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ECROU AMPLIFICATEUR DE FORCE. présente invention concerne un écrou amplificatieur de force et elle a pour but de mettre à profit avec succès dans la combinaison d'un écrou et d'une vis le principe de support d'une charge au moyen d'un roulement pour supprimer le frottement. L'expression : "combinaison d'un écrou et d'une vis" doit être prise dans son sens général et désigne , une tige filetée avec l'écrou qui l'entoure, une vis hélocor- dale et son pignon, ainsi que toute combinaison mécanique comportant des filetages ou des dents en prise.
Plus parti- culièrement, l'invention concerne les dispositifs du type décrit dans le'brevet américain FIORENTINO N 2.151.094 accordé le 21 Mars 1939 intitulé "Dispositif servant à diminuer le frottement dans les combinaisons du type à vis . hélicoïdales et écrou", et elle a pour but de perfectionner ces dispositifs de façon à être sur que les éléments actifs ne quittent pas leurs positions.relatives de bon fonction- nement dans des conditions .qui se rencontrent parfois
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dans la pratique, ainsi qu'on le verra plus loin en détail.
L'invention consiste donc notamment dans un écrou assem- blé, dans lequel l'étendue de la déformation sous les charges maximum et minimum pour lesquelles l'écrou est construit est compensée dans les positions relatives de coopération entre les éléments de l'écrou, les billes et la came, de telle sorte que l'écrou assemblé fonctionne parfaitement dans toutes les conditions de charge, aussi bien dans le sens du serrage que du desserrage.
Sur le dessin ci-joint, donné uniquement à titre d'exemple : - la Fig.l est une coupe verticale, avec élévation partielle, d'une forme de réalisation donnée à titre d'exemple d'un écrou amplificateur de force suivant l'invention, destiné à exercer une force dans une direction, à savoir un effort de levée sur la vis représentée; - la Fig.2 est une coupe horizontale suivant la ligne 2-2 de la Fig.l; - la Fig.3 est une coupe verticale d'une variante de l'invention destinée à exercer, une force dans l'une ou l'autre de deux directions opposées;
- la Fig.4 est une vue en perspective, avec coupe par- tielle, de 1' écrou assemblé de la Fig.l, sur laquelle l'élément de came est représenté schématiquement de façon à rendre plus clair le principe de l'invention; - la Fig. 5 est une coupe verticale, avec élévation partielle, d'une autre variante de l'invention, destinée à exercer, une force dans un sens ou dans l'autre ; - la Fig. 6 est une vue en plan de détail d'un des éléments de l'écrou faisant partie de la forme de construction de la Fig.5; - la Fig.7 est un graphique des conditions cinématiques faisant apparaître certains principes sur lesquels l'invention est basée;
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- la Fig.8 est une coupe à plus grande¯échelle du contour de la came correspondant à un mode d'application de l'invention; - la Fig. 8a est une vue semblable d'une variante du contour de la came; - la Fig. 9 est une coupe verticale partielle d'un écrou assemblé, semblable à celui de la Fig.l et qui comporte des dispositifs d'arrêt correspondant à un autre mode d'appli- cation de l'invention; - la Fig. 10 est une coupe horizontale suivant la ligne 10-10 de la Fig.9; - la Figll est une coupe verticale partielle d'un écrou assemblé, semblable à celui de la Fig.4 et comportant des dispositifs d'arrêt;
- la Fig.12 est une coupe horizontale partielle d'un écrou assemblé, semblable à celui de la Fig.5, et comportant des dispositifs d'arrêt.
Suivant la forme de réalisation représentée en parti- culier à titre d'exemple sur les Fig.l, 2 et 4, l'écrou am- plificateur de force comporte une enveloppe 10 dont la paroi intérieure est cylindrique et la paroi extérieure hexagonale et qui comporte à son extrémité inférieure une plaque de base circulaire 11, logée dans un évidement 12 de l'enveloppe et fixée par des vis 13, et à son extrémité supérieure.une pla- que de couverture circulaire 14, logée dans un évidement 15 de l'enveloppe et fixée par des vis 16. Les plaques 11 et 14 sont percées respectivement au,centre de trous 17 et 18 dans lesquels passe la tige ou broche filetée.
Une couronne de came circu,laire 20, fixée dans un évidement annulaire 19 de la pla- que de base 11, comporte des chemins de roulement à billes 21 et 22 intérieur et extérieur, concentriques, chacun d'eux présentant des surfaces de came alternativement montantes et descendantes, les points hauts et les points bas des deux che- mins de roulement étant en face l'un de l'autre dans le sens
A
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radial.
Deux séries de billes 23 et 24 sont au contact res- pectif des chemins de roulements 21 et 22 et sont logées dans une cage 25 de retenue des billes qui les maintient en position relative concentrique et dans des positions angulaires espa- cées l'une par rapport à l'autre, les billes de la série ex- térieure alternant avec les billes de la série intérieure, de telle sorte que lorsque les billes de l'une des séries re- posent sur les points hauts de l'un des chemins de roulement de la came, celles de l'autre série 'reposent sur les points bas de l'autre chemin de roulement de la came.
L'élément inférieur 26 de l'écrou est vissé sur la tige de la vis 27 qui passe librement dans les ouvertures 17 et 18 des extrémités de l'enveloppe et comporte un chemin 29 de rou- lement à billes horizontal qui est fixé dans un évidement an- nulaire 28 de sa surface inférieure et qui est disposé au-des- sus de la rangée intérieure de billes 23.
Dans cette forme de réalisation de l'invention, la tige 27 peut être considérée comme étant l'élément de la combinaison exerçant la force, c'est-à-dire l'élément qui transmet l'effort du dispositif à la charge pendant le.mouvement axial de la vis 27 dans un sens, par exemple lorsqu'il s'agit de faire monter la charge ;
lors-qu'il se déplace dans l'autre sens, cet élément peut trans- mettre la force de la charge au dispositif dans certaines con- ditions de fonctionnement, par exemple lorsqu'il s'agit de faire descendre la charge, L'élément 26 de l'écrou comporte à sa partie inférieure et dans sa périphérie intérieure une cavité annulaire 30 avec évidement annulaire 31 dans sa paroi latérale cylindrique, laquelle est en contact de friction avec une bande de frein 32 dont les extrémités 33-33 sont rabattues en dedans et pénètrent dans une cavité 34 d'un rebord 35 à paroi cylindrique fixé dans un évidement annulaire 36 de la surface supérieure de la plaque de base 11.
Un ressort à boudin de compression 37 est disposé entre les extrémités 33-33 de la bande de frein de façon à maintenir une pression
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de friction prédéterminée sur l'élément 26 de l'écrou. Pendant que l'écrou fonctionne, la bande de frein est destinée à trans- mettre à l'élément 26 de l'écrou le mouvement de rotation de l'enveloppe 10 lorsque la résistance opposée par la charge au mouvement de la partie inférieure de l'écrou ne dépasse pas l'effort de rotation de la bande de frein.
Un élément supérieur 38 de l'écrou est vissé sur la tige de la vis à une certaine distance au-dessus de l'élément inférieur de l'écrou et est monté par sa périphérie extérieure dans un élément de support cylindrique 39 comportant un évide- ment annulaire 40 à son extrémité supérieure, dans lequel pénè- tre un rebord annulaire 41 de l'élément supérieur de l'écrou.
L'élément de support se dirige vers le bas en entourant con- cent richement l'élément inférieur et il comporte un chemin de roulement à billes 43 horizontal, fixé dans un évidement annu- laire 42 de sa surface inférieure et disposé au-àssus de la de l'écrou est fixé sur l'élément de support 59 rangée extérieure de billes 24. L'élément supérieur 38 par des vis de serrage 44 qui permettent de régler l'élément supérieur de l'écrou"en le faisant tourner dans le support, de telle sorte qu'on peut régler avec précision la phase de ses filets de vis en prise avec les filets de la tige de la vis par rapport aux filets de vis de l'élément inférieur de l'écrou.
L'élément supérieur 38 de l'écrou comporte sur sa surface supérieure, dans sa périphérie intérieure, une cavité annulaire 45 avec évidement annulaire 46' dans sa paroi latérale cylindrique dans laquelle pénètre une bande de frein 47 dont les extrémités 48-48 sont rabattues en dedans dans une cavité 49 d'un rebord à paroi cylindrique 50 fixé dans un évidement annulaire 51 de la surface inférieure de la plaque de couverture 15, un ressort à boudin de compression 52 étant disposé entre les extrémités de la bande de frein.
Cette bande de frein est construite et fonc- tionne de la même manière que la ande de frein 32 de l'élément inférieur de l'écrou, en faisant tourner l'élément supérieur de l'écrou avec l'enveloppe 10 lorsque la résistance de la charge
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qui y est appliquée ne dépasse pas l'effort de rotation exercé par la bande de frein.
L'enveloppe de l'écrou'est supportée par un coussinet à billes 53 entourant la tige de la vis 27 et supporté par un élément de base 54 dans lequel est ménagé un passage vertical 55 à travers lequel la tige de la vis passe librement. La charge à faire monter par la tige de la vis est représentée par un poids 56 posé sur son extrémité supérieure.
Le fonctionnement du dispositif suivant l'invention est facile à comprendre d'après la Fig.4 sur laquelle les che- mins de roulement 21 et 22 de la came circulaire sont repré- sentés schématiquement sous la forme d'une série de plans in- clinés ascendants et descendants formés sur la surface supé- rieure de la plaque de base circulaire 11. On supposera que les billes 24 de la rangée extérieure reposent sur les points hauts de la came extérieure 22, que les billes 23 de la rangée intérieure reposent sur les points bas de la came intérieure 21 et que les éléments supérieur et inférieur de l'écrou se trou- vent sur la tige filetée 27, de façon telle que leurs chemins' de roulement 43 et 29 soient en contact respectivement avec les rangées extérieure et intérieure de billes.
Les billes de la rangée intérieure sont ainsi en position prêtes à monter sur les portions ascendantes de la came intérieure tandis que celles de la rangée extérieure sont prêtes à rouler en descen- dant sur les portions descendantes de la came extérieure. Si on fait tourner l'écrou assemblé dans le sens des aiguilles d'une montre, c'est-à-dire dans la direction des flèches (1), les billes de la rangée intérieure'disposées au-dessossde l'élément inférieur de l'écrou roulent en montant sur les portions ascendantes de la came intérieure, en provoquant le coincement des filets de l'élément inférieur contre la vis ;
par suite, cet élément le peut pas tourner sous l'effet de la ré- sistance de la charge qu'il supporte en excès de l'effort de friction de la bande de frein 30 laquelle par suite glisse par
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rapport à l'élément inférieur,. Pendant que les billes montent, l'élément inférieur de l'écrou monte verticalement, comme l'in- dique la flèche (2) et se coince contre les filets de la vis, en la faisant monter verticalement comme l'indique la flèche (3).
Entretemps, les billes de la rangée extérieure qui sont poussées en avant avec celles de la rangée intérieure du fait de l'opposition de la cage de tetenue descendent sur les por- tions descendantes de la came extérieure ; l'élément supérieur ainsi déchargé peut tourner librement sur les filets de la vis comme l'indiquent les flèches (4) et (5), étant entraîné par le mouvement de rotation de l'enveloppe sous l'action de la bande de frein 47. Au moment où les billes ascendantes du chemin de roulement intérieur arrivent au point haut de la came et où les billes descendantes du chemin de roulement extérieur arrivent au point bas de la came, le fonctionnement se renverse et l'écrou qui vient de descendre librement commence à monter de nouveau et exerce une poussée contre la vis, pendant que l'autre écrou dégagé descend sans charge.
Etant donné que les mouvements de montée et de descente des billes se succèdent d'une manière continue et que la transition entre les mouvement-: de montée et de descente est presque instantanée, les poussées alternatives exercées sur la vis se transforment en une poussée sensiblement continue et constante. Le mouvement de rotation de l'enveloppe sur toute la longueur de la vis se transforme donc en une poussée axiale exercée sur la vis, sans qu'il se produi- se aucun frottement entre les filets de l'écrou qui supporte la charge, les écrous ne tournant alternativement sur la vis que pendant qu'ils ne supportent aucune charge. Il est évident que l'écrou fonctionne de la même manière s'il est 'maintenu fixe et qu'on fait tourner la vis.
Etant donné que le mouvement-linéaire horizontal d'une bille est égal à la moitié du mouvement linéaire des surfaces entre lesquelles les billes roulent eu avancent, il est néces- ?aire, pour que les billes fassent un tour complet autour de
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la vis, que l'enveloppe fasse deux tours. La vis ayant un pas de longueur donnée, le mouvement d'avancement axial est donc égal à la moitié de ce pas pour chaque tour de l'écrou. L'écrou fonctionne donc ,sous la forme d'une trans- mission de réduction qui a l'avantage de permettre de réali- ser un très faible avancement de la vis pour un mouvement multiplié de l'écrou, cette réduction se produisant lorsque l'écrou est sous charge.
Lorsque la charge est nulle ou assez faible pour que la résistance de friction entre les filets soit inférieure à l'effort de rotation des bandes de frein des deux écrous, l'écrou assemblé tourne sur la vis à la ma- nière d'un écrou ordinaire et par suite son avance est égale au pas de la vis, c'est-à-dire que sa vitesse est double de sa vitesse sous charge. Ceci est avantageux dans certaines ap- plications dans lesquelles la vis n'est pas toujours sous charge mais doit avancer sur une certaine longueur avant ou après le moment où sa charge normale est atteinte.
Avec la forme de réalisation de l'invention des Fig.1,
2 et 4, on n'obtient,une poussée que dans une seule direction.
La fig.-3 représente une variante qui permet d'obtenir une poussée dans chacun des deux sens opposés. Elle consiste d'une manière générale à monter en double dans l'écrou.assemblé le mécanisme de l'écrou du type à poussée dans un seul sens, en disposant les pièces qui fonctionnent -dans une direction en sens inverse de celles qui fonctionnent dans l'autre, de façon telle que pour un mouvement de rotation en sens inverse des aiguilles d'une montre, l'écrou exerce une poussée dans une direction et que, pour un mouvement de rotation dans le sens des aiguilles d'une montre, il exerce une poussée dans l'autre direction.
L'enveloppe de l'écrou est sensiblement la même que l'en veloppe 10 de l'écrou à poussée unique, mais elle est un peu plus longue et comporte à chacune de ses extrémités une plaque
11 de support des cames semblables à la plaque de base 11 de
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l'écrou à poussée unique, la came annulaire 20, les billes 23 et 24 et la cage de retenue 25 combinées avec chacune des plaques de support des cames étant identiques à celles de l'écrou à poussée unique et par suite étant désignées par les mêmes' références.
Les éléments supérieur et inférieur 26a-et 26b de l'écrou disposés en sens inverse correspondent sensiblement à l'écrou inférieur 26 de l'écrou à poussée uni- que et sont en contact de la même manière avec une .bande de frein 32 portée par le rebord à paroi cylindrique 35 fixé sur chacune des plaques 11,
le chemin de roulement à billes
29 de l'élément 26a de l'écrou étant en face des billes de la rangée inférieure 23 à une extrémité et le chemin de tou- lement à-billes 29 de l'élément 26b de l'écrou étant en face des billes 23 de la rangée intérieure à l'autre extrémité.Les éléments 26a et 26b de l'écrou sont formés chacun de deux pièces séparées par une ligne brisée 57 qui permet de régler en les faisant tourner les positions relatives des deux pièces pour régler avec précision les phases de leurs filets de vis en prise avec les filets de la vis ou tige 27 par rapport à l'élément intermédiaire de l'écrou décrit ci-après, la po- sition de réglage étant fixée par des vis de serrage 58.
L'élément intermédiaire 38a est disposé entre les éléments
26a et 26b de l'écrou et est à peu près semblable à l'élément supérieur 38 de l'écrou à poussée unique, la portion exté- rieure de sa paroi cylindrique se prolongeant en haut et en bas de sa portion latérale intermédiaire et comportant à ses extrémités des chemins de roulement à billes 43 qui viennent au contact respectivement des billes 24 des rangées extérieures à chaque extrémité de l'écrou assemblé.
L'écrou
38a est accouplé à friction avec l'enveloppe 10 par une bande de frein 59 au contact de la surface cylindrique intérieure de l'enveloppe 10 et dont les extrémités 60 sont rabattues en dedans et pénètrent dans une cavité 61 formée dans l'élé- ment38a de l'écrou, un ressort à boudin de compression 62
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étant disposé entre les extrémités 60 et maintenu en place par des goujons 63 solidaires des extrémités 60. Cette bande de frein fonctionne de la même manière que les bandes de frein 32 des éléments 26a et 26b, en glissant sur l'enve- loppe 10 lorsque la charge est supportée par l'élément 38a de l'écrou et entraînant l'élément de l'écrou avec l'enve- loppe lorsque l'élément 38a ne supporte pas décharge.
L'enveloppe de l'écrou est au contact à chaque extré- mité d'un coussinet à billes 53 entourant la tige de la vis 27 et s'appliquant contre un élément fixe 54 percé d'un trou vertical 55 dans- lequel la tige de la vis passe librement.
Lorsqu'on fait tourner l'écrou assemblé dans le sens des aiguilles d'une montre pour exercer une poussée ascen- dante sur la tige de la vis, l'élément 26b fonctionne tandis que l'élément 26a ne fonctionne pas et étant donné qu'il ne supporte pas de charge, il tourne dans le sens des aiguilles d'une montre avec l'enveloppe, Des pattes de butée 64 et 65, disposées sur les faces opposées de l'élément 26a et'de l'élé ment 38a, empêchent que l'élément inactif de l'écrou ne se visse en se serrant sur l'élément 38a et ne vienne en con- tact avant que ledit élément inactif ne puisse se visser en se serrant contre la face de l'élément 38a, ce qui limite ainsi le mouvement de descente de l'élément 26a, tout en per- mettant à l'élément 38a de monter et de descendre, Des pattes de butée semblables 65 et 64,
disposées sur la face inférieure de l'élément 38a et sur l'élément 26b situé en face d'elle, fonctionnent de la même manière lorsqu'on fait tourner l'écrou assemblé en sens inverse des aiguilles d'une montre pour exercer une poussée dirigée de haut en bas sur la tige de la vis et que l'élément'26b de l'écrou ne fonctionne pas.
Les fig.5 et 6 représentent une variante de l'écrou aseemblé, qui sert aussi à exercer une poussée dans les deux sens, mais ne comporte que deux éléments d'écrou au lieu des
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trois éléments de la forme de réalisation de la Fig.3. L'en- veloppe 10 comporte des plaques de bout 11 de support des cames semblables à celles de l'écrou assemblé à double poussée de la Fig.3, ainsi que des rebords à paroi cylindrique 35 portant de la même manière des bandes de frein 32 coopérant avec les deux éléments de l'écrou.
L'élément inférieur 66 de l'écrou comporte un évidement 67 à paroi cylindrique à son extrémité inférieure, avec lequel vient en contact la bande de frein inférieure 32 et un chemin de roulement à billes 29 fixé dans un évidement 68 en face des billes 23 de la rangée intérieure au contact du chemin de roulement de came inférieur 20.
Une série de bras 69 espacés, dirigés vers le haut et en dehors à partir de la surface supérieure de l'élément infé- rieur 66 de l'écrou, supportent sur leurs extrémités supérieu- res une couronne de portée 70 dont un évidement 71 loge un chemin de roulement à billes 43, en face des billes 24 de la rangée extérieure correspondant à la couronne de came supérieure 20,
L'élément supérieur 72 de l'écrou est identique à l'élément inférieur mais en position renversée par rapport à lui, sa surface supérieure comportant un évidement 73 à paroi cylindrique avec lequel vient en contact une bande de frein supérieure 32,un chemin de roulement à billes 29 étant logé dans un évidement 74 en face des billes 23 de la rangée inté- rieure à l'extrémité supérieure de l'écrou assemblé.
Une série de bras 75 dirigés bers le bas et en dehors supportent sur leurs extrémités inférieures une couronne de portée 76, dont un évidement 77 loge un chemin de roulement à billes 43, en face des billes 24 de la rangée extérieure à l'extrémité in- férieure de l'écrou assemblé. Les bras 75 de l'élément supérieur passent dans les intervalles entre les bras 69 de l'élément inférieur, avec un jeu suffisant entre les bras pour que les éléments de l'écrou puissent tourner successivement l'un par i\
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rapport à l'autre.
Les billes de la rangée supérieure de cette forme de réalisation ne fonctionnent pas pendant que l'écrou assemblé tourne dans le sens des aiguilles d'une montre en exerçant une poussée ascendante sur la tige de la vis, tandis que celles de la rangée inférieure ne fonctionnent pas pendant que l'écrou tourne en sens inverse des aiguilles d'une montre en exerçant une poussée descendante sur la tige de la vis.
Ainsi qu'il a été dit dans l'introduction, les éléments qui composent l'écrou amplificateur de force suivant l'inven- tion subissent une déformation élastique ou autres variations de dimensions des métaux sous charge et étant donné qu'une série de billes et l'élément de'l'écrou qui coopère avec elles sont alternativement sous charge, tandis que l'autre série de billes et l'élément de l'écrou qui coopère avec elles ne supportent pas de charge, il en résulte une différence entre les dimensions des pièces sous charge et des pièces qui n'en supportent pas, de telle sorte que la bille sous charge et les chemins de roulement coopérant avec elle peuvent être con- sidérés comme se comprimant et se contractant, tandis que la bille qui ne supporte pas de charge et les chemins de roulement coopérant avec elle peuvent être considérés comme libres et se dilatant.
Dans ce dernier cas, le chemin de roulement de l'écrou correspondant aux billes libres ne supportant pas de charge n'est en réalité pas au contact des billes et peut être dit chemin de roulement dégagé.
.la différence entre les dimensions des pièces sous charge et des pièces n'en supportant pas sera désignée plus loin par ± dont la valeur peut représenter celle de facteurs tels que le module d'élasticité des métaux, les caractéristi- ques de surface des billes et des chemins de roulement, le couple qui est nécessaire pour faire glisser les freins et la charge appliquée. lorsque la relation entre les billes sous charge et celles qui n'en supportent pas se renverse, la
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valeur de ± représente le mouvement vertical des éléments d'un chemin de roulement qui est nécessaire pour faire passer la charge d'un chemin de roulement sur l'autre, y compris la déformation élastique qui se produit au cours de ce passage.
Une autre considération importante consiste dans la relation entre l'amplitude de la came, c'est-à-dire la hautes- verticale du mouvement des billes provoqué par le mouvement de rotation de la came et la fraction de pas du secteur de la vis parcourue par l'écrou libre pendant un demi-cycle. Au cours des considérations exposées plus loin, l'amplitude de la came est désignée par h et la fraction de pas par p, c'est à dire la hauteur du pas suivant l'axe de la vis, qui est égal à p, divisé par le nombre total de billes dans les deux chemins de roulement. Par exemple, si le pas suivant l'axe de la vis est égal à 6,3 mm et si chaque chemin de roulement contient 12 billes, soit en tout 24 billes, E est égal à 0,25 mm.
Trois conditions peuvent se présenter à ce propos, à savoir : l'amplitude est plus grande que la fraction de pas, l'amplitude est égaler la fraction de pas et l'ampli- tude est inférieure à la fraction de pas, et étant donné que la forme de construction de l'écrou doit comporter des différences pour qu'il fonctionne d'une manière appropriée dans ces trois conditions, le graphique des conditions ciné- matiques de la Fig.7 représente graphiquement le parcours relatif des deux séries de billes et des écrous coopérant avec elles dans ces trois conditions, le graphique indiquant du côté gauche le mouvement qui se produit pendant l'ouver- ture de l'écrou pour faire descendre la charge sous l'effet du mouvement en sens inverse des aiguilles d'une montre de l'écrou assemblé et de 'la came,
et le graphique du côté droit indiquant le mouvement de fermeture des éléments pen- dant la montée de la charge sous l'effet du mouvement dans le- sens des aiguilles d'une montre de l'écrou-assemblé et de la came. ur ce graphique désigne la bille sous charge et x
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le chemin de roulement et l'écrou coopérant avec e'ile, B désigne la bille libre et le chemin de roulement dégagé et l'écrou coopérant avec elle. La face antérieure ou active de la came est désignée par FF et la face postérieure ou' inactive par BF.
On trouvera sur le tableau ci-après la signification des lettres qui figurent sur le graphique cinématique de la Fig.7, dans lequel les déplacements angu- laires de la came sont portés en abcisses et en ordonnées la hauteur de x et au-dessus du point de PT le plus bas, - TABLEAU -
EMI14.1
<tb> N <SEP> = <SEP> Nombre <SEP> total <SEP> de <SEP> billes
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> n <SEP> = <SEP> N/2 <SEP> = <SEP> Nombre <SEP> de <SEP> billes <SEP> par <SEP> chemin <SEP> de <SEP> roulement
<tb>
<tb>
<tb> d <SEP> - <SEP> diamètre <SEP> des <SEP> billes
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> r <SEP> = <SEP> rayon <SEP> de <SEP> la <SEP> section <SEP> transversale <SEP> de <SEP> la <SEP> rainure
<tb>
<tb> du <SEP> chemin <SEP> de <SEP> roulement
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> D1 <SEP> - <SEP> diamètre <SEP> du <SEP> chemin <SEP> de <SEP> roulement <SEP> extérieur
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> D2 <SEP> = <SEP> diamètre <SEP> du <SEP> chemin <SEP> de <SEP> roulement <SEP> intérieur
<tb>
<tb>
<tb> = <SEP> 2 <SEP> 11/n <SEP> = <SEP> distance <SEP> angulaire <SEP> entre <SEP> les <SEP> billes
<tb>
<tb> dans <SEP> le <SEP> même <SEP> chemin <SEP> de <SEP> roulement <SEP> - <SEP> ,longueur
<tb>
<tb> du <SEP> cycle <SEP> = <SEP> mouvement <SEP> de <SEP> la <SEP> came <SEP> pendant <SEP> un
<tb>
<tb> demi-cycle,
<tb>
EMI14.2
<P = c/2 " '1Ín - distance angulaire entre les
EMI14.3
<tb> billes <SEP> des <SEP> chemins <SEP> de <SEP> roulement <SEP> intérieur <SEP> et
<tb>
<tb> extérieur <SEP> = <SEP> un <SEP> demi-cycle
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> FF <SEP> face <SEP> antérieure <SEP> ou <SEP> face <SEP> active <SEP> de <SEP> la <SEP> came
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> BF <SEP> = <SEP> face <SEP> postérieure <SEP> ou <SEP> inactive <SEP> de <SEP> la <SEP> came
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> h <SEP> = <SEP> amplitude <SEP> de <SEP> la <SEP> came
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> P <SEP> = <SEP> pas <SEP> axial <SEP> de <SEP> la <SEP> vis
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> P/n <SEP> = <SEP> mouvement <SEP> net <SEP> suivant <SEP> l'axe <SEP> de <SEP> l'écrou <SEP> libre
<tb>
<tb>
<tb> ducaux <SEP> filets <SEP> pendant <SEP> un <SEP> cycle
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> P/n-h <SEP> = <SEP> mouvement <SEP> net <SEP> suivant <SEP> l'axe <SEP> de <SEP> l'écrou <SEP> libre
<tb>
<tb>
<tb> du <SEP> aux <SEP> filets <SEP> et <SEP> à <SEP> la <SEP> came <SEP> pendant <SEP> un <SEP> cycle
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> p <SEP> = <SEP> P2n <SEP> = <SEP> mouvement <SEP> suivant <SEP> l'axe <SEP> de <SEP> l'écrou <SEP> libre
<tb>
<tb>
<tb> du <SEP> aux <SEP> filets <SEP> pendant <SEP> un <SEP> demi <SEP> cycle
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> = <SEP> hn/11 <SEP> = <SEP> inclinaison <SEP> de <SEP> FF
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> s <SEP> = <SEP> (P-hn)
11 <SEP> = <SEP> inclinaison <SEP> du <SEP> mouvement <SEP> libre
<tb>
<tb>
<tb> du <SEP> chemin <SEP> de <SEP> roulement <SEP> dégagé <SEP> par <SEP> rapport
<tb>
<tb> à <SEP> la <SEP> came.
<tb>
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c = mouvement vertical des éléments d'un écrou qui est nécessaire pour faire passer la charge d'un chemin de roulement dans l'autre y compris la déformation élastique.
la valeur de ± dépend des modules d'élasticité des métaux et d'autres fec- teurs variables sous charge,
On a constaté qu'alors qutil est très simple de faire monter la charge au moyen de l'écrou assemblé, les facteurs qui interviennent lorsqu'il s'agit de, faire des- cendre cette charge sont sensiblement différents de telle sorte que si l'on n'en tient pas compte, il peut arriver que l'écrou assemblé qui fait monter la charge ne puisse pas fonctionner d'une manière continue pour la faire descendre, étant donné que dans certaines conditions de fonctionnement, les éléments de l'écrou peuvent venir dans des positions relatives ne correspondant plus à celles qu'ils doivent occu- per en cours de fonctionnement, ainsi qu'on le verra plus loin en détail.
Pendant la descente, la charge doit être transmise alternativement d'une série de billes sur l'autre et ce transfert doit s'effectuer entre certaines limites de temps, qui sont déterminées par le mouvement de rotation de la came portant les chemins de roulement inclinés.
Si'on considère le graphique du côté gauche corres- pondant à l'ouverture le l'écrou pendant la descente de la charge, on suppose qu'il n'existe que deux billes et deux plans inclinés.- Cette hypothèse est acceptable puisqu'on multipliant le nombre de ces divers éléments on ne change pas le mode de fonctionnement. Pendant le mouvement de descente, la came tourne en sens inverse des aiguilles d'une montre, de telle sorte que l'écrou et le chemin de roulement x correspondant à la bille A descendant le.plan incliné se coincent contre les 'filets de la vis et ne tournent pas, tandis que le chemin de roulement dégagé et l'écrou corres- pondant à la bille B montant sur le plan incliné sont libres et tournent en montant par l'intermédiaire de leur accouple -
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ment par la bande dé frein avec l'écrou assemblé.
Or, si la came tourne en sens inverse des aiguilles d'une.montre pour permettre à la bille A de descendre le plan incliné de la face active de la came désignée par FF, la bille B rete- nue par la cage de retenue monte sur l'autre plan incliné, c'est-à-dire la face inactive de la came désignée par BF.
Le bon fonctionnement de l'écrou en s'ouvrant dépend presque uniquement de la manière dont se comportent'la bille B et le chemin de roulement dégagé au-dessus d'elle, étant donné que ,la bille B et le chemin de roulement dégagé doive@ venir en contact un certain temps avant la fin du cycle et reprendre la charge de la bille A. Il est donc très im- portant d'étudier et de régler le trajet dans le sens ver- tical du chemin de roulement dégagé.
Si on considère ce qui se passe pendant que la bille A descend en roulant sur son plan incliné, on constate ce qui suit : la Lille A, le chemin de roulement situé au-des- sus et l'arbre ou tige de la vis qui porte la charge descen- dent d'une hauteur verticale h pendant que la bille A passe du point le plus haut au point le plus bas de son plan incll né, Le chemin de roulement 1 dégagé au-dessus, de la bille B ne supporte pas de charge et par suite peut tourner, par l'intermédiaire de son accouplement par la bande de frein avec l'écrou assemblé, d'un angle égal à celui du mouvement de la came.
Il en résulte que l'écrou et par conséquent le chemin de roulement au-dessus de la bille 1-3 monte d'une hauteur à peu près égale au double de p.Le mouvement résul- tant de ce chemin de roulement dégagé est égale à deux fois p, en montant, du fait qu'il tourne dans les filets de la vis, et à une fois h en descendant du fait que la vis entiè- re descend à cause du mouvement de descente de la bille A portant la charge. Si h est égal à p, le mouvement résultant de ce chemin de roulement dégagé est égal à 2h en montant et à h en descendant, c'est-à-dire à h en montant. Si h est plu
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grand que p, son'mouvement résultant en montant est égal à p diminué de la différence entre h et p, et si h est plus petit que p, ce mouvement est égal à p augmenté de la diffé- rence entre p et h.
Dans le cas Où ± est plus grand que et si on suppose que l'inclinaison du plan incliné de la face inactive est la même que celle de la face active, comme l'in- dique par exemple la droite en traits mixtes de la partie su- périeure du graphique du coté gauche, le chemin de roulement dégagé vient au contact de billes et reprend la charge en un point précédant notablement la fin du cycle, provoquant ainsi le renversement' du mouvement de la tige de la vis, ainsi que l'indique le point d'intersection de la droite en pointillé et de la droite en traits mixtes.
Si on consiàre le cas particulier d'une vis dont le pas est de 6,3 mm, le nombre de billes de chaque chemin de roulement de 12, soit au total de 24, p = 0,25 mm et l'ampli- tude de la carae ou h est plus grande que p, par exemple égale à 0,30 mm, en constate ce qui suit : lorsque la came tourne de 30 ou 2 11/n, représentant la distance angulaire entre les billes du même chemin de roulement, A descend de h = 0,30 mm, x descend de h = 0,30 mm, la charge-descend de h = 0,30 mm, B monte de h = 0,30 mm, y descend de h = 0,30 mm et la vis monte de 2 p ou de 0,52 mm. Le mouvement résultant de est donc de 0,08 mm, en montant.
Si donc la face inactive de la came suit l'inclinaison de la droite en traits mixtes, vient au contact de B avant que B n'arrive au sommet, lorsque c est inférieur à 0,08 mm, comme l'indique la droite en poin- tillés de la valeur de ±. La droite représentant ± = 0,08 mm serait parallèle à la droite en pointillés et rencontrerait le sommet au point 3,
Pour tenir compte de cette condition, on découpe dans la face inactive BF de la came une zone triangulaire délimi- tée par les points 1, 2 et 3 et il en résulte que la bille B ne peut pas venir prématurément au contact du chemin de rou-
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lement dégagé pendant le mouvement d'ouverture, ce point de contact se trouvant à proximité immédiate et avant la fin du cycle, c'est-à-dire au point où la bille B circule entre les points 2 et 3,
La fig.8 représente la forme du contour de la face inac- tive de la came dépouillée, BF du graphique, les plans incli- nés rectilignes se raccordant par des surfaces de transition courbes. Dans tous les cas des diverses formes de réalisation de l'invention décrites ci-dessus, les faces inactives de la came sont dépouillées à peu près comme l'inique la Fig.8.
La Fig. 8a représente une variante de la forme du con- tour, suivant laquelle la face active FF est plus longue que la face inactive BF, Par exemple, chaque chemin de roulement com- portant 12 billes séparées par un angle de 30 dans chaque che- min de roulement, l'amplitude de la face active peut être de 16 et celle de la face inactive de 14 .
Dans le cas où h = p et dans celui où h est plus petit que p, comme l'indiquent la'portion du milieu et la portion in- férieure du graphique du côté gauche, le mouvement ascendant résultant du chemin de roulement dégagé y est plus grand que le mouvement ascendant de la bille B, de telle sorte que si la cor- rection appropriée n'est pas faite, le chemin de roulement'déga- gé s'éloigne de la bille et ne vient jamais à son contact. Par conséquent, il ne reprend jamais la charge de la bille A. La correction qui permet de satisfaire à cette condition consiste- à limiter le mouvement angulaire autour de la tige de la vis de l'écrou et du chemin de roulement dégagé par rapport à l'écrou et au chemin de roulement en contact x.
Du moment que ce mouve- ment de rotation autour de la vis est limité, le chemin de rou- lement dégagé commence à descendre avec le mouvement de la tige de la vis provoqué par la descente de la bille A. Ce,mouvement peut être limité juste au moment choisi pour faire venir le che- min de roulement dégagé au contact de la bille B, un instant avant qu'elle arrive au sommet de son parcours, et elle peut
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reprendre la charge, passer sur le sommet, et le cycle peut recommencer, la bille B remplissant la fonction de la bille ± et la bille A- celle de la bille B.
Les dispositifs limitant le mouvement sont indiqués sur le graphique par le mot "stop" (butée), Le fonctionnement de l'écrou pendant son mouvement de fermeture faisant monter la charge est indiqué sur le graphique du côté-droit dans chacune des trois conditions, la ¯ charge étant transmise de la bille à la bille B en un point à peu de distance après que la bille B a atteint, le point bas dé la came.
Les Fig.9 et 10 représentent l'écrou assemblé des Fig. 1, 2 et 4 modifié par l'adjonction des dispositifs d'arrêt Ce dispositif consiste à ménager une fente 78 dans la paroi de l'élément 38 de l'écrou, dans laquelle pénètre un goujon 79 fixé sur l'élément 26 de l'écrou et à disposer des vis d'arrêt réglables 80 et 81 dans les parois de bout de la fente, qui viennent au contact du goujon 79 à un instant déterminé.
La Fig.ll représente l'écrou à double action du type de la Fig.3 modifié par l'adjonction de dispositifs d'arrêt semblables à ceux des Fig.9 et 10, l'élément 38a de l'écrou comportant deux de ces fentes 78 avec vis d'arrêt réglable 80 et 81, qui viennent au contact respectivement de deux goujons 79 fixés respectivement -sur les éléments 26a et 26b de l'écrou.
Le Fig.12 représente un écrou assemblé à double action du type des Fgi.5 et 6, modifié par l'adjonction des dispositifs d'arrêt qui consistent en vis d'arrêt réglables' 82 et 83 disposées dans deux des bras 69 de l'élément inférieur de l'écrou et venant au contact de l'un des deux bras 75 de l'élément supérieur de l'écrou qui passe entre eux, Naturellement, l'invention rie doit pas être considérée comme limitée aux formes de réalisation représentées et décrite? qui n'ont "été choisies qu'à titre d'exemple.
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