Dispositif de roulement à rouleaux La présente invention est relative à un dispositif de roulement comprenant cieux élé- iirents coaxiaux, mâle et femelle. filetés. entre Ie,quels sont disposés des rouleaux filetés dont les filets sont en prise avec ceux des deux cléments et qui transforment en mouvement d;:
roulement pratiquement pur les mouvements qui. sans ces rouleaux, seraient clos mouve- !iients Lie frottement entre les surfaces conju- -u ces alors en contact direct des cieux éléments.
On connaît déj;t un dispositif de ce type dans lequel les filets des rouleaux ont la morne pente, qui < < la limite peut être nulle, que celle clos filets de l'un des cieux éléments (écrou ou vi,;) entre lesquels ils sont placés. de telle sorte due ces rouleaux ne subissent, au cours du fonctionnement du dispositif, aucun déplace ment Ion@-itudinal par rapport à cet élément.
à la condition que ces rouleaux ne puissent subir aucun (#lissement circonférentiel par rap port à lui, cc qui est obtenu en prévoyant à chacune des extrémités de chaque rouleau, une denture droite encrenant avec une couronne dentée. éLalcment à denture droite, ménagée sur cet élément.
Il est également prévu. dans ce dispositif connu.<B>(le</B> réaliser l'écrou ou autre élément femelle à filets de pente nulle., en deux tron çons solidaires en rotation d'une douille dans laquelle ils sont clavetés coulissants. ce qui p:rmet, à l'aide: de<U>bagues</U> vissées dans I;:s extrémités taraudées de ce manchon, de rap procher les cieux tronçons de cet écrou ou autre élément femelle en vue d'éviter tout jeu entre les rouleaux et la vis.
Or. une étude attentive, analysée plus loin, du comportement du dispositif montre que<B>le</B> rattrapage d'tm jeu éventuel. conduit, avec les profils classiques usuels des filets. à un -glis sement clos filets des rouleaux sur les filets<B>(Je</B> celui clos deux éléments auquel ces rouleaux sont, par ailleurs, positivement liés en rotation par l'en@,rèncnient de leurs dentures droites avec la couronne<B>ii.</B> denture droite de cet élé ment. Or, un tel glissement provoque une usure qui va. rapidement en s'amplifiant puisque le -lissement croit au fur et à mesure de l'usure.
Cet inconvénient .grave rend donc nécessaire une très grande précision dans l'exécution de la vis ou autre élément mâle à filets de pente nulle. ce qui en aucniente considérablement le prix de revient ; en outre, si, malgré une exé- etttion très précise. il subsiste le moindre jeu au départ. l'aniorcc d'une usure est réalisée et celle-ci va donc rapidement en s'amplifiant.
Le dispositif de roulement objet de l'in vention a pour but d'y remédier et comprend deux éléments coaxiaux mâle et femelle filetés. et des rouleaux filetés interposés entre ces élé ments et en#,rcnant avec eux. les filets desdits rouleaux ayant nième pente due ceux de l'un de ces deux éléments et engrenant, en outre, par -,tu moins une denture droite d'extrémité,
avec une couronne solidaire en rotation de cet élément et les filets de ces éléments et clcsdits rouleaux faisant des anales constants par rap- port -l une: direction parallèle ;
t l'axe Ion,-,itti- clinal du dispositif, ce dernier étant caractérisé cri ce que les profils des filets des rouleaux et de celui des deux éléments auquel les rouleaux sont liés en rotation par leurs dentures droites, sont formés de deux arcs de cercle svliiétriques par rapport à un plan transversal perpendicu laire à luxe longitudinal du dispositif.
l<B>e</B> rap port des rayons desdits arcs de cercle dudit élément et des rouleaux étant é,-,al ait rapport entre les nombres de filets dudit clément. et desdits rouleaux.
Le dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple. représente deux formes d'exécution et des variantes du dispositif objet<B>de</B> l'inven- tion. Lit fiu. 1 est une coupe longitudinale<B>(le</B> la preilllere forille cl*exécutloil ; la fi,_. ' est une coupe transversale: suivant <B>lit</B> liLnc 2-2<B>de</B> lit fi2. 1 ;
les fi,-,. 3 et -1 sont des coupes longitudi <B>nales.</B> radiales. partielles, :t plus ,grande échelle, montrant deux positions d'en,
_rèneillcnt d'un rouleau avec un écrou en deux tronçons. pour cieux positions relatives longitudinales diffé rentes de ces deux tronçons lit fig. 5 est une épure montrant les deux positions correspondantes d'un point<B>de</B> contact entre deux filets de l'écrou et dudit rouleau ; la fiu. 6 est une coupe partielle d'une va riante ;
la fil=. 7 est une coupe longitudinale de la deuxième forme d'exécution. dans laquelle l'élé ment qui engrène avec les dentures droites des rouleaux est la vis, celle-ci étant formée de deux tronçons, clavetés coulissants Ionu#itudi- nalemcnt l'un par rapport à l'autre lit S en est une coupe transversale sui vant lit ligne S-S de la fi-. 7 ; la fi g. 9 est une épure correspondante, ana- lo@;ue à celle de la fi-. 5 ;
la fil;. 10 représente, ,partiellement, une deusièmc variante du dispositif.
Selon lit forme d'exécution représentée aux fil-. 1 et ?, <B>le</B> dispositif de roulement comporte une cage ou douille cylindrique externe 1. l'axe XX, pourvue d'un fond annulaire '_. tandis qu'à l'autre extrémité elle est filetée cri 3.
Dans cette douille 1 sont clavetés coulis sants. grâce à une clavette -1. les cieux tron çons 5 et 6 d'un écrou entre lesquels est ménage un jeu 7. Le tronçon 5 prend appui contre<B>le</B> fond annulaire 2 de la douille 1. Ce tronçon 5 comporte un embr@vcmcnt 511 du voisinage dudit fond pour permettre le logement d'une couronne S, solidaire en rotation dudit tron çon, grâce à une clavette ).
De même, du tronçon 6 est solidaire en rotation, grftce à une autre clavette 10, une deuxième cou ronne 11, lrnéc dans un cmbrcvemcnt 12 dudit tronçon 6 d'écrou.
Sur le tronçon 6 d'écrou, prend appui une bamic filetée 13 de réglable. vissée dans lit portion taraudée 3 de lit douille 1. Cette bague peut être immobilisée dans toute position quel conque axiale de<U>réglage</U> par son bloca<U>g</U>e sur les filets de lit portion taraudée 3. Dans ce but, cette bague comporte une fente circonfé- rcntielle 14. permettant une déformation élas tique de cette bague sur lesdits filets, grâce<B>a</B> un certain nombre de vis de serraue 15.
L'ensemble susdécrit est de révolution, en bloc. autour de l'axe XX.
Les deux tronçons 5 et 6 de l'écrou sont pourvus, intérieurement, de filets hélicoïdaux 16 présentant, par rapport à une perpendicu laire à l'axe XX, une pente p qui, à la limite. pourrait être nulle.
Suivant cet axe XX est disposée une vis 17, pourvue d'un filetage hélicoïdal<B>18.</B> Ses filets ont une section de mêmes profil et dimensions que les filets 16 de l'écrou. Ils ont, par ailleurs. une pente q. Celle-ci est différente de celle p des filets 16 et à la limite peut être nulle. Dans 1 exemple, les pentes<I>p et q</I> ont été représentées de même sens.
Le rayon primitif V 'de la vis 17 est infé rieur au rayon primitif E des tronçons de l'écrou, de telle sorte qu'entre cet écrou et cette vis est ménagé un espace annulaire. Dans cet espace sont disposés des rouleaux 19, pourvus, chacun, d'un filetage hélicoïdal 20 de rayon primitif R et engrenant avec l'écrou et avec la vis. En outre, ce filetage 20a même pente 1i que celle du filetage de l'écrou.
Le nombre maximum de rouleaux 19 est égal à (n<B>-</B>n),<I>il</I> et il' étant les nombres de filets de l'écrou et de la vis et il et il' étant pris positifs pour un filetage à droite et néga tifs pour un filetage à gauche. Toutefois, si il est pris égal<I>à</I> il', le nombre de rouleaux est indéterminé.
De préférence, le filetage 20 de chaque rou leau est à un seul filet et, dans ce cas, un calcul simple montre que le rapport des rayons primitifs E<I>et</I> R clé l'écrou et des rouleaux est égal Ïl il et qu'en conséquence il doit au moins être égal à 3 car, pour n = 2, le rayon des rouleaux serait égal à la moitié du rayon tic l'écrou et il n'y aurait pas de place pour la vis.
Chaque rouleau est pourvu. à chacune de ses extrémités, d'une denture droite 21 ou 22. taille directement il travers le filetage 20 et entirenant avec la couronne correspondante it denture droite S ou 11, clavetée dans le tron çon 5 ou 6 d'écrou. Le rapport des nombres de dents<B>tic</B> la denture 21 (ou 22) et de la denture S (ou 11) est égal au rapport du nom bre de filets de l'écrou et des rouleaux, soit il si l'écrou a il filets et les rouleaux un seul filet.
Grâce au double engrènement, d'une part, des dentures droites de l'écrou et des rouleaux dans le rapport il et, d'autre part, des filetages hélicoïdaux dont les nombres de filets sont dans le même rapport il, les rouleaux, lorsqu'ils tournent dans l'écrou, ne subissent aucun dé placement longitudinal par rapport à cet écrou. Après il rotations, ils sont revenus exactement au point clé départ.
Enfin. pour faciliter le montage, les rou leaux se prolongent par des tourillons lisses 23 et 2-1. encagés dans l'une ou l'autre de deux bagues 25. 26 qui forment avec les rouleaux une sorte de lanterne.
Le dispositif qui vient d'être décrit est de type connu. mais en diffère par : le blocage élastique de la bague 13 dans l'alésage taraudé 3 ; et, enfin et surtout, par le profil des file tages hélicoïdaux ou à la limite à pente nulle, c'est-à-dire que les filets d'un des éléments forment avec la direction parallèle à l'axe<U>longi-</U> tudinal du dispositif un angle de 90-,. Alors que les profils utilisés jusqu'ici étaient des profils, soit triangulaires, soit à base tra pézoïdale et à sommet ogival, convexe ou droit pour tous les filetages, tous ces profils conduisant, comme on le verra plus loin, < < un < ,
lissement des filets les uns sur les autres dès qu'on s'écarte des diamètres primitifs noiui- naux. les profils utilisés dans la présente forme d'exécution sont les suivants. Le filetage 20 de chaque rouleau 19 a une section à profil convexe entièrement en oisive. formé de deux arcs de cercle<I>ab</I> et<I>bc</I> (ficg. 3) de rayon s. symétriques par rapport < < un plan transversal YY, perpendiculaire à l'axe longitudinal du dispositif.
Le filetage 16 de chaque tronçon d'écrou 5. 6 a un profil concave, formé de cieux < arcs de cercle de et ef, également symctridues par rapport à un plan transversal et de rayon S.
Bien entendu, les deux rayons<I>s et S</I> ont une même direction en chaque point, tel que<I>in.</I> de contact entre les deux profils conjugués.
Enfin, le rapport est égal au rapport des nombres de filets,
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soit il dans l'exemple choisi.
La vis 17- a il' filets<B>18</B> ; le profil <B>de</B> ces filets n'est pas critique ; il peut être d'un type quelconque connu.
Grâce aux filetages spéciaux 16 et 20. il n'y a aucun glissement possible du filetage des rouleaux sur les filets de l'écrou. duels due soient les jeux initiaux ou dus à l'usure par rapport aux dimensions nominales théoriques.
On va en donner ci-après la démonstration. La fi\,,. 3 représente l'cn#rènemcnt correct de l'écrou et d'un rouleau, de rayons primitifs I' et R. lorsque la vis 17 (fi@(T. 1, 2) a son rayon primitif nominal V des fig. <B>1</B> et 2.
Comme déjà précisé plus haut, tous les<B>Il</B> tours du rouleau considéré, ses dentures droites 2 1 et 22 ont rouf obliaatoirerncnt d'un tour dans les couronnes 8 et 11 et, en même temps. le rouleau 19 a fait il tours sur les filets 7 6 de l'écrou et le rouleau est revenu à son point de départ sans aucun glissement ; les filets sont au contact aux mêmes points tels que 17l.
Mais. si le rayon primitif de la vis 17 est inférieur à la valeur nominale Y, il y aurait un jeu entre les rouleaux et cette vis si les tron çons 5, 6 d'écrou et les rouleaux 19 restaient dans la position de la fig. 3. On rattrape ce jeu en vissant la bague 13 (fig. 1) qui rap proche en 6't (fi@lg. 4) le tronçon 6 d'écrou du tronçon 5. Du même coup, les rouleaux sont rapprochés en translation de l'axe XX du dis positif.
En bref, le rouleau 19 clé la fig. 3 vient en 19" (fi_g. 4) et le point de contact m de la fia. 3 vient en in'.
Le rayon<B>de</B> contact dans l'écrou est main tenant El et, si on se rapporte au graphique de la fhz. S, on a El = (E - L), tandis que dans le rouleau le nouveau rayon de contact est devenu RI = (R-1). y ' La condition pour qu'il y ait roulement pur sur ces nouveaux rayons<B>de</B> contact est que
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ce qui revient à dire que la condition suivante (1) doit être remplie
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Or, si on se rapporte au graphique de la fi fa.
5 sur lequel on a porté le profil ef du tronçon d'écrou et en<I>ab</I> et albl les positions successives du profil correspondant du rouleau, et si l'on désigne par : x l'angle au centre formé par les deux rayons <B>1710</B> et nll0 du profil ef <I>;
</I> >> l'an_le entre le rayon l170 et le plan trans versal YY, on remarque que l'anale x se retrouve entre le rayon lnlO du profil albl et le rayon 17l='0 du point m= qui.
sur le profil venu cri albl, correspond au point l du profil situé en ab. Un calcul simple permet de voir que l'on a:
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Par conséquent:
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et si.
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est choisi éual à<I>II,</I> la condition (1) ait engrènement de roulement pur, sans glis
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nécessaire et suffisante pour qu'il y sement, des filets hélicoïdaux pour la nouvelle position d'engrènement est bien réalisée.
On voit que la condition est réalisée pour toute; les valeurs de x, c'est-à-dire pour tous les couples de points 17l de contact.
Par contre, la condition n'étant pas réalisée avec les profils
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connus. il y a obli#,atoirement Llissemcltt avec ces profils lors que le point de contact passe de 17l en llll. car la condition (1) n'est pas satisfaite.
La fi#,. 6 représente une variante du dispo sitif des fig. 1 à 5. suivant laquelle. entre la bague de serrage 1 3 et le tronçon 6 d'écrou, est interposée une (ou plusieurs) rondelle élas tique 27, destinée il rattraper automatiquement et élastiquement tout jeu éventuel.
Les fig. 7 et 8 représentent une deuxième forme d'exécution du dispositif dans laquelle l'écrou est constitué par la douille 28 elle-mème qui comporte un filetage hélicoïdal interne 29 et c'est la vis qui est formée de deux tronçons 30 et 31 à filetages hélicoïdaux 32 et 33 de même pente, mais de sens inverses, que les filets 35 des rouleaux 36, cette pente pouvant être nulle à la limite.
Le tronçon 30 de la vis vient de matière avec ou est rapporté sur une barre 37 qui doit être déplacée longitudinalement par rapport il l'écrou, grâce à une rotation relative entre cette vis et l'écrou. Le tronçon 31 est claveté coulissant en 38 sur un prolongement 39 du tronçon 30, le jeu axial 40 entre les deux fronçons étant réglable à l'aide d'un écrou 41 issé sur l'extrémité filetée 42 (lu prolonge- :lient 39.
Les rouleaux 36 suivent la barre 37 @: la vis (30, 31) dans les déplacements lon- _itudinaux, étant donné que les filets desdits Wuleaux ont même pente. mais de sens inverse, 'Itie les filets 32 et 33 de la vis. Chacun de ,:,#s rouleaux est pourvu de deux dentures ,imités 43 engrenant. chacune, avec une den- :tire droite 44, ménagée sur le tronçon corres- ,londant de la vis.
Le rapport entre les den- -tires .1.1-43 est égal au rapport des nombres ,le filets de lit vis et des rouleaux, ce rapport étant égal à n', ii' étant le nombre de filets ,Ic la vis. si les rouleaux sont à un seul filet.
Les profils des filetages des rouleaux et t'.c la vis sont analogues -i ceux décrits cltins Li première forme d'exécution, à cela près due le rapport (fig. >) des rayons des profils en tires de
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cercle symétriques est égal au rap- port Lfu nombre de filets de la vis et (les rou feaux,
soit n' clans la forme d'exécution ci- dessus.
On peut démontrer. d'après lit fig. 9, comme on l'a fait pour la fig. 5, due, lorsque le point de contact passe de in'<I>à m"</I> par suite d*tin jeu des rouleaux dans l'écrou. ce (lui se traduit par des variations <I>L'</I> et<I>l'</I> des rayons Lie roulement entre lit vis et les rouleaux. il n'y a pas de glissement,
car la condition néccs- saire et suffisante
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est réalisée. car
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qui, par construction, est pris égal <I>à</I> u'.
Enfin. à la fig. 10, on ai représenté une dernière variante appliquée ;iu cas (l'une vis verticale 45 se déplaçant longitudinalement par rapport ii un écrou fixe en hauteur -16. claveté en 47 dans une douille -18 portée par un support -1(),
l'un au moins des deux élé- nients (vis et écrou) étant rotatif. L'écrou est ici en une seule pièce, car<B>le</B> rattrapage éven tuel dit jeu est assuré par l'action tic la gravité ou (l'une charge (lui applique en permanence les filets 50 <B><I>(le</I></B> la vis sur ceux <B>-51</B> Lies rou leaux
interposés 52 et, ces derniers, sur ceux 53 de l'écrou. Les rouleaux 52 sont immobiles longitudinalement par rapport à l'écrou, grâce aux dentures droites d'extrémité 54 et 55 engre nant avec les couronnes à dentures droites 56 et 57, clavetées dans l'écrou.
Les profils en double arc de cercle des filetages sont identiques à ceux décrits dans la première forme d'exécution.
On remarquera notamment qu'on n'a pas tenu compte dans tout l'exposé ci-dessus des déformations élastiques des filets sous l'action des charges.
Pour des charges faibles ou même relati vement grandes, le comportement du dispositif restera satisfaisant si le rapport des rayons primitifs de l'élément auquel les rouleaux sont liés
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en rotation par leurs dentures droites et desdits rouleaux est rigoureusement é-al, sans chart7e, au rapport n entre les nombres de filets dudit élément et desdits rouleaux.
Par contre. pour de très fortes char<U>g</U>es. le rapport (les rayons primitifs devra. en l'absence de cfiar!gc, être très lé.èreinent différent (par ezcinple de l'ordre de 1 i!!0) du rapport entre les nombres de filets, pour due l'égalité entre les rapports soit réalisée sous ces très fortes charges.
Eventuelleinent, il pourra n'être prévu qu'un seul engrenage de maintien entre chaque rouleau et celui des deux éléments (vis et écrou) par rapport auquel ces rouleaux ne doivent pas se déplacer longitudinalement, à condition que les cieux bagues telles que 24, 25 (fig. 1) soient reliées rigidement l'une à l'autre.