Brevet FR2999674A1 — publié le 20140620

Système comprenant une vis à rouleaux La présente invention concerne le domaine des systèmes comprenant des mécanismes de vis à rouleaux permettant de transformer un mouvement de rotation en un mouvement de translation linéaire, et inversement. Un tel mécanisme est pourvu d'une vis comprenant un filetage extérieur, d'un écrou disposé autour de la vis et comprenant un filetage intérieur, et d'une pluralité de rouleaux longitudinaux en prise avec les filetages extérieur et intérieur de la vis et de l'écrou. Par rapport à un mécanisme de vis à billes, un mécanisme de vis à rouleaux a pour avantage principal de présenter des capacités de charge admissibles plus élevées. Un premier type de mécanisme de vis à rouleaux comprend des rouleaux présentant un filetage extérieur en prise avec les filetages extérieur et intérieur de la vis et de l'écrou, et roulant dans l'écrou autour de la vis en position axiale constante. Un tel mécanisme est appelé vis à rouleaux satellites. Un deuxième type de mécanisme comprend des rouleaux non filetés mais pourvus de gorges à l'intérieur desquelles sont logés le filetage extérieur de la vis et le filetage intérieur de l'écrou. Lors d'une rotation de la vis ou de l'écrou, les rouleaux se déplacent axialement dans l'écrou. Après un tour complet, chaque rouleau est ramené dans sa position initiale par des cames fixées aux extrémités de l'écrou. Un tel mécanisme est appelé vis avec recirculation de rouleaux. Pour guider en rotation la vis d'un mécanisme de vis à rouleaux et supporter les charges transmises, il est généralement monté un palier d'extrémité sur une partie lisse de la vis. Ce palier doit supporter des charges relativement élevées. Dès lors, le palier d'extrémité généralement utilisé comprend quatre roulements à billes à contact oblique logés à l'intérieur d'un boîtier et préchargés axialement par un écrou de serrage autobloquant. Cette solution a notamment pour inconvénients de présenter un encombrement axial et radial important et de nécessiter un grand nombre d'opérations de montage. En outre, le poids d'un tel palier est relativement important. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. Plus particulièrement, la présente invention vise à prévoir un système de transformation de mouvement rotatif en mouvement de translation linéaire qui présente un encombrement axial restreint, qui soit facile à monter et de poids limité. Dans un mode de réalisation, le système comprend un mécanisme de vis à rouleaux pourvu d'une vis comprenant au moins une première partie extérieure filetée, d'un écrou disposé autour et coaxialement à ladite vis et d'une pluralité de rouleaux comprenant des flancs coopérant avec la première partie extérieure filetée de la vis et un filetage intérieur de l'écrou. Le système comprend en outre une butée à rouleaux montée sur une seconde partie extérieure de ladite vis et pourvue d'une douille disposée autour et coaxialement à la vis, et d'une pluralité de rouleaux interposés entre la vis et la douille et comprenant des flancs coopérant avec des flancs de la seconde partie extérieure de la vis et de la douille. Lesdits flancs de la vis, de la douille et des rouleaux sont configurés de sorte que, lors d'une rotation de la vis, lesdits rouleaux sont fixes axialement par rapport à ladite vis et par rapport à la douille. Dans un mode de réalisation, la butée comprend des couronnes de synchronisation disposées sur la vis et pourvues de dentures coopérant avec des dentures des rouleaux. Dans une variante de réalisation, la seconde partie extérieure de la vis est filetée et la douille comprend un filetage intérieur. Chaque rouleau de la butée peut comprendre un filetage extérieur en prise avec les flancs du filetage de la seconde partie extérieure et les flancs du filetage intérieur de la douille. Avantageusement, les valeurs des angles d'hélice du filetage de la seconde partie extérieure de la vis, du filetage intérieur de la douille et des filetages des rouleaux sont identiques entre elles. De préférence, les profils de contacts de la butée à rouleaux sont identiques aux profils de contacts du mécanisme de vis à rouleaux. Dans une autre variante de réalisation, chaque rouleau de la butée à rouleaux comprend des gorges à l'intérieur desquelles sont logés les flancs de la seconde partie extérieure de la vis et les flancs de la douille. Les valeurs des diamètres des première et seconde parties extérieures de la vis peuvent être identiques entre elles. Dans un mode de réalisation, chaque rouleau du mécanisme comprend un filetage extérieur en prise avec la première partie extérieure filetée de la vis et avec le filetage intérieur de l'écrou. Avantageusement, les valeurs des angles d'hélice des filetages des rouleaux et du filetage intérieur de l'écrou sont identiques entre elles et différentes de la valeur de l'angle d'hélice du filetage de la première partie extérieure de la vis. Alternativement, chaque rouleau du mécanisme comprend des gorges à l'intérieur desquelles sont logés le filetage intérieur de l'écrou et le filetage de la première partie extérieure de la vis. L'invention concerne également un vérin d'actionnement comprenant un moyen d'entraînement en rotation et un système tel que défini précédemment, la vis du système étant couplée au moyen d' entraînement. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe d'un système selon un exemple de réalisation de l'invention, et - les figures 2 et 3 sont des vues de détail de la figure 1. Sur la figure 1, un système, référencé 10 dans son ensemble, comprend un mécanisme 12 de vis à rouleaux et une butée 14 à rouleaux. Le mécanisme 12 comprend une vis 16, d'axe 16a, pourvue d'une première partie filetée 18 extérieure, un écrou 20 monté coaxialement autour de la vis 16 et pourvu d'un filetage 22 intérieur dont le diamètre intérieur est supérieur au diamètre extérieur de la partie filetée 18 extérieure, et une pluralité de rouleaux 24 longitudinaux disposés radialement entre la vis et l'écrou. La vis 16 s'étend longitudinalement à travers un alésage cylindrique de l'écrou 20 sur lequel est formé le filetage 22 intérieur. Comme illustré plus visiblement à la figure 2, les rouleaux 24 sont identiques entre eux et répartis de manière régulière autour de la vis 16. Chaque rouleau 24 s'étend selon un axe 24a coaxial à l'axe 16a de la vis et comprend un filetage 26 extérieur en prise avec la partie filetée 18 de la vis et le filetage 22 de l'écrou. La partie filetée 18 de la vis et le filetage 22 de l'écrou comprennent plusieurs entrées de départ de filetage, par exemple trois, et le filetage 26 des rouleaux comprend une entrée. En variante, le filetage des rouleaux peut également comprendre plusieurs entrées. Le filetage 26 de chaque rouleau est prolongé axialement à chaque extrémité par une denture 28, 30 qui est elle-même prolongée axialement par un tourillon 32, 34 cylindrique s'étendant axialement vers l'extérieur. Le mécanisme 10 comprend également deux couronnes 36, 38 annulaires fixées dans une partie non filetée de l'alésage de l'écrou 20 et comprenant chacune intérieurement une denture (non référencée) respectivement en prise avec la denture 28, 30 des rouleaux pour leur synchronisation. Le mécanisme 10 comprend également deux bagues 40, 42 annulaires montées chacune radialement entre la partie filetée 18 de la vis et la couronne 36, 38 associée et comprenant une pluralité d'évidements cylindriques traversants (non référencés) qui sont répartis de manière régulière dans le sens circonférentiel et à l'intérieur duquel sont logés les tourillons 32, 34 des rouleaux. Les bagues 40, 42 permettent de porter les rouleaux 22 et de maintenir leur espacement circonférentiel régulier. Le mécanisme 10 comprend encore des joncs 44, 46 montés chacun dans une gorge prévue dans l'alésage de la couronne 36, 38 associée et prévus pour maintenir axialement la bague 40, 42 correspondante. La valeur de l'angle d'hélice des filetages 26 des rouleaux est identique à la valeur de l'angle d'hélice du filetage 22 de l'écrou et différente de la valeur de l'angle d'hélice de la première partie filetée 18 de la vis de telle sorte que, lorsque la vis 16 tourne par rapport à l'écrou 20, les rouleaux 24 tournent sur eux-mêmes et roulent autour de la vis 16 sans se déplacer axialement à l'intérieur de l'écrou 20. Les rouleaux 24 sont guidés en rotation parallèlement à l'axe 16a de la vis par les dentures des couronnes 36, 38. Un mouvement de rotation de la vis 16 est transformé en un mouvement de translation linéaire de l'écrou 20 par l'intermédiaire des rouleaux 24 qui tournent sur eux-mêmes. L'écrou 20 comprend une collerette 48 de fixation prévue sur sa surface extérieure et comprenant une pluralité de trous traversant afin de pouvoir par exemple assujettir l'écrou à un fourreau supportant une charge à déplacer. En se référant de nouveau à la figure 1, la butée 14 à rouleaux du système permet de guider le mouvement de rotation de la vis 16 et de supporter les charges transmises au système, notamment des charges élevées, et ce, dans un encombrement réduit. La butée 14 présente une structure analogue à celle du mécanisme 12. La butée 14 est montée sur la vis 16 en étant espacée axialement du mécanisme 12. La vis 16 forme un arbre commun à la butée 14 et au mécanisme 12. La butée 14 comprend une douille 50 montée coaxialement autour d'une seconde partie filetée 52 extérieure de la vis et pourvue d'un filetage 54 intérieur dont le diamètre intérieur est supérieur au diamètre extérieur de ladite partie filetée extérieure. Les valeurs des diamètres des première et seconde parties filetées 18, 52 peuvent être identiques. La butée 14 comprend également une pluralité de rouleaux 56 longitudinaux disposés radialement entre la vis et la douille. La vis 16 s'étend longitudinalement à travers un alésage cylindrique de la douille 50 sur lequel est formé le filetage 54 intérieur. Comme illustré plus visiblement à la figure 3, les rouleaux 56 sont identiques entre eux et répartis de manière régulière autour de la vis 16. Chaque rouleau 56 s'étend selon un axe 56a coaxial à l'axe 16a de la vis et comprend un filetage 58 extérieur en prise avec la seconde partie filetée 52 de la vis et le filetage 54 de la douille. La partie filetée 52 de la vis et le filetage 54 de la douille comprennent plusieurs entrées de départ de filetage et le filetage 58 des rouleaux comprennent une entrée. En variante, le filetage des rouleaux peut comprendre plusieurs entrées. Le filetage 58 de chaque rouleau est prolongé axialement à chaque extrémité par une denture 60, 62 qui est elle-même prolongée axialement par un tourillon 64, 66 cylindrique s'étendant axialement vers l'extérieur. La butée 14 comprend également deux couronnes 68, 70 annulaires fixées dans une partie non filetée de l'alésage de la douille 50 et comprenant chacune intérieurement une denture (non référencée) respectivement en prise avec la denture 60, 62 des rouleaux pour leur synchronisation. La butée 14 comprend encore deux bagues 72, 74 annulaires montées chacune radialement entre la vis et la couronne 68, 70 associée et comprenant une pluralité d'évidements cylindriques traversants (non référencés) qui sont répartis de manière régulière dans le sens circonférentiel et à l'intérieur duquel sont logés les tourillons 64, 66 des rouleaux. Les bagues 72, 74 permettent de porter les rouleaux 56 et de maintenir leur espacement circonférentiel régulier. Le mécanisme 10 comprend encore des joncs 76, 78 montés chacun dans une gorge prévue dans l'alésage de la couronne 68, 70 associée et prévus pour maintenir axialement la bague 72, 74 correspondante. La butée 14 comprend encore deux couronnes 80, 82 annulaires fixées à la vis 16, ou directement usinées sur celle-ci, au niveau des extrémités de la seconde partie filetée 52 extérieure. Les couronnes 80, 82 comprennent chacune extérieurement une denture (non référencée) respectivement en prise avec la denture 60, 62 des rouleaux pour leur synchronisation. La valeur de l'angle d'hélice des filetages 58 des rouleaux est identique à la valeur de l'angle d'hélice du filetage 54 de l'écrou et à la valeur de l'angle d'hélice de la seconde partie filetée 52 de la vis de telle sorte que, lorsque la vis 16 tourne par rapport à la douille 50, les rouleaux 56 tournent sur eux-mêmes et roulent autour de la vis 16 sans se déplacer axialement à l'intérieur de la douille 50 et sans se déplacer axialement par rapport à la vis. Les rouleaux 56 sont guidés en rotation parallèlement à l'axe 16a de la vis par les dentures des couronnes 68, 70. Lors de la rotation de la vis 16, les rouleaux 56 tournent sur eux-mêmes sans transformation du mouvement de rotation de la vis en déplacement linéaire de la douille 50 le long de l'axe 16a de la vis. Les rouleaux 56 sont fixes axialement à la fois par rapport à la vis 16 et par rapport à la douille 50. Il n'existe aucun déplacement axial relatif entre la vis 16, les rouleaux 56 et la douille 50. La butée 14 a uniquement pour fonction de guider le mouvement de rotation de la vis 16 et de supporter les charges transmises au système 10. La butée 14 forme une butée axiale à pas nul. La douille 50 comprend une collerette 84 de fixation prévue sur sa surface extérieure et comprenant une pluralité de trous traversant afin de pouvoir par exemple assujettir la douille à un support fixe. Avantageusement, les profils de contacts de la butée 14 à rouleaux sont identiques aux profils de contacts du mécanisme 12 de vis à rouleaux. Les capacités statiques et dynamiques de la butée 14 sont donc similaires à celle du mécanisme 12 pour un même encombrement. La fonction de guidage et de reprise des efforts réalisée par la butée 14 est intégrée sur la vis du mécanisme 12, et ce, dans un encombrement faible. La valeur de l'angle d'ouverture des flancs du filetage de la seconde partie 52 extérieure de la vis est égale à la valeur de l'angle d'ouverture des flancs du filetage de la douille 50 de la butée, à la valeur de l'angle d'ouverture des flancs du filetage de la première partie 18 de la vis et à la valeur de l'angle d'ouverture des flancs du filetage de la l'écrou 20 du mécanisme. A titre indicatif, lesdites valeurs peuvent être égales à 90 degrés. Les rouleaux 24, 56 présentent en section droite un profil convexe formé de deux arcs de cercles symétriques par rapport à un plan radial médian perpendiculaire à l'axe des rouleaux. Le profil des rouleaux 24 est identique à celui des rouleaux 56. Dans l'exemple de réalisation illustré, les première et seconde parties filetées 18, 52 extérieures de la vis forment sur ladite vis deux filetages distincts. Alternativement, il pourrait être possible d'avoir sur la vis un unique filetage commun aux rouleaux 24 du mécanisme et aux rouleaux 56 de la butée. La présente invention a été illustrée sur la base d'un système comprenant un mécanisme de vis à rouleaux satellites combiné à une butée à rouleaux satellites. Dans une variante de réalisation, il est également possible, sans sortir du cadre de l'invention, de prévoir en remplacement du mécanisme de vis à rouleaux satellites un mécanisme de vis avec recirculation de rouleaux. Dans une autre variante, il pourrait encore être possible de combiner le mécanisme de vis à rouleaux satellites, ou le mécanisme de vis avec recirculation de rouleaux, avec une butée comprenant des rouleaux non filetés mais pourvus de gorges à l'intérieur desquelles sont logés les flancs de la seconde partie extérieure de la vis et les flancs intérieurs de la douille. Dans ce cas, la seconde partie extérieure de la vis et la douille ne comprennent pas un filetage mais des gorges complémentaires aux gorges des rouleaux. De façon analogue au mode de réalisation illustré, de telles gorges prévues sur la seconde partie extérieure de la vis, sur la douille et sur les rouleaux délimitent des flancs qui sont configurés de sorte que, lors de rotation de la vis, il n'existe aucun déplacement axial relatif entre la vis, les rouleaux et la douille de la butée. REVENDICATIONS1. Système comprenant un mécanisme (12) de vis à rouleaux pourvu d'une vis (16) comprenant au moins une première partie extérieure (18) filetée, d'un écrou (20) disposé autour et coaxialement à ladite vis, et d'une pluralité de rouleaux (24) coopérant avec la première partie extérieure (18) filetée de la vis et un filetage intérieur (22) de l'écrou, caractérisé en ce que ledit système comprend en outre une butée (14) à rouleaux montée sur une seconde partie extérieure (52) de ladite vis et pourvue d'une douille (50) disposée autour et coaxialement à la vis, et d'une pluralité de rouleaux (56) interposés entre la vis et la douille et comprenant des flancs coopérant avec des flancs de la seconde partie extérieure (52) de la vis et de la douille (50), lesdits flancs de la vis, de la douille et des rouleaux étant configurés de sorte que, lors d'une rotation de la vis, lesdits rouleaux (56) sont fixes axialement par rapport à ladite vis (16) et par rapport à la douille (50). 2. Système selon la revendication 1, dans lequel la butée (14) comprend des couronnes (80, 82) de synchronisation disposées sur la vis et pourvues de dentures coopérant avec des dentures (60, 62) des rouleaux. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la seconde partie extérieure (52) de la vis est filetée et la douille (50) comprend un filetage intérieur, chaque rouleau (56) de la butée comprenant un filetage extérieur en prise avec les flancs du filetage de la seconde partie extérieure (52) et les flancs du filetage intérieur de la douille. 4. Système selon la revendication 3, dans lequel les valeurs des angles d'hélice du filetage de la seconde partie extérieure (52) de la vis, du filetage intérieur de la douille (50) et des filetages des rouleaux (56) sont identiques entre elles. 5. Système selon la revendication 3 ou 4, dans lequel les profils de contacts de la butée (14) à rouleaux sont identiques aux profils de contacts du mécanisme (12) de vis à rouleaux. 6. Système selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chaque rouleau (56) de la butée comprend des gorges à l'intérieur desquelles sont logés les flancs de la seconde partie extérieure (52) de la vis et les flancs de la douille (50). 7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les valeurs des diamètres des première et seconde parties extérieures (18, 52) de la vis sont identiques. 8. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque rouleau (24) du mécanisme comprend un filetage extérieur (26) en prise avec la première partie extérieure (18) filetée de la vis et avec le filetage intérieur (22) de l'écrou. 9. Système selon la revendication 8, dans lequel les valeurs des angles d'hélice des filetages des rouleaux et du filetage intérieur de l'écrou sont identiques entre elles et différentes de la valeur de l'angle d'hélice du filetage de la première partie extérieure (18) de la vis. 10. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel chaque rouleau (24) du mécanisme comprend des gorges à l'intérieur desquelles sont logés le filetage intérieur (22) de l'écrou et le filetage de la première partie extérieure (18) de la vis. 11. Vérin d'actionnement comprenant un moyen d'entraînement en rotation et un système selon l'une quelconque des revendications précédentes, la vis du système étant couplée au moyen d'entraînement.