Brevet FR2579515A1 — publié le 19861003

La présente invention concerne les systèmes vis-écrou à billes et elle se rapporte plus particu- lièrement à un procédé de fabrication d'un déviateur de billes pour système vis-écrou à billes à recyclage interne. Les systèmes vis-écrou à billes que l'on rencontre dans l'état de la technique, sont générale- ment a recyclage de billes. A cet effet, un dispositif de transfert des billes est nécessaire pour assurer un cheminement continu des billes entre l'écrou et la vis. Plusieurs solutions de transfert des billes ont été proposées: - une première solution consiste en un transfert externe des billes qui, après plusieurs tours sur la vis, sont ramenées à l'extrémité d'en- trée du circuit par l'intermédiaire d'une goulotte montée à l'extérieur de l'écrou. Cependant, les systèmes à transfert externe présentent de nombreux inconvénients, notamment au niveau de leur lubrifi- cation et des cuillères de récupération des billes qui sont extrêmement délicates à réaliser et à entretenir. - une deuxième solution consiste en un transfert interne des billes qui après avoir parcouru un tour sur la vis, sont ramenées à la spire précé- dente du filet de vis au moyen d'un déviateur disposé à l'intérieur de '1 écrou. Cette solution présente de nombreux avantages. En effet, il n'existe pas dans ce type de système vis-écrou à billes, de cuillère de récupération, le diamètre de l'écrou est réduit par rapport à la solution précédente, de même que le tra- jet le long duquel les billes sont inactives. Ceci conduit donc à un déviateur assurant une meilleure récupération et une meilleure réinjec- tion des billes dans le système vis-écrou. Cependant, on conçoit qu un tel déviateur devant assurer le transfert des billes d'une spire à une autre, possède une forme relativement complexe. En effet, par suite de dimension réduite, le déviateur présente de fortes courbures dans les trois dimensions de l'espace et comme on le sait, l'usinage direct, no- tamment à l'aide de machines à commande numérique, présente de nombreuses difficultés, en particulier pour la réalisation de ces courbures. Or, il est extrêmement important pour obte- nir un fonctionnement satisfaisant du déviateur, que sa forme soit telle que le cheminement des billes soit parfaitement continu et régulier, ceci afin de réduire l'usure et le bruit engendrés dans un tel système vis- écrou, mais également pour prévenir tous risques de blocage de celui-ci. Ceci n'est donc pas le cas avec les procédés de fabrication par usinage direct tels qu'ils sont utilisés actuellement pour la fabrication des déviateurs. Un but de l'invention est donc de proposer un procédé de fabrication d'un déviateur qui permette de résoudre les problèmes évoqués ci-dessus. Un autre but de l'invention est de proposer un procédé de fabrication d'un déviateur dont la mise en oeuvre soit simple et qui permette de fabriquer des déviateurs de manière économique. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un déviateur pour système vis-écrou à billes à recyclage interne, ladite vis comportant un filet présentant au moins deux spires, caractérisé en ce qu'on enroule une portion d'extré- mité d'une tige de section circulaire et de diamètre légèrement supérieur au diamètre des billes, consti- tuée d'un matériau déformable plastique, sur au moins une partie de l'une desdites spires, on galbe ladite tige de façon à la faire franchir le sommet du filet séparant lesdites spires de la vis et de manière que les deux galbes de la tige, formés de part et d'autre du sommet du filet de la vis, soient identiques, on enroule l'autre portion d'extrémité de la tige sur au moins une partie de la deuxième spire et on effectue à partir de la tige ainsi disposée dans lesdites spires, la prise d'une empreinte définissant la cavité du dé- viateur à partir de laquelle on réalise ledit dévia- teur. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la Fig.1 représente une vue de côté d'un système vis-écrou à billes dans laquelle certaines parties sont représentées en coupe; - la Fig.2 représente une vue de dessus de la Fig.1 dans laquelle certaines parties sont égale- ment représentées en coupe; - la Fig.3 représente une vue de côté d'une vis entrant dans la constitution d'un système vis- écrou à billes et sur laquelle est disposée une tige matérialisant le cheminement des billes; - la Fig.4 représente une vue eh perspective d'un gabarit sur lequel est disposée une tige matéria- lisant le cheminement des billes; - les Fig.5,6,7,8 et 9 représentent respec- tivement des coupes selon les lignes A-A, B-B, C-C, D-D, E-E de la Fig.3; - la Fig.10 représente un exemple de réali- sation d'un dispositif de prise d'empreinte par le procédé de fabrication d'un déviateur selon l'inven- tion; - la Fig.11 représente une vue en coupe selon la ligne F-F de la Fig.10; - la Fig.12 représente un exemple d'une empreinte obtenue par le procédé selon l'invention; - les Fig.12A, 12B, 12C et 12D représentent respectivement des coupes partielles selon les lignes G-G,H-H, I-I, 3-3 de la Fig.12; - la Fig.13 représente une partie d'un dispositif d'électrodéposition permettant d'obtenir une réplique d'un déviateur à partir d'une empreinte réalisée selon le procédé de l'invention; et - la Fig.14 représente une vue en coupe d'un exemple de chemin de roulement d'un déviateur pouvant être obtenu par le procédé de fabrication selon l'in- vention. Ainsi qu'on peut le voir sur la Fig.1, un système vis-écrou à billes est constitué d'une vis 1 comportant un filet 2 présentant plusieurs spires 3 dans lesquelles circulent des billes 4. Ce système comporte également un écrou 5 comportant un évidement 6 dans lequel est logé un déviateur 7. Ce déviateur 7 permet de transférer les billes 4 d'une spire à l'au- tre, comme on peut le voir plus clairement sur la Fig.2. Dans l'état de la technique, ces déviateurs étaient fabriqués par usinage direct, à l'aide notam- ment de machines à commande numérique. Cependant, on a vu que ce type d'usinage présentait un certain nombre de difficultés. Le procédé de fabrication selon l'invention comporte plusieurs étapes dont la première est illus- trée sur la Fig.3. Cette première étape consiste à 2 5 7 9515 disposer sur une vis 8, dont le filet présente plu- sieurs spires (dont seulement deux, 9 et 10, sont représentées), une tige 11 de section circulaire et de diamètre légèrement supérieur au diamètre des billes 4. Cette tige 11 est constituée d'un matériau défor- mable plastique, tel que par exemple du cuivre recuit ou du laiton recuit. Ainsi qu'on peut le voir sur cette figure, une portion d'extrémité 11a de cette tige est enroulée sur au moins une partie de l'une, 9, desdites spires de la vis, tandis que la partie centrale 11b de cette tige est galbée de façon à passer au-dessus du sommet du filet séparant lesdites spires de la vis. L'autre portion d'extrémité 11c de la tige 11 est enroulée sur au moins une partie de la spire 10. Cette tige 11 matérialise donc la trajectoi- re des billes juste avant, pendant et juste après le transfert des billes entre les spires. Cette matérialisation peut par exemple être réalisée sur un calibre 12 (Fig.4) représentant une portion de vis. Avantageusement, comme on le voit sur la Fig.3, la tige 11 peut se présenter, en plan, sous la forme générale d'une portion de sinusoïde dans laquel- le les deux galbes, formés de part et d'autre du som- met du filet de la vis, permettant à la tige de fran- chir le sommet du filet, sont identiques de façon à permettre un fonctionnement réversible de l'ensemble. Selon différents modes de réalisation de l'invention, il peut être nécessaire comme on le voit sur les Fig.5 à 9 de disposer un matériau de remplis- sage 13, tel que de la brasure, dans les parties si- tuées sous le plan diamétral de la tige 11, parallèle à l'axe de la vis, de façon à constituer deux plans parallèles et verticaux qui permettront le démoulage ultérieur de l'empreinte. Cependant, ce matériau de remplissage peut dans certains cas ne pas être nécessaire. Comme on peut le voir sur la Fig.10 qui représente un exemple de réalisation d'un dispositif de prise d'empreinte pouvant être utilisé pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, un tube 14 dont une extrémité est usinée suivant un diamètre d'une vis 15 et dont l'axe est perpendiculaire à celui de la vis est disposé sur cette vis 15 de manière à entourer une tige 16 de matérialisation de la trajectoire des billes. Ce tube 14 est fixé de manière amovible sur cette vis 15. Le tube est alors rempli par exemple, d'une susbtance durcissable telle qu'une pâte polymérisable 17 à retrait nul ou très faible qui va prendre l'empreinte de la matérialisation de la trajectoire des billes et ainsi réaliser la forme optimisée du déviateur, ainsi qu'on peut le voir sur la Fig.11. Comme on peut le voir sur la Fig.12, on ob- tient une empreinte 18 présentant une cavité 19 de guidage des billes permettant à celles-ci de passer d une spire à une autre. Cette cavité 19, comme on peut le voir plus clairement sur les Fig.12A,12B,12C et 12D se présente sous la forme d'une rainure arron- die dont la profondeur va en s'accroissant de ses ex- trémités jusqu'à sa partie centrale correspondant au passage des billes au-dessus du sommet du filet de la vis. De plus, cette rainure présente des rebords 19a et 19b dont la forme est définie par l'espace séparant le matériau de remplissage 13 et les spires du filet de vis lors de la prise de l'empreinte. Il est à noter que les courbures de la rai- Z2579515 nure sont parfaitement continues et que les rebords 19a et 19b, disposés de part et d'autre de ladite rai- nure, possèdent une section transversale initiale de- mi-circulaire qui diminue de manière progressive d'une première extrémité de la rainure à une seconde extré- mité pour l'un des rebords et de la seconde extrémité à la première, pour l'autre. Cette empreinte est ensuite utilisée de di- verses façons. Ainsi par exemple, cette empreinte peut constituer directement le déviateur et peut, après une finition par usinage pour la partie fixation, être placée dans un logement prévu à cet effet dans l'écrou de façon à constituer le dispositif de transfert de billes du système vis- écrou à billes. Cependant, l'empreinte ainsi obtenue peut également être revêtue d'un matériau conducteur en faible épaisseur et il est alors possible comme on le voit sur la Fig.13, d'obtenir une réplique métallique 20 par électrodéposition, en remplissant ladite em- preinte 18 par exemple de cuivre. Cette réplique peut alors être utilisée de deux façons: - soit pour la réalisation d'un déviateur métallique qui est taillé par usinage en électro-éro- sion de manière classique dans un métal quelconque, en utilisant ladite réplique comme électrode, - soit pour la réalisation d'un déviateur en matériau plastique, la réplique servant alors de fond de moule. Cette solution présente l'avantage de réali- ser, à partir d'une réplique, des déviateurs en d'au- tres matériaux et ceci en quantité importante et de manière économique, 7 9 5 1 5 Comme on peut le voir sur la Fig.14 qui re- présente un déviateur 21 comportant une cavité 22, cette cavité peut présenter des lèvres 221 et 22h s'étendant légèrement en-dessous d une bille 23 de façon à maintenir celle-ci dans la cavité lors du cheminement de la bille dans le déviateur 21. On voit donc apparaître que le procédé per- met de réaliser facilement et à moindre coût, une empreinte pouvant être utilisée directement comme dé- viateur dont la forme est relativement complexe et difficilement réalisable en usinage conventionnel, dont le cheminement des billes est parfaitement régulier et continu. Il est également possible, à partir de l'empreinte ainsi réalisée, d'obtenir une réplique permettant par exemple de fabriquer un moule utilisable pour une fabrication en grande quantité de tels déviateurs. D'autre part, on peut également envisager grâce à ce procédé de fabrication, la réalisation d'un gabarit permettant un usinage par copiage ne présen- tant pas de difficultés mentionnées au sujet des usi- nages directs. Il est également possible d'obtenir plu- sieurs prises d'empreintes à partir de la même tige de matérialisation si les portions d'extrémité de celle- ci sont enroulées sur au moins une spire de la vis de façon à maintenir la tige en position lorsque l'em- preinte est retirée. 2 579515 REVENDICATIONS 1.Procédé de fabrication d'un déviateur pour système vis-écrou à billes à recyclage interne, ladite vis (1;8;12;15) comportant un filet (2) présentant au moins deux- spires (9,10), caractérisé en ce qu'on en- roule une portion d'extrémité (11a) d'une tige (11) de section circulaire et de diamètre légèrement supérieur au diamètre des billes (4), constituée d'un matériau déformable plastique, sur au moins une partie de l'une desdites spires (9), on galbe ladite tige (11) de façon à la faire franchir le sommet du filet séparant lesdites spires de la vis et de manière que les deux galbes de la tige, formés de part et d'autre du sommet du filet de la vis soient identiques, on enroule l'au- tre portion d'extrémité (11b) de la tige (11) sur au moins une partie de la deuxième spire (10) et on ef- fectue à partir de la tige (11) ainsi disposée dans lesdites spires (9,10) , la prise d'une empreinte (18) définissant la cavité (19) du déviateur à partir de laquelle on réalise ledit déviateur (7). 2. Procédé de fabrication selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce qu'on dispose un matériau de remplissage (13) dans la partie située sous le plan diamétral de la bille (11), parallèle à l'axe de la vis (8), on fixe de manière amovible un tube (14) dont une extrémité est usinée suivant un diamètre de la vis, perpendiculairement par rapport à l'axe de ladite vis (15) et on place dans ledit tube (14) une substan- ce durcissable de façon à obtenir ladite empreinte. 3. Procédé de fabrication selon la revendi- cation 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on utilise l'em- preinte (18) ainsi obtenue comme déviateur (7). 4. Procédé de fabrication selon la revendi- cation 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on recouvre l'em- preinte ainsi obtenue avec un dépôt conducteur de fai- ble épaisseur et en ce qu'on remplit ladite empreinte, par électrodéposition, d'un matériau conducteur de façon à obtenir une réplique métallique de ladite em- preinte. 5. Procédé de fabrication selon la revendi- cation 4, caractérisé en ce qu'on utilise la réplique métallique ainsi obtenue comme électrode pour l'usi- nage par électro-érosion d'un déviateur en métal. 6. Procédé de fabrication selon la revendi- cation 4, caractérisé en ce qu'on utilise la réplique métallique ainsi obtenue comme fond d'un moule pour la réalisation d'un déviateur en matière plastique. 7. Procédé de fabrication selon-la revendi- cation 1, caractérisé en ce que la tige (11) est cons- tituée de cuivre recuit. 8. Procédé de fabrication selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que la tige (11) est cons- tituée de laiton recuit. 9. Déviateur pour système vis-écrou à billes à recyclage interne obtenu selon l'une quelconque des revendications précédentes, ce déviateur comprenant une cavité (19), dans laquelle circulent lesdites bil- les, caractérisé en ce que ladite cavité (19) se pré- sente sous la forme d'une rainure arrondie, comportant une première et une seconde extrémités, dont la pro- fondeur augmente de ses extrémités vers sa partie cen- trale et dont les courbures sont parfaitement conti- nues, cette rainure présentant deux rebords (19a,19b) disposés de part et d'autre de ladite rainure, de sec- tion transversale initiale demi-circulaire qui diminue de manière progressive de la première extrémité à la seconde extrémité pour l'un et de la seconde extrémité à la première extrémité pour l'autre.