Dispositif vis-écrou de rattrapage de jeux

La présente invention a pour objet un ensemble comprenant un dispositif vis-écrou, un poussoir associé à la vis et un organe élastique pouvant exercer sur la vis une poussée axiale, le poussoir, susceptible d'exercer sur la vis une poussée axiale opposée à la précédente, pouvant entraîner le déplacement de la vis par rapport à l'écrou, le filet de la vis présentant des angles d'hélice et de pression déterminés.

On sait que des jeux de fonctionnement apparaissent dans de très nombreux dispositifs au fur et à mesure de leur fonctionnement, divers moyens étant prévus pour compenser ces jeux au fur et à mesure de leur apparition. Ainsi par exemple, il est connu, dans les lève-glaces à câble en boucle fermée montés dans des portières de véhicules automobiles, de rattraper le jeu pris par le câble en raison de l'allongement de ce dernier lors de son vieillissement, au moyen d'un simple système de tendeur à ressort. Or, ce système présente un inconvénient consistant dans l'introduction d'un jeu désagréable entre la manivelle de commande et la glace.

On connaît également par le GB-A 2 044 384, un mécanisme de rattrapage de jeu, comportant un ressort hélicoïdal enroulé dans le filetage d'une tige filetée engagée dans un écrou.

Par ailleurs, le FR-A 585 894 décrit un dispositif vis-écrou dans lequel le filet de la vis (boulon) présente des angles d'hélice et de pression déterminés, choisis de manière que dans un premier sens, réversible, la vis puisse effectuer un mouvement hélicoïdal dans l'écrou, et que dans un second sens, irréversible, la vis sollicitée par un effort axial, ne puisse effectuer ni translation, ni rotation dans l'écrou.

Dans d'autres dispositifs connus tel qu'un moto-réducteur électrique, il apparaît un jeu au niveau de l'axe d'induit, et plus précisément entre les extrémités de l'axe portant les butées de bout d'axe et les pièces métalliques portées par le carter et qui assurent la tenue axiale de l'axe. Ce jeu est dû à l'usure des butées au cours du fonctionnement du moto-réducteur, proportionnelle à la durée de fonctionnement et peut dépasser 0,5 mm. Le jeu axial est réglé lors du montage par une simple vis en acier amenée en contact avec l'une des butées de bout d'axe, et n'est plus réajusté pendant toute la durée de vie du moteur. Il en résulte, au cours du fonctionnement du moto-réducteur, l'apparition progressive de bruit.

Ainsi, dans de nombreux systèmes mécaniques ou électromécaniques connus, ou bien les jeux apparaissant progressivement en cours de fonctionnement ne sont pas du tout rattrapés, ou bien il est prévu des moyens de rattrapage de jeu, mais qui en fait ne résolvent pas le problème de manière satisfaisante.

L'invention a donc jour but de réaliser un dispositif de rattrapage automatique de jeu, applicable non seulement à des systèmes tels que ceux précités qui concernent l'industrie automobile, mais également à de très nombreux autres dispositifs dans d'autres domaines techniques, par exemple des bicyclettes, des motos, etc.

Conformément a l'invention, les angles d'hèlice et de pression de la vis sont choisis de manière que dans un premier sens dit réversible, la vis puisse sous la poussée axiale exercée dans ce sens par un organe élastique, effectuer un mouvement hélicoïdal dans l'écrou chaque fois que disparait ou se réduit suffisamment la force exercée par le poussoir, et que dans un second sens dit irréversible, opposé au premier, la vis sollicitée par l'intermédiaire du poussoir par un effort très supérieur a l'effort de l'organe élastique dans ce second sens ne puisse effectuer ni translation, ni rotation dans l'écrou.

Ainsi le jeu susceptible de se produire entre deux pièces associées a la vis est automatiquement compensé au fur et a mesure de son apparition par le déplacement unidirectionnel et irréversible de la vis sous l'action de l'organe élastique.

Suivant un mode de réalisation de l'invention dans lequel le filet de la vis présente en section deux flancs inclinés sur une perpendiculaire à l'axe de la vis, les angles de pression des deux flancs sont différents, l'un étant de préférence compris entre zéro et une valeur faible, et l'autre angle de pression étant élevé.

L'angle de pression égal à 0 ou faible correspond au sens réversible de translation et de rotation de la vis et permet donc le rattrapage du jeu par déplacement de la vis dans ce sens, tandis que la vis ne peut se déplacer dans le sens inverse. En effet, le flanc du filet dont l'angle de pression est élevé, ayant une valeur convenablement choisie, s'oppose à tout retour en arrière de la vis lorsqu'il est appliqué sur la surface correspondante de l'écrou par le poussoir.

D'autres particularités et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés qui en illustrent a titre d'exemples non limitatifs plusieurs modes de réalisation :

• les Figures 1 à 4 sont des schémas explicatifs de rappel de notions connues relatives aux systèmes vis-écrou, fournis afin de faciliter la compréhension de l'invention :

  • . la Figure 1 est une vue en élévation partielle d'une vis et l'écrou associé;
  • . la Figure 2 est un schéma montrant le développé du filet dune vis;
  • . la Figure 3 est un schéma montrant les forces qui s'exercent sur les surfaces en contact de deux corps dont l'un glisse sur l'autre;
  • . la Figure 4 est un schéma explicatif de l'angle de frottement entre les deux surfaces en contact de la Figure 3;
  • . la Figure 5 est une vue schématique en coupe axiale partielle d'une vis selon un premier mode de réalisation de l'invention;

• les Figures 6 et 7 sont des vues en coupe axiale partielle d'un système vis-écrou selon un second mode de réalisation de l'invention dans deux positions différentes;
• les Figures 8 et 9 sont des vues en coupe axiale partielle analogues aux Figures 6 et 7 d'un troisième mode de réalisation du système vis-écrou selon l'invention;
• les Figures 8A et 9A sont des vues analogues aux Figures 8 et 9 d'une variante de la réalisation illustrée sur celles-ci;
• la Figure 8B est une vue en élévation longitudinale de la vis faisant partie de la variante des Figures 8A et 9A;
• la Figure 10 est un schéma du développé du filet de la vis des Figures 6 et 7;
• les Figures 11 et 12 sont des vues en coupe axiale partielle d'un système vis-écrou suivant un quatrième mode de réalisation de l'invention;
• les Figures 13 et 14 sont des vues en coupe axiale partielle d'un dispositif vis-écrou suivant un cinquième mode de réalisation de l'invention;
• la Figure 13A montre une variante de la réalisation de la Figure 13;
• la Figure 15 est une vue mi-coupe, mi-élévation d'un sixième mode de réalisation du système vis-écrou selon l'invention;
• la Figure 16 est une vue en perspective dune porte de véhicule automobile dont le panneau intérieur a été enlevé et qui est munie d'un système de lève-glace a câble susceptible d'être équipé d'un dispositif vis-écrou selon l'invention pour le rattrapage du jeu de fonctionnement du câble;
• la Figure 17 est une vue simplifiée en élévation et coupe partielle d'un système de lève-glace a câble muni d'un dispositif vis-écrou selon l'invention, pouvant être monté dans la porte de véhicule visible à la Figure 16;
• la Figure 18 est une vue schématique en élévation et coupe partielle d'une application de l'invention au rattrapage automatique du jeu dans un moto-réducteur électrique;
• la Figure 19 est une vue simplifiée on élévation d'une application du dispositif vis-écrou selon l'invention au rattrapage du jeu dans un frein à main;
• la Figure 20 est une vue en élévation longitudinale d'un système vis-écrou associé à un poussoir et a un organe élastique salon le principe de l'invention;
• la Figure 21 est un graphique donnant les valeurs du rendement du système vis-écrou en fonction des angles d'hélice et de frottement de la vis.

On voit à la Figure 1 une vis 1 dont le filet 2 est engagé dans le taraudage correspondant d'un écrou 3. Le filet 2 est incliné sur la perpendiculaire à l'axe X-X de la vis 1 d'un angle d'hélice β, le filet 2 ayant un pas p.

La Figure 2 montre le développé du filet 2 et l'angle d'hélice β pour lequel tangente β = p/πd.

Par ailleurs, on définit le coefficient de frottement f entre deux surfaces appartenant à des objets différents par le rapport entre la force T (Figures 3 et 4) nécessaire pour faire glisser les deux surfaces l'une par rapport à l'autre et dirigé suivant le sens du déplacement, et la force N, qui est l'effort presseur appliquant les deux surfaces l'une sur l'autre. L'angle φ de frottement entre les deux surfaces est l'angle entre la résultante R de N et T (Figure 4) et la force N.

Le rendement du système vis 1-écrou 3 dans lequel la vis est soumise à une force axiale F (Figure 1) est par définition, le rapport de la puissance obtenue a la sortie par la puissance fournie à l'entrée. Dans ce système, on fournit une force F dans l'axe de la vis 1, qui conduit à un déplacement linéaire de celle-ci et on récupère un couple C sur l'écrou 3. La force tangentielle exercée sur l'écrou 3 étant Ft, on montre que le rendement est défini par l'expression ci-dessous$$\text{η =}\frac{\text{tg (β-φ)}}{\text{tgβ}}$$

D'autre part, r étant le rayon moyen de la vis, le couple C est défini par la relation suivante$$\text{C = Fr tg (β - φ)}$$ et la force tangentielle est$$\text{Ft = F tg (β - φ)}$$

En reprenant la formule du rendement η, on constate que lorsque l'angle d'hèlice β est inférieur à l'angle de frottement φ, le rendement η est négatif ou nul. En d'autres termes, lorsqu'on pousse sur la vis 1, l'écrou 3 ne tourne pas.

Le graphique de la Figure 21 illustre l'évolution du rapport Ft/F, c'est-à-dire du rendement η, en fonction de l'angle d'hélice β porté en abscisses et de l'angle de frottement φ . Les courbes obtenues peuvent être utilisées pour la détermination de l'angle d'hélice β en fonction du coefficient de frottement :

f = tgφ.

Enfin, l'angle de pression α est l'angle d'inclinaison du flanc du filet 2 (surface sur laquelle s'effectue le contact entre la vis 1 et l'écrou 3) par rapport à la perpendiculaire à l'axe X-X de la vis 1.

On montre que le rendement η dépend de l'angle de pression α et s'exprime par la formule :$$\text{η =}\frac{\text{Cosα tgβ - tgφ}}{\text{tgβ (cosα + tgφ tgβ)}}$$

Lorsque α = 0, on retrouve l'expression précédente du rendement η = tg (β-φ)/tgβ.

On constate que plus l'angle de pression A augmente, plus le rendement n diminue.

Ces rappels explicatifs étant faits, on décrira maintenant en référence à la Figure 5 un premier mode de réalisation de l'invention.

D'une manière générale, l'invention prévoit que les angles d'hélice β et de pression φ sont choisis de manière que dans un premier sens dit réversible S1, la vis 4 puisse sous la poussée axiale F exercée dans ce sens, effectuer une translation et une rotation dans l'écrou, et que dans un second sens S2 dit irréversible, opposé au premier, la vis 4 subissant une poussée axiale dans ce second sens S2 ne puisse effectuer ni translation, ni rotation dans l'écrou.

Dans l'exemple de réalisation de la Figure 5, on voit que le filet 5 présente deux flancs 5a et 5b dont les angles de pression sont très différents : l'angle de pression α1 du flanc 5a est très faible (quelques degrés) et peut d'ailleurs être nul, tandis que l'angle de pression α2 du second flanc 5b, oriente dans le sens irréversible S2, est élevé.

Le résultat de cet agencement des flancs 5a, 5b est le suivant : dans le sens reversible S1, la surface d'appui est celle du flanc 5a et le rendement s'exprime par :$$\text{η1 =}\frac{\text{tg (β-φ)}}{\text{tgβ}}\text{> 0}$$

Dans le sens irréversible S2, la surface d'appui est celle du flanc 5b et le rendement est :$$\text{n2 =}\frac{\text{cosα tgβ - tgφ}}{\text{tgβ (cosα + tgβ tgφ)}}\text{< 0}$$

Les deux conditions ci-dessus pour le rendement η conduisent a la détermination d'un intervalle de valeurs de l'angle β , cet intervalle dépendant de la valeur de α . Plus α est grand, plus cet intervalle est élevé. La valeur limite supérieure de α est la valeur de l'angle de coincement, et la valeur limite infèrieure de α est la valeur pour laquelle il n'existe aucun angle d'hélice β vérifiant les deux conditions précitées.

A titre d'exemple numérique indicatif, si l'on part d'un coefficient de frottement entre les surfaces des flancs de la vis et de l'écrou tel que tgφ = 0,3, c'est-a-dire φ = 16,7°, on doit avoir η1 > 0 pour obtenir la reversibilité, d'ou on deduit la condition β > a 16,7°.

Un coefficient de frottement associé a un angle de frottement β = 16,7° est éleve et correspond donc a un frottement important entre les surfaces. Donc si pour un tel coefficient de frottement la réversibilité est obtenue dans le sens considéré, cette réversibilité sera de toute façon conservée si l'état des surfaces en contact se détériore en cours de fonctionnement du dispositif, tant que le coefficient de frottement tgφ est inférieur a 0,3.

Dans le sens irréversible, on choisit des surfaces ayant un frottement le plus faible possible, le coefficient de frottement dépendant de plusieurs facteurs, notamment les matériaux utilisés, les états de surface, la lubrification, etc. Par exemple, on peut choisir un coefficient de frottement correspondant à un angle de frottement φ tel que tgφ = 0,1.

Pour obtenir l'irréversibilité dans ce sens, il faut satisfaire à la condition η2 < 0, d'où l'on déduit en partant de la relation précédente les conditions suivantes :$$\text{α = Arc cos}\frac{\text{0,1}}{\text{tgβ}}$$$$\text{β < Arc tg}\frac{\text{0,1}}{\text{cosα}}$$

L'angle de pression minimum pour assurer l'irréversibilité dans le sens S2 et la réversibilité dans l'autre sens S1 est obtenu pour β = 16,7°, d'où l'on déduit$$\text{α > 70,53°}$$

Ainsi, l'irréversibilité dans le sens S2 étant obtenue en partant de surfaces dont le coefficient de frottement est le plus faible possible, on est assuré que cette irréversibilité sera de toute façon maintenue pendant la durée de fonctionnement du dispositif si le coefficient de frottement vient à se détériorer.

La Figure 20 montre le principe d'un dispositif vis-écrou selon l'invention, soumis à un effort axial alterné dans les deux sens, tolérant le vissage dans l'un des deux sens et l'interdisant dans l'autre. Dans ce dispositif, la vis 6, pourvue d'un filet 7 satisfaisant aux conditions expliquées ci-dessus, est logée dans un corps-ecrou 8, et sollicitee dans le sens irreversible par un poussoir 9 exerçant sur la vis 6 un effort axial P, et dans le sens oppose reversible par un ressort helicoidal 11 prenant appui sur le fond de l'ecrou 8.

Entre la vis 7 et l'écrou 8 -comme dans toutes les formes de realisation du dispositif vis-ecrou selon l'invention- sont reserves deux jeux de fonctionnement (non visibles sur la Figure 20) :

• un premier jeu que l'on peut appeler "jeu minimum de fonctionnement", correspondant a la distance axiale dont doit se déplacer la vis pour que son filet parse d'un appui contre l'écrou dans un sens a l'appui contre l'ecrou dans l'autre sens;
• un second jeu, obtenu de la meme façon que le premier jeu, necessaire pour permettre la recupération des deformations elastiques du systeme sur lequel est mis en oeuvre le dispositif vis-ecrou selon l'invention. Ce second jeu est donc, comme le premier, obtenu par exemple en diminuant la taille du filet de la vis ou en augmentant l intervalle entre deux filets de l'écrou. Les deformations elastiques du systeme sont par exemple celles subies par dilatation thermique, comme dans un motoreducteur electrique, ou par allongement de certaines pieces, notamment le cable dans une commande par cable en boucle fermee.

Au fur et a mesure qu'un jeu apparait, il est rattrape par la poussee du ressort 11 sur la vis 7 qui se deplace donc progressivement dans ce sens reversible, tandis que cette vis ne peut se deplacer dans le sens inverse, irreversible, sous l'effet de la poussee P du poussoir 9.

On peut determiner les valeurs limites superieures des angles α et β. A titre d'exemple numerique non limitatif, en partant des mêmes valeurs que ci-dessus pour tgφ (0,1 et 0,3) :

La valeur limite de l'angle de pression α est obtenue en prenant le complément de l'angle de frottement 16,7°, c'est-à-dire 73,3° qui corrospond à l'angle au-delà duquel on entre dans le domaine des cônes de coincement, pour tgφ = 0,3 (φ = 16,7°)$$\text{α limite = 73,3°}$$

α sera donc dans cet exemple indicatif, compris entre 70,53° et 73,3°.

On peut déduire de la valeur limite supérieure ci-dessus de α , la valeur limite correspondante de l'angle d'hélice β , c'est-à-dire la limite supérieure de β pour que la condition d'irréversibilité soit assurée :$$\text{β < 22,05°}$$ β devant ainsi être compris entre cette valeur maximum et 16,7°.

Dans le premier mode de réalisation de l'invention décrit ci-dessus, chaque flanc du filet de la vis a un angle de pression propre, l'angle d'hélice β étant constant et supérieur a l'angle de frottement φ.

Mais l'invention peut également être mise en oeuvre en faisant varier l'angle d'hélice β, le pas p de la vis restant constant ainsi que son angle de pression α . En effet, la tangente de l'angle β étant tg β = p/πd, on constate que lorsque le diamètre d augmente, tgβ diminue, de même que l'angle β : ainsi sur la Figure 10, on voit que pour un pas p donné et deux diamètres de vis différents d1 et d2, les angles d'hélice β1 et β2 correspondants sont différents, avec ici β1 supérieur à β2. D'autre part, d'après le graphique de la Figure 21 ou la relation tg(β-φ)/tgβ, on constate que plus β diminue, plus le rendement η diminue, et devient nul lorsque β = φ.

En realisant une vis a deux diametres de contacts (diametres moyens) différents d1 et d2, on obtient donc deux angles d'hélice β1 et β2 puisque le pas p est fixe. On peut alors choisir les diamètres d1 et d2 de telle façon qu'a l'angle β1 corresponde un sens reversible, et a β2 corresponde un sens irréversible. D'autre part, l'angle de frottement C doit être compris entre β1 et β2, soit :$$\text{β1 > φ > β2}$$

L'invention prevoit deux modes de réalisation de ce principe :

• dans la realisation des Figures 6 et 7, la vis 10 comporte un filet 11 dont les angles de pression α sont nuls, ses flancs 12, 16 étant en effet perpendiculaires a l'axe de la vis 10. Le flanc 12 est profilé en marche d'escalier de façon a présenter un gradin 13 entre la surface du noyau 14 de la vis 10 et le sommet 15 du filet 11, tandis que le second flanc 16 est rectiligne. Le gradin 13 relie ainsi un flanc inferieur 12a et un flanc superieur 12b attenant au sommet 15. Au flanc 12 correspondent deux diametres différents d1 et d2, des parties respectives 12a, 12b, qui sont choisis de maniere a obtenir pour le flanc 12 un sens réversible par poussee de sa partie 12a comprise entre le gradin 13 et la surface du noyau 14 contre l'écrou 17, tandis qu'une poussee P2 opposée du flanc 16 sur l'écrou 17 correspond au sens irréversible de la vis 10 (Figure 7). Le taraudage 80 recevant le filet 11 est delimite, du cote du flanc 12 par une paroi rectiligne, et du coté du flanc 16 par une paroi également rectiligne mais presentant un décrochement 81, elargissant le logement du filet au niveau de la partie supérieure 12b du flanc 12.

Le second mode de realisation du principe expose ci-dessus est illustre aux Figures 8 et 9, sur lesquelles on voit le filet de la vis 22 est constitue en section axiale de deux dents contigues 18, 19 separees par un intervalle 21 et de hauteurs inegales. Ainsi la hauteur de la dent 18, donc le diamètre moyen d3 correspondant de la vis 22, sont inférieurs a la hauteur et au diamètre moyen correspondant d4 de la dent 19, le diametre d de la vis 22 restant constant d'un bout a l'autre de celle-ci, et comme précedemment les angles de pression des dents 18, 19 sont nuls. Dans l'écrou 23 est usine un taraudage 82 recevant les deux filets des dents 18, 19 avec un jeu axial (j1) correspondant aux jeux de fonctionnement minimum et de recupération des déformations elastiques comme expliqué precedemment.

Vues en section axiale, deux cavites consecutives du taraudage 82 sont separees par un filet saillant 83 dans lequel, est menage, du cote de la dent 19, un decrochement 84 delimitant sur le filet 83 une face 85 d'appui de la dent 19 lorsque la vis 22 est actionnee dans le sens reversible (Figure 9). A cet appui sur la face 85 correspond un diametre moyen d4 de la vis 22.

Le sens reversible de fonctionnement est celui dans lequel la vis 22 subit une poussee appliquant les dents 18 contre les faces radiales 86 du taraudage 82 opposees aux faces 85 (Figure 8).

Dans la variante des Figures 8A-9A-8B, la vis 90 est constituee de deux parties de diametres moyens differents d1 et d2 avec d2 > d1, le pas p du filet etant constant. La partie du filet correspondant au diametre d2 a donc un angle d'hélice β2 inferieur a l'angle d'helice β1 de la partie de diametre d1.

Les dents 91 de diametre moyen d1 sont reçues dans un taraudage 92 de l'écrou 93, et les dents 94 de diametre moyen d2 sont reçues dans un taraudage 95 complementaire, les deux dents terminales 91 et 94 s'engageant dans un logement 96 convenablement usiné dans l'écrou 93. Les taraudages 92, 95, 96 sont dimensionnés de façon a reserver aux filets de la vis 90 un jeu minimum de fonctionnement et de recupération des déformations élastiques comme precédemment expliqué.

A la Figure 8A, les dents 91 sont en appui contre l'écrou 93 lorsque la vis 90 subit une poussée axiale S1 dans le sens reversible, et a la Figure 9A ce sont les dents 94 qui sont en appui contre l'écrou lorsque la vis est sollicitee dans le sens contraire irreversible S2.

Variation simultanée de l'angle de pression β et de l'angle d'helice α

Dans d'autres formes de realisation decrites ci-apres en reference aux Figures 11 a 14, l'invention prevoit de combiner les realisations precedentes pour realiser une vis presentant des angles de pression et d'hélice differents selon le sens de manoeuvre, le pas p restant le meme dans les deux sens de manoeuvre, reversible et irreversible. Une telle combinaison permet d'augmenter les performances du systeme vis-écrou en diminuant son encombrement.

Dans la forme de realisation illustree aux Figures 11 et 12, un flanc 24 du filet 25 de la vis 26 est profilé en marche d'escalier en presentant un gradin 27 entre le sommet 28 du filet 25 et la surface 29 du noyau de la vis 26, les angles de pression des portions rectilignes du flanc 24 situees de part et d'autre du gradin 27 etant nuls. Complementairement, le second flanc 31 de la vis 26 a un angle de pression α élevé. Ainsi au flanc 24 est associé l'angle d'hélice β1 correspondant au diamètre d5 et au flanc 31 est associé l'angle d'hélice correspondant au diamètre d6.

Le taraudage de l'écrou 32 a un profil comportant une paroi perpendiculaire a l'axe de la vis 26, destinée a venir en contact avec la portion du flanc 24 comprise entre la surface 29 et le gradin 27, et une paroi 86 en regard du flanc 31 avec la même inclinaison que ce dernier.

Lorsqu'une poussée axiale sur la vis 26 applique le flanc 31 sur la surface 86 (Figure 12), la manoeuvre de la vis 26 devient irréversible dans ce sens, ce contact la bloquant en rotation et en translation. Dans le sens opposé (Figure 11) une poussée sur la vis 26 applique la portion inférieure du flanc 24 contre la paroi de l'écrou, et la vis 26 effectue une translation ainsi qu'une rotation (sens réversible).

Dans le mode de réalisation des Figures 13 et 14, le filet est constitué en section axiale par deux dents 33, 34 de hauteurs inégales, la hauteur de la dent 34 étant supérieure a celle de la dent 33 et le diamètre de la vis étant constant. Les flancs de la dent 33 ont des angles de pression nuls ou pratiquement nuls, ainsi que le flanc 35 de la dent 34 tourné vers la dent 33. Par contre, le second flanc 36 est incliné sur la perpendiculaire a l'axe de la vis d'un angle de pression elevé (environ 60 degrés dans l'exemple représenté).

L'écrou associé comporte un taraudage 37 recevant les deux dents 33, 34, avec un jeu suffisant, ce taraudage 37 étant délimité du côté de la dent 33 par une paroi radiale 38 orthogonale a l'axe de la vis et du côté de la face inclinée 36 par une paroi 39 de même inclinaison. Un épaulement annulaire 41 délimité par les parois 38 et 39 pénetre avec jeu entre deux dents consécutives 34 et 33, et ces dernières ont respectivement des diamètres moyens d8 et d7 d'appui contre les parois associées.

Dans le sens réversible du dispositif (Figure 13) les dents 33 sont en appui contre les parois 38, et dans le sens irréversible les dents 34 sont en appui par leurs faces 36 contre les parois 39 (Figure 14).

Lorsque la vis subit une poussée axiale de la droite vers la gauche en considérant la Figure 13, les dents 33 sont appliquées contre les surfaces en regard de l'écrou (surfaces perpendiculaires à l'axe de la vis) dans le sens réversible de manoeuvre de la vis. Lorsque la poussée axiale subie par la vis est de sens opposé à la précédente (Figure 14), le flanc 36 vient s'appliquer sur les surfaces inclinées 39 et la vis est alors bloquée en translation et en rotation, ce sens de manoeuvre de la vis étant donc irréversible.

β1 et β2 étant respectivement les angles d'hélice des dents 33 et des dents 34, le rendement dans le sens réversible s'exprime par l'expression:$$\text{η1 =}\frac{\text{tg(β1 - φ)}}{\text{tgβ1}}\text{> 0}$$ et le rendement dans le sens irréversible s'exprime par :$$\text{η2 =}\frac{\text{cosα tgβ2 - tgφ}}{\text{tgβ2 (cosα + tgβ2 tgφ)}}\text{< 0}$$

La variante de la Figure 13A diffère de celle des Figures 8A-9A par le fait que les dents 94 sont remplacées par des dents 97 dont les faces 98 tournées dans la direction opposée aux dents 91 ont un angle de pression élevé, les autres faces 99 des dents 97 conservant un angle de pression nul.

Corrélativement, l'écrou comporte, en regard du filet constitué par les dents 97, des filets 101 pénétrant avec jeu entre deux dents consécutives 97 et dont les parois 102 sont parallèles aux faces inclinées 98.

Dans les formes de réalisations décrites ci-dessus, on a supposé que le coefficient de frottement des surfaces de la vis et de l'écrou pouvait être déterminé avec une précision suffisante. Lorsque cela n'est pas le cas, les solutions décrites ne sont plus applicables. En effet, moins le coefficient de frottement est connu, plus l'intervalle des valeurs possibles de ces angles est réduit.

Pour résoudre cette difficulté, l'invention prévoit dans de tels cas de réaliser un faible coefficient de frottement sur le flanc du filet qui travaille dans le sens réversible, et par contre un coefficient de frottement élevé sur le flanc du filet qui travaille dans le sens irréversible.

On voit ainsi sur la Figure 15 un mode de réalisation de l'invention dans lequel la vis 45, logée dans un écrou 46, sollicitée d'un côté par un ressort 47 dans le sens réversible de manoeuvre et du coté opposé par un poussoir 48 dans le sens irréversible, comporte des filets 49 dont l'un des flancs a un angle de pression élevé et sur lequel sont usinées les stries 51 d'un moletage. La vis 45 est réalisée en un matériau plus dur que celui de l'écrou 46, afin que les stries 51 pénétrent dans le flanc correspondant du taraudage de l'écrou et qu'il y ait ainsi interférence de matière entre la vis 45 et l'écrou 46. Ce dernier peut également porter des stries compatibles avec les stries 51 de la vis 45.

A titre d'exemple, la vis 45 peut être en acier ou éventuellement en un matériau thermodurcissable, tandis que l'écrou 46 est réalisé en polyamide chargé de fibres de verre ou en acétal.

Les Figures 16 à 19 illustrent plusieurs applications possibles du système vis-écrou selon l'invention au rattrapage automatique du jeu dans divers mécanismes.

• 1) On voit à la figure 16 une porte 52 de véhicule automobile à l'intérieur de laquelle est monté un dispositif lève-glace 53 à câble 54 en boucle fermée, par exemple BOWDEN d'un type classique. La glace 55 guidée par une glissière est entraînée par le câble 54 passant dans une gaine 56 jusqu'à un tambour 57 sur lequel il s'enroule. Ce tambour 57 peut être actionné soit par une manivelle (lève-glace manuel), soit par un moto-réducteur (lève-glace électrique).
  
  

  Le dispositif vis-écrou selon l'invention appliqué à ce lève-glace 53, est représenté à la Figure 17 qui montre que la gaine 56 s'engage par son extrémité dans une vis 58 profilée conformément a l'un des modes de réalisation décrit ci-dessus, cette gaine 56 faisant pour la vis 58 office de poussoir. La vis 58 est logée dans un carter-écrou 59 dont le taraudage est profilé de manière conjuguée au filetage de la vis 58, suivant l'un des modes de réalisation décrits ci-dessus. La vis 58 est sollicitée axialement par un ressort 61 prenant appui sur le fond du logement du carter 59, dans le sens axial opposé à celui de la poussée exercée par la gaine 56. Le jeu apparaissant progressivement sur le câble 54 en cours de fonctionnement du leve-glace 53 est ainsi automatiquement rattrape par déplacement de la vis 58 dans le sens reversible, donc vers la droite de la Figure 17, sous la poussee du ressort 61, et ce chaque fois que la force axiale exercee par la gaine poussoir 56 disparait ou se reduit suffisamment (comme de maniere generale dans toutes les applications de l'invention). Inversement la poussee de la gaine 56 ne peut ramener la vis 58 en arriere, meme si cette poussee est tres supérieure a celle du ressort 61.

• 2) Dans l'application de la Figure 18, le dispositif vis-écrou est monte dans un moto-réducteur electrique 62, utilisable pour la commande de divers mecanismes, par exemple des accessoires de vehicules automobiles. Ce moto-reducteur 62 comporte un axe 63 dont les extrémités 64 (une seule est visible sur la Figure 18) sont munies de butees 65 qui viennent elles-memes s'appliquer sur les faces planes 66a de butées 66, formees par les extremites de vis 67 conformes a l'invention. Chaque vis 67 est logee dans un carter-ecrou 68 egalement profile de maniere conjuguee aux filets de la vis 67. Un ressort 69 place en appui sur le fond du carter-ecrou 68 penetre a l'interieur de la vis 67 sur laquelle il exerce, dans le sens réversible, une force axiale opposee a la poussee antagoniste de la butee 65. De ce fait, le jeu axial susceptible d'apparaitre en cours de fonctionnement entre les butées 65 et 66 est automatiquement compense par la progression des vis 67 sous l'action des ressorts 69, de sorte que l'arbre 63 est maintenu en contact avec les butees 66, et ce pendant toute la duree de vie du moto-reducteur 62.
• 3) Dans la realisation de la Figure 19, le systeme vis-écrou selon l'invention est applique au rattrapage automatique du jeu du cable 70 d'un frein a main 71, par exemple de moto ou de bicyclette ou d'une commande d'embrayage. Ce frein comporte un levier manuel 72 cooperant avec une cremaillére 73, articule en 74 sur un carter-ecrou 75 contenant une vis 76 conforme a l'invention, et sollicitee dans le sens reversible de rattrapage automatique du jeu du cable 70 par un ressort 77 loge dans le carter 75 et coaxial au câble 70. Le levier 72 traverse un capot 78 portant un axe 79 d'articulation autour duquel le levier 72 peut basculer (fléches A et B).

Les applications du système-écrou selon l'invention illustrees aux Figures 16 a 19 ne sont que des exemples parmi les très nombreuses applications possibles de l'invention.

On donnera ci-apres des exemples numeriques non limitatifs de mise en oeuvre de l'invention :

A - Coefficient de frottement connu

1 - Variation de l'angle α, avec β > φ

Supposons tgφ = 0.2 d'ou φ = 11,31 degres

Supposons β = 22,04°, diametre moyen de la vis d = 10 mm et p = 12,7 mm.

Conditions de fonctionnement :

• * Sens reversible :$$\text{η₁ =}\frac{\text{tg (β-φ)}}{\text{tgβ}}\text{= 0,468}$$
• * Sens irreversible :
  
  

  avec α = 74°$$\text{η₂ =}\frac{\text{cosα tgβ - tgφ}}{\text{tgβ cosα + tgβ tgφ}}$$ soit$$\text{η₂ =}\frac{\text{cos(74) tg(22,04°) - tg(11,25°)}}{\text{tg(22,04°) [cos(74) - tg(2,04)tg(11,35°)]}}\text{< 0}$$

* La valeur absolue de η (rendement) n'a pas d'importance, seul importe le fait que le rendement soit négatif.

On constate donc que par simple introduction d'un angle α de 74°, on passe d'un rendement de 0,47 à un rendement négatif.

2 - Variation de l'angle β

Supposons que tgφ = 0,2 et p = 6 mm

Conditions de fonctionnement :

• * Sens réversible :
  
  

  η₁ > 0 c'est à dire$$\frac{{\text{tg(β}}_{\text{1}}\text{- φ)}}{{\text{tgβ}}_{\text{1}}}\text{> 0}$$ autrement dit :
  
  

     β₁ > φ
  
  

     = β₁ > tgφ
  
  

     =$$\frac{\text{p}}{\text{πd1}}\text{> tgφ}$$
  
  

     =$$\text{d1 <}\frac{\text{p}}{\text{πtgφ}}$$
  
  

  soit avec tgφ = 0,2 et p = 12,7 mm :
  
  

  d₁ < 9,55 mm

• * Sens irréversible
  
  

  η₂ < 0, soit$$\frac{{\text{tg(β}}_{\text{2}}\text{- φ)}}{{\text{tgβ}}_{\text{2}}}\text{< 0}$$
  
  

  Le même raisonnement que pour le sens réversible conduit à :$$\text{d₂ >}\frac{\text{p}}{\text{πtgφ}}\text{d'où}\underline{\text{d₂}}\underline{\text{> 9,55 mm}}$$

• * Si on choisit :
  
  

  d₁ = 7 mm, on a η₁ = 0,25 (sens réversible)
  
  

  et d₂ = 10 mm, on a η₂ < 0 (sens irréversible)

On constate donc que par une variation de 30% du diamètre d, on passe d'un rendement négatif à un rendement de 0,25.

3 - Variations simultanée des angles α et β

Conditions de fonctionnement

Supposons p = 12,7 mm et tgφ = 0,2

Sens réversible

Comme dans le paragraphe 2 précédent on obtient :$$\text{d₁ <}\frac{\text{p}}{\text{πtgφ}}\text{=}\frac{\text{12,7}}{\text{π x 0,2}}\text{=}\underline{\text{20,21 mm.}}$$

Sens réversible

$$\text{η₂ =}\frac{\text{cosα tgβ - tgφ}}{\text{tgβ (cosα + tgφ tgφ)}}\text{< 0}$$ d'où : cosα tgβ - tgφ < 0

et cosα tgβ < 0,2

avec α = 65° et d₂ = 10 mm soit β = 22°,

on obtient : cosα tgβ = 0,171

d'où η₂ < 0, c'est-à-dire le résultat souhaité.