Brevet FR2550840A1 — publié le 19850222

Ensemble vis et écrou à billes avec joints d'étanchéité. L'invention concerne les ensembles vis et écrou à billes avec joints d'étanchéité utilisés pour la commande d'éléments mobiles et leur positionnement précis par mesure de l'angle de rotation de la vis au moyen de capteurs, de codeurs ou autres dispositifs appropriés, notamment dans le domaine des machinesoutils. Ces ensembles comportent: une vis et un écrou à filets ronds en creux situés l'un en regard de 10 l'autre; des billes engagées partiellement, à la fois dans les filets de la vis et dans ceux de l'écrou; et deux joints annulaires d'étanchéité de profil conjugué de celui des filets de la vis qui s'étendent chacun sur une longueur axiale supérieure à un pas, et qui sont disposés respectivement dans deux gorges annulaires des deux extrémités de l'écrou de manière à coopérer avec les filets de la vis. Dans les ensembles connus de ce genre, le joint d'étanchéité est du type dit "racleur", c'est-à20 dire qu'il frotte en permanence contre les filets de la vis en vue d'éviter l'introduction de corps étrangers dans la zone de roulement des billes contre les filets de la vis et de l'écrou Or, le frottement du joint contre les filets de la vis donne naissance à un couple 25 résistant, ce qui, du point de vue fonctionnel, constitue déjà un inconvénient, puisque le principe de la vis à billes vise précisément à réduire les frottements le plus possible De plus, lorsque le dispositif fonctionne d'une manière intensive, le frottement en question pro30 voque un échauffement de la vis qui, par conséquent, subit une certaine dilatation, ce qui est préjudiciable à la précision de la machine à laquelle la vis à billes est incorporée et, s'il s'agit, par exemple, d'une machine-outil, cela peut conduire à des rebuts d'usinage. 35 Le but de l'invention est de réaliser un ensemble vis et écrou à billes du type en question qui ne présente pas les inconvénients précités du mode de réalisation qu'on vient de rappeler. A cet effet, suivant l'invention, un jeu for5 mant un interstice est ménagé entre les filets de la vis et la surface de chaque joint qui coopère avec lesdits filets, ledit interstice étant en communication permanente avec un conduit d'amenée d'air sous pression pratiqué dans l'écrou. Gràce à cette conception particulière, il se forme entre le joint et la vis, un film d'air par laminage qui empêche toute introduction de particules étrangères dans l'écrou, bien qu'il n'y ait aucun contact matériel direct entre le joint et la vis On béné15 ficie ainsi des avantages du joint râcleur classique, tout en éliminant ses inconvénients puisqu'il n'y a plus de frottement du joint contre la vis. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin 20 annexé dont la figure unique représente en coupe, à titre d'exemple, un mode de réalisation d'un ensemble vis et écrou à billes à joints d'étanchéité suivant l'invention. Le dispositif représenté sur le dessin com25 porte une vis 1 et un écrou qui est désigné dans son ensemble par 2, mais qui, pour des raisons de fabrication, est formé de plusieurs pièces, à savoir: un corps 3, l'écrou proprement dit en deux parties 4, 5, une bague entretoise calibrée 6, et une bague filetée 3 C De blocage 7. Les deux parties d'écrou 4, 5 sont logées dans un alésage cylindrique 8 du corps 3 dans lequel elles sont positionnées angulairement au moyen de deux clavettes 11, 12, respectivement La partie d'écrou 5 35 s'appuie contre un épaulement annulaire 15 du corps 3 sous l'action de la bague filetée de blocage 7 qui est vissée dans un alésage d'entrée correspondant 16 du corps 3 et qui repousse l'autre partie d'écrou 4 et la bague entretoise calibrée 6 contre la partie d'écrou 5 Les filets ronds en creux de l'écrou sont désignés par 17 et le positionnement angulaire relatif des deux parties de l'écrou est évidemment tel que le filet de l'une des parties constitue un prolongement du filet de l'autre partie. Les filets ronds en creux de la vis 1 sont désignés par 18 et se trouvent en regard des filets 17 de l'écrou Des billes 21 sont engagées partiellement, à la fois, dans les filets 17 de'l'écrou et dans les filets 18 de la vis Il y a évidemment un certain jeu 15 entre la surface extérieure de la vis 2 et l'alésage de l'écrou 4, 5 afin que la coopération entre ces deux pièces se fasse uniquement par l'intermédiaire des billes 21, c'est-à-dire par une action de roulement, à l'exclusion de tout frottement L'épaisseur axiale de 20 la bague entretoise calibrée 6 permet de doser avec précision la précharge des billes pour assurer l'élimination de tout jeu entre la vis et l'écrou On n'a pas représenté les circuits classiques de recyclage des billes. Dans chacune des deux extrémités de 1 l'ensemble d'écrou 2, est disposé un joint annulaire d'étanchéité 23, 24 qui présente un profil conjugué de celui des filets de la vis et qui s'étend sur une longueur axiale supérieure à un pas Dans l'exemple, le joint 23 30 est logé dans un embrêvement 25 de la partie d'écrou 4 et est retenu axialemen-t vers l'extérieur par la bague filetée 7, tandis que l'autre joint 24 est logé dans un embrévement 26 de l'autre partie d'écrou 5 et est retenu axialement vers l'extérieur par l'épaulement annulaire 15 du corps 3. La surface intérieure de chacun des deux joints 23, 24, présente un profil conjugué de celui des filets de la vis; il importe donc que ces joints soient convenablement positionnés angulairement par rapport à l'écrou A cet effet, leur surface extérieure présente un ergot 28 ou 29, respectivement, engagé dans un trou radial correspondant 31 ou 32 de la partie d'écrou correspondante 4 ou 5. La caractéristique principale du dispositif 10 suivant l'invention réside dans le fait que le joint ne frotte pas contre la vis, mais, qu'au contraire, un jeu formant interstice est ménagé entre les filets 18 de la vis et la surface adjacente du joint, et que cet interstice est en communication permanente avec un con15 duit 33 ou 34 d'amenée d'air sous pression ( 0,5 bars par exemple) qui traverse la paroi de l'ensemble d'écrou, c'est-à-dire le corps 3 et la partie d'écrou correspondante 4 ou 5 La communication entre l'interstice en question et le conduit d'amenée d'air corres20 pondant est assurée, dans cet exemple, par un trou radial 35 ou 36 qui traverse le joint de part en part au droit du conduit d'amenée d'air correspondant et qui débouche dans une gorge annulaire 37 ou 38 pratiquée dans la surface intérieure du joint Ainsi, il se forme, 25 entre le joint et la vis un film d'air qui assure l'étanchéité de chaque extrémité de l'écrou Dans l'exemple, le trou radial 35 ou 36 d'amenée d'air qui traverse le joint est coaxial à l'ergot 28 ou 29 de positionnement angulaire dudit joint. R E V E N D I C A T I O N S 1 Ensemble vis et écrou à billes avec joints d'étanchéité, comportant: une vis et un écrou à filets ronds en creux situés l'un en regard de 1 'autre; des billes engagées partiellement, à la fois dans les filets de la vis et dans ceux de l'écrou, et deux joints annulaires d'étanchéité de profil conjugué de celui des filets de la vis, qui s'étendent, chacun, sur une longueur axiale supérieure à un pas, et qui sont dispo10 sés respectivement dans deux gorges annulaires des deux extrémités de 1 'écrou de manière à coopérer avec les filets de la vis, caractérisé en ce qu'un jeu formant un interstice est ménagé entre les filets ( 18) de la vis ( 1) et la surface de chaque joint ( 23, 24) qui 15 coopère avec lesdits filets, ledit interstice étant en communication permanente avec un conduit d'amenée d'air sous pression ( 33, 34) pratiqué dans l'écrou ( 2). 2 Ensemble de vis et écrou à billes suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit 20 d'amenée d'air sous pression ( 33, 34) pratiqué dans l'écrou ( 2) est situé au droit de chaque joint ( 23, 24) et en ce que la communication entre l'interstice précité et le conduit d'amenée d'air sous pression correspondant est constitué par un trou radial ( 35, 36) qui 25 traverse le joint de part en part au droit du conduit d'amenée d'air. 3 Ensemble de vis et écrou à billes suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le trou radial ( 35, 36) du joint débouche dans une gorge annulaire 30 ( 37, 38) pratiquée dans la surface dudit joint qui coopère avec les filets ( 18) de la vis. 4 Ensemble de vis et écrou à billes suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le trou radial ( 35, 36) d'amenée d'air qui traverse le joint est coaxial 35 à un ergot ( 28, 29) de positionnement angulaire dudit joint.