Brevet FR2700371A3 — publié le 19940713

FR 2700371 A3 19940713 FR 9400204 A 19940111 Glissière de coulissement rectiligne à éléments rotatifs, pour accouplement en translation, ou analogue La présente invention concerne une glissière de coulissement rectiligne à éléments rotatifs, pour accouplement en translation, ou analogue. Les glissières classiques de coulissement rectiligne ou analogues, qui sont actuellement produites et réalisées prévoient en général l'utilisation d'au moins deux éléments profilés en acier trempé et éventuellement rectifiés, au moins à l'endroit des plans d'appui et des sièges obtenus par évidement qui servent de chemins pour les billes ou les rouleaux en acier, ceci afin d'avoir ou d'obtenir la du- reté nécessaire aux pressions spécifiques élevées que les billes ou les rouleaux, eux aussi en acier trempé, exercent sur lesdits sièges. Bien qu'en raison de la nature de la matière les constituant, les éléments profilés, qui se font face et sont emboîtés l'un dans l'autre, offrent une capacité de charge qui est élevée, il requièrent en revanche la présence constante de graisse ou d'huile pour leur lubrification, sous peine de voir apparaître des problèmes de coulissement. Des glissières de coulissement rectiligne comportant de tels éléments profi- lés présentent par ailleurs l'inconvénient d'être l'objet de bruits élevés en raison de leur nature et de la structure des parties les constituant. En outre, bien qu'on puisse prévoir des éléments ayant pour but de mainte- nir propres de toute impureté éventuelle les chemins ou sièges de coulissement avant que se produise le contact avec les billes, de telles glissières présentent des problèmes et des limitations de durée dans des milieux ambiants qui ne sont pas particulièrement nettoyés. Par ailleurs, les susdites glissières de coulissement rectiligne présentent un coût important lié aux traitements des différentes parties constitutives, dont les moindres ne sont pas les billes, et elles comportent aussi certains problèmes liés au poids propre des parties en acier. La présente invention a pour but de réaliser des glissières de coulissement rectiligne à éléments rotatifs, pour accouplements en translation, ou analogues, qui permettent de résoudre toute la série des problèmes exposés précédemment. Un autre but est de réaliser des glissières de coulissement rectiligne ayant un coût extrêmement réduit, tout en présentant un caractère extrêmement silen- cieux et une extrême légèreté. Conformément à la présente invention, ces buts sont atteints en réalisant une glissière de coulissement rectiligne à éléments rotatifs, pour accouplement en translation, ou analogue, constituée de deux éléments profilés agencés de façon à pouvoir être emboîtés l'un dans l'autre moyennant l'interposition d'éléments rota- tifs, l'un et l'autre des éléments profilés présentant des sièges destinés à loger au moins partiellement les éléments rotatifs qui sont maintenus par un élément inter- médiaire formant cage, caractérisée en ce que les éléments profilés présentent au moins une surface traitée par anodisation dure profonde, ces surfaces se faisant face, et en ce que les éléments rotatifs sont réalisés en matière plastique Les élé- ments profilés sont réalisés en alliage léger et obtenus par extrusion. Les caractéristiques et les avantages des glissières de coulissement conformes à la présente invention ressortent mieux de la description qui suit, pré- sentée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins schématiques annexés dont: la figure 1 est une vue en plan, de dessus, d'une glissière de coulissement rectiligne conforme à la présente invention, la figure 2 est une vue en coupe transversale de la glissière de coulissement rectiligne de la figure 1 et la figure 3 est une vue en coupe transversale d'un second exemple de réali- sation d'une glissière de coulissement rectiligne conforme à la présente invention. La figure 1 représente d'une manière générale une glissière de coulisse- ment rectiligne à éléments rotatifs, pour accouplement en translation, ou analogue, qui est conforme à la présente invention et qui est désignée dans son ensemble par le repère 11 et est essentiellement constituée de deux éléments profilés 12 et 13 agencés de façon à pouvoir être emboîtés l'un dans l'autre moyennant l'interposition d'éléments rotatifs 14, tels que des sphères. Les éléments profilés intérieur 12 et extérieur 13 sont par exemple réalisés en alliage léger et par extrusion de précision, leurs surfaces 15 et 16 qui se font face, ou surfaces de glissement des éléments rotatifs 14, étant durcies en profon- deur (de 50 à 100 micromètres) par traitement d'anodisation dure profonde. L'élément profilé intérieur présente une forme prismatique allongée, tandis que l'élément profilé extérieur présente une section en C aplati qui entoure partielle- ment le premier élément intérieur 12. Sur leurs surfaces latérales 15 et 16 qui se font face, les deux éléments profi- lés 12 et 13 sont pourvus d'évidements longitudinaux 17 et 18 qui servent de che- mins ou sièges et sont aptes à loger et à guider au moins partiellement les élé- ments rotatifs 14 destinés au coulissement relatif des parties Aussi bien dans le corps du premier élément profilé intérieur 12 que dans celui de l'élément profilé extérieur 13, il est réalisé, suivant une direction parallèle à celle des surfaces laté- raies 15 et 16, des trous traversants 19 servant au logement des organes de fixa- tion des éléments profilés et/ou d'organes accessoires, non représentés, qui sont portés et transportés par ces éléments profilés. Dans une zone intermédiaire entre les éléments profilés 12 et 13, ou entre les surfaces 15 et 16 se faisant face, il est disposé un élément intermédiaire 20 formant cage De cette manière, les éléments rotatifs sont retenus dans leur posi- tion relative correcte, ainsi que vis-à-vis des évidements longitudinaux 17 et 18 qui se font face, et le mouvement relatif de coulissement entre les deux éléments profi- lés intérieur 12 et extérieur 13 est rendu possible. En fonction des paramètres géométriques du système choisi à l'avance, les billes 14 sont réalisées, conformément à l'invention, en des matières plastiques telles que par exemple le polyamide 66, éventuellement d'un type comportant une charge, de fibres de verre ou de fibres de carbone, et/ou comportant une addition de disulfure de molybdène D'autres matières pouvant constituer les corps rotatifs 1 o peuvent également être des polyacétates, polypropylènes, polytétrafluoroéthy- lènes, polyuréthannes, polyamides et imides. La figure 3 représente un second exemple de réalisation de glissière de coulissement rectiligne conforme à l'invention dans lequel, outre les éléments profi- lés 12 et 13, il est prévu un troisième élément profilé 22 Dans cet exemple de réa- lisation, les deux éléments profilés 13 et 22 ont l'un et l'autre une section transver- sale en C, mais les dimensions de l'un 13 étant supérieures à celles de l'autre 22, de telle façon que l'élément intérieur 22 puisse être contenu dans l'élément exté- rieur 13. Le troisième élément profilé 22 présente lui aussi des surfaces latérales op- posées 23 et 24 durcies en profondeur (de 50 à 100 micromètres) au moyen d'un traitement d'anodisation dure profonde En outre, sur ses surfaces latérales 23 et 24, il est pourvu d'évidements longitudinaux 25 et 26 qui servent de chemins ou sièges et sont aptes à loger et à guider au moins partiellement, en coopération avec les évidements 17 et 18, deux groupes d'éléments rotatifs 14 L'élément pro- filé intérieur 12 prismatique a des dimensions inférieures à celles de la première réalisation et doit être contenu à l'intérieur de l'élément profilé 22. Dans une zone intermédiaire entre les éléments profilés 12 et 22, ainsi que 22 et 13, ou entre les surfaces 15 et 24, ainsi que 16 et 23, qui se font face, il est disposé deux éléments intermédiaires 20 formant cage De cette manière, les élé- ments rotatifs 14 sont retenus dans leur position relative correcte, ainsi que vis-à- vis des évidements longitudinaux respectivement 18 et 26 ou 17 et 25 qui se font face et le mouvement relatif de coulissement soit entre l'élément profilé intérieur 12 et l'élément profilé intermédiaire 22, soit entre l'élément profilé intermédiaire 22 et l'élément profilé extérieur 13 se trouve rendu possible. Dans cette réalisation, on obtient des glissières télescopiques particulière- ment simples en ce qui concerne la structure et avantageuses en ce qui concerne les coûts de fabrication et d'entretien. Dans une variante de réalisation des exemples représentés, il peut être prévu, en tant qu'élément de sécurité en cas de forte surcharge et afin d'éviter que le chariot sorte du rail dans le sens transversal, d'introduire quelques billes en acier entre les billes en matière plastique 14. Le fonctionnement de la glissière de coulissement rectiligne conforme à la présente invention, dans l'un quelconque des exemples de réalisation décrits ci- dessus, se comprend facilement et est assimilable à celui de n'importe quel guide de coulissement rectiligne déjà connu. En fait, les surfaces traitées par anodisation dure profonde ont des qualités qui peuvent produire d'importants avantages d'application. Par exemple, dans l'utilisation de ces glissières dans des installations de soudage, étant donné que la matière constituant la couche superficielle due au traitement a un point de fusion égal à 2 000 O C, cette couche est en mesure de constituer un écran thermique vis-à-vis des transferts thermiques instantanés, ainsi que cela peut se produire quand l'élément profilé est frappé par des jets incandes- cents de soudure. En fait, grâce à la structure conforme à la présente invention, les jets de sou- dure s'éteignent et tombent sans endommager l'élément profilé. Par ailleurs, le susdit traitement constitue un excellent isolant électrique, même en présence de courants à haute tension ( 1 500 volts). En outre, étant donné que ce traitement offre une excellente résistance aux agents chimiques et est absolument inaltérable en présence d'eau, il en résulte que la glissière proposée présente, en ce qui concerne son utilité, une importance notable qu'il n'est pas possible d'obtenir avec d'autres solutions techniques dans tous les cas o le système mécanique ne peut pas être isolé de l'atmosphère de travail nocive. Une solution standard qu'on peut imaginer pour la glissière prévoit l'emploi direct d'un produit extrudé de précision, ou bien avec des tolérances sur les di- mensions qui sont de l'ordre de quelques dixièmes et des tolérances sur les dé- formations angulaires qui peuvent atteindre des valeurs voisines d'un millimètre par mètre linéaire de longueur du rail. Dans certains cas, de telles précisions n'atteignent pas les niveaux requis Il est alors prévu d'autres dispositions visant à améliorer la précision. Une première disposition consiste à soumettre la glissière à une opération d'écrouissage sur les chemins de glissement des billes et/ou des rouleaux et sur la base d'appui, ce qui permet d'obtenir des tolérances sur la section qui appartien- nent à la classe ISO h 9 Cette opération est bien entendu effectuée pendant le traitement de durcissement superficiel. Une seconde disposition consiste à pratiquer sur l'élément profilé un traite- ment de laminage permettant d'obtenir des tolérances sur la section qui appartien- nent à la classe ISO h 7, cette opération étant aussi effectuée avant le traitement de durcissement superficiel. Une troisième disposition consiste à rectifier les chemins de glissement d'un élément profilé, bénéficiant d'une des deux dispositions techniques précédemment exposées, de façon à obtenir une précision correspondant aux classes ISO h 7 à h 4 Cette opération est effectuée en revanche après le traitement de durcissement. En ce qui concerne la matière plastique des billes, on doit remarquer qu'elle constitue un isolant électrique valable Il en résulte un système de coulissement of- frant un grand intérêt et avantageux dans les cas o des courants parasites éven- tuels pourraient provoquer des endommagements des installations. Ainsi qu'il a été indiqué, les billes ou éventuellement les rouleaux peuvent être réalisés avec la forme et dans la matière qui sont appropriées pour l'application particulière à laquelle le groupe de coulissement conforme à l'invention est destiné. Le choix de la matière convenant le mieux est effectué en fonction des conditions de travail, des charges appliquées, de la vitesse de translation, des agents corrosifs et de la température de fonctionnement, conditions auxquelles la glissière de coulissement est soumise. Au moyen d'une glissière de coulissement rectiligne conforme à la présente invention, on peut mettre en évidence le niveau élevé du produit sur le plan de l'innovation, ce niveau étant dû aux particularités technologiques des matières et aux procédés ultérieurs d'élaboration du produit, les solutions techniques considé- rées étant absolument inhabituelles dans le domaine des produits manufacturés présents sur le marché et, bien que permettant d'obtenir un aspect géométrique analogue, tirant partie des divers moyens techniques d'élaboration qui sont tous classiques et largement connus. La présentation d'une telle innovation ouvre des possibilités d'application qui se sont jusqu'à ce jour avérées irréalisables. Un autre avantage d'une grande importance réside dans l'économie, faite sur les coûts de fabrication des machines, que l'on peut obtenir en utilisant les pré- sentes glissières, dans tous les cas o, pour des questions de coût, on ne peut pas envisager d'utiliser des produits classiques. Le caractère silencieux et la capacité d'amortissement des vibrations qui sont offerts par le présent système peuvent être déterminants pour le choix et peu- vent dans certains cas être considérés comme indispensables. On peut par exemple citer l'application de glissières de coulissement recti- ligne conformes à la présente invention à des sièges de véhicules automobiles. Dans cette application, surtout dans les cas o le coulissement des sièges est commandé par des servomoteurs, on obtient un couple de cisaillement qui est très limité ou une valeur de frottement au départ qui est basse La combinaison, conforme à l'invention, des éléments profilés en alliage léger à anodisation dure profonde et des billes en matière plastique permet d'obtenir d'excellents résultats en ce qui concerne ce qui précède. Ainsi qu'il a été précédemment indiqué, pour assurer une fixation sûre entre l'élément profilé fixé au corps du véhicule et l'élément profilé complémentaire fixé au siège, même dans le cas de fortes sollicitations telles que par exemple des chocs en cas d'accident, il peut être conseillé d'insérer quelques billes en acier En fait, pour garantir la fixation même en présence de fortes sollicitations de sépara- tion entre les parties, on insère des billes en acier ou, en tout état de cause, des lo corps métalliques ayant une forme géométrique et des dimensions adaptées Ces corps métalliques ne subissent pas les déformations des billes en matière plas- tique, ce qui évite le risque d'échappement de la glissière dans le sens transversal à sa longueur. De préférence, les billes et/ou les corps métalliques ont des tolérances di- mensionnelles telles qu'ils ne réalisent pas simultanément le contact sur les deux éléments de glissière, sauf après que se soit réalisée la déformation des billes en matière plastique à la suite d'une sollicitation violente. On constatera ci-après qu'il existe de nombreuses possibilités d'utilisation des glissières de coulissement rectiligne ayant les caractéristiques de l'invention. Elles ne sont par ailleurs pas supposées limitatives de leur utilisation. Une glissière de coulissement rectiligne conforme à la présente invention peut avantageusement être utilisée aussi s'il y a: nécessité de disposer de solutions moins onéreuses, exigence d'un fonctionnement silencieux, nécessité de résister à des agents polluants, sans par ailleurs devoir dispo- ser de systèmes de protection, faire fonctionner le produit en présence d'eau ou de solutions chimique- ment agressives, opportunité de disposer d'un produit à capacité de charge limitée, mais économique d'une manière adéquate, ceci pour les installations dans lesquelles un tel type de glissière à coulissement est fonctionnel, mais dans lequel les réali- sations classiques en acier s'avèrent extrêmement robustes et précises, mais trop onéreuses, nécessité d'une légèreté absolue, but qui peut être atteint d'une manière sûre avec les rails et avec les cages de guidage des billes qui sont en alliage léger, dans des cas o la présence d'un lubrifiant quelconque n'est absolument pas tolérée et o il est par conséquent exigé un système autolubrifiant par la nature même des matières, ainsi que cela est le cas des matières plastiques au contact de la surface durcie au moyen du traitement spécial d'anodisation dure profonde. REVENDICATIONS 1 Glissière de coulissement rectiligne à éléments rotatifs, pour accouple- ment en translation, ou analogue, constituée de deux éléments profilés ( 12, 13; 22) agencés de façon à pouvoir être emboîtés l'un dans l'autre moyennant l'interposition d'éléments rotatifs ( 14), l'un et l'autre des éléments profilés ( 12, 13; 22) présentant des sièges ( 17, 18; 25, 26) destinés à loger au moins partiellement les éléments rotatifs ( 14) qui sont maintenus par un élément intermédiaire ( 20) for- mant cage, caractérisée en ce que les éléments profilés ( 12, 13; 22) sont réalisés en un alliage léger et présentent au moins une surface ( 15, 16; 23, 24) traitée par anodisation dure profonde, ces surfaces se faisant face, et en ce que les éléments rotatifs ( 14) sont réalisés en matière plastique. 2 Glissière de coulissement rectiligne suivant la revendication 1, caractéri- sée en ce que les éléments profilés ( 12,13; 22) sont réalisés par extrusion. 3 Glissière de coulissement rectiligne suivant la revendication 1, caractéri- sée en ce que l'un ( 13), extérieur, des éléments profilés a une section transversale en C aplati qui entoure partiellement l'autre élément profilé ( 12), intérieur. 4 Glissière de coulissement rectiligne suivant la revendication 3, caractéri- sée en ce qu'il est prévu au moins un second élément profilé ( 22), intermédiaire, ayant une section transversale en C aplati qui entoure partiellement l'autre élément profilé ( 12), intérieur, et qui est entouré par le premier élément profilé ( 13), exté- rieur. Glissière de coulissement rectiligne suivant la revendication 1, caractéri- sée en ce que les éléments rotatifs ( 14) sont des billes. 6 Glissière de coulissement rectiligne suivant la revendication 1, caractéri- sée en ce que les éléments rotatifs ( 14) sont des rouleaux. 7 Glissière de coulissement rectiligne suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 6, caractérisée en ce que, sur lesdites surfaces ( 15, 16; 23, 24) des éléments profilés qui se font face, il est ménagé des chemins ( 17, 18; 25, 26) de glissement des éléments rotatifs ( 14) qui sont complémentaires entre eux. 8 Glissière de coulissement rectiligne suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisée en ce que les éléments rotatifs ( 14) sont réali- sés en matière plastique présentant une charge de fibres de verre ou de fibres de carbone et/ou comportant une addition de disulfure de molybdène. 9 Glissière de coulissement rectiligne suivant la revendication 1, caractéri- sée en ce que les éléments profilés ( 12,13) présentent des trous de fixation ( 19).