FR2980545A1

FR2980545A1 - Vis a rouleaux

Info

Publication number: FR2980545A1
Application number: FR1158640A
Authority: FR
Inventors: Philipp Krebs; Jean-Paul Giraudeau; Sebastien Lecluse; Gerard Buvril
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2011-09-27
Filing date: 2011-09-27
Publication date: 2013-03-29
Anticipated expiration: 2031-09-27
Also published as: US8943920B2; FR2980545B1; US20130074622A1

Abstract

Le mécanisme de vis à rouleaux est pourvu d'une vis 12 comprenant un filetage extérieur 16, d'un écrou 18 disposé autour et coaxialement à ladite vis, l'écrou comprenant un filetage intérieur 20, et d'une pluralité de rouleaux 22 interposés entre la vis et l'écrou et comprenant des flancs coopérant avec lesdits filetages La valeur de l'angle d'ouverture alpha des flancs du filetage extérieur 16 de la vis est supérieure à la valeur de l'angle d'ouverture des flancs des rouleaux.

Description

B11-1191FR 1 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 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 pourvu 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. Avec la conception actuelle des mécanismes de vis à rouleaux, les zones de contact des rouleaux sur les flancs du filetage de la vis sont généralement décentrées vers le sommet du filetage. De façon analogue, les zones de contact des rouleaux sur les flancs du filetage de l'écrou peuvent également être décentrées vers le sommet du filetage. Ceci nécessite de limiter les capacités de charge des mécanismes de vis à rouleaux afin d'éviter l'apparition de concentrations de contraintes au niveau du sommet du filetage de la vis et/ou du filetage de l'écrou. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. Plus particulièrement, la présente invention vise à prévoir un mécanisme de vis à rouleaux dans lequel, pour un diamètre donné, la capacité de charge est augmentée. Dans un mode de réalisation, le mécanisme de vis à rouleaux est pourvu d'une vis comprenant un filetage extérieur, d'un écrou disposé autour et coaxialement à ladite vis, l'écrou comprenant un filetage intérieur, et d'une pluralité de rouleaux interposés entre la vis et l'écrou et comprenant des flancs coopérant avec les filetages extérieur et intérieur de ladite vis et dudit écrou. La valeur de l'angle d'ouverture des flancs d'au moins un desdits filetages extérieur de la vis et intérieur de l'écrou est supérieure à la valeur de l'angle d'ouverture des flancs des rouleaux. Dans un mode de réalisation, la valeur de l'angle d'ouverture des flancs du filetage extérieur de la vis est supérieure à la valeur de l'angle d'ouverture des flancs du filetage intérieur de l'écrou. Dans un mode de réalisation, seule la valeur de l'angle d'ouverture des flancs du filetage extérieur de la vis est supérieure à la valeur de l'angle d'ouverture des flancs des rouleaux, la valeur de l'angle d'ouverture des flancs du filetage intérieur de l'écrou étant égale à ladite valeur de l'angle d'ouverture des flancs des rouleaux. Avantageusement, la valeur de l'angle d'ouverture des flancs d'au moins un des filetages extérieur et intérieur est supérieure ou égale à 90°. La valeur de l'angle d'ouverture des flancs d'au moins un des filetages extérieur et intérieur peut être inférieure ou égale à 110°. De préférence, la valeur de l'angle d'ouverture des flancs d'au moins un des filetages extérieur et intérieur est supérieure ou égale à 91° et inférieure ou égale à 95°. Dans un mode de réalisation, les flancs des filetages extérieur et intérieur de la vis et de l'écrou sont plats ou rectilignes. Avantageusement, chaque rouleau comprend un filetage extérieur en prise d'une part avec le filetage extérieur de la vis et d'autre part avec le filetage intérieur de l'écrou. Les flancs des rouleaux peuvent être convexes. L'invention concerne également un vérin d'actionnement comprenant un moyen d'entraînement en rotation et un mécanisme de vis à rouleaux tel que défini précédemment, la vis du mécanisme étant couplée au moyen d'entraînement. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de modes de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un mécanisme de vis à rouleaux selon un premier exemple de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective éclatée du mécanisme de la figure 1, - la figure 3 est une vue partielle en coupe du mécanisme de la figure 1, - la figure 4 est une vue de détail de la figure 3, - la figure 5 est une vue de détail de la figure 4, et - la figure 6 est une vue partielle en coupe d'un mécanisme de vis à rouleaux selon un second exemple de réalisation de l'invention.

Sur les figures 1 à 3, un mécanisme de vis à rouleaux, référencé 10 dans son ensemble, comprend une vis 12, d'axe 14, pourvue d'un filetage 16 extérieur, un écrou 18 monté coaxialement autour de la vis 12 et pourvu d'un filetage 20 intérieur dont le diamètre intérieur est supérieur au diamètre extérieur du filetage 16 extérieur, et une pluralité de rouleaux 22 longitudinaux disposés radialement entre la vis et l'écrou. La vis 12 s'étend longitudinalement à travers un alésage cylindrique de l'écrou 18 sur lequel est formé le filetage 20 intérieur. Les rouleaux 22 sont identiques entre eux et répartis de manière régulière autour de la vis 12. Chaque rouleau 22 s'étend selon un axe 22a coaxial à l'axe 14 de la vis et comprend un filetage 24 extérieur en prise avec le filetage 16 de la vis et le filetage 20 de l'écrou. Le filetage de la vis 12, de l'écrou 18 et des rouleaux 22 comprend chacun une entrée. Le filetage 24 de chaque rouleau est prolongé axialement à chaque extrémité par une denture 26, 28 qui est elle-même prolongée axialement par un tourillon 30, 32 cylindrique s'étendant vers l'extérieur. Le mécanisme 10 comprend deux couronnes 34, 36 annulaires fixées dans une partie non filetée de l'alésage de l'écrou 18 et comprenant chacune intérieurement une denture 38, 40 respectivement en prise avec la denture 26, 28 des rouleaux pour leur synchronisation. Le mécanisme 10 comprend également deux bagues 42, 44 annulaires montées chacune radialement entre le filetage 16 de la vis et la couronne 34, 36 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 30, 32 des rouleaux. Les bagues 42, 44 permettent de porter les rouleaux 22 et de maintenir leur espacement circonférentiel régulier. Le mécanisme 10 comprend encore des joncs 46, 48 montés chacun dans une gorge prévue dans l'alésage de la couronne 34, 36 associée et prévus pour maintenir axialement la bague 42, 44 correspondante, et deux capots 50, 52 d'extrémité fixés dans l'alésage de l'écrou au voisinage desdites bagues. Les capots 50, 52 obturent axialement l'alésage de l'écrou et comprennent chacun un filetage coopérant avec le filetage 16 de la vis. Les filetages 24 des rouleaux et le filetage 20 de l'écrou présentent des angles d'hélice identiques entre eux et différents de celui du filetage 16 de la vis de telle sorte que, lorsque la vis 12 tourne par rapport à l'écrou 18, les rouleaux 22 tournent sur eux-mêmes et roulent autour de la vis 12 sans se déplacer axialement à l'intérieur de l'écrou 18. Les rouleaux 22 sont guidés en rotation parallèlement à l'axe 14 par les dentures 38, 40 des couronnes.

Comme illustré aux figures 4 et 5, les flancs 24a, 24b du filetage de chaque rouleau présentent en section droite un profil convexe formé de deux arc de cercles symétriques par rapport à un plan radial médian perpendiculaire à l'axe 22a des rouleaux. L'angle d'ouverture it des flancs 24a, 24b est défini par l'angle formé entre d'une part la tangente t1 au point C du flanc 24a situé sur le diamètre primitif d du rouleau et entre d'autre part la tangente t2 au point C' du flanc 24b situé sur ledit diamètre primitif d. Le filetage 16 de la vis présente en section droite un profil triangulaire délimité par deux flancs 16a, 16b rectilignes en vis-à-vis et reliés entre eux par un fond 16c concave. Les flancs 16a, 16b sont symétriques par rapport au plan radial passant par le fond 16c et perpendiculaire à l'axe 22a des rouleaux. La valeur de l'angle d'ouverture a formé par les flancs 16a, 16b en vis-à-vis du filetage 16 est par exemple supérieure ou égale à 90°, et avantageusement inférieure ou égale à 110°. Préférentiellement, la valeur de l'angle d'ouverture a est supérieure ou égale à 91° et inférieure ou égale à 95°. La valeur de l'angle d'ouverture a des flancs du filetage 16 de la vis est supérieure à la valeur de l'angle d'ouverture it des flancs du filetage 24 du rouleau. Ainsi, le contact des rouleaux 22 sur chaque flanc 16b, ou 16a, du filetage de la vis est situé sensiblement à mi-distance du fond 16c et du sommet du filetage 16. En fonctionnement, lors de la transmission des efforts, la pression de contact exercée par les flancs 24b au niveau des points C', ou par les flancs 24a au niveau des points C, de chaque rouleau sur les flancs 16b, ou 16a, est répartie sur toute la longueur desdits flancs. Sur la figure, la pression de contact est modélisée schématiquement selon la théorie de Hertz. Pour chaque flanc 16b, ou 16a, du filetage de la vis, les contraintes appliquées par les rouleaux 22 sont réparties sensiblement sur toute la longueur du flanc. On obtient ainsi une meilleure répartition de contraintes. Le filetage 20 de l'écrou est radialement en regard du filetage 16 de la vis et présente en section droite un profil triangulaire délimité par deux flancs 20a, 20b rectilignes en vis-à-vis et reliés entre eux par un fond 20c concave. Les flancs 20a, 20b sont symétriques par rapport au plan radial passant par le fond 20c et perpendiculaire à l'axe 22a des rouleaux. Dans ce mode de réalisation, la valeur de l'angle d'ouverture p formé par les flancs 20a, 20b est inférieure à la valeur de l'angle d'ouverture a des flancs 16a, 16b du filetage de la vis. La valeur de l'angle d'ouverture (3 est par exemple inférieure à 90°. La valeur de l'angle d'ouverture p des flancs de l'écrou 18 est dans ce mode de réalisation égale à la valeur de l'angle d'ouverture it des flancs du filetage 24 du rouleau. Le contact des rouleaux 22 sur chaque flanc 20a, ou 20b, du filetage de l'écrou n'est pas situé au milieu dudit flanc et la pression de contact exercée par les flancs de chaque rouleau sur les flancs 20a, ou 20b, de l'écrou n'est pas répartie sur toute la longueur desdits flancs.

Dans ce mode de réalisation, seule la vis 12 comprend un filetage 16 dont la valeur de l'angle d'ouverture a est supérieure à la valeur de l'angle d'ouverture it des flancs du rouleau 22. En variante, comme illustré à la figure 6 sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références, il est également possible de prévoir pour l'écrou un filetage 20 dont la valeur de l'angle d'ouverture p des flancs de l'écrou 18 est supérieure à la valeur de l'angle d'ouverture des flancs du rouleau 22. Dans la variante de réalisation illustrée, le filetage 20 de l'écrou est symétrique par rapport au filetage 16 de la vis en considérant un plan axial contenant l'axe 22a des rouleaux. La valeur de l'angle d'ouverture p des flancs de l'écrou 18 est donc égale à celle de l'angle d'ouverture a des flancs 16a, 16b du filetage de la vis. Dans une autre variante de réalisation, il pourrait encore être possible de prévoir uniquement pour l'écrou 18 un filetage dont la valeur de l'angle d'ouverture est supérieure par rapport à la valeur de l'angle d'ouverture des flancs de chaque rouleau. Dans les modes de réalisation décrits, le filetage 16 de la vis et le filetage 20 de l'écrou présentent en section droite un profil triangulaire. Il est cependant possible de prévoir d'autres types de profil, par exemple trapézoïdal ou rond. La présente invention a été illustrée sur la base d'un mécanisme de vis à rouleaux satellites. Il est également possible, sans sortir du cadre de l'invention, de prévoir un filetage pour la vis et/ou pour l'écrou tel que décrit précédemment pour une vis avec recirculation de rouleaux.

Claims

REVENDICATIONS1. Mécanisme de vis à rouleaux pourvu d'une vis (12) comprenant un filetage extérieur (16), d'un écrou (18) disposé autour et coaxialement à ladite vis, l'écrou comprenant un filetage intérieur (20), et d'une pluralité de rouleaux (22) interposés entre la vis et l'écrou et comprenant des flancs coopérant avec les filetages extérieur et intérieur de ladite vis et dudit écrou, caractérisé en ce que la valeur de l'angle d'ouverture (a, (3) des flancs d'au moins un desdits filetages extérieur et intérieur est supérieure à la valeur de l'angle d'ouverture (it) des flancs des rouleaux.
2. Mécanisme selon la revendication 1, dans lequel la valeur de l'angle d'ouverture (a) des flancs du filetage extérieur de la vis est supérieure à la valeur de l'angle d'ouverture ((3) des flancs du filetage intérieur de l'écrou.
3. Mécanisme selon la revendication 1 ou 2, dans lequel seule la valeur de l'angle d'ouverture (a) des flancs du filetage extérieur de la vis est supérieure à la valeur de l'angle d'ouverture (it) des flancs des rouleaux, la valeur de l'angle d'ouverture ((3) des flancs du filetage intérieur de l'écrou étant égale à ladite valeur de l'angle d'ouverture (it) des flancs des rouleaux.
4. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la valeur de l'angle d'ouverture (a, (3) des flancs d'au moins un des filetages extérieur et intérieur est supérieure ou égale à 90°.
5. Mécanisme selon la revendication 4, dans laquelle la valeur de l'angle d'ouverture (a, (3) des flancs d'au moins un des filetages extérieur et intérieur est inférieure ou égale à 110°.
6. Mécanisme selon la revendication 5, dans lequel la valeur de l'angle d'ouverture (a, (3) des flancs d'au moins un des filetages extérieur et intérieur est supérieure ou égale à 91° et inférieure ou égale à 95°.
7. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les flancs des filetages extérieur et intérieur (16, 18) de la vis et de l'écrou sont rectilignes.
8. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque rouleau (22) comprend un filetage extérieur (24) en prise avec le filetage extérieur (16) de la vis et avec le filetage intérieur (20) de l'écrou.
9. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les flancs des rouleaux sont convexes.
10. Vérin d'actionnement comprenant un moyen d'entraînement en rotation et un mécanisme de vis à rouleaux selon l'une quelconque des revendications précédentes, la vis du mécanisme étant couplée au moyen d'entraînement.