Brevet FR2586461A1 — publié le 19870227

Dispositifs nouveaux, pour transmission de mouvement et de force, à base de vis, avec (ou sans bille), qui assurent, une fonction de serrage, independante du sens de rotation : fig. 1, 2 et 3, ou un rapport maximal, entre le couple exerce sur la vis et l'effort axial resultant : fig. 2. Les ensembles partiels connus, dont ces vis, avec ou sans bille, sont les éléments essentiels, ne font que completer le modèle primitif, par l'élimination des jeux ou l'irréversibilité du mouvement. Paramètre inchangé, le rapport couple pression, est toujours proportionnel à l'angle (A) des filetages de la vis et des ecrous, voir section et coupe fig. 3, sauf pour l'un des deux sens de rotation de la fig. 2. Selon les fig. 1, 2 et 3, l'opération de serrage est immédiate sous l'action du couple moteur, exemple : entraînement des satellites d'un train epicycloldal. Une course libre est possible, avant contact et serrage, en deplaçant le ressort 10, reporte entre les mors 11 et 12, exemple tous types de pinces, dont certains bras ou leviers, pourraient s'articuler contre ou autour des axes prévus sur les mors 11 et 12. Pour tous les cas, le ressort 10, réglé par l'écrou 7, assure au repos, une pression permanente, entre les différents composants, en fonction des dispositifs communs ou particuliers de chacune des fig. 1, 2 et 3. Dispositifs communs aux fig. 1, 2 et 3. a) Prenant appui sur l'arbre 1, l'écrou 7 règle la pression permanente due au ressort 10, contre l'ensemble des composants gui coincent les éléments extérieurs E entre les couronnes 11 et 12. b) Un jeu variable peut subsister, entre les faces d'appui du ressort 10 : celles des coupelles 9 fig. 1 et 2, celles de la coupelle 9 et de la bague 12 fig. 3. Ce jeu permet, si besoin, d'amortir les effets d'inertie dès le début du mouvement. c) Une butée à billes 8 fig. 2 et 3 ou deux butées fig. 1 assurent la rotation indépendante de l'arbre 1, pour compenser les déformations elastiques de l'ensemble, ou une course avant serrage s'il y a lieu. d) Les liaisons complémentaires indispensables sont assurées par les clavettes ou goupilles 6. Dispositifs particuliers à chacune des figures. Fig. 1 - Filetages identiques de l'arbre 1 et de l'écrou 3. Suivant le sens droit ou gauche du couple, la pression s'équilibre entre un épaulement de l'écrou 3 et la coupelle opposee. La pression axiale est proportionnelle à l'angle A des filets. Fig. 2 - Les filetages de l'arbre 1 et des écrous 4 et 5 sont tous de même sens, mais de pas différents. Dans un sens l'équilibre s'établit entre la coupelle 9 et l'écrou 4, en sens inverse équilibre entre les écrous 4 et 5. Pour ce second cas, le serrage est inversement proportionnel à la différence des angles A des filetages, de l'arbre 1 et des écrous 4 et 5. Fig. 3 - Les filetages des écrous 4 et 5 sont de sens opposés. a largeur de l'un au moins des filetages correspondants, arbre écrou, doit être supérieure au diamètre des billes (section et coupe). La différencie (c) figure la course disponible en compensation des defor- mations élastiques, ou d'une légère course avant contact et serrage. Noter les possibilités extrêmes de la fig. 2, qui permet d'obtenir une pression théoriquement infinie, lorsque la différence de grandeur de l'angle A, de chacun des filetages de l'arbre 1, tend vers zéro ; avec à la limite un minimum de composants : l'arbre 1, les billes 2, les mors 11 et 12, en prévoyant la course des billes à l'intérieur des écrous 4 et 5 (type vis à billes). Billes facultatives. Applications ï. Ces dispositifs deviennent l'élément essentiel de multiples formes de pinces, avec des mors 11 et 12, servant d'articulation, à des pièces ou leviers, compris dans l'ensemble final. Pinces pour bras manipulateurs, ou montées sous un pont roulant, ou un convoyeur, ces derniers dûment programmés deviennent de nouveaux robots opérant sur de vastes espaces. 2. Dans un domaine différent, ils offrent, fig. 2, une nouvelle solution aux problèmes de courses relativement faibles, sous fortes charges, qui concernent certains outillages ou machines spéciales, comme les presses, plieuses ... etc. 3. Libéré du problème de serrage, du problème des dents avec un entraînement par friction, un réducteur de vitesse de ce type peut multiplier par trois à cinq, la puissance massique de l'appareil de mêmes dimensions à engrenages. Exemple numérique. a) Six galets diam. 12 mm, rayon périphérique 20 mm, roulent sur la face interne de rayon 22 mm, d'une bague, diam. 64 et 90 mm, en lui communiquant un moment de 10 mdaN, pendant 30.000 h, soit 7 500 x 106 contacts ou contraintes successives, de 203 hbar Formules de Hertz ou tables précises : doc. SKF Charge radiale, égale quinze (par exemple), effort tangentiel d'après Palmgren : doc. SKF. b) La charge C, pour 106 tours ou 4,8 à 4,9 x 106 contacts des billes sur la bague extérieure d'un roulement, permet de déterminer avec C 1 = selon jeu, 4,35 à 5 C/n : n = nombre de billes, (Stribeck), doc. SKF, la charge sur le point le plus sollicite. Le calcul simple, avec un roulement à rotule (contact de deux sphères), fournit la contrainte moyenne de référence : 475 hbar. c) 7.500 x 106 contacts des galets précédents peuvent etre assimilés à 7.500/4,8 = 1.562 x 106 tours d'un roulement classique, d'où une réduction correspondante de contrainte égale à 1.5621/9 =2,264 475 hbar devient 210 hbar > 203 hbar des galets en question. d) Le seul ensemble galets bague, pourrait transmettre 40 mdaN pour 160 x 106 contacts ou contraintes successives de 322 hbar. e) Pour mémoire, loi commune en mécanique, le couple augmente proportionnellement au cube de l'accroissement des dimensions. Quelles que soient ces dimensions, la solution courante du satellite articulé n'est plus possible. Aucun palier capable d'équilibrer l'effort tangentiel n'est logeable dans l'espace disponible. Conséquence : suppression des satellites articulés. Solutions non développées, étant apparemment inédites ... REVENDICATIONS 1) Dispositifs de transmission de mouvement et de force, en forme de pince à billes par exemple, caractérisés par l'emploi de billes 2, logées partie dans l'arbre central 1, partie dans les filetages correspondants de l'écrou 3 ou des ecrous 4 et 5. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par l'angle A des filetages (section et coupe), dont la grandeur est proportionnelle a la pression désirée, sous l'action du couple moteur. 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par la différence de l'angle A des filetages de même sens, des ecrous 4 et 5, dans un sens de rotation ou en sens inverse, inversement proportionnelle à la différence de chacun des angles A. 4) Dispositif selon la revendication 2, peut-être caracterisé par le sens opposé des filetages des écrous 4 et 5. 5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par la largeur supérieure au diamètre des billes, de l'un au moins des filetages correspondants, arbre 1 1écrou, valable pour chacun des ecrous 4 et 5. La différence C correspond a la course possible, destinee a compenser les déformations elastiques de l'ensemble, ou une legere course avant contact et serrage. 6) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par un écrou 7 qui reglé au repos la pression permanente d'un ressort 10 sur l'ensemble des composants et des éléments extérieurs E. 7) Dispositif selon la revendication 6, caracténsé par le déplacement du ressort 10, reporté entre les mors 11 et 12, pour disposer d'une course libre, avant contact et serrage du, ou des éléments extérieurs E. 8) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par une butée à billes ou à rouleaux 8, ou la double butée qui autorisent la rotation indépendante de l'arbre 1. 9) Dispositifs suivant la revendication 1, caractérisés par la forme variable des mors 11 et 12 : appuis plats ou obliques, circulaires ou dotés d'axes d'articulation pour tous genres de leviers, ou bras, quel qu'en soit l-'usage.