FR2856452A1

FR2856452A1 - VERIN WITH SCREW AND NUT

Info

Publication number: FR2856452A1
Application number: FR0350229A
Authority: FR
Inventors: De Kervenoael Tanguy Jouan
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2003-06-18
Publication date: 2004-12-24
Anticipated expiration: 2023-06-18
Also published as: WO2004113763A1; FR2856452B1

Abstract

Un vérin linéaire pour faire varier la distance entre deux objets (A, B) comprend un système à vis et écrou pour convertir la rotation d'un moteur (7) en une translation ; l'arrêt en rotation de l'élément déplacé en translation est garanti par un soufflet (11, 12) qui présente les avantages supplémentaires de ne pas introduire d'excentrement, de s'adapter aux imprécisions de montage et d'être déplié et replié sans opposer d'efforts d'importants ; enfin, en couvrant la vis (8), une étanchéité du système est assurée.A linear actuator for varying the distance between two objects (A, B) comprises a screw and nut system for converting the rotation of a motor (7) into a translation; the rotational stop of the element moved in translation is guaranteed by a bellows (11, 12) which has the additional advantages of not introducing eccentricity, of adapting to mounting inaccuracies and of being unfolded and folded without opposing major efforts; finally, by covering the screw (8), the system is sealed.

Description

VERIN A VIS ET ECROUVERIN WITH SCREW AND NUT

DESCRIPTIONDESCRIPTION

Le sujet de l'invention est un vérin à vis et écrou. The subject of the invention is a screw jack and nut.

De tels appareils comprennent un bâti ou support fixe, un moteur fixé au bâti, et un système à vis et écrou engagés l'un autour de l'autre. Le moteur 10 est relié soit à la vis soit à l'écrou de manière à lui transmettre ses rotations, que l'engagement fileté convertit en translations de l'autre pièce. Les vérins à vis et écrou possèdent quelques avantages notoires, comme la précision du mouvement et le caractère 15 réversible ou non de la transmission d'après l'angle d'inclinaison du filetage. Such devices include a frame or fixed support, a motor attached to the frame, and a screw and nut system engaged around each other. The motor 10 is connected to either the screw or the nut so as to transmit to it its rotations, that the threaded engagement converts to translations of the other part. The screw and nut cylinders have some notorious advantages, such as the precision of the movement and the reversible or non-reversible character of the transmission according to the angle of inclination of the thread.

La conversion du mouvement n'est possible qu'en prévoyant un dispositif d'arrêt en rotation de la pièce soumise à la translation. Il en existe de genres 20 nombreux, comme l'interaction d'un doigt et d'une rainure, l'utilisation de galets ou de rouleaux roulant sur une surface plane parallèle à la direction de la translation, etc. ; certains peuvent appartenir à des dispositifs eux aussi usuels pour maintenir la 25 coaxialité de la vis et de l'écrou et assurer ainsi un bon fonctionnement du vérin, d'autres en sont indépendants. Mais tous doivent avoir une longueur assez importante, au moins égale à la course linéaire totale de déplacement entre la vis et l'écrou. Les 30 vérins en sont beaucoup alourdis. The conversion of the movement is possible only by providing a device for stopping the rotation of the part subjected to translation. There are many kinds of such as the interaction of a finger and a groove, the use of rollers or rollers rolling on a flat surface parallel to the direction of translation, etc. ; some may belong to devices also customary to maintain the coaxiality of the screw and the nut and thus ensure proper operation of the cylinder, others are independent. But all must have a fairly large length, at least equal to the total linear travel movement between the screw and the nut. The 30 cylinders are much weighed down.

Un nouveau système s'opposant à la rotation de la pièce, écrou ou vis, qui est soumise à la translation est proposé comme l'invention. Il présente les avantages qu'il est simple à installer, léger, et 5 qu'il permet souvent, en prenant sa fonction, de renoncer au dispositif de maintien de coaxialité entre l'écrou et la vis, ce qui allège encore le vérin. A new system opposing the rotation of the workpiece, nut or screw, which is subjected to translation is proposed as the invention. It has the advantages that it is simple to install, lightweight, and that it often allows, taking its function, to give up the device for maintaining coaxiality between the nut and the screw, which makes the cylinder even lighter.

Les soufflets sont couramment exploités en mécanique, mais plutôt en raison de leur souplesse dans 10 la plupart des directions pour absorber des déplacements de translation ou de basculement entre deux pièces qu'ils relient, ou encore pour offrir une capacité volumique variable susceptible, par exemple, d'absorber l'énergie d'un coup de bélier dans une 15 tuyauterie en hydraulique. Dans cette application-ci, le soufflet est avant tout utile par sa grande rigidité en torsion combinée à sa grande souplesse en extension: fixé entre le bâti et soit l'écrou, soit la vis, il peut suivre les mouvements de translation de 20 cette pièce sans opposer d'effort notable, tout en exerçant au contraire un effort important contre sa rotation. Bellows are commonly used in mechanics, but rather because of their flexibility in most directions to absorb translational or tilting movements between two parts they connect, or to provide a variable capacity capacity, for example , to absorb the energy of a water hammer in hydraulic piping. In this application, the bellows is primarily useful for its high torsional stiffness combined with its great flexibility in extension: fixed between the frame and either the nut or the screw, it can follow the translational movements of 20 piece without opposing significant effort, while exerting on the contrary an important effort against its rotation.

La souplesse en flexion et en translation latérale du soufflet est cependant appréciée 25 puisqu'elle n'introduit pas de défaut de parallélisme entre les axes de l'écrou et de la vis susceptible de produire une usure prématurée du mécanisme, ce qui est un des principaux inconvénients des vérins à vis. The flexibility in bending and lateral translation of the bellows is however appreciated since it does not introduce a parallelism defect between the axes of the nut and the screw likely to produce premature wear of the mechanism, which is one of the main disadvantages of screw jacks.

Un autre avantage du soufflet entourant la 30 vis est qu'il la protège des salissures exterieures, et aussi qu'il arrête toute fuite de lubrifiant. Another advantage of the bellows surrounding the screw is that it protects it from external fouling, and also stops lubricant leakage.

Quelques modes de réalisation de l'invention seront maintenant décrits en liaison aux figures. Les figures 1 et 2 représentent deux variantes de vérin à vis avec un écrou tournant, et la figure 3 un vérin à vis tournante. Some embodiments of the invention will now be described with reference to the figures. Figures 1 and 2 show two variants of screw jack with a rotating nut, and Figure 3 a rotating screw jack.

Se référant à la figure 1, un écrou 1 est logé dans un boîtier 2, dans lequel il est ajusté par une paire de roulements 3 de manière à y pouvoir tourillonner. Une couronne 4 de l'écrou 1 sort 10 cependant du boîtier 2 et reçoit une courroie 5 de mise en rotation dans une rainure 6 ménagée à sa périphérie. Referring to Figure 1, a nut 1 is housed in a housing 2, wherein it is adjusted by a pair of bearings 3 so as to be able to journal. A ring 4 of the nut 1, however, leaves the housing 2 and receives a belt 5 for rotating in a groove 6 formed at its periphery.

La courroie 5 est animée par un moteur 7 fixé sur la face extérieure du boîtier 2. The belt 5 is driven by a motor 7 fixed on the outer face of the housing 2.

Une vis 8 traverse le boîtier 2 de part en 15 part et se trouve unie à l'écrou 1 par un engagement fileté de nature usuelle, qui peut être simple ou comporter des billes intermédiaires. Ce vérin linéaire sert typiquement à modifier l'écart entre deux objets non représentés en détail, dont l'un A est solidaire 20 d'une extrémité 9 de la vis 8 et l'autre B est solidaire du bâti 2. Les liaisons aux objets A et B sont en général tournantes afin d'offrir au vérin une liberté d'inclinaison qui est même nécessaire si les points de liaison sont à des hauteurs différentes 25 perpendiculairement à la direction de déplacement des objets A et B, car la vis 8 doit basculer quand elle est déplacée. L'extrémité de la vis comprend donc une rotule 9 percée d'un trou circulaire pour recevoir un axe non représenté de l'objet A, et le boîtier 2 porte 30 un pivot 10 engagé dans un trou correspondant de l'objet B. Un soufflet métallique de nature usuelle entoure la vis 8 et la relie au boîtier 2. Il est ici double et comprend deux portions 11 et 12, s'étendant respectivement de chaque face extrême du boîtier 2 aux 5 extrémités correspondantes de la vis 8. Comme le soufflet sert avant tout à interdire la rotation de la vis 8 par rapport au boîtier 2, une seule des portions 11 et 12 pourrait suffire, mais en pratique il est utile de couvrir toute la longueur extérieure au 10 boîtier 2 de la vis 8 pour compléter l'étanchéité. A screw 8 passes through the housing 2 from one side to the other and is joined to the nut 1 by a threaded engagement of usual nature, which may be simple or comprise intermediate balls. This linear jack is typically used to modify the gap between two objects not shown in detail, one of which is integral with one end 9 of the screw 8 and the other B is integral with the frame 2. The links to the objects A and B are generally rotatable in order to provide the ram with a freedom of inclination which is even necessary if the connection points are at different heights perpendicular to the direction of movement of the objects A and B, since the screw 8 must toggle when it is moved. The end of the screw therefore comprises a ball 9 pierced with a circular hole to receive a not shown axis of the object A, and the housing 2 carries a pivot 10 engaged in a corresponding hole of the object B. metal bellows of usual nature surrounds the screw 8 and connects it to the housing 2. It is here double and comprises two portions 11 and 12, respectively extending from each end face of the housing 2 to the corresponding ends of the screw 8. As the bellows serves above all to prevent the rotation of the screw 8 relative to the housing 2, only one of the portions 11 and 12 could be sufficient, but in practice it is useful to cover the entire length outside the housing 2 of the screw 8 to complete sealing.

L'élasticité du soufflet en flexion contribue à maintenir sans autre dispositif une bonne coaxialité de la vis 8 et de l'écrou 1, par l'intermédiaire du boîtier 2 maintenu à une orientation 15 invariable de l'écrou 1 par les roulements 2 et relié à la vis 8 par le soufflet. The elasticity of the bellows in flexion contributes to maintain without any other device a good coaxiality of the screw 8 and the nut 1, through the housing 2 maintained at an invariable orientation of the nut 1 by the bearings 2 and connected to the screw 8 by the bellows.

La réalisation de la figure 2 comprend encore le boîtier 2, les roulements 3, l'écrou 1, la vis 8 et la rotule 9 de réception d'un objet déplacé à 20 une des ses extrémités, ainsi que le moteur 7, mais celui-ci est maintenant placé derrière l'extrémité opposée de la vis 8, avec un arbre de sortie 13 coaxial à la vis 8 et à l'écrou 1, qu'il entraîne par un accouplement rigide composé d'un manchon 14. Le bâti 25 comprend encore une gaine 15 fixée au boîtier 2 et au bout de laquelle le moteur 7 est fixé. Dans cette configuration, la portion de la vis 8 qui ne comprend pas l'extrémité à la rotule 9 est entourée à la fois par le manchon 14 et par la gaine 15, ce qui fait que 30 le soufflet caractéristique de l'invention se résume à la portion 12, la portion 11 étant devenue inutile. The embodiment of FIG. 2 further comprises the housing 2, the bearings 3, the nut 1, the screw 8 and the ball 9 for receiving an object moved at one of its ends, as well as the motor 7, but the it is now placed behind the opposite end of the screw 8, with an output shaft 13 coaxial with the screw 8 and the nut 1, which it drives by a rigid coupling composed of a sleeve 14. The frame 25 further comprises a sheath 15 attached to the housing 2 and at the end of which the motor 7 is fixed. In this configuration, the portion of the screw 8 which does not include the end to the ball 9 is surrounded by both the sleeve 14 and the sheath 15, so that the characteristic bellows of the invention can be summed up. in portion 12, the portion 11 having become useless.

Rien d'autre n'est changé par rapport à la configuration précédente. Nothing else is changed from the previous configuration.

On a déjà souligné que l'invention s'appliquait aussi aux vérins o la vis était 5 tournante. La figure 3 représente l'un d'eux, qui possède encore certains éléments identiques à ceux de la figure 1, portant le même numéro. Le boîtier porte ici la référence 16, le moteur 7 lui est fixé et son arbre 13 s'étend à travers le boîtier 16; un manchon 10 d'accouplement 17 permet d'entraîner la vis 8, coaxiale à l'arbre du moteur 13, par celui-ci; l'écrou 1 est dégagé du boîtier 16 et porte ici un pivot 18 destiné à la liaison à l'objet A, alors que le boîtier 16 porte le pivot 10 destiné à la liaison à l'objet B. Le 15 soufflet comprend encore les deux portions 11 et 12 de part et d'autre de l'écrou et couvrant toute la longueur libre de la vis 8, mais ici les portions 11 et 12 sont liées à l'écrou 1; elles s'étendent jusqu'au boîtier 16 pour l'une, jusqu'à un roulement 19, disposé 20 à l'extrémité de la vis 8 qui est opposée au moteur 7, pour l'autre; seule la portion 11 du soufflet comprise entre l'écrou 1 et le boîtier 16 sert effectivement à arrêter la rotation, l'autre 12 n'ayant qu'un rôle d'étanchéité et le roulement 19 maintenant la liberté 25 de rotation entre la vis 8 et l'écrou 1. It has already been pointed out that the invention also applies to cylinders where the screw was rotating. Figure 3 shows one of them, which still has some elements identical to those of Figure 1, bearing the same number. The housing here bears the reference 16, the motor 7 is fixed to it and its shaft 13 extends through the housing 16; a coupling sleeve 17 makes it possible to drive the screw 8, coaxial with the motor shaft 13, by the latter; the nut 1 is disengaged from the casing 16 and here carries a pivot 18 intended for connection to the object A, while the casing 16 carries the pivot 10 intended for connection to the object B. The bellows further comprises the two portions 11 and 12 on either side of the nut and covering the entire free length of the screw 8, but here the portions 11 and 12 are connected to the nut 1; they extend to the housing 16 for one, to a bearing 19, disposed at the end of the screw 8 which is opposite the motor 7, for the other; only the portion 11 of the bellows between the nut 1 and the housing 16 effectively serves to stop the rotation, the other 12 having only a sealing role and the bearing 19 maintaining the freedom of rotation between the screw 8 and the nut 1.

Il est évident que l'invention peut être mise en oeuvre de bien des façons, qui peuvent ne différer des précédentes que par des détails mineurs. It is obvious that the invention can be implemented in many ways, which may differ from the previous ones only by minor details.

On doit ainsi mentionner que le boîtier 2 ou 16 peut 30 prendre d'autres formes ou proportions, comme on l'a vu à la figure 2 o il est prolongé par une gaine 15 qu'on a représentée séparée de lui, mais qui pourrait en faire partie; on désigne par ce terme de boîtier tout élément de structure soutenant ou reliant entre eux les autres éléments qui ont besoin de l'être, comme le 5 moteur 7, et apte à absorber certains efforts; un boîtier traditionnel de vérin enveloppe une partie de la longueur de la tige mobile, comme le fait la gaine 15 de la figure 2, mais le boîtier peut être beaucoup plus petit ici puisqu'il devient inutile pour couvrir 10 cette partie de la tige quand un soufflet à deux portions 11 et 12 est employé. It should thus be mentioned that the housing 2 or 16 can take other shapes or proportions, as seen in FIG. 2, where it is extended by a sheath 15 which is shown separated from it, but which could to be part of it; this term "housing" designates any structural element supporting or interconnecting the other elements that need to be, such as the motor 7, and capable of absorbing certain forces; a conventional cylinder housing wraps part of the length of the movable rod, as does the sheath 15 of Figure 2, but the housing can be much smaller here since it becomes useless to cover that part of the rod when a bellows with two portions 11 and 12 is used.

Claims

1) Cylinder comprising a housing (2), a screw (8), a nut (1) engaged around the screw, a motor 5 (7) fixed to the housing and rotating the nut, and characterized by a coaxial bellows to the screw, rigid in torsion and fixed by opposite ends to the housing and the screw.

2) Jack comprising a housing (16), a screw (8), a nut engaged around the screw, a motor (7) fixed to the housing and rotating the screw, and characterized by a bellows coaxial with the screw, rigid in twisted and secured by opposite ends to the housing 15 and the nut.

3) Cylinder according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the bellows is composed of two portions (11, 12) each extending to a respective end of the screw (8) of the part and other of the nut (1).

4) Cylinder according to claim 1, characterized in that the nut (1) is supported in the housing (2) by bearings (3).

5) Cylinder according to claim 1, characterized in that the motor (7) is coaxial with the screw (8) and drives the nut by a sleeve (14) surrounding the screw (8).

6) A cylinder according to claim 2, characterized in that the housing (16) and the nut (2) 30 each carry a point of attachment (10, 18) to a respective object (B, A) whose mutual distance is defined by the cylinder.