Brevet FR2740523A1 — publié le 19970430

Dispositif pour convertir un mouvement de rotation en un déplacement axial L'invention concerne un dispositif pour convertir un mouvement de rotation en un déplacement axial, ou inversement, comportant une tige formant broche, un écrou de broche entourant cette tige, et un certain nombre de corps de roulement ou corps roulants, intercalés entre la tige et l'écrou de broche et comportant des profils rainurés adaptés au filetage de la tige de broche. Des broches à rouleaux satellites, qui sont représentées et décrites par exemple dans les demandes de brevet allemand DE-A-20 65 442 et DE-A-28 38 329, travaillent avec différentes formes de réalisation des composants formés par la broche, des corps roulants ou corps de roulement et un écrou de broche. Des filetages ou des gorges par exemple peuvent être découpés dans les composants. Mais en principe, le profil des corps roulants ou corps de roulement s'engage aussi bien dans le profil situé sur la broche que dans le profil situé sur l'écrou, de manière à établir un flux de force axial. C'est pourquoi, des gorges ou des filetages, adaptés entre eux, doivent être présents sur l'ensemble des trois composants. De même, aussi bien les écrous que les corps roulants ou corps de roulement peuvent être équipés uniquement de gorges, afin que les corps roulants ou corps de roulement n'exécutent aucun déplacement axial, alors que la broche est réalisée avec un filetage à plusieurs filets, dont le nombre correspond au nombre de rouleaux ou à un multiple de ce nombre, comme cela est décrit par exemple dans la demande de brevet allemand DE-A-28 07 952. En outre d'après le document DE 37 39 059 C2 on connaît un dispositif pour convertir un mouvement de rotation rapide en un déplacement axial lent, avec un gain en force élevé, ce qui est illustré sur les vues en coupe des figures 3a et 3b, annexées à la présente demande, la figure 3b représentant une vue en coupe prise suivant la ligne III-III sur la figure 3a. Les figures 3a et 3b représentent, en leur centre, une tige de broche 1, sur laquelle est disposé un filetage fin 10. Autour de la tige de broche 1 sont disposés par exemple six corps roulants ou corps de roulement 2a" à 2f", sous la forme de satellites, qui possèdent un profil de rainure 21", qui est adapté au filetage fin 10 de la tige de broche et est agencé avec une finesse correspondante et qui est constitué par des gorges disposées côte-à-côte et parallèles entre elles. En outre, dans les différents rouleaux satellites 2a" a 2f" sont aménagées des gorges de guidage 22" qui possèdent une section transversale en forme de V et auxquelles correspondent, dans la paroi intérieure de l'écrou de broche 3", des gorges de guidage 30" formées avec un profil négatif. Afin que tous les rouleaux satellites 2" s'engagent de façon précise et fiable aussi bien dans le profil de gorges 22" présent côté écrou et formé dans la paroi intérieure de l'écrou de broche 3", que dans le filetage fin 10 de la tige de broche 1, le profil de gorge 21", qui correspond au filetage fin 10 et est situé sur chacun des rouleaux satellites 2", possède, d'un rouleau au suivant, un décalage de pas constant, prédéterminé de façon fixe. Un inconvénient dans les dispositifs décrits précédemment est l'apparition d'erreurs de pas, qui conduisent par exemple dans le domaine de la robotique, à des imprécisions de positionnement des éléments fixés sur les écrous de broche. De telles erreurs de pas apparaissent par exemple sous l'effet du glissement ou de la déformation du filetage. D'après le document G 92 13 640.0, on connaît un système de broche, dans lequel les erreurs de pas peuvent être évitées. Dans le cas de ce système de broche, des satellites engrènent uniquement avec le filetage situé sur la broche, mais pas dans un filetage situé sur l'écrou. Au lieu de cela, les différents satellites sont tourillonnés au moyen d'axes dans l'écrou, à l'aide de roulements à billes. La force provoquée par la rotation de broche est par conséquent transmise par l'intermédiaire des filets du filetage de la broche aux satellites et est appliquée, par ces derniers, à l'écrou par l'intermédiaire des roulements axiaux à billes. Etant donné que toute la transmission de force s'effectue par l'intermédiaire des roulements à billes et des axes des satellites, ce système de broche ne peut pas être utilisé pour la transmission de forces intenses. D'après le document - EP 0 168 942, on connaît un autre système de broche, dans lequel les satellites engrènent avec un filetage situé sur la broche, mais pas avec un filetage situé sur l'écrou. Conformément au système de broche décrit dans ce document, les satellites sont également supportés dans l'écrou. Le tourillonnage des satellites au moyen d'axes correspondant est agencé sous la forme d'un palier 10 et ne sert pas à réaliser la transmission d'une force, mais à réaliser le positionnement précis des satellites dans l'écrou. Pour la transmission de force depuis les satellites à l'écrou, une bague pourvue d'un taraudage est disposée entre ces éléments; les satellites engrènent avec ce taraudage. La bague est tourillonnée au moyen de roulements à aiguilles dans l'écrou et par conséquent peut tourner librement dans ce dernier. La transmission de force s'effectue par conséquent depuis les satellites aux roulements à aiguilles au moyen de la bague intermédiaire et depuis ces roulements à aiguilles à l'écrou. Un tel système de broche présente notamment l'inconvénient consistant en ce que la transmission de force s'effectue par l'intermédiaire de roulements à aiguilles, qui ont un frottement élevé et par conséquent un faible rendement. Par conséquent, avec ce système de broche, on ne peut également pas transmettre des vitesses de rotation élevées. C'est pourquoi l'invention a pour but de créer un dispositif pour convertir un mouvement de rotation en un déplacement axial et dans lequel même dans le cas d'un glissement, il n'apparaît aucune erreur de pas ni aucune imprécision de positionnement en résultant, et que l'on peut utiliser aussi bien dans le cas de vitesses de rotation élevées que dans le cas de forces intenses devant être transmises. Conformément à l'invention, ce problème est résolu dans un dispositif pour convertir un mouvement de rotation en un déplacement axial et inversement du type indiqué plus haut, grâce au fait que les corps de roulement ou corps roulants sont supportés par l'intermédiaire d'un certain nombre de bagues de guidage et de paliers, disposés entre les bagues de guidage et l'écrou de broche, et les corps de roulement ou corps roulants sont disposés à une distance prédéterminée de façon fixe par rapport à l'écrou de broche et les uns par rapport aux autres de telle sorte qu'un transfert axial de forces et de couples à l'écrou de broche est exécuté par l'intermédiaire des corps de roulement ou corps roulants, des bagues de guidage et des paliers, et qu'un mouvement de rotation de la tige de broche est converti en un déplacement axial, sans erreur de pas, de l'écrou de broche, par l'intermédiaire des corps de roulement ou corps roulants, des bagues de guidage et des paliers, ou inversement. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, les corps de roulement ou corps roulants sont retenus dans un écrou de broche par l'intermédiaire de bagues de guidage montées rotatives. Entre les corps de roulement ou corps roulants sont disposés des roulements à billes ou à rouleaux, qui sont retenus par exemple dans l'écrou de broche, de sorte que la distance entre les corps de roulement ou corps roulants reste constante, ce qui signifie que les corps roulants ou corps de roulement ne se déplacent pas à la manière de satellites autour de la tige de broche, mais sont montés d'une manière fixe dans l'écrou de broche par rapport au boîtier. Par conséquent, il ne se produit plus aucun déplacement relatif entre les corps de roulement ou corps roulants, disposés à la manière de satellites, et l'écrou de broche. En raison de l'absence de déplacement relatif, il ne se produit également aucune erreur de pas lors d'un glissement. Par conséquent, dans la forme de réalisation selon l'invention, une transmission de force axiale est exécutée depuis les filets de la tige de broche aux corps de roulement ou corps roulants et de ces derniers à l'écrou de broche par l'intermédiaire des bagues de guidage. Les différents corps roulants ou corps de roulement sont supportés par l'intermédiaire de roulements à billes ou à rouleaux, disposés de façon fixe dans le boîtier entre les corps roulants et l'écrou de broche et sont simultanément maintenus à distance les uns des autres. Le flux de force transmis par les corps de roulement ou corps roulants à l'écrou de broche ne passe par conséquent plus, comme dans la forme de réalisation connue par exemple indiquée sur la figure 3a, par l'intermédiaire des gorges de guidage des corps de roulement ou corps roulants et les gorges de guidage présentes dans l'écrou de broche. Dans la solution selon l'invention, il n'apparaît par conséquent pas aucune erreur de pas basée sur un glissement, étant donné que les corps roulants ou corps de roulement sont guidés dans l'écrou de broche par l'intermédiaire de paliers ou par l'intermédiaire d'un système de support à rouleaux ou de support glissant des bagues de guidage. Par conséquent, le pas global du système de broche dépend uniquement du pas de la tige de broche. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prises en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une forme de réalisation préférée du dispositif selon l'invention; - la figure 2 représente une vue en coupe prise suivant la ligne II-II sur la figure 3; et - les figures 3a et 3b sont des vues en coupe, considérées dans la direction axiale et suivant une ligne III-III sur la figure 3a, d'un dispositif connu pour la conversion du mouvement de rotation en un déplacement axial. La vue en coupe de la figure 1 dans la direction axiale et la vue en coupe de la figure 2 prise suivant la ligne II-II sur la figure 1 représente une forme de réalisation préférée de l'invention. Sur la figure 1, on a représenté au centre une tige de broche 1 possédant un filetage fin 10 à un ou plusieurs filets. Autour de la tige de broche i sont disposés à la manière de satellites, à des distances identiques, des corps roulants ou corps de roulement 2", dont le nombre est variable. Sur la figure 2, on a représenté par exemple six rouleaux 2a' à 2f'. Les corps roulants ou corps de roulement 2a' à 2f' sont pourvus d'un profil de gorges qui correspond au filetage fin 10 de la tige de broche. Une force appliquée à la tige de broche i est transmise par le filetage fin à un ou plusieurs filets 10 de la tige de broche à des profils de gorge 21', formés par intervalles, de plusieurs corps roulants ou corps de roulement 2'. La force est retransmise au moyen d'un contact glissant à un certain nombre de bagues de guidage 5, par l'intermédiaire de gorges de guidage 22' en coupe transversale en forme de V, qui sont prévues dans les corps roulants ou corps de roulement 2'. Les bagues de guidage 5 sont montées dans un écrou de broche 3' au moyen de bagues 6 de roulements à billes ou à rouleaux de sorte qu'aucune force ou aucun couple, apparaissant dans la direction circonférentielle, ne peut être transmis entre les bagues de roulement 5 et l'écrou de broche 3'. Pour supporter avec contact les corps roulants ou corps de roulement 2a' à 2f' et maintenir constante la distance réciproque des corps roulants ou corps de roulement 2a' à 2f', il est prévu des roulements à billes ou à rouleaux 7 et 7', les roulements à billes ou à rouleaux 7 étant retenus au moyen d'axes 8 et de douilles 8a directement dans l'écrou de broche 3' et les roulements à billes ou à rouleaux 7', qui sont situés en vis-à-vis des roulements à billes ou à rouleaux 7, étant maintenus dans un couvercle 9 par l'intermédiaire d'axes 8' et de douilles 8a'. En raison de la disposition des bagues de guidage décrites précédemment et des roulements à billes ou à rouleaux 7 et 7', aucun glissement ne peut apparaître entre le filetage fin 10 de la tige de broche 1 et des gorges de guidage 22' des corps roulants ou corps de roulement 2'. De même des erreurs de pas, conditionnées par le glissement ou dues à d'autres raisons sont exclues. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour convertir un mouvement de rotation en un déplacement axial, ou inversement, comportant une tige formant broche (1), un écrou de broche (3') entourant cette tige, et un certain nombre de corps de roulement ou corps roulants (2'), intercalés entre la tige et l'écrou de broche et comportant des profils rainurés (21') adaptés au filetage (10) de la tige de broche (1), caractérisé en ce que les corps de roulement ou corps roulants (2') sont supportés par l'intermédiaire d'un certain nombre de bagues de guidage (5) et de paliers (6), disposés entre les bagues de guidage (5) et l'écrou de broche (3'), et les corps de roulement ou corps roulants (2') sont disposés à une distance prédéterminée de façon fixe par rapport à l'écrou de broche (3') et les uns par rapport aux autres de telle sorte qu'un transfert axial de forces et de couples à l'écrou de broche (3) est exécuté par l'intermédiaire des corps de roulement ou corps roulants (2'), des bagues de guidage (5) et des paliers (6), et qu'un mouvement de rotation de la tige de broche (1) est converti en un déplacement axial, sans erreur de pas, de l'écrou de broche (3'), par l'intermédiaire des corps de roulement ou corps roulants (2'), des bagues de guidage (5) et des paliers (6), ou inversement. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que des billes sont prévues en tant que paliers (6) entre les bagues de guidage (5) et l'écrou de broche (3'). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la position réciproque des corps de roulement ou des corps roulants (2') est fixée par des roulements à billes ou à rouleaux (7), qui sont logés dans l'écrou de broche (3) entre les corps de roulement ou corps roulants (2'). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que pour le transfert axial de forces et de couples, les corps de roulement ou corps roulants (2') possèdent des gorges de guidage (22'), qui sont en forme de V en coupe transversale et au moyen desquelles la force est transmise, au moyen d'un contact glissant, à un certain nombre de bagues de guidage (5).