Brevet FR2577645A1 — publié le 19860822

Transmission à vis L'invention se rapporte à une transmission à vis, de préférence pour mécanismes de rattrapage de jeu auto- matiques, comprenant un filetage extérieur, en particulier disposé sur une broche filetée, et un filetage intérieur, en particulier disposé dans un écrou. Une transmission à vis de ce type est connue par la demande de brevet allemand 2 030 260 et est de préférence utilisée pour la transformation d'un mouvement rotatif en un mouvement linéaire. Moyennant une grandeur appropriée du pas du filetage, cette transmission à vis peut aussi être utilisée dans le sens contraire, à savoir pour la production d'un mouvement rotatif à partir d'un mouvement linéaire. Au lieu du mode de réalisation à pas simple, un mode de réali- sation à filets multiples est aussi possible, ce qui permet d'obtenir des pas plus hauts pour une même capacité de charge. Le filetage est par exemple réalisé sous la forme d'un filetage trapézoïdal. Il en résulte des flancs de filets de surface relativement grande lui conférant une grande capacité de charge. En cas de contrainte axiale on s'efforce d'obtenir une charge si possible répartie sur toute la longueur du filetage, c'est-à-dire que le filetage de la broche et celui de l'écrou doivent être fabriqués avec des tolérances extrêmement faibles. Pour ne pas avoir à fabriquer avec une précision extrême des filetages de toutes les dimensions et éviter un appariement individuel, la broche dans de nombreux cas présente un faible jeu axial par rapport à l'écrou, si bien qu'en cas de contrainte purement axiale, il se forme une petite fente entre les flancs non chargés du filetage. En cas de contrainte axiale inversée, la fente apparaît sur les autres flancs des filetages extérieur et intérieur. A l'état non chargé ou en cas de contrainte radiale, par contre, les deux flancs des filets du filetage intérieur viennent au contact de ceux du filetage extérieur en un endroit correspondant de la périphéiie du filet. La transmission vis connue est réalisée de manière que dans ce cas il subsiste dans la zone des flancs chargés du filetage un interstice relativement grand entre la surface du sommet du filet du filetage extérieur et le fond de la gorge du filetage intérieur. Dans les conditions de charge normales, la transmission à vis connue fonctionne sans encombre. En cas de répartition complexe de la charge il peut toutefois arriver que l'écrou prenne une position inclinée ou soit basculé par rapport à la broche. Ce cas limite, précisément avec les transmissions à vis à jeu axial et par conséquent radial, a des conséquences facheuses pour le fonctionnement, notamment si à partir du mouvement linéaire de l'écrou on veut obtenir une rotation de la broche ou si inversement à partir du mouvement linéaire de la broche on veut obtenir une rotation de l'écrou. La position inclinée réduit à un minimum la surface portante et il subsiste uniquement un contact linéairevoire ponctuel>extrêmement petit au niveau de deux zones d'arêtes opposées radialement/axialement "flanc du filet-surface du sommet du filet" du filetage extérieur de la broche filetée avec la surface partielle correspondante du filetage intérieur de l'écrou. Dans presque tous les cas, cette position inclinée provoque un coincement avec légère déformation des surfaces de contact. Une rotation relative entre l'écrou et la broche n'est que très difficilement possible dans ce cas, voire impossible. Dans l'exemple cité de la transformation d'un mouvement linéaire en mouvement rotatif, il se produit un autoblocage qui ne permet plus un déplacement. La position inclinde doit donc être tout d'abord rectifiée pour assurer un fonction- nement impeccable. L'objet de l'invention est par conséquent de mettre au point une transmission à vis du type précité qui permette un fonctionnement suffisamment facile, même en cas de positionleirxnée entre l'écrou et la broche filetée. Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait aue les deux filetages sont réalisés de manière qu'en cas d' inc linaison de l'un par rapport à l'autre, les points ou sections de contact absorbant la charge de bascule nnt se trouvent exclusivement placés sur la surface du sommet du filet des zones intéressées d'au moins un filetage et qu'en cas de charge radiale dirigée dans le même sens, les deux filetages présentent entre eux un petit ou aucun jeu axial et qu'alors les sections de contact intéressées de la surface du sommet du filet de l'un des Uletage soient en contact des sections correspondantes du fond de la gorge de l'autre f iletage. La charge de basculement est ainsi supportée par des surfaces partielles qui sont avantageusement disposées sensiblement perpendiculairement au sens de la charge. Un coincement n'est ainsi plus possible. Pour assurer un fonctionnement facile, il n'est pas nécessaire en pareil cas que les flancs des filets restent hors de contact. Ici aussi un contact peut avoir lieu et il suffit de veiller à ce qu'aucune composante de force provoquée par l'effort de basculement ne se produise dans la zone des flancs des filets. Comme la transmission à vis selon l'invention ne peut plus se ooincer même sous charge de basculement, un mouvement de rotation n'offre aucune difficulté même en cas d 'inclinaison maximale possible entre l'écrou et la broche-filetée. Grâce à cet avantage, la transmission à vis à pas de filetaqe relativement petit, c'est-à-dire à rapport de démultiplication relativement grand"trajet/vitessede rotations" peut aussi être utilisée pour la transformation mouvement linéaire-mouvement rotatif". La transmission à vis selon l'invention peut avantageusement être utilisée pour des dispositifs auto- matiques de rattrapage de jeu, dans lesquels il s'agit de compenser les différences de longueur provoquées par des phénomènes d'usure. Cela s'applique par exemple aux dispositifs concernant les freins ou les valves. Selon une autre particularité de l'invention, le filetage est un filetage trapézoïdal. Dans ce cas, on peut utiliser la capacité de charge élevée connue de ce type de filetage. Les caractéristiques selon l'invention de ce type de filetage font qu'en cas de position inclinée la surface du sommet du filet dans la zone-de transition avec le flanc de celui-ci vient au contact du fond correspondant de la gorge, en absorbant de la sorte la charge de basculement. Dans un exemple de réalisation préféré de l'invention, les zones de transition entre la surface du sommet du filet et les deux flancs sont arrondies avec un rayon qui est supérieur au quart du pas du filetage. L'arrondi assure une adaptation douce de la zone de tran- sition "surface du sommet du filet-flanc du filet" au fond de la gorge et une meilleure répartition de la charge de basculement. Comme la zone de transition voisine avec l'autre flanc est également arrondie, on obtient précisé- ment avec un filetage trapézoidal un pivotement en douceur et sans accrochage de la zone intéressée du filet dans la gorge du filetage. L'arrondi a par ailleurs d'autres effets: du fait de la position inclinée des filetages l'un par rapport à l'autre, le profil du filet intéressé pivote dans la gorge de manière que la diagonale du profil rem- plisse de plus en plus la largeur de la gorge. L'arrondi optimise cette influence géométrique défavorable, si bien que le jeu axial des filetages l'un par rapport à l'autre peut être réduit. L'arrondi permet en pareil cas une in elinaison non entravée sans coincement du profil dans la gorge du filetage. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, la surface du sommet du filet est formée par une surface arrondie dans le sens axial ou bien la surface du sommet du filet est formée par une surface partant des flancs du filet et arrondie avec un rayon de 0,2 à 0,5 fois la valeur du pas du filetage. La surface arrondie du sommet du filet touche en pareil cas dans la zone médiane le fond de la gorge de l'élément opposé. L'inclinaison desfiletagesl'un par rapport à l'autre s'effectue ainsi sans à-coups et en douceur dans toute la zone possible sous charge de bascule- ment. Dans un autre exemple de réalisation de l'invention, la surface du sommet du filet et/ou les zones des arêtes des deux filetages sont arrondies. Bien qu'un arrondi du file- tage intérieur en particulier dans les modes de réalisation de petites dimensions soit relativement difficile à réaliser par les techniques de fabrication, cette caractéristique selon l'invention permet d'optimiser encore la solution préconisée par la présente invention. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description de modes de réalisation pris comme exemples, mais non limitatifs, et illustrés par le dessin annexé, sur lequel: la figure 1 représente une coupe longitudinale partielle d'une transmission à vis; la figure 2 représente à une échelle agrandie une coupe longitudinale des filets extérieurs gauche et droit selon la figure 1 en cas de charge radiale dirigée dans le même sens; les figures 3, 4, 5 représentent respectivement une coupe longitudinale du filet inférieur gauche et du filet supérieur droit selon la figure 1 en cas de position inclinée de la broche filetée sous charge de basculement, la figure 3 représentant un profil du filet avec zones de transition arrondies, la figure 4 un profil de filet avec surface du sommet du filet et zones de transition arrondies et la figure 5 un profil de filet avec arrondi partant des flancs du filet. La transmission à vis illustrée à la figure 1 comprend une broche filetée 1 et un écrou 2 qui sont tous deux raccordés par un filetage 3 sensiblement trapézoïdal. Le filetage intérieur 3 de l'écrou 2 et le filetage exté- rieur 3 de la broche filetée 1 sont mutuellement accordés de façon à engendrer un jeu aussi bien axial que radial. Si, comme représenté, la broche filetée 1 est soumise à une force axiale F vis-à-vis de l'écrou 2, les flancs inclinés 5 du filetage provoquent un centrage de telle sorte qu'au moins en théorieil se forme sur toute la périphérie une fente régulière 4 qui correspond au jeu radial. Dans ces conditions, l'un des flancs 5 porte sur toute la longueur du filetage 3 à l'intérieur de l'écrou 2 et est au contact du flanc correspondant 5 du filetage de la broche filetée 1. Sur l'autre flanc 5 du filetage, il se crée ainsi une fente 6 qui correspond au jeu axial. Le pas du filetage 3 est relativement grand, si bien que l'écrou 2 subit un couple sous l'effet de la force axiale F exercée sur la broché filetée 1. Les jeux radial et axial se situent dans un rapport déterminé l'un par rapport à l'autre. Cela apparait distinctement à la figure 2 o on a illustré la zone 7, représentée en haut et à gauche et en haut et à droite de la figure 1, du filetage de la broche filetée 1 et les sections correspondantes de la gorge 8 du filetage de l'écrou 2. Sur la broche filetée 1 s'exercent des forces radiales F qui sont dirigées dans le même sens et qui la déplacent radialenent par rapport à l'écrou conformément au jeu radial. De ce fait, la fente 4 disparaît et les surfaces 9 des sommets des filets viennent s'appliquer contre le fond 10 des gorges. Le jeu axial est encore suffisamment grand dans cette position pour qu'il subsiste une fente 6 entre les flancs 5 des filets. Sur la figure 2, cette fente 6 n'est représentée que sur le flanc droit 5 du filet afin de le faire apparaître plus distinctement. Cette position se produit en cas de faible charge axiale. En cas de charge axiale dirigée dans le sens opposé, la fente 6 pourrait tout aussi bien se produire sur le flanc gauche 5 du filet. Les figures 3, 4 et 5 représentent deux zones extérieures 7 du filetage 3 de la transmission à vis de la figure 1, la zone 7 du filetage représentée en haut et à droite étant visible et la zone inférieure gauche de la figure 1 n'étant pas visible. Une telle disposition des zones 7 du filetage de la broche filetée 1 dans la gorge correspondante 8 du filetage de l'écrou 2 se produit lorsque celui-ci est incliné par rapport à la broche filetée 1, par exemple en cas de charge de basculement. Cet état se manifeste égale- ment lorsque, comme représenté, des forces F diversement dirigées dans le sens radial s'exercent sur la broche filetée 1. Dans cette position, toutes les forces sont exclusivement supportées par les zones représentées 7 du filetage 3. Le resterelativement grandjdu filetage 3 ne transmet aucune force radiale. Les zones représentées 7 du filetage doivent absorber les forces radiales F dans un petit nombre de sections de contact 11. Des surfaces de contact ou des sections de contact linéaires 11 ne se produi- sent que dans une faible mesure en cas de forces radiales F extrêmement élevées. En pareil cas, le matériau proche de la surface se déforme dans la zone élastique. Pour cette raison, les zones représentées 7 du filetage ont fortement tendance à coincer la transnission à vis. Pour éviter cet état de chose, à partir de la forme trapézoïdale, le profil des filets de la broche filetée 1 dans la zone de transition 12 entre la surface 9 du sommet du filet et les flancs 5 et éventuellement cette surface 9 elle-même se modifient sur toute la longueur. Par ailleurs, le jeu axial est établi>comme déjà décrit de manière que les forces radiales F dans le cas de l'inclinaison maximale possible représentée soient exclusivement supportées par la surface 9 du sommet du. filet de la broche filetée 1 et le fond 10 de la gorge de l'écrou 2. Par souci de clarté, les zones extérieures 7 représentées sur les figures,du filetage sont représentées fortement agrandies par rapport à leur distance réciproque. Dans le profil représenté à la figure 3, les zones de transition 12 entre les flancs 5 et la surface 9 du sommet du filet sont fortement arrondies, tandis que la surface restante 9 du sommet est partiellement cylindrique. Les forces radiales F sont exclusivement absorbées par des sections axialement extérieures de la surface 9 du sommet du filet qui, selon le jeu radial maximal possible, peuvent aussi s'étendre jusque dans les zones de transition arrondies 12 et prennent appui sur les sections correspon- dantes du fond 10 de la gorge de l'écrou 2. Les sections de contact 11 sont ponctuelles en cas de petites forces radiales F et, en cas de contrainte plus importante, se dilatent en prenant une autre configuration allant de la forme circulaire à elliptique. Dans cette position, il se crée par ailleurs dans la zone des flancs 5 du filet des sections d'application 13 qui, moyennant un dimensionnement judicieux et l'aménagement d'un jeu axial approprié à la position normale, comme cela est par exemple illustré à la figure 2, n'absorbent aucune charge. La position représentée correspond à la contrainte maximale exercée par les forces radiales F. Dans la zone des arêtes 14 du filetage 3 de l'écrou 2,il peut se constituer d'autres sections d'appli- cation sans charge 13, qui sont ici légèrement brisées de la façon usuelle et qui peuvent également être arrondies conformément à l'invention. Le profil du filet représenté à la figure 4 comporte, en plus des zones de transition arrondies 12, une surface de sommet 9 présentant un arrondi de plus grand rayon. Il s'ensuit que les sections de contact 11 se sont davantage déplacées vers le centre du fond 10 de la gorge. De plus, en cas d'inclinaison alternee,il se produit un léger glissement régulier de la surface 9 du sommet du filet sur le fond 10 de la gorge. Le profil du filet représenté à la figure 5 présente un arrondi partant des flancs 5 et d'un assez grand rayon constant. Ce qui a déjà été décrit en détail à propos de la figure 3 s'applique également ici aux sections de contact 11 et aux sections d'application 13. Les profils de filets représentés ne constituent que des exemples. Le rayon des arrondis et les jeux axial et radial nécessaires peuvent en particulier être adaptés aux cas d'utilisation. REVENDICATIONS 1. Transmission à vis comprenant un filetage extérieur (3), en particulier disposé sur une broche filetée (1), et un filetage intérieur (3), en particulier disposé dans un écrou (2), de préférence pour mécanismes de rattrapage de jeu automatiques, caractérisée par le fait que les deux filetages (3) sont réalisés de manière qu'en cas d'inclinaison de l'un par rapport à l'autre;les points ou sections de contact (11) absorbant la charge de basculement se trouvent exclusivement placés sur la surface (9) du sommet du filet des zones intéressées (7) d'au moins un filetage (3) et qu'en cas de charge radiale dirigée dans le même sens, les deux filetages (3) présentent entre eux un petit ou aucun jeu axial et qu'alors les sections de contact intéressées (11) de la surface (9) du sommet du filet de l'un des filetages (3) soient en contact des sections correspondantes du fond (10) de la gorge de l'autre filetage. 2. Transmission à vis selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le filetage (3) est un filetage trapézoïdal. 3. Transmission à vis selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que les zones de transition (12) entre la surface (9) du sommet du filet et les deux flancs (5) sont arrondies avec un rayon qui est supérieur au quart du pas du filetage. 4. Transmission à vis selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que la surface (9) du sommet du filet est formée par une surface arrondie dans le sens axial. 5. Transmission à vis selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que la surface (9) du sommet du filet est formée par une surface partant des flancs (5) du filet et arrondie avec un rayon de 0,2 à 0,5 fois la valeur du pas du filetage. 6. Transmission à vis selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractériséepar le fait que la surface (9) du sommet du filet et/ou les zones des ar-tes (12, 14) des deux filetages (3) sont arrondies.