WO2011135247A1 - Dispositif mécanique de type vis-écrou hydrostatique - Google Patents

Dispositif mécanique de type vis-écrou hydrostatique Download PDF

Info

Publication number
WO2011135247A1
WO2011135247A1 PCT/FR2011/050946 FR2011050946W WO2011135247A1 WO 2011135247 A1 WO2011135247 A1 WO 2011135247A1 FR 2011050946 W FR2011050946 W FR 2011050946W WO 2011135247 A1 WO2011135247 A1 WO 2011135247A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tapping
pressure
thread
flanks
nut
Prior art date
Application number
PCT/FR2011/050946
Other languages
English (en)
Inventor
Robert Gaiani
Original Assignee
A.R.G. Conseils
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by A.R.G. Conseils filed Critical A.R.G. Conseils
Publication of WO2011135247A1 publication Critical patent/WO2011135247A1/fr

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/24—Elements essential to such mechanisms, e.g. screws, nuts

Definitions

  • the invention relates to a hydrostatic mechanical device, and more particularly to a transmission device of the hydrostatic screw and nut type without mechanical contact by rotary motion transformation in translational motion.
  • Hydrostatic mechanical devices of the screw-nut type are well known.
  • a fluid injected under pressure in the gap between the threading of the screw and the tapping of the nut makes it possible to keep the threads of the two parts at a distance from each other despite any axial or radial forces exerted on them. rooms.
  • US 3,183,732 describes for example a mechanical hydrostatic screw-nut device comprising a screw and a part comprising a threaded nut-type bore, their threads, helical, being able to cooperate together.
  • Pressure bearings having an orifice through which a pressurized fluid is injected are formed at mid-height of the radial surfaces of the tapping of the nut.
  • the fluid is evacuated by evacuation conduits opening at the top and the tapping bottom of the nut in the case of a trapezoidal thread.
  • the document also provides for the application of this technique to other thread profiles, according to arrangements adapted to each profile.
  • the present invention generally aims to solve the problem of the size of such a device. It aims to solve this general problem by proposing to increase, at equal size, the resistance to unequally distributed forces on the screw and the nut.
  • the invention also aims at providing a device of lesser bulk, for the same resistance to unequally distributed forces on the screw and the nut.
  • the object of the invention is more particularly to propose a mechanical device for transmitting rotational movement in translation movement having a lower noise level, a lower wear in time and a high accuracy for a bulk space comparable to that of prior mechanical devices. more compact.
  • the invention also aims to facilitate the manufacture of such a device by reducing the number of conduits to be formed inside the parts that the device comprises.
  • the invention also aims to propose a solution to this problem both in the case of a device comprising a nut shorter than the screw, as in the case of a screw shorter than the nut.
  • the invention relates to a mechanical device comprising:
  • said screw having at least one helical thread, said thread, having:
  • threading flanks two bearing surfaces, called threading flanks, extending between the bottom and the threaded vertex
  • a second piece referred to as a nut, having at least one bore comprising: at least one thread, said tapping, adapted to cooperate with a thread of the screw, and having:
  • tapping flanks two bearing surfaces, called tapping flanks, extending between the bottom and the tapping apex, each tapping flank extending opposite a thread flank
  • a gap arranged to allow and limit the circulation of a fluid, and having:
  • the pressure pocket formed between each tapping flank and the facing thread flank
  • each tapping bottom and corresponding threaded vertex are arranged to form an area capable of creating pressure drops between two pressure pockets situated on each side of a threaded vertex so as to limit the flow of fluid between these two pockets pressure
  • the pressure pockets extend mainly between the zone able to create pressure drops and the mid-height of the tapping and threading flanks.
  • a mechanical device has an axis, said main axis, corresponding to the axis of rotation of the nut relative to the screw and the axis of each thread and each thread.
  • the terms “radial” and “axial” are defined with respect to this main axis.
  • the threaded bottom and the threaded top define the internal diameter, respectively of the thread of the screw and the tapping of the nut.
  • the threaded top and the threaded bottom define the outer diameter, respectively of the thread of the screw and the tapping of the nut.
  • Between the thread bottom and the threaded vertex and between the tapping bottom and the tapping apex extend respectively the thread flanks and the tapping flanks.
  • the invention extends to all types of screws, that is to say, threaded parts (screw head, threaded rod, etc.) and all types of nuts, that is to say parts threads (nuts, rings, etc.).
  • said zone capable of creating pressure drops is adapted to prevent the balancing of the pressures prevailing on each of the two thread flanks and therefore to maintain a pressure difference between these two thread flanks.
  • This pressure drop zone limits the flow of fluid between two pockets located on two opposite flanks of threading or tapping.
  • such a pressure drop zone has a high fluid pressure in the gap between the threaded crown and the tapping bottom when the pressure pockets are fed with pressurized fluid. This pressure in the pressure drop zone thus makes it possible to ensure radial retention of the nut relative to the screw.
  • profile designates a section by a plane containing the main axis of the device, that is to say by a radial plane.
  • Any thread having a wide apex profile can create such a zone of pressure losses.
  • the threaded top and the tapping bottom have generally trapezoidal profiles and at least one has structures on its surface which provide said zone capable of creating pressure drops. These surface structures and the narrowness of the gap between the tapping bottom and the threaded vertex form said zone capable of creating pressure drops.
  • Said structures having the effect of amplifying the pressure drops longitudinally between the tapping bottom and the threaded top can be provided on the tapping, on the threading, on each of them or by a combination of the structures on the threads. two surfaces.
  • expansion grooves are helically shaped along the tapping bottom and / or the threaded top, thus creating, in the gap between the tapping bottom and the threaded top and between two pressure pockets located on either side of the tapping bottom and the threaded top, a succession of section restriction zones and expansion zones of the fluid.
  • one of said first and second pieces, said short piece, being axially shorter than the other the pressure pockets are formed on the thread flanks of the short piece.
  • the pressure pockets are hollowed out on the tapping flanks.
  • the pressure pockets are arranged in hollow on the thread flanks. This arrangement makes it possible to prevent fluid losses. Indeed, pockets of pressure on the axially longer part would remain open in the portions not facing the short part, which would require specific devices to recover the fluid that would flow.
  • the pressure pockets extend helically on each of the two thread flanks of said short piece.
  • the production of helical pressure pockets and near the tapping bottom that is to say along the entire length of the flanks of the short piece and in the radially outermost zone of the flanks of the short piece, increases the surface area. range on which the pressure pockets exert a pressure.
  • the pressure pockets are asymmetrical with respect to the mid-height of the tapping and threading flanks.
  • the pressure pockets are advantageously mainly located in the half of the tapping flank (or thread) located on the side of the tapping bottom (respectively of the threaded top).
  • the inventor has in fact determined that the creation of a pressure drop zone in the gap between the tapping bottom and the threaded top makes it possible to create pressure pockets very close to this pressure drop zone, and therefore on the radially outermost portion of the tapping and threading flanks.
  • the bearing surface on which pressure pockets fed with pressurized fluid exert a pressure is thus reduced by the invention, making a hydrostatic screw-nut device much more efficient at equal volume (or more compact with equal performance).
  • a device is also characterized in that the profile of the pressure pockets is a combination of a groove rounded in hollow on the side of the tapping bottom and a flat part extending on the side of the tapping top.
  • the profile of the pressure pockets is a combination of:
  • a device comprises a pressure pocket whose profile has a rounded groove starting at the junction between the bottom and the tapping flank and a flattening extending from the groove, towards the tapping apex at least halfway up the tapping flank.
  • a pressure bag preferably extends over at least half a height of the side on which it is formed.
  • the (or) inlet (s) for feeding the pressure pockets is (are) in the rounded portion of each pressure pocket, in particular very close to the tapping bottom. Being closer to the tapping bottom, the feeding of a pressure bag makes the device more efficient: the highest pressure prevails between the most radially outer portions of the thread flanks and tapping.
  • a recessed section is formed helically between the tapping vertex and the thread bottom, said evacuation duct being the only means of evacuation arranged to allow evacuation. fluid out of the device through a discharge mouth located on an outer surface of the short piece.
  • a device according to the invention does not have fluid discharge on the side of the tapping bottom (in the pressure drop zone between the tapping bottom and the threaded top) in order to allow a radial hydrostatic hold of the nut with respect to the screw.
  • the average pressure in the pressure drop zone is about the average pressure between two pressure pockets located on the opposite thread flanks, so that, especially at equilibrium, the pressure drop zone is at a minimum. pressure close to the fluid supply pressure, so as to allow a radial hydrostatic maintenance.
  • said evacuation duct is provided between a thread bottom having a concave rounded profile and a tapered apex recessed by a rounded profile groove.
  • Said evacuation duct has a sufficiently large cross section for the fluid to flow into said discharge duct substantially without loss of pressure, so as to facilitate evacuation.
  • the thread base is of rounded profile and the tapping crown is hollow concave concave curvature similar to the curvature of the thread bottom.
  • the profile of the section of the exhaust duct is, for example, preferably of generally circular shape.
  • the inlet mouths and fluid discharge are located on the same axial end of the short piece. Arrange all the mouths of entry and discharging the fluid on the same axial end of the short piece, minimizes the radial size of the device.
  • one (or more) restriction (s) of section can be arranged (s) on the internal ducts.
  • a device comprises sealing flanges able to seal the gap between the screw and the nut at the axial ends of said short piece.
  • the sealing flanges are assembled to the short piece by any suitable fastening system, for example by: screwing, gluing, riveting, etc.
  • sealing flanges are arranged to have minimal mechanical friction on the axially longer part.
  • different embodiments can be envisaged.
  • the invention applies in the case where the nut is the shortest part and in the case where the screw is the shortest part.
  • the pressure pockets are made on the tapping flanks near the tapping bottom
  • the flanges and the inlet mouths and fluid evacuation are on the axial ends of the nut.
  • the pressure pockets are made on the thread flanks near the threaded vertex
  • the possible internal ducts are made within the screw, the flanges and the mouths of fluid entry and evacuation are on the axial ends of the screw.
  • the invention also relates to a device characterized in combination by all or some of the characteristics mentioned above or below.
  • FIG. 1 is a schematic side view of a screw-nut device according to the invention in the assembled state, a portion of the nut and a sealing flange being shown snatched to expose their structures internal,
  • FIG. 2 is a partial schematic view of the thread 4 and tapping in longitudinal section III of the device of Figure 1, that is to say by a radial plane containing the main axis 9 of the device; it represents a view of the profiles of the thread 4 and the tapping,
  • FIG. 3 is a diagrammatic axial view in cross-section of the device of FIG. 1 according to the plane represented on it, that is to say by a plane perpendicular to the main axis, a half of the screw; 1 being shown snatched to expose the tapping flank, and a portion of the tapping of the nut 2 being shown snatched to expose the internal structure.
  • the device according to the invention shown in the figures comprises a threaded mechanical part, called screw 1, having a helical thread, said threading 4.
  • a mechanical device has an axis, said a main axis 9, corresponding to the axis of rotation of the nut 2 relative to the screw 1 and the axis of each thread 4 and each thread.
  • the terms “radial” and “axial” are defined with respect to this main axis 9.
  • profile designates a section by a plane containing the main axis 9 of the device, that is to say by a radial plane.
  • the profile of the bottom 41 of the thread is rounded and the profile of the vertex 42 thread is trapezoidal.
  • Thread flanks 43 extend between the bottom 41 of the thread and the top 42 of the thread.
  • the threading bottom 41 defines the internal diameter of the thread 4
  • the threading vertex 42 defines the external diameter of the thread 4.
  • the device also comprises a second mechanical part, called a nut 2, having a helical tapping of the same main axis 9 as said screw thread 1, adapted to cooperate with the thread 4 of the screw 1.
  • a second mechanical part called a nut 2
  • the profile of the The tapping bottom 51 has a generally trapezoidal shape and the profile of the tapping top 52 is able to cooperate with the rounded threaded top 42.
  • Flanks 53 tapping extend between the bottom 51 tapping and the top 52 tapping.
  • the tapping bottom 51 defines the outer diameter of the tapping
  • the tapping top 52 defines the inside diameter of the tapping.
  • the tapping of the nut 2 is such that when the nut 2 is assembled with the screw 1 and the main axis 9 of the thread 4 coincides with the main axis 9 of the tapping, there is a gap 10 between all points Thread 4 and tapping.
  • the invention extends to any device comprising such a threaded mechanical part, called screw 1, and such a threaded mechanical part, called nut 2.
  • the nut 2 is shorter than the screw 1.
  • sealing flanges 8 are fixed, which make it possible to seal the gap 10 between the nut 2 and the screw 1, at the axial ends of the nut. nut 2.
  • the 8 sealing flanges are fixed to the nut 2 by screwing on each of the axial ends of the nut 2.
  • Cavities, called pressure pockets 3, are provided on each flank 53 of tapping. They are formed hollow, helically throughout each of the two flanks 53 tapping. According to this embodiment of the invention, the pressure pockets 3 are therefore only two in number, one on each of the flanks 53 tapping.
  • the pressure pockets 3 are provided on the tapping flanks 53 and extend from the tapping bottom 51 to the mid-height of the tapping flanks 53. Their shape is a combination of two recesses:
  • a groove 31 of concave rounded profile extending in profile from the tapping bottom to about one sixth of the height of the tapping flank from the tapping bottom
  • the flat part makes it possible to extend the profile of the pressure pockets radially in the direction of the tapping apex 52.
  • the pressure pockets therefore extend in the radially outer half of the tapping and threading flanks.
  • the pressure pockets are between the mid-height of the tapping flanks and the tapping bottom.
  • these pressure pockets 3 it is possible, in a first step, to hollow out the tapping flanks 53 with a constant thickness over half of their height, forming a groove wider than deep and with a generally rectangular profile. constituting said flat part 32. Then, in a second step, the area closest to the tapping bottom 51 of this groove of rectangular general profile is hollowed out in a rounded shape, thus forming a second groove of rounded general profile, particularly in an arcuate shape. circle, forming the groove 31 of rounded and concave profile.
  • This particular shape of the pressure pockets 3 makes it possible to inject a fluid under pressure through the rounded groove 31 of the pressure pocket 3 and to increase the surface on which the fluid pressure is exerted, by extending the total area of each 3 pressure pocket through the flat 32.
  • thread advantageously serves as a means of evacuation, forming a conduit 72 for discharging the fluid.
  • profile of the tapping top 52 and the thread bottom profile 41 are adapted to form such a helical discharge conduit 72.
  • the profile formed by the combination of the tapping apex 52 and the thread bottom 41 is generally circular in shape.
  • the bottom 41 of threading is rounded in an arc of circle, and the top 52 of tapping is hollowed out thanks to a profile groove rounded in an arc of a circle, with a radius of curvature of the same order as the radius of curvature of the bottom 41 of threading .
  • the discharge pipe 72 is connected to a discharge mouth located on the external surface of the nut 2, defined as the entire surface of the nut 2 which is not in direct contact, in particular radially, with a surface of the screw 1.
  • the exhaust duct 72 opens directly to an axial end of the nut 2, where the top of the tapping 52 in which it is formed is completed.
  • a fluid under pressure preferably a liquid such as oil or other hydrostatic liquid
  • a fluid under pressure preferably a liquid such as oil or other hydrostatic liquid
  • one (or more) inlet (s) 33 of fluid is / are provided in the groove 31 rounded each pressure pocket 3, at the bottom 51 tapping
  • Each inlet 33 of pressurized fluid is connected to one (or more) inlet mouth (s) located (s) on the outer surface of the nut 2 via one (or more) conduit (s) 71 feeding (s) inside the nut 2.
  • the inlet and outlet mouths 22 are formed on one of the axial ends of the nut 2, which in particular makes it possible to minimize the radial size of the device.
  • the sealing flanges 8 are traversed by apertures 81 making it possible to connect the mouths 22 of inlet and outlet of the fluid formed on the surface of the nut 2 with respective inlet and outlet circuits for the fluid, external to the device according to the invention.
  • the pressurized fluid is injected by fluid inlet connections to the surface of the sealing flanges 8. It enters the nut 2 by each inlet mouth 22 and via each internal conduit 71 supply.
  • the pressurized fluid is introduced into the gap 10 between the thread and the thread through the feed inlets 33 formed in the groove 31 of rounded profile of the pressure pockets 3.
  • the fluid flows radially between the flanks (43 and 53) of threading and tapping towards the tapping apex 52 where it joins the exhaust duct 72.
  • the gap 10 between the threading flanks and tapping outside pressure pockets is chosen narrow enough to create significant pressure losses between the pressure pockets and the conduit 72 to evacuate so as to limit the flow of fluid and thus limit the fluid consumption of the device .
  • the fluid then circulates helically in the discharge conduit 72 and is evacuated at each discharge outlet of the nut 2.
  • the latter is connected to the discharge connection at the surface of the sealing flange 8 by means of a light 81 formed through the flange 8 sealing.
  • the upstream thread flank 43 is opposite the downstream thread flank 53 and the upstream flank 53 is opposite the downstream flank 43 of the thread.
  • a pressure pocket 3 is called downstream if it is located on the downstream flank 53 of tapping, and it is called upstream in the case where it is located on the upstream flank 53 tapping.
  • the upstream flank 53 tapping tends to move away from the flank 43 downstream thread. This has the effect of increasing the cross section and to facilitate the flow of fluid between these two flanks (43 and 53) of threading and tapping. So the pressure prevailing between these two flanks decreases; the same is true of the pressure exerted by the upstream pressure bag 3 on the downstream flank 43 of threading.
  • the pressure difference between the upstream and downstream flanks 43 makes it possible to reach a point of equilibrium in which this pressure difference exerted on the total surface of the pressure pockets 3 compensates for the longitudinal force. , before there is mechanical contact between the screw 1 and the nut 2 for longitudinal forces included in the operating range of such a device.
  • a longitudinal force is not restrictive, and the device according to the invention allows a similar operation in the case where the force applied is radial, any or in the case where several forces are exerted. Indeed, as explained above, no evacuation is provided at the tapping bottom, so that the pressure in the gap between the tapping bottom and the threaded top also allows radial maintenance.
  • a device according to the invention comprises a vertex 42 of trapezoidal profile thread.
  • the narrowness of the gap 10 between the threaded vertex 42 and the tapping bottom 51 and the distance along this threaded vertex 42 creates an area 6 of pressure drops.
  • helical grooves 61 are formed along the tapping bottom 51. These grooves 61 create a succession of section restrictions and expansion zones which reduce the pressure equalization between the one and the other of the thread flanks 43. They intensify the longitudinal pressure losses along the top 42 of threading between the pressure pockets 3 located on either side of the top 42 of the threads.
  • the fluid under pressure is a liquid under pressure.
  • the invention also applies in the case where the pressurized liquid would be replaced by a gas under pressure.
  • the screw 1 may have several threads 4.
  • the nut 2 may have several bores each having one or more threads. Thus a nut 2 with multiple bores can be put in cooperation with several screws 1 at a time.
  • the threading 4 and the tapping may have different profiles as soon as an exhaust duct 72 can be provided at the top 52 tapping and that the balancing of the pressures between each of the two flanks 43 threading is minimized compared to the expected performance.
  • surface structures such as helical grooves 61, capable of creating longitudinal losses of head between threaded vertex 42 and tapping bottom 51, can be of a multiple nature. They can be shaped in the screw 1, in the nut 2, or in each of the two parts. Zone 6 pressure drop can be obtained by the addition of an additional piece, for example a helical seal d as it does not generate substantially mechanical friction when the nut 2 is moving relative to the screw 1. Finally, structures capable of creating pressure drops can be of multiple dimensions, from the visible scale to the nanoscale.
  • the pressure pockets 3 are not necessarily helical. Indeed, the device can be functionally achieved through pressure pockets 3 of limited extent, and possibly multiple, succeeding long helical threads.
  • the profile of the pressure pockets 3 is not restricted to the variant presented.
  • the invention extends to devices whose pressure pockets 3 have a different profile, since they allow the fluid to exert pressure on the thread flanks facing the pressure pocket 3.
  • the pockets 3 can be made by a combination of structures provided on the flanks 43 of the threads and on the flanks 53 of tapping.
  • each pressure pocket 3 it is not necessary for each pressure pocket 3 to extend from a junction between the tapping flank 53 and the tapping bottom 51 to the mid-height of the tapping flanks 53.
  • the pressure pockets 3 are preferably located mainly in the radially outer portion of the tapping flanks 53 in order to maximize the active surface area of the pressure pockets 3, but they may extend beyond the mid-height of the tapping flank ( or threading) towards the tapping apex.
  • the pressure pockets 3 may also comprise several inputs 33 for supplying pressurized fluid.
  • a sealing flange 8 according to the invention comprises a first portion having lights 81, a suction chamber, a seal and a cover .
  • the first portion of the sealing flange 8 located closest to the short piece has lumens 81 for channeling the pressurized fluid to the conduits 71 internal to the short piece.
  • the lights 81 can be used to channel the fluid under pressure directly to the pressure pockets when the latter are helical and fed at the end of the short piece.
  • this same first portion of the sealing flange 8 has one or more lumens 81 for discharging the majority of the fluid from the mouth of the exhaust pipe at the end of the short piece towards the outside of the device.
  • a first portion of the sealing flange 8 according to this variant of the invention has, when mounted on the short piece, an interstice with the axially longest part substantially of the same dimension as the gap 10 between the threading and tapping,
  • such a sealing flange 8 comprises, adjacent to the first part, a suction chamber for recovering leakage of fluid escaping through the gap between the first part of the flange 8 sealing and axially the longest part.
  • such a sealing flange 8 also comprises, just after the suction chamber, a seal made of a soft material, for example rubber, for scraping the fluid residues. and therefore to confine the fluid in the suction chamber,
  • sealing flange 8 comprises a lid for holding the seal, the chamber and the first portion of the flange 8 sealing. Everything is fixed on the ends of the short piece.
  • the soft material seal is the only element of the sealing flanges 8 in contact with the axially longest part, even during a slight displacement due to external forces applied to the nut 2 and / or on the screw 1.
  • the zone 6 capable of creating pressure drops can be produced in various forms, both in the screw 1 and in the nut 2.
  • pressure pockets 3 may have a shape different from the variant shown.
  • the same function of hydraulic support can indeed be achieved through other geometries and distribution pockets 3 pressures on the flanks of nets. They may for example be formed of a combination of shapes on the short piece and the long piece.
  • the invention can be applied in the case of a thread (respectively a thread) of profile different from that shown in this variant of the invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

L'invention concerne un dispositif mécanique comportant une vis (1), dont le filetage (4) présente un fond, un sommet et deux flancs de filetage; un écrou (2), dont le taraudage coopérant avec le filetage (4) de la vis (1) présente un fond, un sommet et deux flancs de taraudage; un interstice (10) entre le taraudage et le filetage (4), présentant au moins deux cavités, dites poches (3) de pression, et au moins une entrée d'alimentation de chaque poche (3) de pression par un fluide sous pression, caractérisé en ce que les poches (3) de pression s'étendent sur un flanc de filetage ou de taraudage entre le fond de taraudage et la mi-hauteur des flancs de taraudage, et en ce que l'interstice (10) entre le fond de taraudage et le sommet de filetage est apte à créer des pertes de charge.

Description

DISPOSITIF MÉCANIQUE DE TYPE VIS-ÉCROU HYDROSTATIQUE
L'invention concerne un dispositif mécanique hydrostatique, et plus particulièrement un dispositif de transmission du type vis et écrou hydrostatique sans contact mécanique par transformation de mouvement rotatif en mouvement de translation.
Les dispositifs mécaniques hydrostatiques du type vis-écrou sont bien connus. Un fluide injecté sous pression dans l'interstice entre le filetage de la vis et le taraudage de l'écrou permet de maintenir les filets des deux pièces à distance l'un de l'autre malgré d'éventuelles forces axiales ou radiales exercées sur les pièces.
US 3,183,732 décrit par exemple un dispositif mécanique hydrostatique vis-écrou comprenant une vis et une pièce comportant un alésage taraudé de type écrou, leurs filets, hélicoïdaux, étant aptes à coopérer ensemble. Des coussinets de pression présentant un orifice par lequel est injecté un fluide sous pression sont ménagés à mi-hauteur des surfaces radiales du taraudage de l'écrou. Le fluide est évacué par des conduits d'évacuation débouchant au niveau du sommet et du fond de taraudage de l'écrou dans le cas d'un filetage trapézoïdal. Le document prévoit aussi l'application de cette technique à d'autres profils de filetage, selon des dispositions adaptées à chaque profil.
De tels dispositifs hydrostatiques connus présentent de nombreux avantages. Notamment, du fait qu'il n'y a pas de frottement mécanique entre la vis et l'écrou, ils vibrent moins, s'usent moins vite et sont de grande précision même à faible vitesse car ils ne souffrent pas de l'effet de broutement mécanique. En comparaison aux dispositifs traditionnels non-hydrostatiques, les dispositifs de transmission hydrostatiques connus ont une durée de vie allongée, une meilleure précision et un niveau de bruit moindre en fonctionnement.
Cependant, à encombrement égal, les dispositifs hydrostatiques antérieurs résistent moins bien que d'autres dispositifs à des forces axiales ou radiales antagonistes respectivement exercées sur la vis et l'écrou. Leur encombrement est plus important, à résistance égale, que d'autres dispositifs, à billes notamment. Il existe donc un besoin d'amélioration de l'efficacité et de la compacité de ces dispositifs hydrostatiques.
La présente invention vise de manière générale à résoudre le problème de l'encombrement d'un tel dispositif. Elle vise à résoudre ce problème général en proposant d'augmenter, à encombrement égal, la résistance à des efforts inégalement répartis sur la vis et sur l'écrou. L'invention vise aussi à proposer un dispositif d'encombrement moindre, pour une même résistance à des efforts inégalement répartis sur la vis et sur l'écrou.
L'invention vise plus particulièrement à proposer un dispositif mécanique de transmission de mouvement rotatif en mouvement de translation présentant un niveau de bruit moindre, une usure dans le temps plus faible et une grande précision pour un encombrement volumique comparable à celui des dispositifs mécaniques antérieurs les plus compacts.
L'invention vise également à faciliter la fabrication d'un tel dispositif en réduisant le nombre de conduits à façonner à l'intérieur des pièces que comporte le dispositif.
L'invention vise encore à proposer une solution à ce problème aussi bien dans le cas d'un dispositif comprenant un écrou plus court que la vis, que dans le cas d'une vis plus courte que l'écrou.
Pour ce faire l'invention concerne un dispositif mécanique comportant :
- une première pièce, dite vis, présentant au moins un filet hélicoïdal, dit filetage, présentant :
- un fond de filetage et un sommet de filetage,
- deux surfaces de portée, dites flancs de filetage, s' étendant entre le fond et le sommet de filetage,
- une deuxième pièce, dite écrou, présentant au moins un alésage comportant : - au moins un filet, dit taraudage, adapté pour coopérer avec un filetage de la vis, et présentant :
- un fond de taraudage et un sommet de taraudage distants l'un de l'autre d'une hauteur prédéterminée,
- deux surfaces de portée, dites flancs de taraudage, s'étendant entre le fond et le sommet de taraudage, chaque flanc de taraudage s'étendant en regard d'un flanc de filetage,
- entre chaque taraudage et le filetage correspondant, un interstice agencé pour permettre et limiter la circulation d'un fluide, et présentant :
- au moins une cavité, dite poche de pression, ménagée entre chaque flanc de taraudage et le flanc de filetage en regard,
- au moins une entrée d'alimentation de chaque poche de pression par un fluide sous pression,
caractérisé en ce que
- chaque fond de taraudage et sommet de filetage correspondant sont agencés pour former une zone apte à créer des pertes de charge entre deux poches de pression situées de chaque côté d'un sommet de filetage de sorte à limiter la circulation de fluide entre ces deux poches de pression,
- les poches de pression s'étendent majoritairement entre la zone apte à créer des pertes de charge et la mi-hauteur des flancs de taraudage et de filetage.
Un dispositif mécanique selon l'invention présente un axe, dit axe principal, correspondant à l'axe de rotation de l'écrou par rapport à la vis et à l'axe de chaque filetage et de chaque taraudage. Les termes « radial » et « axial » sont définis par rapport à cet axe principal.
Le fond de filetage et le sommet de taraudage définissent le diamètre intérieur, respectivement du filetage de la vis et du taraudage de l'écrou. De même, le sommet de filetage et le fond de taraudage définissent le diamètre extérieur, respectivement du filetage de la vis et du taraudage de l'écrou. Entre le fond de filetage et le sommet de filetage et entre le fond de taraudage et le sommet de taraudage s'étendent respectivement les flancs de filetage et les flancs de taraudage.
L'invention s'étend à tous types de vis, c'est-à-dire de pièces filetées (vis à tête, tige filetée, etc.) et à tous types d'écrous, c'est-à-dire de pièces taraudées (écrous, bagues, etc.).
Avantageusement et selon l'invention, ladite zone apte à créer des pertes de charge est adaptée pour empêcher l'équilibrage des pressions régnant sur chacun des deux flancs de filetage et donc pour maintenir une différence de pression entre ces deux flancs de filetage. Cette zone de perte de charge limite la circulation de fluide entre deux poches situées sur deux flancs opposés de filetage ou de taraudage.
Une telle zone apte à créer des pertes de charge permet de disposer les poches de pression vers le fond de taraudage sans pour autant perdre l'effet «hydrostatique» du dispositif.
En outre, une telle zone de perte de charge présente une pression de fluide importante dans l'interstice entre sommet de filetage et fond de taraudage lorsque les poches de pression sont alimentées en fluide sous pression. Cette pression dans la zone de perte de charge permet donc d'assurer un maintient radial de l'écrou par rapport à la vis.
Dans tout le texte, le terme « profil » désigne une section par un plan contenant l'axe principal du dispositif, c'est-à-dire par un plan radial.
Tout filetage présentant un profil à sommet large (trapézoïdal, rectangulaire, arrondi de grande courbure, etc.) permet de créer une telle zone de pertes de charge.
En effet, lorsqu'un fluide est introduit dans l'interstice et qu'il règne une pression différente dans deux poches de pression situées de part et d'autre du sommet de filetage et du fond de taraudage, la distance longitudinale entre les poches de pression le long du fond de taraudage et du sommet de filetage crée des pertes de charge. Néanmoins, avantageusement et selon l'invention le sommet de filetage et le fond de taraudage présentent des profils globalement trapézoïdaux et l'un au moins comporte des structures à sa surface ménageant ladite zone apte à créer des pertes de charge. Ces structures de surface et l'étroitesse de l'interstice entre le fond de taraudage et le sommet de filetage forment ladite zone apte à créer des pertes de charge.
Lesdites structures ayant pour effet d'amplifier les pertes de charge longitudinalement entre le fond de taraudage et le sommet de filetage peuvent être ménagées sur le taraudage, sur le filetage, sur chacun d'entre eux ou encore grâce à une combinaison des structures sur les deux surfaces.
Pour ce faire différentes variantes de réalisation sont envisageables. Par exemple, dans une variante possible de l'invention, des gorges de détente sont façonnées hélicoïdalement le long du fond de taraudage et/ou du sommet de filetage, créant ainsi, dans l'interstice entre le fond de taraudage et le sommet de filetage et entre deux poches de pression situées de part et d'autre du fond de taraudage et du sommet de filetage, une succession de zones de restriction de section et de zones de détente du fluide.
Alternativement, d'autres types de structures peuvent être envisagés, notamment un sommet de filetage présentant un profil denté, coopérant avec un fond de taraudage de profil complémentaire. Ces structures créent des coudes et/ou des restrictions de section le long de la circulation du fluide d'une poche de pression située sur un flanc à une poche de pression située sur l'autre flanc. De tels coudes et/ou restrictions de section génèrent des pertes de charge.
De préférence, avantageusement et selon l'invention, l'une des dites première et deuxième pièces, dite pièce courte, étant axialement plus courte que l'autre, les poches de pression sont ménagées sur les flancs de filet de la pièce courte. Ainsi dans le cas le plus fréquent d'un écrou axialement plus court que la vis, les poches de pression sont ménagées en creux sur les flancs de taraudage. Dans le cas d'une vis axialement plus courte que Γ écrou, les poches de pression sont ménagées en creux sur les flancs de filetage. Cette disposition permet d'empêcher les pertes de fluide. En effet, des poches de pression ménagées sur la pièce axialement la plus longue resteraient ouvertes dans les portions non en regard de la pièce courte, ce qui imposerait de prévoir des dispositifs spécifiques pour récupérer le fluide qui s'en écoulerait.
De plus, de préférence, avantageusement et selon l'invention, les poches de pression s'étendent hélicoïdalement sur chacun des deux flancs de filet de ladite pièce courte.
La réalisation de poches de pression hélicoïdales et à proximité du fond de taraudage, c'est-à-dire sur toute la longueur des flancs de la pièce courte et dans la zone radialement la plus externe des flancs de la pièce courte, augmente la surface de portée sur laquelle les poches de pression exercent une pression. C'est pourquoi, dans un dispositif selon l'invention, les poches de pression sont dissymétriques par rapport à la mi-hauteur des flancs de taraudage et de filetage. Les poches de pressions sont avantageusement principalement située dans la moitié du flanc de taraudage (ou de filetage) située du côté du fond de taraudage (respectivement du sommet de filetage).
L'inventeur a en effet déterminé que la création d'une zone de perte de charge dans l'interstice entre fond de taraudage et sommet de filetage, permet de réaliser des poches de pression très proches de cette zone de perte de charge, et donc sur la portion la plus externe radialement des flancs de taraudage et de filetage. La surface de portée sur laquelle les poches de pression alimentées en fluide sous pression exercent une pression est donc démultipliée par l'invention, rendant un dispositif de vis-écrou hydrostatique bien plus performant à volume égal (ou plus compact à performance égale).
Avantageusement, un dispositif selon l'invention est aussi caractérisé en ce que le profil des poches de pression est une combinaison d'une gorge arrondie en creux du côté du fond de taraudage et d'un méplat s 'étendant du côté du sommet de taraudage. En particulier, avantageusement et selon l'invention, le profil des poches de pression est une combinaison de :
- une gorge arrondie en creux s 'étendant jusqu'au fond de taraudage,
- un méplat s 'étendant sensiblement entre la mi -hauteur du flanc de taraudage et la gorge arrondie.
Par exemple, un dispositif selon l'invention comprend une poche de pression dont le profil présente une gorge arrondie débutant à la jonction entre le fond et le flanc de taraudage et un méplat s' étendant à partir de la gorge, vers le sommet de taraudage, au moins jusqu'à la mi-hauteur du flanc de taraudage. Une telle poche de pression s'étend de préférence sur au moins une demi -hauteur du flanc sur lequel elle est ménagée.
Avantageusement et selon l'invention, la (ou les) entrée(s) d'alimentation des poches de pression se trouve(nt) dans la partie arrondie de chaque poche de pression, notamment très proche du fond de taraudage. En étant plus proche du fond de taraudage, l'alimentation d'une poche de pression rend le dispositif plus performant : la pression la plus élevée règne entre les portions les plus radialement externes des flancs de filetage et de taraudage.
Elle(s) est(sont) reliée(s) à au moins une embouchure située sur une surface externe de l'écrou via au moins deux conduits internes ménagés à l'intérieur du corps de la pièce courte : l'un pour l'alimentation des poches de pression situées sur un flanc de la pièce courte, et l'autre pour l'alimentation des poches situées sur le second flanc de la pièce courte. Le ménagement de conduits internes à la pièce courte est notamment nécessaire lorsque les poches de pression sont discontinues le long des flancs de la pièce courte.
Avantageusement et selon l'invention, une section évidée, dite conduit d'évacuation, est ménagée hélicoïdalement entre le sommet de taraudage et le fond de filetage, ledit conduit d'évacuation étant l'unique moyen d'évacuation agencé pour permettre l'évacuation du fluide hors du dispositif par une embouchure d'évacuation située sur une surface externe de la pièce courte. En particulier, un dispositif selon l'invention ne dispose pas d'évacuation de fluide du côté du fond de taraudage (dans la zone de perte de charges entre fond de taraudage et sommet de filetage) afin de permettre un maintient hydrostatique radial de l'écrou par rapport à la vis. En effet, la pression moyenne dans la zone de perte de charge est environ la pression moyenne entre deux poches de pression situées sur les flancs de filetage opposés, de sorte que, notamment à l'équilibre, la zone de perte de charge est à une pression proche de la pression d'alimentation en fluide, de sorte à permettre un maintient hydrostatique radial.
Ainsi, lorsqu'un fluide est injecté via les poches de pression, il s'écoule radialement vers l'extérieur le long des flancs en direction du sommet de taraudage. Il circule ensuite hélicoïdalement dans ledit conduit d'évacuation. Il est à noter que l'écoulement radial du fluide le long des flancs est indépendant de la vitesse de déplacement relatif de l'écrou et de la vis. Ceci permet, en l'absence de forces externes exercées sur le dispositif, de conserver une pression constante de fluide dans l'interstice entre l'écrou et la vis.
Dans une variante préférentielle, avantageusement et selon l'invention ledit conduit d'évacuation est ménagé entre un fond de filetage présentant un profil arrondi concave et un sommet de taraudage évidé par une rainure de profil arrondi.
Ledit conduit d'évacuation présente une section efficace suffisamment importante pour que le fluide s'écoule dans ledit conduit d'évacuation sensiblement sans pertes de charge, de façon à faciliter l'évacuation. Ainsi dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le fond de filetage est de profil arrondi et le sommet de taraudage est évidé en creux concave de courbure similaire à la courbure du fond de filetage. Le profil de la section du conduit d'évacuation est, par exemple, avantageusement de forme générale circulaire.
Dans une variante préférentielle, avantageusement et selon l'invention, les embouchures d'entrée et d'évacuation de fluide sont situées sur une même extrémité axiale de la pièce courte. Disposer toutes les embouchures d'entrée et d'évacuation du fluide sur la même extrémité axiale de la pièce courte, permet de minimiser l'encombrement radial du dispositif.
De plus, une (ou plusieurs) restriction(s) de section peu(ven)t être aménagée(s) sur les conduits internes.
Avantageusement, un dispositif selon l'invention, comprend des flasques d'étanchéité aptes à réaliser l'étanchéité de l'interstice entre la vis et l'écrou, aux extrémités axiales de ladite pièce courte. De cette manière le fluide injecté sous pression entre la vis et l'écrou ne s'échappe pas par les extrémités axiales de la pièce courte. Les flasques d'étanchéité sont assemblés à la pièce courte grâce à tout système de fixation approprié, par exemple par : vissage, collage, rivetage, etc.
De même, lesdits flasques d'étanchéité sont agencés pour présenter un frottement mécanique minimal sur la pièce axialement la plus longue. Pour ce faire différentes variantes de réalisation sont envisageables. Rien n'empêche de réaliser les flasques d'étanchéité au moins en partie dans un matériau souple, par exemple du caoutchouc. Il est aussi possible de recouvrir la zone de contact entre chaque flasque d'étanchéité et la pièce la plus longue axialement à laquelle il n'est pas fixé, par un matériau de faible adhérence, par exemple de type polytétrafluoroéthylène.
L'invention s'applique dans le cas où l'écrou est la pièce la plus courte et dans le cas où la vis est la pièce la plus courte.
Dans le cas où l'écrou est la pièce la plus courte :
- les poches de pression sont réalisées sur les flancs de taraudage à proximité du fond de taraudage,
- les éventuels conduits internes sont réalisés au sein de l'écrou,
- les flasques et les embouchures d'entrée et d'évacuation de fluide sont sur les extrémités axiales de l'écrou.
Dans le cas où la vis est la pièce la plus courte :
- les poches de pression sont réalisées sur les flancs de filetage à proximité du sommet de filetage,
- les éventuels conduits internes sont réalisés au sein de la vis, - les flasques et les embouchures d'entrée et d'évacuation de fluide sont sur les extrémités axiales de la vis.
L'invention concerne aussi un dispositif caractérisé en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit, en référence aux dessins qui en représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation préférentiel. Sur ces dessins :
- la figure 1 est une représentation schématique latérale d'un dispositif vis- écrou selon l'invention à l'état assemblé, une partie de l'écrou et d'un flasque d'étanchéité étant représentés en arraché afin d'exposer leurs structures internes,
- la figure 2 est une vue schématique partielle du filetage 4 et du taraudage selon une coupe longitudinale III du dispositif de la figure 1, c'est-à-dire par un plan radial contenant l'axe 9 principal du dispositif ; elle représente une vue des profils du filetage 4 et du taraudage,
- la figure 3 est une vue axiale schématique en coupe transversale du dispositif de la figure 1 selon le plan représenté sur celle-ci, c'est-à-dire par un plan perpendiculaire à l'axe 9 principal, une moitié de la vis 1 étant représentée en arraché afin d'exposer le flanc de taraudage, et une partie du taraudage de l'écrou 2 étant représenté en arraché afin d'en exposer la structure interne.
Le dispositif selon l'invention représenté sur les figures comporte une pièce mécanique filetée, dite vis 1, présentant un filet hélicoïdal, dit filetage 4.
Un dispositif mécanique selon l'invention présente un axe, dit un axe 9 principal, correspondant à l'axe de rotation de l'écrou 2 par rapport à la vis 1 et à l'axe de chaque filetage 4 et de chaque taraudage. Les termes « radial » et « axial » sont définis par rapport à cet axe 9 principal.
Dans tout le texte, le terme « profil » désigne une section par un plan contenant l'axe 9 principal du dispositif, c'est-à-dire par un plan radial. Le profil du fond 41 du filetage est arrondi et le profil du sommet 42 de filetage est trapézoïdal. Des flancs 43 de filetage s'étendent entre le fond 41 de filetage et le sommet 42 de filetage.
Le fond 41 de filetage définit le diamètre intérieur du filetage 4, et le sommet 42 de filetage définit le diamètre extérieur du filetage 4.
Le dispositif comporte aussi une seconde pièce mécanique, dite écrou 2, présentant un taraudage hélicoïdal de même axe 9 principal que ledit filetage 4 de vis 1, adapté pour coopérer avec le filetage 4 de la vis 1. Dans l'exemple représenté le profil du fond 51 de taraudage est de forme générale trapézoïdale et le profil du sommet 52 de taraudage est apte à coopérer avec le sommet 42 de filetage arrondi. Des flancs 53 de taraudage s'étendent entre le fond 51 de taraudage et le sommet 52 de taraudage.
Le fond 51 de taraudage définit le diamètre extérieur du taraudage, et le sommet 52 de taraudage définit le diamètre intérieur du taraudage.
Le taraudage de l'écrou 2 est tel que lorsque l'écrou 2 est assemblé avec la vis 1 et que l'axe 9 principal du filetage 4 est confondu avec l'axe 9 principal du taraudage, il existe un interstice 10 entre tous points du filetage 4 et du taraudage.
L'introduction d'un fluide sous pression dans cet interstice 10 permet de maintenir à distance le filetage 4 et le taraudage en tous points. Il n'y a dans ce cas aucun contact mécanique direct entre l'écrou 2 et la vis 1.
L'invention s'étend à tout dispositif comportant une telle pièce mécanique filetée, dite vis 1, et une telle pièce mécanique taraudée, dite écrou 2.
Dans le mode de réalisation de l'invention représenté sur les figures, l'écrou 2 est plus court que la vis 1.
Sur les extrémités axiales de l'écrou 2, des flasques 8 d'étanchéité sont fixés, qui permettent d'assurer l'étanchéité de l'interstice 10 entre l'écrou 2 et la vis 1, au niveau des extrémités axiales de l'écrou 2. Dans l'exemple, les flasques 8 d'étanchéité sont fixés à l'écrou 2 par vissage sur chacune des extrémités axiales de l'écrou 2.
Des cavités, dites poches 3 de pression, sont ménagées sur chaque flanc 53 de taraudage. Elles sont ménagées en creux, hélicoïdalement tout au long de chacun des deux flancs 53 de taraudage. Selon ce mode de réalisation de l'invention, les poches 3 de pression ne sont donc qu'au nombre de deux, une sur chacun des flancs 53 de taraudage.
Les poches 3 de pression sont ménagées sur les flancs 53 de taraudage et s'étendent du fond 51 de taraudage jusqu'à la mi-hauteur des flancs 53 de taraudage. Leur forme est une combinaison de deux évidements :
- une gorge 31 de profil arrondi concave s' étendant en profil du fond de taraudage jusqu'à environ un sixième de la hauteur du flanc de taraudage à partir du fond de taraudage, et
- un méplat 32 de profil droit s' étendant de la gorge arrondie (au sixième de la hauteur du flanc de taraudage) jusqu'à la mi-hauteur du flanc de taraudage.
Le méplat permet de prolonger radialement le profil des poches de pression en direction du sommet 52 de taraudage.
Les poches de pression s'étendent donc dans la moitié radialement externe des flancs de taraudage et de filetage. Les poches de pression sont comprises entre la mi-hauteur des flancs de taraudage et le fond de taraudage.
Afin de créer ces poches 3 de pression, il est possible, dans une première étape, d'évider les flancs 53 de taraudage avec une épaisseur constante sur la moitié de leur hauteur, en formant un sillon plus large que profond et de profil général rectangulaire, constituant ledit méplat 32. Puis dans une seconde étape, on évide la zone la plus proche du fond 51 de taraudage de ce sillon de profil général rectangulaire, selon une forme arrondie, formant ainsi un second sillon de profil général arrondi, notamment en arc de cercle, constituant la gorge 31 de profil arrondi et concave. Cette forme particulière des poches 3 de pression permet d'injecter un fluide sous pression par la gorge 31 arrondie de la poche 3 de pression et d'augmenter la surface sur laquelle la pression du fluide s'exerce, en étendant la surface totale de chaque poche 3 de pression grâce au méplat 32.
L'interstice 10 situé entre le sommet 52 de taraudage et le fond
41 de filetage sert avantageusement de moyen d'évacuation, en formant un conduit 72 d'évacuation du fluide. Pour ce faire, le profil du sommet 52 de taraudage et le profil du fond 41 de filetage sont adaptés pour former un tel conduit 72 d'évacuation hélicoïdal.
De préférence, le profil formé par la combinaison du sommet 52 de taraudage et du fond 41 de filetage est de forme générale circulaire. Le fond 41 de filetage est arrondi en arc de cercle, et le sommet 52 de taraudage est évidé grâce à une rainure de profil arrondi en arc de cercle, selon un rayon de courbure du même ordre que le rayon de courbure du fond 41 de filetage.
Le conduit 72 d'évacuation est relié à une embouchure d'évacuation située à la surface externe de l'écrou 2, définie comme toute la surface de l'écrou 2 qui n'est pas en regard direct, notamment radialement, d'une surface de la vis 1.
Le conduit 72 d'évacuation débouche directement à une extrémité axiale de l'écrou 2, là où s'achève le sommet 52 de taraudage dans lequel il est ménagé.
Lorsque le dispositif est mis en fonctionnement, un fluide sous pression (de préférence un liquide tel que de l'huile ou tout autre liquide hydrostatique) est injecté dans l'interstice 10 entre la vis 1 et l'écrou 2 via les poches 3 de pression. À cet effet, une (ou plusieurs) entrée(s) 33 de fluide est/sont ménagée(s) dans la gorge 31 arrondie de chaque poche 3 de pression, au niveau du fond 51 de taraudage
Chaque entrée 33 de fluide sous pression est reliée à une (ou plusieurs) embouchure(s) d'entrée située(s) sur la surface externe de l'écrou 2 via un (ou plusieurs) conduit(s) 71 d'alimentation ménagé(s) à l'intérieur de l'écrou 2. Dans la variante représentée, les embouchures 22 d'entrée et d'évacuation sont ménagées sur l'une des extrémités axiales de l'écrou 2, ce qui permet notamment de minimiser l'encombrement radial du dispositif. Les flasques 8 d'étanchéité sont traversés par des lumières 81 permettant de relier les embouchures 22 d'entrée et d'évacuation du fluide ménagées à la surface de l'écrou 2 avec des circuits respectivement d'entrée et d'évacuation du fluide, externes au dispositif selon l'invention.
En fonctionnement, le fluide sous pression est injecté par des connexions d'entrée de fluide à la surface des flasques 8 d'étanchéité. Il entre dans l'écrou 2 par chaque embouchure 22 d'entrée et via chaque conduit 71 interne d'alimentation. Le fluide sous pression s'introduit dans l'interstice 10 entre le filetage et le taraudage par les entrées 33 d'alimentation ménagées dans la gorge 31 de profil arrondi des poches 3 de pression. Le fluide s'écoule radialement entre les flancs (43 et 53) de filetage et de taraudage vers le sommet 52 de taraudage où il rejoint le conduit 72 d'évacuation. Il est à noter que l'interstice 10 entre les flancs de filetage et de taraudage en dehors de poches de pression, c'est-à-dire dans la mi-hauteur des flancs de taraudage (ou de filetage) situés du côté du sommet de taraudage (respectivement du fond de filetage) est choisi suffisamment étroit pour créer des pertes de charges importante entre les poches de pression et le conduit 72 d'évacuation de sorte à limiter cette circulation de fluide et donc à limiter la consommation en fluide du dispositif. Le fluide circule ensuite hélicoïdalement dans le conduit 72 d'évacuation et est évacué au niveau de chaque embouchure d'évacuation de l'écrou 2. Cette dernière est reliée à la connexion d'évacuation à la surface du flasque 8 d'étanchéité par une lumière 81 ménagée à travers le flasque 8 d'étanchéité.
En fonctionnement, si une force longitudinale s'applique sur l'écrou 2, c'est-à-dire dont la direction est selon l'axe 9 principal dispositif, l'écoulement du fluide dans l'interstice 10 entre le filetage 4 et le taraudage est modifié. Le sens de cette force longitudinale permet de déterminer un flanc 43 amont sur le filetage et un flanc 53 amont sur le taraudage, qui se trouvent du côté où la force exerce un effort de compression. Le second flanc (43 et 53) de filetage et de taraudage est un flanc (43 et 53) aval respectivement de filetage et de taraudage, ces flancs avals étant du côté où la force exerce un effort d'extension.
Le flanc 43 amont de filetage est en regard du flanc 53 aval de taraudage et le flanc 53 amont de taraudage est en regard du flanc 43 aval de filetage.
De la même manière, une poche 3 de pression est dite aval si elle est située sur le flanc 53 aval de taraudage, et elle est dite amont dans le cas où elle est située sur le flanc 53 amont de taraudage.
Lorsque ladite force longitudinale s'exerce sur l'écrou 2, le flanc 53 aval du taraudage a tendance à se rapprocher axialement du flanc 43 amont du filetage. Cela a pour effet de restreindre la section efficace et la circulation de fluide entre ces deux flancs (43 et 53) de filetage et de taraudage. Donc la pression régnant entre ces deux flancs augmente ; il en va de même de la pression exercée par la poche 3 de pression aval sur le flanc 43 amont de filetage.
De même le flanc 53 amont de taraudage a tendance à s'éloigner du flanc 43 aval de filetage. Cela a pour effet d'augmenter la section efficace et de faciliter la circulation du fluide entre ces deux flancs (43 et 53) de filetage et de taraudage. Donc la pression régnant entre ces deux flancs diminue ; il en va de même de la pression exercée par la poche 3 de pression amont sur le flanc 43 aval de filetage.
Dans un dispositif hydrostatique selon l'invention la différence de pression entre les flancs 43 amont et aval de filetage permet d'atteindre un point d'équilibre dans lequel cette différence de pression exercée sur la surface totale des poches 3 de pression compense la force longitudinale, avant qu'il n'y ait contact mécanique entre la vis 1 et l'écrou 2 pour des forces longitudinales comprises dans le domaine de fonctionnement d'un tel dispositif.
L'exemple d'une force longitudinale n'est pas restrictif, et le dispositif selon l'invention permet un fonctionnement similaire dans le cas où la force appliquée est radiale, quelconque ou encore dans le cas où plusieurs forces sont exercées. En effet, comme expliqué ci-dessus, aucune évacuation n'est prévue au niveau du fond de taraudage, de sorte que la pression régnant dans l'interstice entre le fond de taraudage et le sommet de filetage permet aussi un maintient radial.
Afin qu'un tel dispositif hydrostatique selon l'invention remplisse au mieux sa fonction, l'échange de fluide et donc l'homogénéisation des pressions entre chacun des deux flancs 43 de filetage, doit être minimal. C'est ce qui est obtenu par la zone 6 apte à créer des pertes de charge.
Dans la variante représentée, un dispositif selon l'invention comporte un sommet 42 de filetage de profil trapézoïdal. L'étroitesse de l'interstice 10 entre le sommet 42 de filetage et le fond 51 de taraudage et la distance le long de ce sommet 42 de filetage crée une zone 6 de pertes de charge.
De plus, selon le mode de réalisation représenté, des gorges 61 hélicoïdales sont façonnées le long du fond 51 de taraudage. Ces gorges 61 créent une succession de restrictions de section et de zones de détente qui réduisent l'équilibrage de pression entre l'un et l'autre des flancs 43 de filetage. Elles intensifient les pertes de charge longitudinales le long du sommet 42 de filetage entre les poches 3 de pression situées de part et d'autre du sommet 42 de filetage.
En général, le fluide sous pression est un liquide sous pression. L'invention s'applique aussi dans le cas où le liquide sous pression serait remplacé par un gaz sous pression.
L'invention peut faire l'objet de nombreuses autres variantes de réalisation non représentées. En particulier, la vis 1 peut présenter plusieurs filetages 4. De la même manière, l'écrou 2 peut présenter plusieurs alésages comportant chacun un ou plusieurs taraudages. Ainsi un écrou 2 à alésages multiples peut être mis en coopération avec plusieurs vis 1 à la fois.
Par ailleurs, le filetage 4 et le taraudage peuvent présenter des profils différents dès lors qu'un conduit 72 d'évacuation peut être ménagé en sommet 52 de taraudage et que l'équilibrage des pressions entre chacun des deux flancs 43 de filetage est minimisé en regard des performances attendues.
De même, les structures de surface telle que les gorges 61 hélicoïdales, aptes à créer des pertes de charges longitudinales entre le sommet 42 de filetage et le fond 51 de taraudage peuvent être de multiple nature. Elles peuvent être façonnées dans la vis 1, dans l'écrou 2, ou encore dans chacune des deux pièces. La zone 6 de perte de charge peut être obtenue par l'adjonction d'une pièce supplémentaire, par exemple un joint hélicoïdal dés lors qu'il n'engendre sensiblement pas de frottement mécanique lorsque l'écrou 2 est en mouvement relatif à la vis 1. Enfin, les structures aptes à créer des pertes de charge peuvent être de multiples dimensions, de l'échelle du visible à l'échelle nanoscopique.
Les poches 3 de pression ne sont pas nécessairement hélicoïdales. En effet, le dispositif peut être fonctionnellement réalisé grâce à des poches 3 de pression d'étendue limitée, et éventuellement multiples, se succédant le longs des filets hélicoïdaux.
C'est dans ce dernier mode de réalisation qu'il est nécessaire de ménager des conduits 71 internes à la pièce courte pour l'alimentation des poches 3 de pression. En effet, la fabrication de la pièce courte peut être simplifiée lorsque les poches 3 de pression sont continues le long des flancs, notamment lorsqu'elles sont hélicoïdales. En effet il est alors possible d'alimenter les poches 3 de pression en bout de pièce courte, là où elles débouchent. Ce mode de réalisation, non représenté sur les figures, simplifie grandement la fabrication d'une telle pièce courte, écrou 2 ou vis 1, et donc son prix de fabrication.
Par ailleurs, le profil des poches 3 de pression n'est pas restreint à la variante présentée. L'invention s'étend à des dispositifs dont les poches 3 de pression présentent un profil différent, dès lors qu'elles permettent au fluide d'exercer une pression sur les flancs de filet en regard de la poche 3 de pression. Ainsi, les poches 3 peuvent être réalisées par une combinaison de structures ménagées sur les flancs 43 de filetage et sur les flancs 53 de taraudage. De plus, dans le cas de l'écrou 2 axialement plus court que la vis 1, il n'est pas nécessaire que chaque poche 3 de pression s'étende d'une jonction entre flanc 53 de taraudage et fond 51 de taraudage jusqu'à la mi-hauteur des flancs 53 de taraudage. Les poches 3 de pression se trouvent de préférence majoritairement dans la partie radialement extérieure des flancs 53 de taraudage afin de maximiser la surface active des poches 3 de pression mais elles peuvent s'étendre au-delà de la mi-hauteur de flanc de taraudage (ou de filetage) en direction du sommet de taraudage. Les poches 3 de pression peuvent aussi comporter plusieurs entrées 33 d'alimentation en fluide sous pression.
Enfin, selon un mode de réalisation de l'invention non représenté sur les figures, un flasque 8 d'étanchéité selon l'invention comporte une première partie présentant des lumières 81, une chambre d'aspiration, un joint d'étanchéité et un couvercle.
La première partie du flasque 8 d'étanchéité, située au plus proche de la pièce courte présente des lumières 81 pour canaliser le fluide sous pression vers les conduits 71 internes à la pièce courte. Les lumières 81 peuvent servir à canaliser le fluide sous pression directement vers les poches de pression lorsque ces dernières sont hélicoïdales et alimentées en bout de pièce courte.
Par ailleurs, cette même première partie du flasque 8 d'étanchéité présente une ou plusieurs lumières 81 pour évacuer la majeure partie du fluide depuis l'embouchure du conduit d'évacuation en bout de pièce courte vers l'extérieur du dispositif.
Enfin, une première partie du flasque 8 d'étanchéité selon cette variante de l'invention présente, lorsqu'elle est montée sur la pièce courte, un interstice avec la pièce axialement la plus longue sensiblement de même dimension que l'interstice 10 entre le filetage et le taraudage,
Par ailleurs, selon cette variante de l'invention, un tel flasque 8 d'étanchéité comporte, jouxtant la première partie, une chambre d'aspiration permettant de récupérer les fuites de fluide s 'échappant par l'interstice située entre la première partie du flasque 8 d'étanchéité et la pièce axialement la plus longue. Selon cette même variante de l'invention, un tel flasque 8 d'étanchéité comporte aussi, juste à la suite de la chambre d'aspiration, un joint réalisé dans une matière molle, par exemple du caoutchouc, permettant de racler les restes de fluide et donc de confiner le fluide dans la chambre d'aspiration,
Enfin, un tel flasque 8 d'étanchéité comporte un couvercle permettant de maintenir le joint, la chambre et la première partie du flasque 8 d'étanchéité. Le tout est fixé sur les extrémités de la pièce courte.
Selon ce mode de réalisation, le joint en matière molle est le seul élément des flasques 8 d'étanchéité au contact de la pièce axialement la plus longue, même lors d'un léger déplacement du à des forces externes appliquées sur l'écrou 2 et/ou sur la vis 1.
L'invention peut faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation par rapport au mode de réalisation représenté sur les figures et décrit ci- dessus. En particulier, la zone 6 apte à créer des pertes de charge peut être réalisée selon différentes formes, tant dans la vis 1 que dans l'écrou 2.
De la même manière les poches 3 de pression peuvent présenter une forme différente de la variante représentée. La même fonction d'appui hydraulique peut en effet être réalisé grâce à d'autres géométries et répartitions de poches 3 de pressions sur les flancs de filets. Elles peuvent par exemple être formées d'une combinaison de formes sur la pièce courte et sur la pièce longue.
Enfin, l'invention peut s'appliquer dans le cas d'un filetage (respectivement d'un taraudage) de profil différent de celui représenté dans cette variante de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1/ - Dispositif mécanique comportant :
- une première pièce, dite vis (1), présentant au moins un filet hélicoïdal, dit filetage (4), présentant :
- un fond (41) de filetage et un sommet (42) de filetage,
- deux surfaces de portée, dites flancs (43) de filetage, s' étendant entre le fond (41) et le sommet (42) de filetage,
- une deuxième pièce, dite écrou (2), présentant au moins un alésage comportant :
- au moins un filet, dit taraudage, adapté pour coopérer avec un filetage (4) de la vis (1), et présentant :
- un fond de taraudage (51) et un sommet de taraudage (52) distants l'un de l'autre d'une hauteur prédéterminée,
- deux surfaces de portée, dites flancs de taraudage (53), s'étendant entre le fond (51) et le sommet (52) de taraudage, chaque flanc (53) de taraudage s'étendant en regard d'un flanc (43) de filetage,
- entre chaque taraudage et le filetage (4) correspondant, un interstice (10) agencé pour limiter la circulation d'un fluide, et présentant :
- au moins une cavité, dite poche (3) de pression, ménagée entre chaque flanc (53) de taraudage et le flanc (43) de filetage en regard,
- au moins une entrée (33) d'alimentation de chaque poche (3) de pression par un fluide sous pression,
caractérisé en ce que
- chaque fond (51) de taraudage et sommet (42) de filetage correspondant sont agencés pour former une zone (6) apte à créer des pertes de charge entre deux poches (3) de pression situées de chaque côté d'un sommet (42) de filetage de sorte à limiter la circulation de fluide entre ces deux poches de pression,
- les poches (3) de pression s'étendent majoritairement entre la zone (6) apte à créer des pertes de charge et la mi -hauteur des flancs (53,43) de taraudage et de filetage. 21 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le sommet (42) de filetage et le fond (51) de taraudage présentent des profils globalement trapézoïdaux et en ce que l'un au moins comporte des structures (61) à sa surface ménageant ladite zone (6) apte à créer des pertes de charge.
3/ - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'une des dites première et deuxième pièces, dite pièce courte, étant axialement plus courte que l'autre, les poches (3) de pression sont ménagées sur les flancs de filet de la pièce courte.
4/ - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les poches (3) de pression s'étendent hélicoïdalement sur chacun des deux flancs de filet de ladite pièce courte.
5/ - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la forme des poches (3) de pression est une combinaison de :
- une gorge (31) arrondie en creux s' étendant jusqu'au fond (51) de taraudage, - un méplat (32) s'étendant sensiblement entre la mi-hauteur du flanc (53) de taraudage et la gorge (31) arrondie.
6/ - Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4 et la revendication 5, caractérisé en ce que chaque entrée (33) d'alimentation d'une poche (3) de pression débouche du côté du fond de taraudage dans la gorge (31) arrondie de la poche (3) de pression, et est reliée, via un conduit (71) d'alimentation s'étendant à l'intérieur de ladite pièce courte, à au moins une embouchure (22) d'entrée, située sur une surface externe de la pièce courte.
11 - Dispositif selon l'une des revendications 3, 4 ou 6, caractérisé en ce qu'une section évidée, dite conduit (72) d'évacuation, est ménagée hélicoïdalement entre le sommet (52) de taraudage et le fond (41) de filetage, ledit conduit d'évacuation (72) étant l'unique moyen d'évacuation agencé pour permettre l'évacuation du fluide hors du dispositif par une embouchure (22) d'évacuation située sur une surface externe de la pièce courte. 8/ - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit conduit (72) d'évacuation est ménagé entre un fond (41) de filetage présentant un profil arrondi concave et un sommet (52) de taraudage évidé par une rainure de profil arrondi.
91 - Dispositif selon la revendication 6 et l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que les embouchures (22) d'entrée et d'évacuation de fluide sont situées sur une même extrémité axiale de la pièce courte.
10/ - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9 et selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend des flasques (8) d'étanchéité aptes à réaliser l'étanchéité de l'interstice (10) entre la vis (1) et l'écrou (2), aux extrémités axiales de ladite pièce courte.
PCT/FR2011/050946 2010-04-28 2011-04-22 Dispositif mécanique de type vis-écrou hydrostatique WO2011135247A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR10.01812 2010-04-28
FR1001812A FR2959546B1 (fr) 2010-04-28 2010-04-28 Dispositif mecanique de types vis-ecrou hydrostatique.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011135247A1 true WO2011135247A1 (fr) 2011-11-03

Family

ID=42979798

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2011/050946 WO2011135247A1 (fr) 2010-04-28 2011-04-22 Dispositif mécanique de type vis-écrou hydrostatique

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR2959546B1 (fr)
WO (1) WO2011135247A1 (fr)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3183732A (en) 1962-12-11 1965-05-18 Gordon H Porath Precision lead screw
GB1108541A (en) * 1963-09-17 1968-04-03 Fairey Co Ltd Improvements relating to lead screw mechanisms
DE1550774A1 (de) * 1966-07-01 1969-10-09 Kernforschung Gmbh Ges Fuer Hydrostatisch gelagertes Schraubengetriebe
SU502161A2 (ru) * 1970-12-24 1976-02-05 Московский станкоинструментальный институт Гидростатическа передача винтгайка
JPH04157245A (ja) * 1990-10-18 1992-05-29 Fanuc Ltd 静圧空気ねじ
EP1862236A1 (fr) * 2006-05-31 2007-12-05 Schuler Pressen GmbH & Co. KG Dispositif de serre-flans actionné par vérins à vis et comportant des paliers hydrostatiques

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3183732A (en) 1962-12-11 1965-05-18 Gordon H Porath Precision lead screw
GB1108541A (en) * 1963-09-17 1968-04-03 Fairey Co Ltd Improvements relating to lead screw mechanisms
DE1550774A1 (de) * 1966-07-01 1969-10-09 Kernforschung Gmbh Ges Fuer Hydrostatisch gelagertes Schraubengetriebe
SU502161A2 (ru) * 1970-12-24 1976-02-05 Московский станкоинструментальный институт Гидростатическа передача винтгайка
JPH04157245A (ja) * 1990-10-18 1992-05-29 Fanuc Ltd 静圧空気ねじ
EP1862236A1 (fr) * 2006-05-31 2007-12-05 Schuler Pressen GmbH & Co. KG Dispositif de serre-flans actionné par vérins à vis et comportant des paliers hydrostatiques

Also Published As

Publication number Publication date
FR2959546B1 (fr) 2013-12-20
FR2959546A1 (fr) 2011-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2657655A1 (fr) Pompe a vide avec des cylindres filetes helicouidalement.
WO1988006250A1 (fr) Piston pour moteurs a combustion interne et machines analogues
FR2995055A1 (fr) Reducteur a train epicycloidal, notamment pour turbomachine
FR2855587A1 (fr) Joint filete tubulaire a serrage axial progressif des filets
FR2906836A1 (fr) Dispositif de derivation d'huile, et moteur muni d'un tel dispositif
WO2017134358A1 (fr) Ensemble pour un réducteur à train épicycloïdal comprenant au moins un palier de satellite comportant des moyens de lubrification
EP1019627A1 (fr) Pompe a jet comprenant un gicleur de section variable
FR3066792A1 (fr) Dispositif de lubrification de palier
WO2017109329A1 (fr) Système de refroidissement et lubrification pour dispositif d'étanchéité pour piston
EP3152472B1 (fr) Raccord d'etancheite tournant haute-pression a bague continue extensible
WO2011135247A1 (fr) Dispositif mécanique de type vis-écrou hydrostatique
FR2721352A1 (fr) Pompe à haute pression pour alimenter des injecteurs d'essence pour moteurs à explosion.
CA3078596A1 (fr) Dispositif de forme spherique et muni de cannelures bombees pour former une liaison rotule a doigt, et pompe a barillet muni d'un tel dispositif
EP3679243A1 (fr) Piston hydraulique a soupape de refroidissement et lubrification
FR2799811A1 (fr) Tendeur hydraulique pour lien sans fin, notamment pour chaine de transmission de moteur a combustion interne
FR2763651A1 (fr) Pompe a piston alternatif avec soufflet d'etancheite
FR2803005A1 (fr) Tendeur hydraulique pour lien sans fin, systeme de distribution comprenant un tel tendeur et moteur equipe d'un tel systeme de distribution
FR2812364A1 (fr) Tendeur hydraulique pour lien sans fin, son procede de fabrication et systeme de distribution equipe d'un tel tendeur
EP1269100A1 (fr) Echangeur de chaleur a plaques
FR2715444A1 (fr) Perfectionnement aux dispositifs à patins glissants de machine, notamment de pompes et moteurs hydrauliques.
FR2517012A1 (fr) Dispositif d'etancheite notamment pour transmission a variateur continu de vitesse commandee par un fluide sous pression
FR2961566A1 (fr) Actionneur a verin d'un organe mobile dans une turbomachine
WO2021198572A1 (fr) Piston hydraulique à gorge dépressurisée
EP0604255B1 (fr) Piston de moteur hydraulique
FR2973452A1 (fr) Pompe a engrenage interne

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11723507

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11723507

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1