Brevet FR3021086A1 — publié le 20151120

- 1 - MECANISME DE VIS La présente invention concerne le domaine des mécanismes de vis 5 permettant de transformer un mouvement rotatif en un mouvement linéaire et/ou inversement. Plusieurs types desdits mécanismes sont connus et sont pourvu d'un écrou et d'un arbre, le mouvement linéaire étant un mouvement relatif de l'écrou par rapport à l'arbre selon une direction longitudinale de ce dernier. L'écrou 10 comporte un filetage intérieur définissant un premier axe de rotation ; l'arbre comporte un filetage extérieur interagissant avec le filetage intérieur de l'écrou. Un exemple d'un tel mécanisme réalisé comme vis à rouleaux est décrit par exemple dans le brevet FR 2 984 443 I31. Des désalignements entre l'arbre et l'écrou suite à des déformations de 15 l'arbre ou des imprécisions d'assemblage peuvent résulter en un couple agissant dans un sens perpendiculaire à la direction longitudinale de l'arbre et/ou en une forte usure réduisant la durée de vie du mécanisme. En particulier dans le cas des vis à billes et des vis à rouleaux à haute précision, des contraintes radiales ou des contraintes en flexion peuvent résulter en 20 des défaillances très rapides. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients précités en proposant un mécanisme de vis à durée de vie prolongée. Le mécanisme de vis selon l'invention est destiné à transformer un mouvement rotatif en un mouvement linéaire et/ou inversement. Il est 25 proposé que le mécanisme comprenne un écrou pourvu d'un filetage intérieur définissant un premier axe de rotation. Le premier axe de rotation est l'axe central du chemin hélicoïdal du filetage. L'écrou est destiné à être disposé autour et coaxialement à un arbre comprenant un filetage extérieur interagissant avec le filetage intérieur ou taraudage de l'écrou. Selon le type 30 de mécanisme, cette dernière interaction peut être une interaction directe ou - 2 - une interaction par l'intermédiaire de billes ou de rouleaux à gorges ou à filetage en engrènement avec les filetages de l'arbre et de l'écrou. L'invention propose que l'écrou comporte une partie radialement intérieure portant le filetage intérieur et une partie radialement extérieure, les parties étant solidaires en rotation autour du premier axe de rotation. Afin d'éviter des couples perpendiculaires à l'axe de rotation entre l'écrou et l'arbre, l'invention propose que les deux parties sont fixées de telle façon que la partie radialement intérieure puisse rotuler dans la partie radialement extérieure, au moins légèrement autour des deux axes perpendiculaires au premier axe de rotation, le centre de rotulage étant positionné sur le premier axe de rotation. Grace à la possibilité de rotuler, les désalignements et les déformations de l'arbre peuvent être compensés. Selon un autre aspect de l'invention, le mécanisme comporte un pion cylindrique radial interférant avec un évidement oblong pour assurer la solidarité en rotation autour du premier axe de rotation. Le pion cylindrique permet un pivotement sur son axe, laquelle est orientée radialement par rapport au premièr axe de rotation et le coulissement du pion dans la direction longitudinale de l'évidement peut permettre un pivotement sur un axe perpendiculaire à l'axe du pion et orienté radialement par rapport au premier axe de rotation. En même temps, le pion peut assurer le transfert du couple d'entraînement. Selon un autre aspect de l'invention la partie radialement intérieure de l'écrou comporte deux surfaces extrêmes axiales opposées de forme sphérique coulissant sur des coussinets d'articulation du logement de rotule. Les coussinets d'articulation ont des surfaces concaves complémentaires aux surfaces extrêmes axiales de la partie radialement intérieure. Les surfaces de coulissement peuvent être traitées pour prolonger leur durée de vie et pour réduire l'usure, surtout dans des cas ou le coulissement se déroule dans des conditions ou des forces axiales importantes sont supportées par les surfaces de coulissement. - 3 - Selon un autre aspect de l'invention, la vis comporte une pluralité d'organes roulants interposés entre l'écrou et l'arbre et interférant avec le filetage intérieur et le filetage extérieur pour permettre à l'écrou de tourner par rapport au premier axe de rotation. Les organes roulants peuvent être réalisés comme des billes ou comme des rouleaux. En raison de la sensibilité de tels mécanismes aux contraintes radiales, l'impact de l'invention sur la durée de vie est particulièrement important. Dans un mode de réalisation de l'invention, le mécanisme comporte un boîtier extérieur logeant l'écrou par l'intermédiaire d'au moins un roulement, l'écrou comportant des moyens pour monter une poulie. Les vis à écrou actionnées se prêtent particulièrement bien à des applications avec des longs arbres où le risque de déformations est particulièrement élevé. Dans un mode de réalisation, il existe un jeu entre la partie radialement intérieure et la partie radialement extérieure. Le jeu permet le rotulage ou le pivotement des deux parties et le jeu est réalisé par un espace radial sensiblement cylindrique entre une surface radialement extérieure de la partie radialement intérieure et une surface radialement intérieure de la partie radialement extérieure. Selon un autre aspect de l'invention la partie radialement extérieure comporte un trou de lubrification menant à l'espace radial afin de permettre la lubrification des coussinets d'articulation du logement de rotule par l'intermédiaire de l'espace radial. En même temps, le lubrifiant dans l'espace radiale peut être utilisé pour lubrifier les filetages et/ou les éléments roulants. 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 un dessin annexé sur lequel : la figure 1 est une coupe axiale d'un mécanisme de vis à rouleaux selon l'invention ; - 4 - la figure 2 est une vue axiale du mécanisme de vis selon la figure 1 ; la figure 3 est une vue en perspective d'un pion du mécanisme de vis ; la figure 4 est une coupe radiale du mécanisme de vis selon la figure 1, et la figure 4 est un détail d'une coupe axiale du mécanisme de vis selon l'invention. La figure 1 est une coupe axiale d'un mécanisme de vis à rouleaux selon l'invention. Le mécanisme comprend un boîtier 10 fixe logeant un écrou 12 tournant. L'écrou 12 comporte un filetage intérieur 14 définissant un premier axe de rotation 16. L'écrou 12 est disposé autour et coaxialement à un arbre 18 comprenant un filetage extérieur 20 interagissant avec le filetage intérieur 14 de l'écrou 12. L'axe de rotation 16 coïncide avec l'axe longitudinal central de l'arbre 18. Le mécanisme est destiné à transformer une rotation de l'écrou 12 en un mouvement linéaire de l'arbre 18. Lors du mouvement linéaire, l'orientation du boîtier extérieur 10 et la position axiale et l'orientation d'une partie extérieure 24 de l'écrou 12 restent fixes. Une autre alternative est que l'arbre 18 reste fixe et le système se déplace. L'écrou 12 est divisé en deux parties 22, 24. Une partie radialement intérieure est un corps d'écrou 22 sensiblement cylindrique et porte le filetage intérieur 14. Une partie radialement extérieure 24 sensiblement cylindrique est emboîté dans le boîtier extérieur 10 par l'intermédiaire de deux roulements 26, 28 à rouleaux coniques. Dans des autres modes de réalisation, l'écrou 12 peut être monté avec des roulements à contacts obliques, des butées à rouleaux ou des butées à billes ou à rouleaux combinées. De la part et d'autre des roulements 26, 28 sont implantés des joints d'étanchéité 30, 32 qui garantissent l'étanchéité du montage de roulements. Un écrou 79 de serrage permet la fixation du roulement ainsi que la précharge des roulements 26, 28. Une rondelle de frein 36 garantit le non- - 5 - desserrage du montage. Le boîtier extérieur 10 comporte une partie de centrage 80 associé à une face d'appuie 81 et des trous ou des taraudages 42 dans une collerette 40 pour la fixation sur la structure du client. Des taraudages 38 en bout de boîtier servent à la fixation d'un soufflet. La partie intérieure 22 de l'écrou 12 est montée coaxialement dans l'intérieur de la partie extérieure 24 de l'écrou 12. Le diamètre intérieur de la partie extérieure 24 est plus grand que le diamètre extérieur de la partie intérieure 22 de manière à définir un espace radial 44 entre les deux parties 22, 24. L'espace radial 44 introduit un jeu radial et permet un pivotement léger de la partie radialement intérieure 22 par rapport à la partie radialement extérieure 24 autour des deux axes perpendiculaires au premier axe de rotation 16. Un pion 46 en bronze relie les deux parties 22, 24 de l'écrou 12 de manière solidaire en rotation sur le premier axe de rotation 16 et permet le pivotement sur les deux axes perpendiculaires au premier axe de rotation 16, le centre de rotulage 48 étant positionné sur le premier axe de rotation 16. Comme illustré dans les figures 3 et 4, il y a deux fraisages 76, 78 a la base de ce pion 46 qui réalisent l'antirotation par l'intermédiaire d'un évidement oblong en forme d'une rainure de clavette 50 située dans la partie intérieure 22 de l'écrou 12. Le pion 46 est fixé dans un alésage radial dans la partie radialement extérieure 24 et a une forme sensiblement cylindrique orientée radialement. La surface extérieure de la partie radialement intérieure 22 comporte la rainure de clavette 50 dont la largeur est sensiblement égale au diamètre du pion 46 et le pion 46 entre dans la rainure de clavette 50. La rainure de clavette 50 est orienté parallèlement au premier axe de rotation 16. Ainsi, le pion 46 assure la solidarité en rotation des deux parties 22, 24 autour du premier axe de rotation 16, tout en permettant un coulissement du pion 46 - 6 - dans la direction longitudinale de l'évidement et une rotation du pion 46 sur son axe de symétrie dans son logement. Un joint torique 77 positionné dans un logement dans le pion assure le positionnement de celui-ci et supprime les vibrations. La partie radialement intérieure 22 de l'écrou 12 comprend deux pièces annulaires 22a, 22b comportant des surfaces extrêmes 52, 54 axiales opposées de forme annulaire à courbure sphériques convexes. Le centre de courbure commun 48 de ces deux surfaces est positionné sur le premier axe de rotation 16 au centre de l'écrou 12. La partie radialement extérieure 24 comprend un boîtier 24c et deux inserts métalliques 24a, 24b comportant des surfaces annulaires 56, 58 à courbure sphérique concave dont le centre de courbure commun coïncide avec le centre de courbure 48 mentionné ci-dessus. Ces dernières surfaces annulaires 56, 58 à courbure sphérique concave sont des coussinets d'articulation du logement de rotule en contact coulissant avec les surfaces extrêmes axiales de la partie radialement intérieure 22. Les inserts métalliques 24a, 24b sont fixés dans la partie extérieure 24. L'insert 24b portant la surface 58 concave comporte un filetage extérieur et est vissé dans un taraudage d'un boîtier 24c de la partie extérieure 24. Les contraintes axiales agissant sur l'écrou 12 sont transmises par ces surfaces rotulantes 52 - 58. La vis comporte une pluralité d'organes roulants 60 réalisés comme des rouleaux interposés entre l'écrou 12 et l'arbre 18 et interférant avec le filetage intérieur 14 de l'écrou 12 et le filetage extérieur 20 de l'arbre 18 pour permettre à l'écrou 12 de tourner par rapport au premier axe de rotation 16. Des racleurs 62, 64 qui maintiennent la graisse dans l'écrou 12 et chassent les impuretés extérieurs sont fixés aux extrémités axiales de la partie radialement extérieure 24. - 7 - La partie extérieure de l'écrou 12 comporte un centrage 83 et des taraudages 84 pour monter une poulie 66. Le boîtier extérieur 10 comporte deux trous de lubrification 68, 70 dont un premier sert à lubrifier les roulements 26, 28 à rouleaux coniques extérieurs et l'autre est relié à un passage de lubrifiant 72 illustré en détail en la figure 4 menant à l'espace radial 44 afin de permettre la lubrification des coussinets d'articulation 52 - 58 du logement de rotule par l'intermédiaire de l'espace radial 44 et du système à rouleaux l'intermédiaire de trous radiaux 85, 86 situés dans le partie extérieure 24 et la partie intérieure 24 de l'écrou. De plus, le boîtier extérieur 10 comporte un trou d'évacuation 74 pour l'évacuation du trop-plein de graisse. La figure 2 est une vue axiale du mécanisme de vis selon la figure 1. REVENDICATIONS1. Mécanisme de vis pour transformer un mouvement rotatif en un mouvement linéaire et/ou inversement comprenant un écrou (12) comprenant un filetage intérieur (14) définissant un premier axe de rotation (16) et destiné à être disposé autour et coaxialement à un arbre (18) comprenant un filetage extérieur (20) interagissant avec le filetage intérieur (14) de l'écrou (12), caractérisé en ce que l'écrou (12) comporte une partie radialement intérieure (22) portant le filetage (14) et une partie radialement extérieure (24), les parties (22, 24) étant solidaires en rotation autour du premier axe de rotation (16) et pouvant rotuler au moins légèrement autour des deux axes perpendiculaires au premier axe de rotation (16), le centre de rotulage (48) étant positionné sur le premier axe de rotation (16). 2. Mécanisme de vis selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un pion (46) cylindrique radial interférant avec un évidement oblong (50) pour assurer la solidarité en rotation autour du premier axe de rotation (16). 3. Mécanisme de vis selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie radialement intérieure (22) de l'écrou (12) comporte deux surfaces extrêmes (52, 54) axiales opposées de forme sphérique coulissant sur des coussinets d'articulation (56, 58) du logement de rotule. 4. Mécanisme de vis selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la vis comporte une pluralité d'organes roulants (60) interposés entre l'écrou (12) et l'arbre (18) et interférant avec le filetage intérieur (14) et le filetage extérieur- 9 - (20) pour permettre à l'écrou (12) de tourner par rapport au premier axe de rotation (16). 5. Mécanisme de vis selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier extérieur (10) logeant l'écrou (12) par l'intermédiaire d'au moins un roulement (26, 28), l'écrou (12) comportant des moyens pour monter une poulie (66). 6. Mécanisme de vis selon une des revendications précédents, caractérisé en ce qu'un jeu entre la partie radialement intérieure (22) et la partie radialement extérieure (24) permettant la rotulage est réalisé par un espace radial (44) entre une surface radialement extérieure de la partie radialement intérieure (22) et une surface radialement intérieure de la partie radialement extérieure (24). 7. Mécanisme de vis selon les revendications 4 et 6, caractérisé en ce que la partie radialement extérieure (24) comporte un trou de lubrification (70) menant à l'espace radial (44) afin de permettre la lubrification des coussinets d'articulation (52 - 58) du logement de rotule par l'intermédiaire de l'espace radial (44) et la lubrification du système à rouleaux par l'intermédiaire des trous radiaux (85, 86). 8. Mécanisme de vis selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mécanisme est réalisé comme vis à rouleaux. 9. Mécanisme de vis selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le mécanisme est réalisé comme vis à billes.