Dispositif amplificateur de force. La présente invention concerne un dispo sitif amplificateur de force basé sur la coopé ration de deux éléments en prise l'un avec l'autre et supportant la charge à laquelle le dispositif est destiné à transmettre la force par l'intermédiaire d'un roulement en vue de réduire les frottements. Par l'expression élé ments en prise l'un avec l'autre , on entend des éléments coopérant par l'intermédiaire de filetages ou de dents en prise tels qu'une tige filetée avec l'écrou qui l'entoure ou une vis engrenant avec un pignon.
Ce dispositif amplificateur de force est caractérisé en ce qu'il comporte un élément de support destiné à être déplacé à l'encontre de l'action d'une charge par un mécanisme rotatif lui appliquant une force, ce méca nisme comprenant une surface de came annu- Taire formée d'une succession de plans incli nés alternativement montants et descendants, dont l'intersection définit des points hauts et bas, des éléments filetés rotatifs coopérant, avec ledit élément de support et ledit méca nisme et reliés audit mécanisme par un liai son à friction, des organes de roulement inter posés entre les éléments filetés et la surface de came dudit mécanisme, lesdits organes de roulement,
en roulant sur la surface de came, faisant successivement passer la force appli quée de l'un des éléments filetés sur l'autre, de sorte que l'élément fileté qui transmet la force appliquée se déplace axialement pour entraîner ledit élément de support, tandis que l'autre élément fileté est entraîné angulaire- ment par ledit mécanisme par l'intermédiaire de la liaison à friction,
ledit dispositif étant agencé de manière à limiter le mouvement an gulaire dudit élément fileté à une valeur telle que le passage de la force appliquée de l'un à l'autre élément fileté s'effectue lorsque les dits organes de roulement sont décalés angu- lairement par rapport aux points hauts et bas de la surface de came.
Le dessin ci-joint représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention constitué par un écrou et une vis.
La fig. 1 est une vue en coupe verticale, avec élévation partielle, d'une première forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue en coupe horizontale suivant la ligne 2-2 de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en coupe verticale d'une variante.
La fig. 4 est une vue en perspective, avec coupe partielle, de l'écrou de la fig. 1.
La fig. 5 est une vue en coupe verticale, avec élévation partielle, d'une autre variante. La fig. 6 est une vue en plan d'un détail de la fig. 5.
La fig. 7 est un graphique des conditions cinématiques.
La fig. 8 est une vue en coupe, à plus grande échelle, d'un détail. La fig. Sa est une vue semblable d'une va riante du détail de la fig. 8.
La fig. 9 est une coupe verticale partielle d'un écrou assemblé, semblable à celui de la fig. l., correspondant à une autre forme d'exé cution de l'objet de l'invention.
La fig. 10 est une coupe horizontale sui vant la ligne 10-10 de la fig. 9.
La fig. 11 est une coupe verticale par tielle d'une variante de l'écrou représenté à la. fig. 4.
La fig. 12 est une coupe horizontale par tielle d'un écrou, semblable à celui de la fig. 5, et comportant des dispositifs d'arrêt.
Dans la forme d'exécution représentée dans les fig. 1, 2 et 4, l'écrou amplificateur de force comporte une enveloppe 10 dont la paroi intérieure est cylindrique et la paroi exté rieure hexagonale et qui comporte à son extré mité 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 plaque de couverture circu laire 14, logée dans un évidement 15 de l'en veloppe et fixée par des vis 16. Les plaques 11 et 14 sont percées respectivement au centre des trous 17 et 18 dans lesquels passe une tige ou broche filetée. Une couronne de came circulaire 20, fixée dans un évidement annu laire 19 de la plaque de base 11, comporte des chemins de roulement à billes 21 et 22 intérieur et extérieur, concentriques.
La sur face supérieure de chacun des deux chemins de roulement est constituée par une succession de plans inclinés alternativement montants et descendants formant une surface de came, l'intersection des plans inclinés successifs for mant alternativement des points hauts et des points bas sur chaque chemin de roulement.
Les points hauts d'un des chemins de roule ment sont alignés radialement avec les points hauts de l'autre chemin de roulement, et il en est de même des points bas de ces chemins de roulement (voir fig. 4). Deux séries de billes 23 et 24 sont au contact respectif des che mins 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 espacées l'une par rapport à l'autre, les billes de la série extérieure alternant avec les billes de la série intérieure, de telle sorte que lorsque les billes de l'une des séries reposent.
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 d'une vis 27 qui passe librement dans les ouvertures 17 et 18 des extrémités de l'enveloppe et comporte un chemin 29 de roulement à billes horizontal qui est fixé dans un évidement annulaire 28 de sa surface infé rieure et qui est disposé au-dessus de la ran gée intérieure de billes 23.
Dans cette forme d'exécution, la tige 27 peut être considérée comme étant l'élément du dispositif exerçant la force, c'est-à-dire l'élément qui transmet l'effort du dispositif amplificateur de force à la charge que supporte le dispositif pendant le mouvement axial de la vis 27 dans un sens, par exemple lorsqu'il s'agit de faire monter la charge; lorsqu'il se déplace dans l'autre sens, cet élément peut transmettre la force de la charge au dispositif dans certaines condi tions de fonctionnement, par exemple lors qu'il s'agit de faire descendre la charge.
L'élé ment 26 de l'écrou comporte à sa partie infé rieure et dans sa périphérie intérieure une cavité annulaire 30 présentant un évidement annulaire 31 dans sa paroi latérale cylindri que, laquelle est en contact de friction avec une bande de frein 32 dont les extrémités 33-33 sont rabattues vers l'intérieur et pénè trent dans une cavité 34 d'un manchon 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 extré mités 33-33 de la bande de frein de façon à maintenir une pression de friction prédéter minée sur l'élément. 26 de l'écrou.
Pendant que l'écrou fonctionne, la bande de frein est destinée à transmettre à l'élément 26 de l'écrou le mouvement de rotation de l'enve loppe 10 lorsque l'effort exercé sur l'élément 26 par la charge supportée par le dispositif amplificateur de force ne dépasse pas l'effort de friction de la bande de frein.
Un élément supérieur 38 de l'écrou est vissé sur la tige de la vis à une certaine dis tance au-dessus de l'élément inférieur 26 de l'écrou et il est monté par sa périphérie exté rieure dans un élément de support cylindri que 39 comportant un évidement annulaire 40 à son extrémité supérieure, dans lequel pé nètre une bride annulaire 41 de l'élément su périeur de l'écrou. L'élément de support s'étend vers le bas en entourant concentrique ment l'élément inférieur et il comporte un chemin de roulement à billes 43 horizontal, fixé dans un évidement annulaire 42 de sa surface inférieure et disposé au-dessus de la rangée extérieure de billes 24.
L'élément supé rieur 38 de l'écrou est fixé sur l'élément de support 39 par des vis de serrage 44 qui per mettent de régler la position de l'élément supérieur de l'écrou en le faisant tourner dans le support, de telle sorte qu'on peut régler avec précision sa position sur la tige de la vis 27 par rapport à. celle de l'élément infé rieur 26 du dispositif amplificateur de force.
L'élément supérieur 38 de l'écrou com porte à sa surface supérieure une cavité annulaire 45 avec évidement annulaire 46 dans sa paroi latérale cylindrique, dans la quelle pénètre une bande de frein 47 dont les extrémités 48-48 sont rabattues vers l'inté rieur dans une cavité 49 d'un manchon 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 disposée et fonctionne de la même manière que la bande de frein 32 de l'élément inférieur de l'écrou, en faisant tourner l'élé ment supérieur 38 de l'écrou avec l'enveloppe 10 lorsque l'effort exercé sur l'élément 38 par la charge supportée par le dispositif amplifi cateur de force ne dépasse pas l'effort, de friction 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 au moyen de la tige de la vis est représentée par un poids 56 posé sur son extrémité supérieure (fig. 1).
Le fonctionnement du dispositif amplifica teur de force décrit est facile à comprendre d'après la fig. 4 dans laquelle les chemins de roulement 21 et 22 de la came circulaire sont représentés schématiquement sous la forme d'une série de plans inclinés ascendants et des cendants formés sur la surface supérieure de la plaque de base circulaire 11. On supposera que les billes 24 de la rangée extérieure repo sent à des points plus hauts de la came exté rieure 22, que les billes 23 de la rangée inté rieure reposent sur les points bas de la came intérieure 21 et que les éléments supérieur 39 et inférieur 26 de l'écrou sont placés sur la tige filetée 27 de faon telle que leurs chemins de roulement 43 et 29 soient en contact res pectivement avec les rangées extérieure et intérieure de billes.
Les billes de la rangée intérieure sont ainsi en position, prêtes à mon ter sur les parties ascendantes de la, came in térieure, tandis que celles de la rangée exté rieure sont prêtes à rouler en descendant sur les parties descendantes de la came extérieure. Si l'on fait tourner l'écrou assemblé dans le sens des aiguilles d'une montre, c'est-à-dire dans la direction des flèches<B><I>f l,</I></B> les billes de la rangée intérieure disposées au-dessous de l'élément inférieur de l'écrou roulent en mon tant sur les parties ascendantes de la came intérieure, en provoquant le coincement des filets de l'élément inférieur contre la vis;
par suite, cet élément ne peut pas tourner, la résistance imposée par le coincement des filets contre la vis 27 étant supérieure à l'effort de friction de la bande de frein 30 qui, de ce fait, patine sur l'élément inférieur 26. Pen dant que les billes montent, l'élément infé rieur de l'écrou monte verticalement, comme l'indique la flèche f2, et se coince contre les filets de la vis, en la faisant monter verticale ment, comme l'indique la flèche<B>f3.</B> Entre temps, les billes de la rangée extérieure qui sont poussées en avant en même temps que celles de la rangée intérieure, par suite de la rotation de la cage de retenue, descendent sur les parties descendantes de la came exté rieure;
l'élément supérieur ainsi déchargé peut tourner librement sur les filets de la vis, comme l'indique la flèche f5, et descendre verticalement (flèche f4), 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 roule ment 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 com mence 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 mouve ments de montée et de descente est presque instantanée, les poussées alternatives exercées sur la vis se transforment en une poussée sen siblement continue et constante. Le mouvement de rotation de l'enveloppe sur toute la lon gueur de la vis se transforme donc en une poussée axiale exercée sur la vis, sans qu'il. se produise aucun frottement entre les filets de l'écrou qui supporte la charge et la vis 27, 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 les quelles les billes roulent ou avancent, il est nécessaire, pour que les billes fassent un tour complet autour de 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. Le dispositif amplificateur de force réalise donc une transmission de réduc tion qui a l'avantage de permettre un avance- ment donné de la vis pour un mouvement multiplié de l'écrou, cette réduction se pro duisant lorsque le dispositif 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 friction des bandes de frein des deux écrous, l'écrou assem blé tourne sur la vis à la manière 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 applications 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 nor male est atteinte. Avec la forme d'exécution des fig. l., 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 de deux sens opposés.
Elle consiste d'une ma nière 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 mouve ment 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'enveloppe 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 de cames semblable à.
la plaque de base 11 de l'écrou à poussée unique, la came annulaire 20, les billes 23 et 24 et la cage de retenue 25 coopérant avec chacune des plaques de support de 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 manchon à paroi cylindrique 35 fixé sur cha cune 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 intérieure 23 à une extrémité et le chemin de roulement 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 assemblées par l'intermédiaire d'un épaule ment 57, ce qui permet de régler en les faisant tourner les positions relatives des deux pièces pour régler avec précision la position de ces éléments sur la vis ou tige 27 par rapport à l'élément intermédiaire de l'écrou décrit ci- après, la position 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 il est à peu près semblable à l'élément supérieur 38 de l'écrou à poussée unique, la partie extérieure de sa. paroi cylin drique se prolongeant en haut et en bas de sa partie latérale intermédiaire et comportant à ses extrémités des chemins de roulement à billes 43 qui viennent au contact respective ment 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 vers l'intérieur et pénètrent dans une cavité 61 formée dans l'élément 38c de l'écrou, un ressort à boudin de compression 62 étant dis posé entre les extrémités 60 et maintenu en place par des goujons 63 solidaires des extré mités 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'en veloppe 10 lorsque la charge est supportée par l'élément 38a de l'écrou et entraînant l'élé ment de l'écrou avec l'enveloppe lorsque l'élé ment 38a ne supporte pas de charge.
L'enveloppe de l'écrou coopère à chaque extrémité avec un coussinet à billes 53 entou- rant 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 libre ment.
Lorsqu'on fait tourner l'écrou assemblé dans le sens des aiguilles d'une montre pour exercer une poussée ascendante 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.
Afin d'empêcher que l'élé ment inactif ne descende en se vissant jusqu'à venir au contact de l'élément 38a, il est prévu sur les faces en regard de l'élément 26a et de l'élément 38a des pattes d'arrêt qui vien nent en contact avant que l'élément inactif ne soit descendu contre la face de l'élément 38a, ce qui limite ainsi le mouvement de descente de l'élément 26a, tout en permettant les mou vements de montée et de descente de l'élé ment 38a. Des pattes de butée semblables 65 et 64, disposées sur la face inférieure de l'élé ment 38a et sur l'élément 26b situé en re gard,
fonctionnent de la même manière lors qu'on fait tourner l'écrou assemblé en sens inverse des aiguilles d'une montre pour exer cer 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 assemblé, qui sert aussi à exercer une poussée dans les deux sens, mais ne com porte que deux éléments d'écrou au lieu des trois éléments de la forme d'exécution de la fig. 3. L'enveloppe l.0 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 manchons 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 présente 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 placé en regard de la rangée intérieure des billes 23 qui sont 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 inférieur 66 de l'écrou, supportent sur leurs extrémités supérieures une couronne 70 dont un évidement 71 loge un chemin de roulement à billes 43, placé 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 iden tique à l'élément inférieur, mais placé en posi tion renversée par rapport à lui, sa surface supérieure comportant un évidement 73 à pa roi 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 placé en face des billes 23 de la rangée intérieure située à l'extrémité supé rieure de l'écrou assemblé. Une série de bras 75 dirigés vers le bas et en dehors supportent sur leurs extrémités inférieures une couronne 76, dans un évidement 77 de laquelle est logé un chemin de roulement à billes 43 placé en face des billes 24 de la rangée extérieure si tuée à l'extrémité inférieure de l'écrou assem blé.
Les bras 75 de l'élément supérieur pas sent dans les intervalles compris entre les bras 69 de l'élément inférieur, avec un jeu suffi sant entre les bras pour permettre les mouve ments de rotation successifs des éléments de l'écrou l'un par rapport à l'autre. Les billes des rangées supérieures de cette forme de réalisation ne fonctionnent pas pendant que l'écrou assemblé tourne dans le sens des ai guilles d'une montre en exerçant une poussée ascendante sur la tige de la vis, tandis que celles des rangées inférieures ne fonctionnent pas pendant que l'écrou tourne en sens in verse des aiguilles d'une montre en exerçant une poussée descendante sur la tige de la vis.
Les- éléments qui composent l'écrou ampli ficateur de force décrit subissent, sous l'effet de la charge qu'ils supportent, une déforma tion élastique qui se traduit par une variation des dimensions des pièces métalliques qui com posent ces éléments.
Etant donné que, lors du fonctionnement du dispositif, la chârge est alternativement transférée d'une série de billes et de l'élément de l'écrou qui coopère avec elles à l'autre série de billes et à l'élément de l'écrou qui coopère avec elles, il en résulte des variations alternatives de dimensions entre les pièces sous charge et les pièces qui n'en sup portent pas, de telle sorte que les billes sous charge et les chemins de roulement coopérant avec elles peuvent être considérés comme com primés et se contractant, tandis que les billes qui ne supportent pas de charge et les che mins de roulement coopérant avec elles peu vent être considérés comme libres et se dila tant.
Il en résulte que 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 appelé che min de roulement dégagé .
La différence entre les dimensions des pièces sous charge et des pièces n'en suppor tant pas sera désignée plus loin par c dont la valeur peut être fonction de facteurs tels que le module d'élasticité des métaux, les caracté ristiques de surface des billes et des chemins de roulement, le couple qui est nécessaire pour faire patiner les freins, et la charge appli quée. c représente l'amplitude du mouvement vertical des éléments d'un chemin de roule ment qui est nécessaire pour faire passer la charge d'un chemin de roulement sur l'autre, y compris la déformation élastique qui se pro duit au cours de ce passage, lorsque le rôle des billes sous charge et de celles qui n'en supportent pas s'inverse.
Une autre considération importante réside dans la relation existant entre, d'une part, l'amplitude de la came, c'est-à-dire la hauteur verticale dont se déplacent les billes lors de la rotation de la came et, d'autre part, la frac tion de pas de la vis parcourue par l'écrou libre pendant un demi-cycle. 4u cours des considérations exposées plus loin, l'amplitude de la came est désignée par h et la fraction de pas par<I>p,</I> la valeur de<I>p</I> étant égale à la hauteur du pas suivant l'axe de la vis, dési gnée par P, divisée par le nombre total dg 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, p est égal à 0,2625 mm.
Trois cas peuvent se présenter à ce propos, à savoir: l'amplitude est plus grande que la fraction de pas, l'amplitude est égale à la fraction de pas, et l'amplitude est inférieure à la fraction de pas, et étant donné que des différences de structure de l'écrou amplificateur correspon dant à ces trois cas, afin d'obtenir dans chaque cas un bon fonctionnement, le gra phique des conditions cinématiques 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 lors du desserrage 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 serrage des élé ments pendant 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. Dans ce graphique, r1 désigne la bille sous charge et x le chemin de roule ment et l'écrou coopérant avec elle, B désigne la bille libre et y le chemin de roulement dé gagé 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 dans le tableau ci-après la signification des lettres qui figurent dans le graphique cinématique de la fig. 7, dans lequel les déplacements angulaires de la came sont portés en abscisses et la hauteur de<I>x</I> et<I>y</I> au-dessus du point de<I>PT</I> le plus bas en ordonnées,<I>PT</I> désignant le lieu par couru par le sommet des billes lorsqu'elles se déplacent sur la came.
Tableau: N = Nombre total de billes, <I>n =</I> N(2 = Nombre de billes par chemin de roulement, d = Diamètre des billes, r = Rayon de la section transversale de la rainure du chemin de roulement, <B><I>Dl</I></B> = Diamètre du chemin de roulement exté rieur, D2 = Diamètre du chemin de roulement in térieur, <I>0 = 2</I> -,@n = distance angulaire entre les billes dans le même chemin de roule ment = distance angulaire parcourue par une bille en un cycle = distance angulaire parcourue par la came pen dant un demi-cycle,
<I>0 =</I> 0/2 <I>=</I> z/n = distance angulaire entre les billes des chemins de roulement intérieur et extérieur = un demi-cycle, FF = Face antérieure ou face active de la came, BF = Face postérieure ou inactive de la came, h = Amplitude de la came, P = Pas axial de la vis, Pin = Parcours axial de l'écrou libre dû à l'action de la vis pendant un cycle, (Pin)-h = Parcours axial net de l'écrou libre dû à l'action de la vis et de la came pendant un cycle, <I>p =</I> P/2 <I>n</I> = parcours axial de l'écrou libre dû à l'action de la vis pendant un demi-cycle, <I>S = h :
</I> a7/n <I>=</I> hn/az = pente de<I>FF,</I> <I>s - [</I> (P/n)-h] <I>:</I> a/n <I>=</I> (P-hn)/yz <I>=</I> pente du parcours libre du chemin de roulement dégagé ou de la came dégagée, c =1Vlouvement vertical des éléments d'un écrou qui est nécessaire pour faire passer la charge d'un chemin de roule ment sur l'autre, y compris la défor mation élastique. La valeur de c dé pend des modules d'élasticité des mé taux et d'autres facteurs variables sous charge.
On a constaté qu'alors qu'il est très simple de faire monter la, charge au moyen de l'écrou assemblé, les facteurs qui interviennent lors qu'il s'agit de faire descendre 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 con tinue pour la faire descendre, étant donné que dans certaines conditions de fonctionne ment, les éléments de l'écrou peuvent venir dans des positions relatives ne correspondant plus à celles qu'ils doivent occuper 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 l'on considère le graphique (fig. 7) du côté gauche correspondant au desserrage de 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'en multipliant le nombre de ces divers éléments on ne change pas le mode de fonction nement.
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 coin cent contre les filets de la vis et ne tournent pas, tandis que le chemin de roulement dé gagé et l'écrou y correspondant à la bille B montant sur le plan incliné sont libres et tournent en montant par l'intermédiaire de leur accouplement par la bande de 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<I>B</I> retenue 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 dans le sens du desserrage dépend presque uniquement de la manière dont se comportent la bille<I>B</I> et le chemin de roulement dégagé<I>y</I> au-dessus d'elle, étant donné que la bille B et le chemin de roulement dégagé doivent venir en contact un certain temps avant la fin du cycle et reprendre la charge de la bille A.
Il est donc très important d'étudier et de régler le trajet dans le sens vertical 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 bille A, le chemin de roulement situé au-dessus et l'arbre ou tige de la vis qui porte la charge descendent d'une hauteur verticale h pendant que la bille A passe du point le phis haut. au point le plus bas de son plan incliné. Le chemin de roulement y 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 roule ment y au-dessus de la bille B, monte d'une hauteur à peu près égale au double de p.
Le mouvement résultant de ce chemin de roule ment dégagé est égal à deux fois p, en mon tant, du fait qu'il tourne dans les filets de la vis, et à une fois h en descendant, du fait que la vis entière descend à cause du mouve ment de descente de la bille A portant la charge. Si h est égal à p, le mouvement résul tant 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 plus grand que p, son mouvement résultant en montant est égal à p diminué de la diffé rence entre<I>h et p,</I> et si<I>h</I> est plus petit que p, ce mouvement est égal à p augmenté de la différence entre<I>p</I> et<I>h.</I> Dans le cas où<I>h,</I> est phis grand que p, et si l'on suppose que l'in clinaison du plan incliné de la face inactive est la même que celle de la face active, comme l'indique par exemple la droite en traits mixtes de la partie supérieure du graphique du côté gauche, le chemin de roulement dé gagé y vient au contact des billes et reprend la charge en un point précédant notablement la fin du cycle, provoquant ainsi le renverse ment du mouvement de la tige de la vis, ainsi que l'indique le point d'intersection de la droite en pointillés et de la droite en traits mixtes.
Si l'on considère 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 = 0,2625 mm et l'ampli tude de la came où<I>h</I> est plus grande que<I>p,</I> par exemple égale à 0,30 mm, on constate ce qui suit: lorsque la came tourne de 30 ou 2/n., représentant la distance angulaire entre les billes du même chemin de roulement, A des- descend de h = 0,30 mm, x descend de <I>h</I> = 0,30 mm, la charge descend de<I>h</I> = 0,30 mm, <I>B</I> monte de<I>h</I> = 0,30 mm, y descend de h = 0,30 mm et monte en tournant sur la vis de 2p ou de 0,525 mm. Le mouvement résul tant de y est donc de 0,225 mm, en montant.
Si donc la face inactive de la came suit l'in clinaison de la droite en traits mixtes, y vient. au contact de<I>B</I> avant que<I>B</I> n'arrive au som met, lorsque c est inférieur à 0,075 mm, comme l'indique la droite en pointillés de la valeur de c. La droite représentant c = 0,08 mm serait parallèle à la droite en pointillés et rencon trerait le sommet au point 3.
Pour tenir compte de cette condition, on découpe dans la face inactive BF de la came une zone triangulaire délimitée 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 roulement dégagé pendant le mou vement de desserrage du dispositif, le contact ayant alors lieu juste avant la fin du cycle, c'est-à-dire dans l'intervalle où la bille B cir cule entre les points 2 et 3.
La fig. 8 représente la forme du contour de la face inactive de la came ainsi découpée, BF du graphique, les plans inclinés rectili gnes se raccordant par des surfaces de transi tion courbes. Dans tous les cas des diverses formes d'exécution décrites ci-dessus, les faces inactives de la came, que l'on a précédemment supposées planes pour la clarté de l'exposé, sont découpées à peu près comme l'indique la fig. 8.
La fig. 8a représente une variante de la forme du contour, suivant laquelle la face active FF est plus longue que la face inactive BF. Par exemple, chaque chemin de roule ment comportant 12 billes séparées par un angle de 30 dans chaque chemin de roule ment, l'amplitude de la face active peut être de 16 et celle de la face inactive de 14 .
Dans le cas où<I>h = p</I> et dans celui où<I>h</I> est plus petit que p, comme l'indiquent la par tie du milieu et la partie inférieure du gra phique du côté gauche, le mouvement ascen dant résultant du chemin de roulement dé gagé y est plus grand que le mouvement ascendant de la bille B, de telle sorte que si la correction appropriée n'est pas faite, le che min de roulement dégagé s'éloigne de la bille et ne vient jamais à son contact. Par consé quent, il ne reprend jamais la charge de la bille A. La correction qui permet de satisfaire à cette condition consiste à limiter le mouve ment angulaire autour de la tige de la vis de l'écrou et du chemin de roulement dégagé y par rapport à l'écrou et au chemin de roule ment en contact x.
Du moment que ce mouve ment de rotation autour de la vis est limité, le chemin de roulement 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 mo ment choisi pour faire venir le chemin de roulement dégagé au contact de la bille B, un instant avant qu'elle arrive au sommet de son parcours, et elle peut reprendre la charge, passer sur le sommet, et le cycle peut recom mencer, la bille B remplissant la fonction de la bille A et la bille A celle de la bille B. Les f dispositifs limitant le mouvement sont indi qués dans le graphique par des flèches verti cales renforcées.
Le fonctionnement de l'écrou pendant son mouvement de serrage faisant monter la charge est indiqué dans le graphique du côté droit dans chacune des trois conditions, la charge étant transmise de la bille A à la bille <I>B</I> peu après que la bille<I>B</I> a atteint le point bas de la came.
Les fig. 9 et 10 représentent l'écrou assem blé des fig. 1, 2 et 4 modifié par l'adjonction de dispositifs d'arrêt. Ce dispositif consiste en une fente 78 ménagée dans la paroi de l'élé ment 38 de l'écrou, fente dans laquelle pénètre i un goujon 79 fixé sur l'élément 26 de l'écrou, et en des vis d'arrêt réglables 80 et 81 vis sées dans les parois délimitant la fente et qui viennent au contact du gonjon 79 à un instant déterminé.
La fig. 11 représente l'écrou à double ac tion du type de la fig. 3 modifié par l'adjonc tion de dispositifs d'arrêt semblables à ceux des fig. 9 et 10, l'élément 38a de l'écrou com portant deux de ces fentes 78 avec vis d'arrêt réglables 80 et 81, qui viennent au contact respectivement de deux goujons 79 fixés res pectivement sur les éléments 26a et 26b de l'écrou.
La fig. 12 représente un écrou assemblé à double action du type des fig. 5 et 6, modifié par l'adjonction de dispositifs d'arrêt qui con sistent en vis d'arrêt réglables 82 et 83 dis posées dans deux des bras 69 de l'élément in férieur 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.