Brevet FR2355201A1 — publié le 19780113

La présente invention concerne une pièce d'écartement sphérique mobile, disposée entre deux billes d'un rou- liement d'un assemblage par vis, en sarticulier d'un mécanisme de vis sans fin de direction. Des pièces d'écartement de ce type servent principalement à éviter un glissement directement entre les billes. Ce g7 ssement s'effectue sur des surfaces ponctuelles des billes et provoque par conséquent une usure importante. n particulier dans le cas de mécanisme de vis sans fin de direction, une liaison sans jeu, à friction faible est indispensable entre la vis sans fin de direction et l'écrou de direction. Si on réalise la pièce d'écartement sous forme d'une sphère, il en résulte alors un conportement satisfaisant de roulement pour les billes I1 est cependant désavantageux qu'un plus grand diamètre de bille soitécessaire, car la pièce d'écartement ne doit pas constituer une crIe entre la bille et la piste de roulement. Par suite du grand diamètre de la pièce d'écartement, le nombre de billes du roulement est cependant réduit dans une mesure Indésirable. Dans le cas d 'un roulement à billes connu (brevet américain nc 3.o8.789), la pièce d'écartement mobile disposée entre deux billes est réalisée sous la forme d'un cylindre cubique, dont le diamètre est à peu près égal au diamètre des billes. En plus de la forte diminution indésirable des billes, il est encore désavantageux dans le cas de ce roulement à billes qu'un glissement se produise entre les billes et les surfaces frontales de la pièce d'écartement avec un contact ponctuel. Tandis que l'invention a trait essentiellement à des pièces d'écartement en soi rigides, il est connu dans le cas de roulement à billes (brevet américain nO D.037.827-)- d'utiliser des ressorts hélicoïdaux en tant que pièces d'écartement élastiques, dont les extrémités slapplicauent étroitement sur les billes adjacentes. Afin d'empêcher la compression des sbires de ressort en contact les unes des autres, dans les ressorts hélicoïdaux sont fixées des tiges de sécurité, dont les extrémités frontales sont munies dvune surface d'appui concave. Lorsque la limite permise de compression du ressort est atteinte, les billes adjacentes viennent en contact des surfaces d'appui, de sorte qu'un déplacement élastique résiduel du ressort soit assuré. Le problème se trouvant à la base de l'invention consiste essentiellement à maintenir minimal la din nution, provoquée obligatoirement par la mise en place de pièces d'é- cartement, du nombre de billes dans un roulement à billes. En partant d'une pièce d'écartenent sur'tique du type indique dans le préambule, le problème exposé est résolu de façon avantageuse par une surface de ffllisserent concave pour les billes. Dans le cas de la pièce d'écartement selon l'invention, les deux billes adjacentes présentent entre elles un écartement plus faible que celui qui correspond au diamètre de la surface résiduelle convexe de la pièce di-cartement. De cette manière, dans le roulement à billes, peuvent être places davantage de billes que si la pièce d'écartement avait une forme complètement sphérique. Enfin, il est particulièrement avantageux dans le cas de la pièce d'écartement selon l'invention que lors du glissement des billes sur les surfaces de glissement concaves, ne se produit aucun contact ponctuel.On utilise une matière plastique du groupe des polyamides en tant que matériau pour constituer la pièce d'écartement selon l'invention, de sorte qu'on conserve une propriété de glissement très satisfaisante pour une résistance élev:se des pièces d'écartement. Il est particulièrement avantageux que l'écartement mutuel minimal des surfaces de glissement concaves soit entre 0 et 2094 du diamètre de bille. Ainsi le diamètre de la surface résiduelle convexe de la pièce d'écartement peut encore être maintenu grand de sorte au'il en résulte un guidage satisfaisant pour les pièces d'écartement par les pistes de roulement des billes. Dans le cas d'un roulement à billes d'un assemblage par vis, les pistes de roulement présentent aux endroits pour l'entrée et la sortie des billes obligatoirement des discontinuités. Les pistes de guidage des billes présentent d'autres discontinuités pour leur retour de la sortie à l'entrée. Dans lecas de la pièce d'écartement selon l'invention, lors du passage de discontinuités, des contraintes par rapport aux billes et aux pistes de roulement ou de guidage sont en grande partie évitées par un plan de symétrie pour les surfaces résiduelles convexes et par un axe de référence perpendiculaire au plan de symétrie, sur lequel se trouvent les deux centres de courbure des surfaces de glissement concaves. Dans le cas de la pièce d'écartement selon l'invention, l'axe de référence pour les centres de courbure des surfaces de glissement concaves peut coïncider avec l'axe de liaison des centres de courbure des deux billes. Si on adopte la disposition selon laquelle l'axe de référence se trouve excentré par rapport à l'axe de liaison des centres de courbure des deux billes, alors il en résulte un jeu plus faible entre les surfaces résiduelles convexes et la liste de roulement extérieure par suite d'un plus grand diamètre des surfaces résiduelles convexes. Un guidage particulièrement satisfaisant de la pièce d'écartement dans les pistes de roulement-est ainsi obtenu. En outre, il s'est avéré particulièrement avantageux dans le cas de la pièce d'écartement selon l'invention que l'angle de poussée entre deux axes passant par le centre de courbure d'une surface de glissement concave, dont l'un contient le centre de courbure de la surface résiduelle convexe et l'autre le centre de courbure de la bille coopérant avec la surface de glissement concave, ne soit pas supérieur à 200. Dans ce cas, la friction s'exerçant entre la pièce d'écartement et la piste de roulement interne par suite de la composante de poussée centripète, qui est exercée par les billes sur la pièce d'écartement, demeure dans des lignites acceptables. Enfin si on prévoit dans le cas de la pièce d'écartement selon l'invention un évidement sensiblement central par rapport à l'axe de référence, qui débouche dans les surfaces de glissement concaves, alors l'écartement entre les billes peut être maintenu plus petiot que l'écartement minimal entre les deux surfaces de glissement concaves. La façon dont la pièce d'écartement selon l1in- vention peut être réalisée de façon détaillée est décrite ciaprès à l'aide de tois exemples de réalisation représentés sur les figures pour le roulement à billes entre la vis sans fin de direction et l'écrou de direction d'une direction assistée. La Fig. I est une coupe à travers le roulement à billes muni de pièces d'écartement selon l'invention dans un plan contenant l'axe de la vis sans fin de direction. La Fig. 2 est-une coupe partielle à travers le roulement à billes de la Fig. 1 selon la ligne II-II. La Fig. 3 représente une coupe partielle représentee tournée de 900 à travers le roulement à billes de la Fig. 1 selon la ligne III-III muni d'une première forme de réalisation de la pièce d'écartement selon l'invention à une échelle agrandie. La Fig. 4 est une coupe parcelle correspondant à la coupe partielle de la Fig. 3 muni d'une seconde forme de réalisation de la pièce d'écartement selon l'invention. La Fig. 5 est une coupe partielle correspondant à la coupe partielle de la Fig. 3 munie d'une troisième forme de réalisation selon l'invention. Entre des pistes de roulement 6 et 7 s'étendant hélicoidalement par rapport à'axe de la vis sans fin de direction i7S sont guidées par la vis sans fin de direction 8 et l'écrou de direction 9, les billes 10 d'un roulement à billes 11, entre lesquelles sont disposées de façon lâche des pièces d'écartement 12 selon l'invention. Aux deux extrémités de la piste de roulement 7 débouche une ouverture 13 de l'écrou de direction 9. Dans les ouvertures 13 est introduite de façon fixe une branche 14 d'un tube de retour 15 en forme de U. Afin de faciliter pour les billes 10 le passage entre la piste de roulement 6 et 7 et le tube de retour 15, branches 14 sont munies à leurs extrémités de languettes directrices 15 pénétrant dans l'espace intermédiaire entre les pistes de roulement 6 et 7. Selon la Fig. 3, la pièce d'écartement 12 est munie d'une surface de glissement concave 18 pour les deux billes adjacentes 10. Le centre de courbure 19 des surfaces de glissement 18 se trouve sur un axe de référence 20, qui, dans l'exemple de réalisation de cette Fig. 3, est aligné ou coïncide avec l'axe de liaison 21 des centres de courbure 22 des billes 10. L'écartement mutuel minimal 23 des surfaces de glissement 18 s'élève à environ 1 mm, tandis que le diamètre 24 des billes s'élève à environ 9 mm.La surface résiduelle convexe 25 de la pièce dlécarteent 12 forme un tronçon inclus d'une surface sphérique, par le centre de courbure 2 & duquel passe non seulement le plan de synétrie 27 de la surface résiduelle 25, mais également l'axe de référence 20 perpendiculaire au plan de symétrie 27. La grandeur du diamètre 28 de la-surface résiduelle 25 est déterminée par l'écartement entre l'axe de référence 20 et la piste de roulement interne 6. Dans la forme de réalisation de la pièce d'écartement 12 selon l'invention d'après la- Fig. 4, I'axe de référence 20 des centres de courbure 19 des deux surfaces de glissement concaves 18 passant non seulement par le centre de courbure 26 de la surface résiduelle convexe 25, mais se trouvant également perpendiculaire au plan de symétrie 27 de cette surface résiduelle 25, présente une excentricité 29 par rapport à l'axe de liaison 21 des centres de courbure 22 des deux billes 10, de telle sorte que cet axe de référence 20 présente, par rapport à la piste de roulement interne 6, un écartement plus grand que l'axe de liaison 21. De cette manière, le diamètre 28 de la surface résiduelle convexe 25 est plus grand que dans l'exemple de réalisation des Figes. 1 à 3.Ainsi également le jeu entre la surface résiduelle 25 et la piste de roulement extérieure 7 est plus faible, si bien qu'il en résulte un meilleur guidage pour les pièces d'-écartement. Les diamètres 24 des billes 10 sont de mye grandeur pour les deux formes de réalisation. Gracie à l'excentricité 2S, il en résulte un angle de poussée Aentre l'axe de référence 20-et l'axe 30-passant par les deux centres de courbure 19 d'une surface de glissement 18 et de sa bille associée 10. L'angle de poussée ine doit cependant pas être plus grand que 200, afin que la composante centripète 31 de la force de poussée exercée par les billes 10 sur la pièce d'écartement 12 ne soit pas grande pour que la force de friction résultante entre la piste de roulement interne 6 et la surface résiduelle 25 ne prenne pas des valeurs inadmissibles. Egalement dans le cas de l'exemple de réalisation de la Fig. 4, la grandeur de l'écartement 23 entre les deux surfaces de glissement 18 s'élève à seulement 1 mm environ. Dans le cas de la troisième forme de réalisation de la pièce d'écartement 12 selon ltinvention d'après la Fig. 5, les centres de courbure 19 et 22 d'une surface de glissement concave 18 et de sa bille associée 10 coïncident et ainsi également l'axe de référence 20 et l'axe de liaison 21. Par le centre de courbure 26 de la surface résiduelle convexe 25, passent non seulement le plan de symétrie 27 de celle-ci, mais également l'axe de référence 20 perpendiculaire à ce dernier. Centralement par rapport à l'axe de référence 20, est prévu, dans la pièce d'écartement 12, un évidement cylindrique 32, qui débouche dans les surfaces de glissement 18. Le diamètre de l'évidement 32 est seulement dimensionné pour qu'entre les deux billes 1G subsiste un écartement de sécurité libre 33 d'environ 0,3 mm même dans le cas de forces de poussée élevées. Ainsi qu'une comparaison avec la forme de réalisation selon la Fig. 3 le montre, le diamètre 24 des billes 10 est identique dans les deux formes de ralisation, grtce à l'évidement 32 non seulement un écartement plus faible entre les billes 10 et ainsi un plus grand nombre de billes, mais également un accroissement du diamètre 28 de la surface résiduelle convexe 25 et ainsi un meilleur guidage pour la pièce d'écartement 12 est obtenu. REVENDICATIONS 1 - Pièce d'écartement sphérique mobile située entre deux billes d'un roulement à billes d'un assemblage par vis, en particulier d'un mécanisme de vis sans fin de direction, pièce d'écartement sphérique mobile caractérisée en ce qu'elle comporte une surface de glissement concave pour chacune des billes adjacentes. 2 - Pièce d'écartement selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'écartement mutuel minimal des surfaces de glissement concaves est compris entre 0-; et 20sur du diamètre de bille. 3 - cièce d'écartement selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisée en ce tutelle comporte un plan de symétrie pour la surface résiduelle convexe et un axe de référence perpendiculaire au plan de symétrie, sur lequel se trouvent les deux centres de courbure des surfaces de glissement concaves. 4 - Pièce d'écartement selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'axe de référence est excentrique par rapport à l'axe de liaison des centres de courbure des deux billes. 5 - Pièce d'écartement selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'angle de poussée entre deux axes passant par le centre de courbure d'une surface de glissement concave, dont l'un contient le centre de courbure de la surfacerésiduelle convexe et l'autre le centre de courbure de la bille coopérant avec la surface concave, n'est pas supérieur à 200, 6 - Pièce d'écartement selon une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte un évidement sensiblement central par rapport à l'axe de référence, évide- ment qui débouche dans les surfaces de glissement concaves.