Brevet FR3036451A1 — publié le 20161125

Mécanisme de vis à rouleaux La présente invention concerne le domaine 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 comprenant un filetage extérieur en prise avec les filetages extérieur et intérieur de la vis et de l'écrou respectivement. Un tel mécanisme est notamment décrit dans FR-A-2 984 443. Les mécanismes actuels de vis à rouleaux ne sont pas adaptés aux applications dans lesquelles la charge appliquée axialement est plus importante dans un sens de déplacement que dans l'autre, comme c'est le cas pour les presses d'injection de matière plastique par exemple. En effet, les vis à rouleaux actuelles ont des filetages dont les flancs sont symétriques, ce qui signifie que les pressions supportables sont identiques dans les deux sens de translation du mécanisme. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention, en proposant un nouveau mécanisme de vis à rouleaux permettant l'application à des systèmes impliquant des efforts plus importants dans un sens de translation que dans l'autre. A cet effet, l'invention concerne un mécanisme de vis à rouleaux comprenant : - une vis pourvue d'un filetage extérieur, - un écrou disposé autour et co-axialement à la vis, l'écrou étant pourvu d'un filetage intérieur, et - une pluralité de rouleaux interposés entre la vis et l'écrou et comprenant chacun un filetage extérieur en prise avec le filetage extérieur de la vis et avec le filetage intérieur de l'écrou, chacun des filetages de la vis, des rouleaux et de l'écrou comprenant des premier et second flancs axialement opposés, formant respectivement un premier et un second angle avec un plan perpendiculaire à l'axe central de la vis, les premier et second flancs de chaque filetage des rouleaux étant respectivement en contact avec les premier et second flancs du filetage de l'écrou et avec les premier et second flancs du filetage de la vis, la valeur du premier angle étant différente de la valeur du second angle. Ce mécanisme est caractérisé en ce que la somme des valeurs respectives du premier angle et du second angle vaut 90°. 3036451 2 Grâce à l'invention, le mécanisme de vis à rouleaux permet de transmettre un effort plus important dans un sens de translation que dans l'autre, ce qui est avantageux pour certaines applications. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel 5 mécanisme de vis à rouleaux peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible : La différence entre la valeur du premier angle et la valeur du second angle est d'au moins 15 % de la valeur du premier angle. La différence entre la valeur du premier angle et la valeur du second angle est 10 d'au plus 40 % de la valeur du premier angle. Les premier et/ou second flancs du filetage des rouleaux présentent un profil convexe. Les premier et/ou second flancs du filetage des rouleaux présentent un profil rectiligne. 15 Les flancs du filetage de l'écrou présentent un profil rectiligne. Les flancs du filetage de l'écrou présentent un profil concave. Les flancs du filetage de la vis sont concaves, rectilignes ou convexes. La valeur du premier angle est de 50°, et la valeur du second angle est 40°. Les flancs des filetages de la vis, des rouleaux et de l'écrou dont les angles par 20 rapport au plan perpendiculaire à l'axe central de la vis sont les plus faibles, sont adaptés pour transmettre un effort axial plus important que les autres flancs. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'une vis à rouleaux conforme à son 25 principe, faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe transversale d'un mécanisme de vis à rouleaux conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue à plus grande échelle du détail Il à la figure 1 ; 30 - la figure 3 est une vue analogue à la figure 2, d'un filetage d'un écrou appartenant à un mécanisme de vis à rouleaux conforme à une première variante de l'invention ; - la figure 4 est une vue analogue à la figure 3, d'un filetage d'un écrou appartenant à une vis à rouleaux conforme à une seconde variante de l'invention. 3036451 3 Sur les figures 1 et 2, un mécanisme de vis à rouleaux référencé 10 dans son ensemble, comprend une vis 12, centrée sur un axe central X-X', pourvu d'un filetage extérieur 14. Un écrou 16 est monté coaxialement autour de la vis 12 et est pourvu d'un filetage 20 intérieur, ménagé sur une partie tubulaire 22 de l'écrou 16. Le mécanisme de 5 vis à rouleaux 10 comprend également une pluralité de rouleaux 24 s'étendant selon des axes centraux respectifs X24 parallèles à l'axe X-X' et disposés radialement entre la vis 12 et la partie tubulaire 22 de l'écrou 16. Les rouleaux 24 sont identiques entre eux et répartis de manière régulière autour de la vis 12. Chaque rouleau 24 comprend un filetage extérieur 26 en prise avec le 10 filetage 14 de la vis 12 et avec le filetage 20 de l'écrou 16. Le filetage 20 de l'écrou 16 comprend un premier flanc 20 et un second flanc 202 qui sont axialement opposés et forment respectivement un premier angle a200 et un second angle a202 avec un plan P perpendiculaire à l'axe X-X'. Le filetage 26 des rouleaux 24 comprend un premier flanc 260, qui est en contact 15 avec le premier flanc 200 du filetage 20 et un second flanc 262, qui est en contact avec le second flanc 202 du filetage 20. Les premier et second flancs 260 et 262 sont axialement opposés et forment respectivement un premier angle a260 et un second angle a262 avec le plan P. Le filetage 14 de la vis 12 présente une géométrie analogue à celle du filetage 20 20 et comprend des premier et second flancs non représentés, qui sont axialement opposés et sont respectivement en contact avec le premier flanc 260 et le second flanc 262. Les flancs du filetage 14 forment des angles par rapport au plan P qui ont des valeurs identiques aux angles a200 et a202. Les flancs du filetage 14 peuvent être concaves, rectilignes ou convexes. 25 Les valeurs des angles a200, a202, a260 et a262 définissent le profil des filetages 14, 20 et 26. Les valeurs des angles a200 et a260 sont égales. Les valeurs des angles a202 et a262 sont égales. La rotation de la vis 12 autour de son axe X-X' a pour effet, suivant le sens de rotation, d'activer un mouvement de translation selon l'axe X-X' de l'écrou 16, indiqué par 30 les flèches F1 et F2. De manière alternative, la rotation de l'écrou 16 autour de son axe X- X' a pour effet, suivant le sens de rotation, d'activer un mouvement de translation selon l'axe X-X' de la vis 12. Certaines applications dans lesquelles les mécanismes de vis à rouleaux sont utilisés, notamment les presses à injection de matière plastique, nécessitent l'application 35 d'efforts plus importants dans un sens de translation de l'écrou 16 que dans l'autre. 3036451 4 Notamment, l'effort à transmettre est plus important lors de la phase de pression de la presse, tandis que l'effort à transmettre est relativement faible lorsque la presse revient à sa position de départ. Dans ce but, les flancs des filetages 14, 20 et 26 sont asymétriques, c'est-à-dire 5 que les profils angulaires des flancs des filetages 14, 20 et 26 sont différents. Avantageusement, la différence entre la valeur des angles a200 et a260 et la valeur des angles a202 et a262 est d'au moins 15 %, de préférence d'au plus 40 % de la valeur des angles a200 et a260. Dans l'exemple, la valeur des angles a200 et a260 est strictement supérieure à la 10 valeur des angles a202 et a262, de sorte que les flancs 202 et 262 sont plus inclinés par rapport à l'axe X-X' que les flancs 200 et 260. De ce fait, les flancs 202 et 262 permettent la transmission d'un effort axial plus important que les flancs 200 et 260, qui eux favorisent un meilleur glissement. La transmission d'efforts permise par cette géométrie est plus importante dans le sens de la flèche F1, car les flancs 202, c'est-à-dire les parties 15 de l'écrou 16 sur lesquelles les efforts de déplacement sont exercés, sont opposés selon l'axe X-X' au sens de déplacement. Le filetage 14 de la vis 12 présentant une géométrie analogue à celle du filetage 20, la vis 12 est donc capable d'exercer des couples plus importants dans le sens de rotation correspondant au déplacement dans le sens de la flèche F1. 20 Afin de conserver la même profondeur de profil de filetage, la somme des angles a200 et a202, ou des angles a260 et a262, est égale à 90°. A titre d'exemple, les angles a200 et a260 peuvent être chacun égaux à 50°, tandb que les angles a262 et a202 peuvent être chacun égaux à 40°. Dans l'exemple représenté, les flancs 260 et 262 présentent un profil convexe, 25 tandis que les flancs 200 et 202 présentent un profil rectiligne. Pour les flancs 260 et 262, les angles a260 et a262 sont formés par la tangente T aux flancs 260 et 262 passant par le point de contact C entre les flancs 260 et 200 ou entre les flancs 262 et 202. Selon une variante de l'invention représentée à la figure 3, sur laquelle seul le filetage 20 est représenté, le flanc 202 présente un profil convexe. Dans un tel cas, le 30 flanc 262 peut présenter un profil convexe ou rectiligne. En variante non représentée, chacun des flancs 200 et 202 peut être convexe. Selon une autre variante de l'invention représentée à la figure 4, sur laquelle seul le filetage 20 est représenté, les flancs 200 et 202 présentent un profil concave. Dans un tel cas, les flancs 260 et 262 peuvent présenter un profil convexe. 3036451 5 En variante non représentée, les flancs 260 et 262 du filetage 26 des rouleaux 24 peuvent présenter un profil convexe ou rectiligne. Les caractéristiques des modes de réalisation et variantes décrits ci-dessus peuvent être combinées pour obtenir de nouveaux modes de réalisation de l'invention. 5 REVENDICATIONS1. Mécanisme (10) de vis à rouleaux comprenant : une vis (12) pourvue d'un filetage extérieur (14), un écrou (16) disposé autour et co-axialement à la vis (12), l'écrou (16) étant pourvu d'un filetage intérieur (20), et - une pluralité de rouleaux (24) interposés entre la vis (12) et l'écrou (16) et comprenant chacun un filetage extérieur (26) en prise avec le filetage extérieur (14) de la vis (12) et avec le filetage intérieur (20) de l'écrou (16), chacun des filetages (14, 20, 26) de la vis (12), des rouleaux (24) et de l'écrou (16) comprenant des premier (200, 260) et second (202, 262) flancs axialement opposés, formant respectivement un premier (a200, a260) et un second angle (a202, a262) avec un plan (P) perpendiculaire à l'axe central (X-X') de la vis (12), les premier et second flancs (260, 262) de chaque filetage (26) des rouleaux (24) étant respectivement en contact avec les premier et second flancs (200, 202) du filetage (20) de l'écrou (16) et avec les premier et second flancs du filetage (14) de la vis (12), la valeur du premier angle (a200, a260) étant différente de la valeur du second angle (a202, a262), le mécanisme (10) étant caractérisé en ce que la somme des valeurs respectives du premier angle (a200, a260) et du second angle (a202, a262) vaut 90°. 2. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que la différence entre la valeur du premier angle (a200, a260) et la valeur du second angle (a202, a262) est d'au moins 15 % de la valeur du premier angle (a200, a260). 3. Mécanisme selon la revendication 2, caractérisé en ce que la différence entre la valeur du premier angle (a200, a260) et la valeur du second angle (a202, a262) est d'au plus 40 % de la valeur du premier angle (a200, a260). 4. Mécanisme selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premier et/ou second flancs (260, 262) du filetage (26) des rouleaux (24) présentent un profil convexe. 5. Mécanisme selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les premier et/ou second flancs (260, 262) du filetage (26) des rouleaux (24) présentent un profil rectiligne. 3036451 7 6. Mécanisme selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les flancs (200, 202) du filetage (20) de l'écrou (16) présentent un profil rectiligne. 5 7. Mécanisme selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les flancs (200, 202) du filetage (20) de l'écrou (16) présentent un profil concave. 8. Mécanisme selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les flancs du filetage (14) de la vis (12) sont concaves, rectilignes ou convexes. 10 9. Mécanisme selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la valeur du premier angle (a200, a260) est de 50°, et la valeur du second angle (a202, a262) est 40°. 15 10. Mécanisme selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les flancs (142, 202, 262) des filetages (14, 20, 26) de la vis (12), des rouleaux (24) et de l'écrou (16) dont les angles (a202, a262) par rapport au plan (P) perpendiculaire à l'axe central (X-X') de la vis (12) sont les plus faibles, sont adaptés pour transmettre un effort axial plus important que les autres flancs (200, 140, 260). 20