Brevet FR2715253A1 — publié le 19950721

La présente invention concerne un vérin électrique du type rotolinéaire dans lequel le moteur électrique est constitué par une machine tournante dont l'arbre de sortie est mécaniquement connecté à un convertisseur du mouvement de rotation de son rotor en un mouvement de translation. L'invention trouve son application notamment dans le cadre des appareils de levage, de réglage de position statique ou dynamique, ou de réglage de l'orientation d'un élément mobile. Dans l'état de la technique, des réalisations existent déjà dans lequelles l'élément mobile de sortie est constitué par un tube allongé qui applique l'effort moteur ou reçoit l'effort résistant entre la partie à mobiliser et un statif, ou entre deux parties mobiles sous l'action du vérin. Ainsi qu'il sera décrit plus loin, la disposition du tube mobile implique que les parties mobiles du convertisseur du mouvement de rotation du moteur en un mouvement linéaire du tube subissent les actions de poussée et la réaction mécanique de la charge disposée sur le vérin. Il en résulte la nécessité d'utiliser des pièces plus robustes, et surtout qui travaillent pour des efforts qui ne servent pas directement dans la transformation du mouvement circulaire du moteur. En particulier, on constate la présence de composantes nuisibles dans les efforts sur les différentes pièces. De ce fait, l'encombrement axial de ces verins est important surtout quand le moteur est coaxial au tube de sortie, ce qui est une limitation d'emploi quand on souhaite que le vérin soit placé, quand il est en position replié dans un espace de rangement de dimensions réduites. C'est le cas quand un tel vérin sert à mobiliser une partie mobile d'un siège (dossier) ou la têtière ou la partie de repose pieds d'un lit à sommier articulé électrique, qui une fois pliés ne présentent qu'une faible dimension. La présente invention apporte remède à ces inconvénients de l'état de la technique, et en particulier propose une construction plus simple et plus facilement réalisable, à un coût moindre des vérins du type précité. En effet, l'invention concerne un vérin électrique du genre comportant un moteur électrique dont l'arbre de rotation est mécaniquement connecté à l'entrée d'un convertisseur du mouvement de rotation en un mouvement de translation imprimé par un tube allongé, le vérin étant nonté par l'intermédiaire d'un premier et d'un second moyen de fixation sur les parties à mobiliser. L'invention se caractérise notamment en ce que le tube de sortie est directement monté en appui et/ ou en traction sur au moins l'un des deux moyens de fixation du vérin. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront plus nettement à l'aide de la description et des figures qui sont - la figure 1 : un schéma d'une partie d'un vérin selon l'état de la technique ; - la figure 2 : un schéma de principe exposant le moyen de l'invention ; - la figure 3 : une vue en coupe d'un mode préféré de réalisation du vérin de l'invention. A la figure 1, on a représenté schématiquement le principe de montage retenu dans les vérins électriques de l'état de la technique dont est parti le déposant. Un moteur électrique 1 présente un arbre tournant de sortie 9 d'axe 8, horizontal au dessin. L'arbre tournant 9 entre dans un convertisseur 2 de mouvement de rotation en un mouvement de translation qui est capté par l'ensemble 5 ; 11 13 qui est mécaniquement connecté sur une vis de sortie qui sert de tube de sortie 3 du convertisseur 2. Le tube allongé 3 est doté d'un pas de vis ou filetage extérieur sur lequel est enfilé un écrou 13. Sur l'écrou 13, on fixe une partie mobile 5 de forme sensiblement cylindrique qui se relie à une plaque 11 qui appartient à une chape 5 équipée d'un oeillet sans référence au dessin. Cet ensemble constitue un premier moyen de fixation du vérin électrique sur une partie à entraîner, non représentée au dessin. La vis sans fin 3 est fixée à un axe de sortie 4 du convertisseur 2 par l'intermédiaire d'une pièce 10. La vis sans fin 3 tourne sur un roulement 15 qui est posé sur un support de roulement 14. Le support de roulement est solidaire du bloc constitué par le convertisseur 2 à sa partie supérieure au dessin, représentée en tirets. Dans le convertisseur 2, l'axe de sortie 4 est solidaire d'une roue dentée 18 qu'il traverse le long de son axe aligné sur l'axe 7 du vérin. Le bout de l'arbre de sortie 4 du convertisseur est guidé par un guide axial solidaire du bloc du convertisseur 2. L'arbre 9 du moteur électrique 1, sur l'axe 8, met en rotation la roue 18 au moyen d'un filetage pratiqué sur l'arbre 9. Par la liaison 10, la vis sans fin 3 du vérin entre en rotation, et le tube 5 entrainé par l'écrou 13 se déplace en translation puisqu'il est guidé par des moyens non représentés. De ce fait, la longueur L entre les deux moyens de fixation 5 et 6 du vérin, peut varier entre une longueur minimale dans laquelle l'écrou 13 est au voisinage du roulement 15, et une longueur maximale dans laquelle l'écrou 13 est au voisinage du bout libre (non représenté) de la vis sans fin 3. Mais, on remarque, outre que la base du vérin constitue une longueur irréductible dans ce montage, que la plaque 16, qui fait partie de la chape 6, reçoit les efforts de la vis sans fin 3 par l'intermédiaire du bloc (en tirets) du convertisseur 2, avec les effets négatifs décrits plus haut. On constate que les efforts appliqués le long de l'axe 7 du tube 3 se répartissent dans le convertisseur qui subit ainsi des influences critiques pour son fonctionnement. A la figure 2, on a représenté un vérin d'un même type, mais équipé du moyen de l'invention. Les mêmes éléments que ceux de la figure 1 portent les mêmes numéros de référence et ne sont pas décrits plus avant. La vis sans fin ou tube de sortie 3 traverse complètement le convertisseur 2 et son extrêmité 21 (inférieure au dessin) vient en appui sur la chape 6 qui constitue le second moyen de fixation 6. De ce fait, les efforts sont entièrement transmis entre les deux plaques 11 et 16 par l'intermédiaire de la vis sans fin 3 sans entraîner de reports d'efforts dans le convertisseur 2. Dans une variante, la face supérieure de la plaque 16 de la chape 6 porte un palier ou roulement 20 dans lequel passe le bout de la vis sans fin 3 de façon à faciliter sa rotation. On remarque que dans cette nouvelle disposition, l'axe 8 du moteur 1 est rapproché de l'axe d'attache de la chape 6 du second moyen de fixation. De ce fait, la longueur L' du vérin électrique de l'invention (figure 2) est inférieure à la longueur L du vérin électrique de l'état de la technique, surtout quand le vérin est replié. I1 est clair que cette réduction de longueur n'est pas pénalisante au point de vue de la course utile du vérin de l'invention, puisque la longueur du tube de sortie 3 n'est pas plus limitée dans la construction de l'état de la technique (figure 1) que dans celle de l'invention (figure 2). A la figure 3, on a représenté un mode de réalisation préféré d'un vérin électrique selon l'invention, dans lequel des efforts de traction et de compression sont également possible le long de l'axe de translation du vérin. Le vérin électrique de ce mode de réalisation est enveloppé dans un boitier en matériau moulé, constitué de deux capots ou coques 52, 57 qui se joignent sur le joint 30, représenté en trait mixte à deux points, perpendiculaire à l'axe 7 du vérin. Dans ce boitier 52, 57, sont contenus le moteur électrique 50 d'axe de rotation 8, et un dispositif 51 d'alimentation, contrôlé en fonction de la commande du vérin et de son état. En particulier, il peut comporter des programmes de déplacement pré- programmés. Le second moyen de fixation 6 de l'invention est ici constitué par une chape 40 dont le plateau perpendiculaire à l'axe de translation 7 du vérin est attaché, notamment par des vis 46 et 47, à travers sur une ouverture du capot 57 par des trous taraudés sur un bloc de transmission 38 qui sert de support au convertisseur de mouvement de rotation autour de l'axe 8, en mouvement de translation le long de l'axe 7. Le convertisseur comporte attaché sur l'arbre 48 de rotation du moteur 50, une vis sans fin 53 alignée sur l'axe 8 du moteur et qui est disposée en arrière du plan de la figure 2. La vis est engagée sur une roue dentée 37, 45, d'un pas et d'un module convenables, et qui est constituée d'une partie dentée de grand diamètre 37, montée sur un tube cylindrique 45 de diamètre extérieur réduit. Le tube 45 vient de matière avec la couronne dentée 37 et la roue dentée ainsi constituée peut être obtenue par moulage et usinage dans un matériau plastique présentant une élasticité relative et une grande résistance mécanique même avec une vis en acier, matériau qu'on peut trouver dans le commerce sous le nom de DELRIN. La roue dentée 37, 45 est percée d'un alésage d'axe, l'axe de translation 7 du vérin, et qui est doté de moyens d'accrochage sur la paroi externe de la vis sans fin 34. Dans un mode de réalisation préféré, le moyen d'accrochage est constitué par des cannelures pratiquées sur la surface du tube de sortie 34 tout le long de l'interface avec l'alésage central de la roue dentée 37, 45 de façon à ce que des saillies entrent dans la matière de cet alésage pour bloquer la rotation relative de la roue dentée 37, 45 et du tube 34. Le tube de sortie 34, dont l'axe central est aligné sur l'axe de translation 7 du vérin, est représenté par un trait double pour représenter une partie filetée. L'extrêmitée supérieure de la vis sans fin 34 porte une butée de fin de course constituée par une plaque 56 maintenue sur le tube par une rondelle 57 qui sont montées toutes les deux par un alésage sur le bout 54 de diamètre réduit de la vis sans fin 34 qui a ensuite été écrasé par un outil adapté. L'autre extrêmité 42 de la vis sans fin 34 passe à travers un roulement 39 qui est bloqué sur le bloc de transmission 38 dans un logement de celui- ci par la plaque de la chape 40 quand elle est fixée sur le vérin. Le bout 42 de la vis sans fin 34 est de diamètre réduit par rapport au diamètre nominal du tube 34, de façon à s'engager dans l'alésage du roulement 39. Dans cette disposition, on remarque que la face supérieure annulaire du roulement 39 reçoit la poussée éventuelle de l'épaulement constitué par le fut de la vis sans fin 34 à l'endroit où son dianètre extérieur se réduit pour constituer le bout 42. Dans une telle construction, le vérin peut facilement travailler en compression ainsi qu'on va l'expliquer en décrivant le reste de la figure 3. La vis sans fin 53 comporte un bout éloigné du moteur 50 qui est, dans un mode de réalisation, monté libre, et dans un autre mode de réalisation, monté dans un palier placé sur la face interne du bloc de transmission 38. Le bloc de transmission 38 qui sert de support au roulement 39 et de guide aux arbres du convertisseur, porte aussi un pot cylindrique 36 qui sert de support à la vis sans fin 34. A cette fin, le pot cylindrique est constitué dans un mode de réalisation par deux pièces, solidarisées B par tenons ou collage, et qui sont respectivement une bague de centrage A et un tube C de reprise des efforts radiaux du vérin par rapport à l'axe de translation 7. Dans un mode de réalisation, la bague de centrage A est immobilisée par rapport au reste du vérin par un moyen de fixation D représenté en tirets à la figure 3, et qui est constitué par un alésage qui traverse une partie extérieure du vérin par rapport au tube de centrage A et le tube de centrage A lui même, et à travers lequel est installée une goupille non représentée. De cette façon, la vis sans fin 34 est centrée et maintenue dans le vérin. Un tube extérieur 31 du vérin est monté dans le pot cylindrique 36 et porte une bague de glissement 32 à son extrêmité ouverte supérieure (aau dessin). Son extrêmité ouverte inférieure (au dessin) est engagée en butée sur la base du pot 36 et ses faces interne et externe sur les faces en regard des pièces A et C du pot 36. La bague de glissement ou guide 32 est en matériau plastique à faible coefficient de frottement. Elle sert non seulement à guider le tube mobile en translation 33 dans sa translation le long de l'axe 7, mais elle sert à fermer le vérin qui est étanche de l'extérieur. Le tube mobile 33 est d'une longueur indéterminée, que l'on peut fixer en fonction des modèles. I1 est guidé en translation sur la bague de glissement 32 et glisse le long de la plaque de butée 56 solidaire du tube de sortie 34. Son extrêmité ouverte inférieure (au dessin) porte un écrou cylindrique 35 avec lequel le tube 33 est solidaire. Dans un mode de réalisation préféré, représenté au dessin, l'écrou 35 comporte un alésage intérieur fileté engagé sur le filetage de la vis sans fin 34. I1 présente un corps cylindrique E dont la face externe est engagée sur la face interne du tube 33 de façon à solidariser le tube 33 sur l'écrou. I1 comporte ensuite une partie élargie F dont la face supérieure (au dessin) reçoit en butée l'extrêmité ouverte inférieure (au dessin) du tube 33 et dont la face cylindrique externe frotte en glissement sur la face interne du tube extérieur 30 du vérin. Quand le moteur 50 entre en rotation sur la commande de mise en marche lancée à travers l'alimentation 51, la vis sans fin 53 met en rotation la roue dentée 37, 45. Celle- ci étant solidaire de la vis sans fin 34 le met en rotation. Comme l'extrêmité supérieure (au dessin) du tube mobile 33 porte le premier moyen (non représenté) de fixation à la partie mobile à entraîner, le tube mobile 33 ne peut pas tourner et de ce fait, la vis sans fin 34 entre en rotation et fait remonter l'écrou 35 qui entraîne le tube mobile 33 en translation. Dans le mode de réalisation représenté au dessin, le vérin de l'invention peut aussi travailler en traction, c'est à dire subir un effort qui tend à augmenter sa longueur. A cette fin, le bout 42 de la vis 34 est équipé d'un filetage sur lequel est vissé un écrou de retenue 43 éventuellement bloquée en rotation par une rondelle Belleville. Dans un mode de réalisation, la vis sans fin montée ou pratiquée sur l'arbre du moteur, est libre à son extrêmité distante du moteur. Dans un autre mode de réalisation, l'extrémité 53 de l'arbre ou vis sans fin d'axe 8 est portée par un demi palier constitué par un évidement dont la surface interne est galbée et qui entoure partiellement le bout de la vis, la maintenant en rotation et augmentant sa résistance au flambage lors de l'application de forts couples moteur. Dans le mode de réalisation de la figure 3, la chape 40 est creusée en une chambre 41 dans laquelle on trouve le bout 42 de la vis sans fin 34 et l'écrou de maintien 43. On gagne ainsi encore en longueur axiale. Dans un autre mode de réalisation, on dispose un capteur de course, par exemple sous la forme d'un disque portant des marques optiques ou magnétiques ou autrement, monté sur le bout 42 de la vis sans fin 34, le détecteur du capteur étant monté sur la paroi interne de la chambre 41 de la chape 40. On dispose ainsi d'un vérin électrique étanche, de dimension axiale repliée minimale et dont les efforts sont entièrement repris sur les deux moyens de fixation. REVENDICATIONS 1. Vérin électrique du genre comportant un moteur électrique (1) dont l'arbre de rotation (9) est mécaniquement connecté à l'entrée d'un convertisseur (2) du mouvement de rotation en un mouvement de translation imprimé par une vis sans fin ou tube allongé (3), le vérin étant monté par l'intermédiaire d'un premier (5) et d'un second (6) moyen de fixation sur les parties à mobiliser, caractérisé en ce que la vis sans fin (3) est directement montée en appui et/ ou en traction sur au moins l'un (5, 6) des deux moyens de fixation du vérin. 2. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de fixation (5 ou 6) est constitué d'une chape dont la plaque (16) reçoit en butée le bout de la vis sans fin (3), et qui comporte optionnellement un roulement ou palier (20) monté sur la plaque de butée (16) de la chape afin de faciliter la rotation de la vis sans fin (3). 3. Vérin selon la revendication 2, caractérisé en ce que la vis sans fin (34) est montée par l'intermédiaire d'un moyen d'accrochage comme des cannelures dans l'alésage d'une roue dentée (37, 45) engrenée sur une vis sans fin (53) entraînée directement par l'arbre de rotation (48) du moteur électrique (50) et dont un épaulement vient en appui sur la face d'appui (44) du roulement (39) ou sur la plaque (16) du moyen de fixation. 4. Vérin selon la revendication 3, caractérisé en ce que le bout de la vis sans fin (34) présente un épaulement qui vient en appui sur la face d'appui (44) du roulement (39) ou sur la plaque (16) du moyen de fixation et qui traverse ensuite l'alésage du roulement (39) s'il est installé. 5. Vérin selon la revendication 4, caractérisé en ce que le bout (42) de la vis sans fin (34) est maintenu par une partie filetée qui porte un écrou de maintien (43). 6. Vérin selon la revendication 5, caractérisé en ce que la chape (40) est vissée (46, 47) sur le bloc de transmission (38) du convertisseur (2) et ferme, et maintient le boitier étanche (30) du vérin. 7. Vérin selon la revendication 5, caractérisé en ce que la chape présente une chambre (41) creusée pour recevoir le bout (42) de la vis sans fin (34) et éventuellement l'écrou de maintien (43). 8. Vérin selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur de course, par exemple sous la forme d'un disque portant des marques optiques ou magnétiques ou autrement, monté sur le bout (42) de la vis sans fin (34), le détecteur du capteur étant monté sur la paroi interne de la chambre (41) de la chape (40). 9. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vis sans fin (34) est maintenue par un pot cylindrique (36), constitué d'une bague de centrage (A) et d'un tube (C) de reprise des efforts radiaux, par rapport à un tube extérieur (31) qui porte un guide de glissement (32) à l'intérieur duquel coulisse un tube de translation (33). 10. Vérin selon la revendication 3, caractérisé en ce que le bout (53) de la vis sans fin (48) est porté par un demi palier constitué par un évidement dont la surface interne est galbée et qui entoure partiellement le bout de la vis, la maintenant en rotation et augmentant sa résistance au flambage lors de l'application de forts couples moteur.