé entraîné en rotation par le moteur électrique. La tige est bloquée en rotation pour être déplacée en translation. On conçoit donc que selon cette technologie, il est nécessaire que la vis ou le taraudage soit d'un longueur relativement importante pour permettre un déplacement suff sant de la tige. Il en résulte donc un usinage très coûteux. L'invention s'est fixée pour but, d'une manière particulièr ment simple et efficace, de réduire au maximum l'usinage, d'employe des matériaux peu coûteux, pour placer le vérin électrique à un niveau très compétitif au point de vue coût, sans altérer ses performances. Le faible coût de revient de ce vérin et le fait qu'il ne nécessite pas de transformation de l'énergie, font que ce produit est destiné à une grande diffusion tant auprès des particuliers que des industriels. Dans le domaine domestique, le vérin peut avantageusement, titre indicatif nullement limitatif - commander l'ouverture et le verrouillage automatique de portails, - commander l'ouverture de volets en fonction de l'éclairement ex térieur, - entrer dans la fabrication de jouets, - être utilisé comme cric pour automobile ou autre, - servir à l'assistance de personnes handicapées. Dans le domaine industriel, le vérin peut par exemple - commander des vannes de ventilation, - améliorer certains postes de travail tels que : soulever des pièces, déplacer des objets... - entrer dans la fabrication des robots manipulateurs comme organe de puissance, ainsi que dans les micro-mécanismes équipant ces appareils, - être utilisé dans l'enseignement technique comme manipulateur sé quentiel pour la dialect~ique, - devenir un outil essentiel dans l'automation en général. Dans ce but, le vérin électrique selon l'invention comprend au moins trois-profilés longitudinaux régulièrement répartis sur une circonférence en étant maintenus en position par un ou des moyens que présentent directement ou d'une manière rapportée lesdits profilés qui sont susceptibles de coopérer, par un agencement particulier, avec la denture d'au moins une vis sans fin engagée entre les profilés et solidaire de la ou des tiges du vérin immobilisée(s) en rotation ; les profilés étant montés libres en rotation avec une posi tion axial4eour ur être entraînés en rotation par de-s moyens appropriés en vue du déplacement linéaire en translation du ou des ensembles tige-vis. Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront de la suite de la description. Pour fixer l'objet de l'invention, sans toutefois le limite ter, dans les dessin' annexe La figure 1 est une vue en perspective du vérin dont les principaux éléments constitutifs sont montés séparés et en alignement de montage. La figure 2 est une vue en c-oupe longitudinale du vérin. La figure 3-est une vue en coupe transversale considérée selon la ligne 3-3 de la figure 2. La figure 4 est une vue en coupe transversale d'une variante de réalisation. La figure 5 est une vue partielle de face du vérin montrant un autre exemple d'entrainement en rotation du fourreau et des éléments profilés. La figure 6 est une vue en perspective d1une autre forme de réalisation du vérin dont les principaux éléments sont représentés séparés et en alignement de montage, La figure 7 est une vue en coupe longitudinale du vérin représentée figuré 6. La figure- 8 est une vué en coupe transversale considérée selon la ligne 8-8 de la figure 7-. Les figures 9 et 10 sont des vues en coupe transversale du vérin suivant d'autres variantes de réalisation. Les figures 11 et 12 sont des vues en coupe longitudinale c vérin montrant deux modes d'exécution du vérin équipé de deux ensembles tige-vis. Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant d'une manière non limitative en se référant aux exemples de réalisation des figures des dessins Le vérin selon l'invention comprend des profilés longitudinaux (2), une vis sans fin (3) solidaire d'une tige (4), l'ensem- ble étant monté entre deux flasques (5 et 6) pour être logé dans un carter de protection ou enveloppe (7), et entrainé en rotation par un moteur électrique l8) notamment. Dans la réalisation des figures 1, 2, 3 et 4, les profilés (2) sont convenablement positionnés dans un fourreau (1) monté libre en rotation, avec une position axiale fixe, à l'intérieur du carter (7). Par exemple, les deux extrémités du fourreau (1) sont solidaires des flasques (5 et 6) au moyen par exemple de tiges filetées (9 Chaque flasque présente axialement en débordement une portée circulaire de centrage (5a et 6a) susceptible de coopérer avec des palli (10 et 11) fixés aux deux extrémités du carter (7). La portée (5a) pt exemple est conformée en bout en (5b) pour être accouplée directement ou non au moteur (8) en vue de l'entrainement en rotation du fourreau (1). Ce fourreau (1) est de section transversale polygonale tell que triangulaire ou carrée. Les profilés (2) sont montés et pqsitio nés aux angles internes du fourreau (1) et s'étendent sur toute la longueur de ce dernier. Le montage des profilés (2) à l'intérieur d fourreau, peut s'effectuer d'une manière fixe (collage par exemple) ou d'une manière démontable. Selon l'invention, les profilés (2) sont destinés, par un agencement particulier (2a), à coopérer avec la denture (3a) de la vis sans fin (3). Pour cela, il convient tout d'abord que -les éléments (2) soient régulièrement répartis sur une circonférence. Il en résulte que le fourreau (1) doit être un polygone inscrit régulier tel qu'un carré (figure 3) ou un triangle équilatéral (figure 4), losange, hexagone, octogone, etc... D'une manière importante, les profilés (2) sont en matière matériau rigide ou semi-rigide, telle que matière plastique moulée de sections diverses : carrée, ronde, polygonale... Les arêtes inte nes des profilés (2) décrivent un cylindre dont le diamètré est égal, ou très sensiblement égal, au diamètre en fond de filet de la vis (3). Chacune de ces arêtes, sur la totalité de sa longueur, présente à intervalles réguliers des empreintes en creux (2a) susceptibles de coopérer avec les filets (3b) de la vis (3), après son engagement entre les profilés (2). Ces empreintes (2a) sont séparées d'un pas (p) égal au pas de la vis (3) (figure 2). D'une manière avantageuse, les empreintes (2a) sont obtenues directement au moulage des profilés (2). Comme indiqué précédemment, la vis sans fin (3) est solidaire par tout moyen connu et approprié de la tige (4) qui constitue la tige du vérin. Cette tige (4) est engagée à libre coulissement dans le flasque (6) et est bloquée en rotation par une section transversale méplate coopérant avec un alésage complémentaire établi dans l'épaisseur d'un manchon ou bague (12) positionné axialement au flasque (6) (figure 2). Il est bien évident que le blocage en rotation de la tige peut s'effectuer par d'autres moyens qu'une section méplate : section polygonale, cannelures... Les tiges filetées (9) ou autres relient solidairement les deux flasques (5 et 6) en assurant ainsi l'accouplement du fourreau (1) et des éléments profilés (2). On souligne que les flasques peuver présenter des moyens d'indexation et/ou de positionnement du fourreat (1). On conçoit donc que lorsque le fourreau est entraîné en rotation avec les profilés (2), ces derniers par leurs creusures (2a) coopérant avec les filets de la vis 1tendent à entraîner en rotation l'ensemble vis-tige (4) mais, étant donné que la dite tige est immobilisée en rotation, il se produit un déplacement axial linéaire de l'ensemble vis-tige. L'entraînement en rotation du fourreau (1) et conséquemment des éléments profilés (2), s'effectue au moyen du moteur électrique (8) qui peut être à courant alternatif monophasé ou à courant conti- nu, et dans les deux cas, à double sens de marche pour autoriser la sortie ou le retrait de la tige. Le moteur (8) peut être couplé directement en bout et en alignement axial de la portée (5a) du flash que (5). La vitesse du moteur peut dans ce cas de figure être régulée par un variateur de vitesse électronique autorisant une fourchette de O à 100 %. Ou bien comme le montre la figure 5, le moteur (8) peut être monté fixement sur le côté du carter de protection (7) et entraîner le flasque (5) par un système d'engrenages (13 - 14) par exemple. Dans une autre réalisation, le fourreau (1) est supprimé, les profilés longitudinaux sont dans ce cas maintenus en position par un ou des moyens que présentent directement ou d'une manière rapportée lesdits profilés. Comme le montrent les figures 6, 7 et 8, les profilés (2) 9 trous présentent à chacune de leurs extrémités des portees/filetées par exemple (2c) susceptibles de -coopérer avec des parties complémentai res (5a et 6a) que présentent les flasques (5 et 6). Des écrous (15 assurent l'assemblage. Comme dans la réalisation précédente, les profilés (2) sont en nombre variable et sont régulièrement répartis sur une circonférence en combinaison avec les flasques supports (5 et 6) (figure 8). La vis sans fin (3) et la tige sont engagées entr les profilés (2) et coopèrent avec les agencements en creux (2a) des dits profilés. Le principe de fonctionnement est le même que précédemment. Dans les réalisations des figures 9 et 10, les éléments pro filés (2) présentent directement des agencements permettant leur auto-assemblage et positionnement. Les éléments (2) sont obtenus pa exemple directement par moulage et sont formés par des profilés (2d auto assemblables par tous moyens connus et appropriés. A la figure 19 les profilés (2d) sont constitu-és par deux coquilles demi-circulaires pré-sentant des parties en saillie (2e) convenablement positionnées et dans lesquelles sont ménagées les empreintes en creux (2a) destinées à coopérer avec la denture de la vis sans fin (3). A la figure 9, les profilés (2d) sont constitués par deux U disposés en regara et assemblés par leurs ailes verticales. Chaqt angle interne présente longitudinalement au moulage, un bossage éq ré (2f) dont l'arrête forme à intervalles réguliers les empreintes E creux (2a) susceptibles de coopérer avec les filets de la vis (3). On voit que selon ces deux exemples de réalisation, les prc lés (2d) font directement office de fourreau, de section ronde ou carrée, pour coopérer avec les organes d'entralnement en rotation. Les caractéristiques technologiques spécifiques du vérin selon l'invention, permettent d'une manière particulièrement avantageuse, d'équiper ledit vérin de deux tiges (figures 11 et 12). Dans la réalisation montrée figure 11, deux ensembles vis sans fin (16 et 17) - tiges (18 - 19), sont montés tete-bêche entre les éléments profilés et dentés (2) comme indiqué précédemment. Le vis (16 et 17) sont disposées très sensiblement dans la partie médiane des profilés (2) et sont de pas opposes. Les tiges (18 et 19) sont axialement opposées et sont bloquées en rotation. Il en résulte donc que lorsque l'ensemble des profilés (2) sont entraînés en rotation par le moteur, les tiges (18 et19) sont déplacées en translation dans deux sens opposés correspondant aux pas inverses des vis (16 et 17). Dans ce mode d'exécution, les profilés (2) sont entraînés en rotation par un système de pignons (20), le moteur étant par exemple fixé sur le côté du carter de protection (7). Dans la réalisation illustrée figure 12, deux ensembles vis (21 et 22) - tiges (23 et 24) sont montés entre les éléments profilés (2) , de sorte que les dites tiges débordent du même côté. A cet effet, les vis (21) et tige (23) sont creuses pour permettre l'engagement et le libre coulissement de la tige (24) solidaire de la vis (22). Les vis (21 et 22) ont des pas de longueur différente dans un rapport de 1 à 2 n-otamment, pour autoriser un déplacement en translation des deux tiges (23 et 24) selon deux vitesses linéaires différentes, lors de l'entraînement en rotation des profilés (2). Comme dans les réalisations précédentes, la tige (23) est immobilisée en rotation, de meme que la tige (24) qui par exemple a une section transversale méplate ou polygonale coopérant avec un alésage de section complémentaire de la tige (23). Il est bien évident que selon l'invention, le vérin peut être exécuté en toutes dimensions selon les applications. spécifiques recherchées. Dans le cas ou. les éléments profilés (2) ne sont pas logés dans un fourreau positonneur rigide, lesdits éléments peuvent être sollicités et prendre un très grand rayon de courbure. Les avantages du vérin ressortent bien de la description, en particulier on souligne et on rappelle Par rapport aux vérins hydrauliques et pneumatiques - il ne nécessite pas de transformation de'l'énergie (pas de groupe hydraulique ou de compresseur) - pas de perte de charge dans l'alimentation et donc pas de limite de longueur de cette alimentation - les auxiliaires de commande, relais et câbles électriques, sont peu coûteux en opposition aux vannes et éléments de tuyauterie. - Facilité de règlage pour la vitesse d'avance de la tige, ainsi que pour la course de celle-ci. Par rapport aux vérins électriques - Le coût de fabrication très inférieur puisque la plupart des pièces sont réalisées par moulage, il n'y a pas d'usinage particulier. - La course du vérin a peu d'incidence sur le prix. Enfin, on note - La possibilité de miniaturiser le vérin afin de l'introduire dan le secteur de la micromécanique - La possibilité d'adaptation du plus grand nombre de moteurs électriques existants avec double sens de rotation - La possibilité de l'équiper de deux tiges L'invention ne se limite aucunement à celui de ses mc des d'application non plus qu'à ceux des modes-de réalisation de SE diverse-s parties ayant plus spécialement été indiquées ; elle en en brasse au contraire toutes les variantes. Par exemple, les profilés (2) peuvent être exécutés dans différentes matières, telles que : acier, laiton, aluminium-, bois, stratifié;.. L'entrainement en rotation du fourreau et/ou des profilés peut s'effectuer éventuellement par un moyen mécanique quc conque. Le nombre de fileta de la vis est variable et fonction des applications spécifiques recherchés. REVENDICATIONS -1- Vérin dont la tige est déplace en translation au moyen d'un moteur électrique notamment, caractérisé en ce qu'il comprend au moins trois profilés longitudinaux (2) r-égulièrement répartis sur une circonférence en étant maintenus en position par un ou des moyens que présentent directement ou d'une manière rapportée lesdits profilés (2) qui sont -susceptibles de coopérer par un agencement particulier, avec la denture (3a) d'au moins une vis sans fin (3) engagée entre les profilés (2) et solidaire de la ou des tiges du vérin immobilisée(s) en rotation ; les profilés étant montés libres en rotation fixe avec une position axiale/pour être entraînés en rotation par des moyens appropriés en vue du déplacement linéaire en translation du ou des ensembles tige-vis. -2- Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que les profilés (2) sont en matière ou matériau rigide ou semi-rigide et sont circonscrits à un cercle de diamètre égal ou très sensiblement égal au diamètre à fond de filets de lavis (3), chacun desdits profilés (2) présentant à intervalles réguliers, sur la totalité de leur longueur, des empreintes en creux (2a) susceptibles de coopérer avec les filets (3b) de la vis, lesdites empreintes étant espacées d'un pas égal ou multiple de la longueur du pas de la vis. -3- Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que les profilés (2) sont montés entre des-flasques (5 et 6) entraînés en rotation, lesdits profilés (2) y étant positionnés fixement en délimitant les sommets d'un polygone régulier tel que carré, triangle équilatéral... -4--Vérin selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu l'ensemble des profilés (2) et des flasques (5 et 6) sont logés à l'intérieur d'un organe de protection ou enveloppe (7). -5- Vérin selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les profilés (2) sont montés d'une manière fixe sur toute la longueur des angles internes d'un fourreau (1) de section transversale polygonale, ledit fourreau étant solidaire des flasques (5 et 6). -6- Vérin selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caracté risé en ce que les éléments profilés (2) présentent directement des agencements permettant leur autoassemblage et positionnement. -7- Vérin selon la revendication 6, caractérisé en ce que les éléments (?) sont formés par des profilés autoassemblables présentant intérieurement, sur toute leur longueur, des parties en saillie qui sont équipées d'empreintes en ereux destinées à coopérer avec la de ture de la vis sans fin. -8- Vérin selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est équipé de deux ensembles vis sans fin - tiges montés en coopération entre les profilés (2)-. -9- Vérin selon la revendication 8, caractérisé en ce que deux ensembles vis sans fin (16 et 17) - tiges (18 et 19), sont montés têt bêche entre les profilés (2), les vis (16 et 17) étant positionnées très sensiblement dans la partie médiane des profilés et sont de pas opposés, les tiges (18 et 19) étant axialement opposées et bloquées en rotation de sorte que les tiges sont déplacées en translation dans deux sens opposés lors de l'entrainement en rotation des profilés par un système de pignons accouplés au moteur. -10- Vérin selon la revendication 8, caractérisé en ce que deux ensembles vis (21 et 22) - tiges (23 et 24) sont montés entre les élé ments profilés (2), de sorte que lesdites tiges-débordent du meme côté ; les vis (21) et tige (23) sont creuses pour l'engagement et le libre coulissement de la tige (24) solidaire de la vis (22), lesdites vis (21 et 22) ayant des pas de longueur différente pour autoriser, lors de ltentralnement en rotation des profilés (2), le placement en translation des deux tiges (23 et 24) selon deux vites ses linéaires différentes.