Brevet FR2598767A1 — publié le 19871120

Vis à billes La présente invention concerne une vis et plus particulièrement une vis à billes, dans laquelle une multiplicité de billes sont insérées entre des gorges de circulation ména5 gées dans une tige filetée et un écrou engrenant avec cette tige, de manière à permettre une rotation relative et un déplacement axial relatif de la tige filetée et de l'écrou, au moyen des billes. Une vis à billes de ce type permet une rotation re10 lative et un déplacement axial relatif entre une tige filetée et un écrou, grâce à un mouvement de circulation ou de roulement d'une multiplicité de billes insérées entre des gorges de circulation ménagées dans la tige filetée et dans l'écrou, à la place du mouvement de glissement classique. Ceci réduit 15 fortement la résistance de frottement, entraîne une économie d'énergie tout en permettant une rotation uniforme et un déplacement axial uniforme de manière à obtenir un fonctionnement à grande vitesse, de sorte que ces vis à billes sont souvent utilisées dans des mécanismes d'engrenages d'avance pour des 20 outils de coupe et/ou des tables de travail. Dans une vis à billes de ce type, il est nécessaire de former un passage de circulation sans fin entre les gorges de circulation ménagées dans la tige filetée et dans l'écrou afin de permettre une rotation relative et un déplacement axial 25 relatif entre la tige filetée et l'écrou, indépendamment de la longueur de la tige filetée. A cet effet il est prévu, dans l'écrou, un dispositif déviateur comportant une gorge de renvoi des billes, au moyen de laquelle les billes peuvent revenir dans leur gorge initiale de circulation, en franchissant 30 un filetage à pas unique. Afin de fixer le dispositif déviateur dans l'écrou, on met en oeuvre un procédé connu selon lequel, comme cela est illustré sur la figure 8, on aménage des trous 22 dans la surface intérieure de l'écrou 20 et on introduit des dispositifs 35 déviateurs 20,21, que l'on fixe à demeure par collage dans les -' "- ' 2598767 trous (demande de brevet mise à l'inspection publique au Japon sous le N 131059/1984). Un autre procédé consiste, comme cela est illustré sur la figure 9, à aménager une rainure axiale 23 dans la surface périphérique intérieure de l'écrou 20 et à insérer un dispositif déviateur 21 dans la rainure 23, ce *0; dispositif déviateur comprenant un couple d'éléments 24 fixés aux extrémités de l'écrou et des éléments mobiles 25 maintenus entre le couple d'éléments fixes 24 de telle sorte que les éléments mobiles 25 peuvent légèrement se déplacer axialement et radialement entre les éléments fixes et entre l'écrou 20 et la tige filetée, non représentés (modèle d'utilité publié - -au Japon sous le N 33489/1973). Selon le premier procédé illustré sur la figure 8, étant donné que les trous 22 s'étendent à partir de la surface périphérique extérieure de l'écrou 20 et que des dispositifs déviateurs 21 sont insérés et fixés dans les trous 22, il est cependant difficile d'aligner la gorge de circulation 26 ménagée dans la surface intérieure de l'écrou 20 et la gorge 27 de renvoi des billes, ménagée dans les surfaces intérieures des dispositifs déviateurs 21, avec une grande précision dans la direction axiale, dans la direction radiale et dans la direction de rotation. Ainsi il peut s'établir un état de rugosité entre la gorge de circulation 26 et les gorges 27 de renvoi des billes, en raison de leur écart de position, ce qui peut empêcher un roulement uniforme des billes. En outre les moyens fixant les dispositifs déviateurs 21 et l'écrou 20 peuvent se desserrer en raison de vibrations apparaissant pendant l'utilisation et/ou en raison de variations de la température. Ces vibrations peuvent entrainer la production de bruits et/ou affecter la durabilité de la vis. En outre il est nécessaire d'utiliser des moyens pour maintenir d'une manière entièrement étanche à l'air l'espace présent entre l'écrou 22 et les dispositifs déviateurs 21 correspondants installés. Dans le second procédé illustré sur la figure 9, 35 le dispositif déviateur 21 est subdivisé en un grand nombre d'éléments, à savoir le couple des éléments fixes 24 et les éléments mobiles 25. Il est difficile de fabriquer un dispositif déviateur 21 avec une précision élevée étant donné l'accumulation d'erreurs intervenant dans la fabrication d'éléments 5 fixes et d'éléments mobiles 24 et 25. Ce procédé présente une légère amélioration par rapport au premier procédé, mais est encore confronté au problème consistant en ce que la fabrication et l'assemblage de la vis sont difficiles. Conformément à ce procédé, l'écart de position entre la gorge de circula10 tion 26 ménagée dans l'écrou 20 et les gorges 27 de renvoi des billes ménagées dans les dispositifs déviateurs 21 peut être corrigé étant donné que les éléments mobiles respectifs 25 sont maintenus déplaçables axialement et radialement entre les deux éléments fixes 24, l'écrou 20 et la tige filetée, non repré15 sentée. Cependant les éléments mobiles respectifs 25 sont déplacés selon un mode de glissement, de sorte que même lorsque la tige filetée est entraînée en rotation vers l'avant et vers l'arrière par rapport à l'écrou 20, l'aptitude de la tige filetée à inverser son sens de rotation est faible. En particu20 lier lorsque le sens de rotation doit être fréquemment inversé, il est nécessaire d'inverser le sens de rotation de la tige filetée avant que le dispositif déviateur 21 vienne dans une position optimale, en augmentant de façon anormale la résistance à la rotation et/ou en rabattant ou en inclinant aisé25 ment les éléments mobiles 25 eux-mêmes, en raison de la présence d'espaces entre ces éléments mobiles respectifs et la rainure. Ainsi aucun passage de circulation uniforme des billes n'est formé, un bruit peut se développer et/ou la durabilité de la vis peut être réduite. La présente invention a pour but de résoudre de tels problèmes de l'art antérieur. C'est pourquoi un but de la présente invention est de fournir une vis à billes, qui supprime les problèmes mentionnés plus haut et dans laquelle les dispositifs déviateurs 35 peuvent être fixés aisément et de façon précise, et fermement dans l'écrou. Ce problème est résolu conformément à l'invention dans une vis à billes, caractérisée en ce qu'elle comporte: - une tige filetée comportant, sur son pourtour ex5 térieur, une gorge hélicoîdale,dans laquelle circulent des billes; - un écrou comportant, sur son pourtour extérieur, une gorge hélicoïdale, dans laquelle les billes circulent et qui correspond à la gorge ménagée sur la tige filetée, cet écrou comportant une rainure axiale de montage, qui est ménagée dans sa surface périphérique intérieure et débouche dans au moins l'une des extrémités ouvertes de l'écrou, la rainure de montage se rétrécissant depuis son fond en direction de son extré- > mité radiale ouverte; - un dispositif déviateur monté dans la rainure de montage ménagée dans l'écrou et possédant une forme correspondant à celle de cette rainure de montage, et comportant des gorges de renvoi des billes, ménagées dans sa surface inté......:.... rieure et servant àrenvoyer les billes circulant entre les gor20 ges ménagées dans la tige filetée et dans l'écrou, entre ces gorges de manière à former des passages sans fin de circulation pour les billes, les gorges de renvoi des billes, ménagées dans le dispositif déviateur, étant prévues en un nombre correspondant à celui des passages sans fin de circulation;et - des moyens axiaux de fixation fixés à une extrémité ouverte de l'écrou et servant à fixer le dispositif déviateur. Conformément à la présente invention, il est nécessaire qu'une rainure de montage, dans laquelle le disposi30 tif déviateur est installé, débouche, au moins à une extrémité, dans une extrémité ouverte de l'écrou de manière que le dispositif déviateur, qui possède une forme correspondant à la rainure, puisse être inséré dans l'écrou, vers l'extrémité ouverte de ce dernier. C'est pourquoi cette rainure doit être formée de manière à s'étendre sensiblement sur la totalité de la longueur axiale de l'écrou ou, sinon, elle pourrait être formée par deux éléments de rainure décalés radialement, l'un s'étendant à partir d'une extrémité de l'écrou jusqu'au point médian axial de l'écrou et l'autre s'étendant à partir de l'au5 tre extrémité de l'écrou jusqu'au point médian axial de ce dernier. En ce qui concerne le dispositif déviateur, une ou plusieurs gorges de renvoi des billes, présentes en un nombre correspondant au nombre des passages sans fin de circulation 10 des billes devant être formés dans la vis à billes, sont ménagées dans la surface intérieure du dispositif déviateur. Ainsi le dispositif déviateur est inséré dans les gorges ménagées dans l'écrou de manière à former un nombre requis de passages sans fin de circulation. Le matériau du déflecteur peut être 15 soit un métal, soit une résine synthétique, mais on utilisera de préférence la résine synthétique en vue de pouvoir empêcher le développement de bruits et de réaliser le montage avec ajustement serré du dispositif déviateur dans la gorge de l'écrou, en mettant à profit son élasticité. Les moyens axiaux de fixation servant à fixer l'une des extrémités ou les deux extrémités du dispositif déviateur peuvent être constitués par un ou deux organes d'étanchéité, bagues de retenue ou d'autres moyens comme par exemple des organes de fixation fixés aux deux extrémités ouvertes de l'écrou. Le mode de fixation du dispositif déviateur peut être quelconque et ne fait l'objet d'aucune limitation. On peut fixer simultanément le dispositif déviateur et les moyens axiaux de fixation à l'écrou en ouvrant les deux extrémités dela rai30 nure de montage débouchant danslesextrémités ouvertes correspondantes de l'écrou, en fixant le dispositif déviateur inséré dans la rainure de montage,aux deux extrémités, aux moyens axiaux correspondants de fixation montés sur les deux extrémités ouvertes de l'écrou à l'aide de n'importe quel moyen 35 approprié comme par exemple un sertissage, un collage ou un soudage de la vis. Comme cela a été décrit précédemment, la vis à billes conforme à la présente invention comporte une rainure de montage ménagée dans l'écrou et se rétrécissant depuis son fond 5 en direction de son extrémité ouverte radiale. Le dispositif déviateur est inséré dans la rainure de montage, possède un déplacement radial limité et est bloqué par des moyens axiaux de fixation montés sur les deux extrémités ouvertes de l'écrou. C'est pourquoi le dispositif déviateur, qui est usiné avec une 10 grande précision, peut être fixé correctement et fermement au moyen d'un petit nombre de pièces de sorte que l'on peut très aisément fabriquer et/ou assembler la vis à billes. En outre le problème de la faible aptitude de la vis à billes à suivre une inversion du sens de rotation est supprimé de sorte que 15 la circulation des billes est très uniforme. Aucun bruit n'est produit pendant une rotation à grande vitesse. Les billes sont entraînées en circulation d'une manière modérée et leur durabilité est accrue. D'autres caractéristiques et avantages de la pré20 sente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'une vis à billes conforme à une forme de réalisation de la présente invention - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale prise sur la figure 1, dans laquelle la tige filetée n'est pas représentée; - la figure 3 est une vue en coupe transversale prise le long d'un passage sans fin de circulation pour les bil30 les (suivant la ligne III-III sur la figure 2) - la figure 4 est une vue en coupe tranversale partielle montrant, à plus grande échelle, une partie de la figure 3 - la figure 5 est une vue en coupe partielle prise 35 suivant la ligne V-V sur la figure 2 - la figure 6 est une vue en perspective d'un dispositif déviateur; - la figure 7 est une vue semblable à la figure 2, montrant une vis à billes conforme à une autre forme de réali5 sation de la présente invention; et - les figures 8 et 9, dont il a déjà été fait mention, représentent respectivement une vue en perspective et une vue en coupe longitudinale d'un écrou, dans lequel un dispositif déviateur est monté dans une vis à billes classique. 10 Ci-après on va décrire de façon détaillée la présente invention en se référant à une forme de réalisation de cette dernière, illustrée sur les dessins annexés. Les figures 1-6 montrent une vis à billes conforme à une forme de réalisation de l'invention. Cette vis comporte 15 une tige filetée 1 possédant une gorge hélicoïdale la de circulation ou roulement, ménagée dans son pourtour extérieur et dans laquelle circulent des billes 5, et un écrou 2 comportant une gorge hélicoîdale 2a de roulement ou de circulation, ménagée dans son pourtour intérieur correspondant à la gorge de 20 circulation la ménagée dans la tige filetée 1. L'écrou 2 comporte également une rainure axiale 6 qui se rétrécit depuis sa base jusqu'à son extrémité radiale ouverte. Dans la rainure 6 se trouve installé un dispositif déviateur 3 possédant une forme correspondant à celle de la rainure 6 et comportant des 25 gorges 3a de renvoi des billes, à l'aide desquelles les billes , qui roulent entre les gorges la et 2a de la tige filetée 1 et de l'écrou 2, sont renvoyées entre les gorges initiales la et 2a. Les gorges la,2a et 3a forment des passages sans fin de circulation pour les billes 5. La vis à billes comporte éga30 lement des moyens axiaux de fixation 4, qui comportent un organe d'étanchéité 4a, qui est fixé à chaque extrémité ouverte de l'écrou 2 et qui empêche la pénétration de substances étrangères depuis l'extérieur dans l'écrou 2 et également une fuite de graisse et de lubrifiant envoyé entre l'écrou 2 et la vis 1. 35 Dans cette forme de réalisation, l'écrou 2 compor- te, au niveau de chacune de ses extrémités ouvertes, un épaulement de montage 7 dans lequel se trouve monté un joint d'étanchéité annulaire 4a, qui est fixé par des vis auto-taraudeuses 8 qui sont vissées dans des trous taraudés 8a ménagés dans l'épaulement 7. L'écrou 2 comporte, à une extrémité, une bride 9 servant à assembler l'écrou à un autre dispositif mécanique. La bride 9 comporte des trous 10 à travers lesquels des boulons de fixation sont insérés et possède également un trou de graissage 11, par lequel une graisse ou un lubrifiant est in10 troduit dans l'espace compris entre l'écrou 2 et la tige filetée 1. Le dispositif déviateur 3 inséré dans la rainure 6 ménagée dans l'écrou 2 comporte trois gorges 3a de renvoi des billes, au moyen desquelles les billes, qui ont circulé 15 sur environ une demi-spire entre les gorges la et 2a ménagées dans la tige 1 et dans l'écrou 2 sont renvoyées entre les gorges initiales la et 2a de manière à former de ce fait trois passages sans fin de circulation entre la tige 1 et l'écrou 2. Dans cette forme de réalisation, le dispositif déviateur 20 3 est réalisé en une résine synthétique de sorte qu'il peut être monté dans la rainure 3 ménagée dans l'écrou 2, d'une manière étanche à l'air, en raison de son élasticité. Etant donné que le dispositif déviateur 3 est réalisé en une résine synthétique, un faible bruit sera produit bien que le sens, dans 25 lequel les billes 5 se déplacent, puisse varier de sorte que les billes entrent en contact réciproque, et en particulier dans le cas o la vis à billes peut être utilisée dans des conditions de rotation à vitesse élevée. L'organe d'étanchéité 4a inséré dans l'épaulement 30 7 ménagé dans chaque extrémité ouverte de l'écrou 2 est fixé par des vis autotaraudeuses 8 et constituées par exemple par le produit connu sous l'appellation commerciale Téflon ou Nylon et possèdent la forme d'une bague, dont la surface périphérique intérieure est conformée de manière à correspondre 35 à la surface périphérique extérieure de la tige fiietée 1, qui s'étend à travers la bague. L'organe d'étanchéité 4a possède également, sur son pourtour extérieur, des trous taraudés 8b, dans lesquels les vis autotaraudeuses 8 sont vissées. Dans cette forme de réalisation, lorsqu'une vis à 5 billes doit être formée par assemblage d'une tige filetée 1, d'un écrou 2, d'un dispositif déviateur 3, du couple d'organes d'étanchéité 4a et d'une multiplicité de billes 5, on introduit le dispositif déviateur 3 réalisé en une résine synthétique, dans la rainure 6 ménagée dans l'écrou 2, en mettant 10 à profit l'élasticité du dispositif déviateur. Puis on introduit la tige filetée 1 dans l'écrou 2 à partir d'une extrémité ouverte de ce dernier, jusqu'à l'extrémité voisine du dispositif déviateur 3. Puis on introduit les billes 5 par une extrémité ouverte des passages sans fin de circulation formés 15 par les gorges de circulation la et 2a ménagées dans la tige 1 et dans l'écrou 2. De cette manière, les billes sont insérées dans chaque passage sans fin de circulation. Puis on fait tourner dans le sens direct ou dans le sens inverse la tige filetée 1 par rapport à l'écrou 2 de manière à positionner le 20 dispositif déviateur 3. Puis on introduit l'organe d'étanchéité 4a dans chacune des extrémités ouvertes de l'écrou, puis les vis autotaraudeuses 8 dans les trous 8a ménagés dans l'épaulement 7 situés dans l'écrou de manière à visser la vis 8dans le trou taraudé 8b ménagé dans l'organe d'étanchéité 4a afin 25 de fixer ce dernier à l'écrou de manière à bloquer cet organe d'étanchéité en position dans l'écrou. La figure 7 montre une autre forme de réalisation d'une vis à billes conforme à la présente invention. Cette forme de réalisation diffère de la forme de réalisation précéden30 te en ce que les moyens axiaux de fixation 4 pour le dispositif déviateur 3 comportent une bague de retenue 4b fixée par exemple par soudage par points à chacune des extrémités ouvertes de l'écrou. Dans les formes de réalisation indiquées plus haut, 35 les moyens axiaux de fixation sont fixés à chacune des extré- o mités ouvertes de l'écrou. Les moyens axiaux de fixation respectifs et le dispositif déviateur peuvent être réalisés en des matériaux pouvant être soudés entre eux, par exemple par des métaux ou des résines synthétiques possédant la même qualité, et les moyens axiaux de fixation respectifs et le dispositif déviateur sont fixés de manière à se trouver dans une position relative fixe, grâce à des moyens appropriés comme par exemple un sertissage, un collage ou un soudage de la vis, de telle sorte que le dispositif déviateur et les moyens axiaux de fixation sont fixés simultanément côté écrou. REVENDICATIONS 1. Vis à billes, caractérisée en ce qu'elle comporte: - une tige filetée (1) comportant, sur son pour5 tour extérieur, une gorge hélicoïdale (la), dans laquelle circulentdes billes (5); - un écrou (2) comportant, sur son pourtour extérieur, une gorge hélicoïdale (2a), dans laquelle les billes circulent et qui correspond à la gorge (la) ménagée sur la ti10 ge filetée, cet écrou comportant une rainure axiale de montage (6), qui est ménagée dans sa surface périphérique intérieure et débouche dans au moins l'une des extrémités ouvertes de l'écrou, la rainure de montage (6) se rétrécissant depuis son fond en direction de son extrémité radiale ouverte: - un dispositif déviateur (3) monté dans la rainure de montage (6) ménagée dans l'écrou (2) et possédant une forme correspondant à celle de cette rainure de montage, et comportant des gorges (3a) de renvoi des billes, ménagées dans sa surface intérieure et servant à renvoyer les billes circu20 lant entre les gorges (la,2a) ménagées dans la tige filetée (1) et dans l'écrou (2), entre ces gorges de manière à former des passages sans fin de circulation pour les billes, les gorges (3a) de renvoi des billes, ménagées dans le dispositif déviateur (3), étant prévues en un nombre correspondant à celui 25 des passages sans fin de circulation; et - des moyens axiaux de fixation (4) fixés à une extrémité ouverte de l'écrou (2) et servant à fixer le dispositif déviateur (3). 2. Vis à billes selon la revendication 1, caracté30 risée en ce que les moyens axiaux de fixation (4) contiennent un den deux ou les deux organes d'étanchéité (4a), qui sont fixés aux extrémités respectives ouvertes de l'écrou (2). 3. Vis à billes selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens axiaux de fixation (4) comprennent 35 une bague de retenue fixée à l'une des deux ou aux deux ex- 10 trémités ouvertes de l'écrou (2). 4. Vis à billes selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif déviateur (3) est réalisé en une résine synthétique. 5. Vis à billes selon la revendication 1, caractérisée en ce que la rainure de montage (6) débouche, à chaque extrémité, dans l'extrémité ouverte correspondante de l'écrou (2) et débouche, à chaque extrémité, dans l'extrémité correspondante faisant partie des extrémités ouvertes de l'écrou (2), et que le dispositif déviateur (3) est fixé, à chaque extrémité, aux moyens axiaux de fixation (4) fixés à l'extrémité correspondante faisant partie des extrémités ouvertes de l'écrou (2).