Brevet FR2738603A1 — publié le 19970314

La présente invention concerne une glissière à billes destinée à être utilisée dans un appareillage utilisé dans des milieux extrêmes, par exemple l'espace cosmique ou le vide. On sait qu'il est difficile d'utiliser une huile ou une graisse pour la lubrification dans l'espace cosmique étant donné que celui-ci forme un milieu thermique vide. En conséquence, un système lubrifiant solide comprenant un lubrifiant solide tel que le bisulfure de molybdène (MoS2) est utilisé dans une glissière à billes dans divers mécanismes d'entraînement incorporés par exemple dans une station spatiale. Une glissière connue comporte un support cylindrique contenant des gorges de guidage de billes formant chacune une boucle fermée. Ces gorges de guidage sont réalisées dans la paroi du support, dans un organe conformé destiné à être placé dans la direction axiale du support. Un trou débouchant coopérant avec l'espace interne du support cylindrique et placé dans une direction axiale est formé dans une partie de chaque gorge de guidage de billes. Le support cylindrique est introduit dans un carter cylindrique externe. En outre, un élément d'âme est introduit afin qu'il soit mobile par rapport au support dans la direction axiale, dans le support, si bien que les billes placées dans le trou débouchant sont directement au contact de l'élément d'âme. Lorsque le carter externe est repoussé afin qu'il se déplace dans la direction axiale, les billes se déplacent le long de la gorge de guidage. Lorsqu'elles se déplacent le long du trou débouchant incorporé à la gorge de guidage, les billes peuvent glisser le long de l'organe d'âme afin que celui-ci puisse se déplacer linéairement le cas échéant. Dans le système lubrifiant solide classique destiné à une glissière à billes indiqué précédemment, un film lubrifiant solide est formé afin qu'il recouvre les surfaces de la gorge de guidage formée dans le support cylindrique, la partie de glissement de billes du carter externe et la surface des billes, par exemple par un procédé de pulvérisation cathodique, de dépôt ou de dépôt ionique. Dans une variante, un film lubrifiant solide peut être formé par revêtement. Dans ce cas, le lubrifiant formant le film déposé est transféré sur les billes. Dans le premier cas d'utilisation du procédé de pulvérisation cathodique, etc., le film lubrifiant solide peut être formé avec une épaisseur relativement faible, qui présente l'avantage de permettre la réduction de l'espace formé par le mouvement linéaire des billes entre la bille et la partie de glissement de billes. Cependant, la quantité absolue du film lubrifiant solide contribuant à la lubrification est faible dans ce système lubrifiant solide et pose un problème car la durée de la glissière est réduite. Dans le dernier cas du procédé de revêtement, le film lubrifiant solide est relativement épais. En conséquence, il a tendance à être facilement retiré par abrasion avec création d'un matériau en poudre accompagnant l'abrasion. Dans ce cas, un espace qui crée du jeu est formé et donne une courte durée de vie à la glissière. Comme décrit précédemment, la quantité absolue du film lubrifiant solide est insuffisante, ou un matériau en poudre accompagnant l'abrasion du film lubrifiant solide risque d'être créé, dans la glissière classique à billes, si bien que la glissière a une courte durée de vie. Naturellement, la glissière classique à billes ne donne pas satisfaction lorsqu'elle est utilisée dans des milieux très difficiles tels que l'espace cosmique dans lequel il est difficile de réaliser la maintenance et l'inspection de la glissière. En outre, lorsque la dimension de la glissière à billes est de l'ordre de quelques millimètres, le diamètre des billes est bien inférieur à 1 mm. I1 est donc difficile de réaliser un film lubrifiant solide d'épaisseur prédéterminée afin qu'il couvre la surface externe de la bille dans le système classique à lubrifiant solide. Les difficultés précitées que présentent les glissières à billes utilisées dans l'espace cosmique existent aussi dans le cas des glissières utilisées au sol sous vide. La présente invention a pour objet une glissière à billes de construction plus simple et de plus longue durée de vie qui favorise la miniaturisation de la glissière tout en permettant une lubrification de haute précision pendant une longue période. La présente invention concerne ainsi une glissière à billes qui comprend plusieurs billes métalliques ayant chacune une région poreuse formée sur une région de surface au moins, les billes pouvant tourner afin qu'elles glissent le long d'un élément fixe ou d'un élément mobile linéairement, un support formé d'un matériau métallique et ayant plusieurs gorges de guidage de billes réalisées à l'intérieur de manière que chacune des gorges de guidage forme une boucle fermée permettant aux billes de circuler le long de la gorge de guidage, les gorges étant disposées en face de l'élément fixe ou de l'élément mobile, un film lubrifiant solide étant réalisé afin qu'il recouvre au moins la surface interne de la gorge, et plusieurs billes étant logées dans chacune des gorges de guidage, et un carter externe formé d'un matériau métallique et dans lequel est introduit le support, un film lubrifiant solide étant formé afin qu'il recouvre les parties de glissement de billes tournées vers les gorges de guidage, le carter externe constituant l'autre des éléments fixes ou mobiles. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence au dessin annexé sur lequel la figure 1 est une coupe d'une glissière à billes dans un mode de réalisation de l'invention la figure 2 est une vue en perspective représentant la glissière à billes de la figure 1 à l'état démonté. Les figures 1 et 2 représentent collectivement une glissière à billes dans un mode de réalisation de l'invention. Comme l'indique la figure 1, la glissière comprend un support cylindrique 10 introduit dans un carter cylindrique externe 11. Le support 10 introduit dans le carter externe 11 est maintenu entre des anneaux 12a et 12b d'arrêt tels que représentés sur la figure 2. Plusieurs gorges 10a de guidage de billes formant chacune une boucle fermée sont réalisées à une distance prédéterminée les unes des autres dans la paroi du support 10. Un trou débouchant 10b coopérant avec l'espace interne du support 10 est formé dans une partie de chacune des gorges 10a de guidage comme indiqué sur la figure 2. Le support 10 est introduit dans le carter externe 11 de manière que les billes 13 logées dans la gorge 10a soient placées entre la gorge 10a et la surface interne du carter externe 11. En outre, un élément d'âme 14 est introduit afin qu'il soit mobile dans l'espace interne du support 10. Il faut noter que les billes 13 qui se déplacent le long du trou débouchant 10b dans la gorge 10a tournent et glissent le long de la surface externe de l'élément d'âme 14. Le support 10 et le carter externe 11 sont formés chacun d'un matériau métallique, par exemple d'acier pour palier, d'acier inoxydable, d'acier réfractaire, d'acier allié à outil ou d'acier rapide. Il faut noter qu'un film lubrifiant solide est formé afin qu'il recouvre au moins les surfaces internes de la gorge 10a de guidage du support 10 et au moins les parties de glissement de billes de la surface interne du carter externe 11. Le film lubrifiant solide est choisi dans le groupe qui comprend, par exemple, un film de bisulfure de molybdène (MoS2) réalisé par pulvérisation cathodique, un film d'or, un film d'argent, un film de plomb déposé par un dépôt ionique, et un film de bisulfure de molybdène formé par le procédé de revêtement. La bille 13 est aussi formée d'un matériau métallique, par exemple un acier pour palier, de l'acier inoxydable, de l'acier réfractaire, de l'acier allié à outil ou de l'acier rapide. Il faut noter qu'un traitement par un oxalate est appliqué à la surface de la bille 13 de manière que la région de surface de la bille 13 soit poreuse. En conséquence, un lubrifiant est transféré du film lubrifiant solide formé afin qu'il recouvre les surfaces de la gorge 10a et la surface interne du carter externe 11 à la région de surface poreuse de la bille 13 lorsque les billes circulent dans la gorge 10 de guidage qui forme une boucle fermée. Le carter externe cylindrique 11 est fixé à un corps mobile 15 qui peut se déplacer dans la direction axiale. D'autre part, l'élément d'âme 14 qui est fixe est introduit afin qu'il soit mobile dans le support 10. En conséquence, si le carter externe 11 est repoussé par le corps mobile 15 afin qu'il se déplace dans la direction axiale, les billes 13 placées dans la gorge 10a du support 10 circulent dans la gorge 10a en boucle fermée. Comme décrit précédemment, les billes 13 placées dans le trou débouchant 10b de la gorge 10a peuvent glisser le long de la surface externe de l'élément 14 d'âme et dans la direction axiale de cette surface alors que les billes 13 circulent dans la gorge 10a. De même, les billes 13 placées dans une autre région de la gorge 10a peuvent glisser le long de la surface interne du carter externe 11 pendant la circulation des billes 13 dans la gorge 10a, comme l'indique la figure 1. En conséquence, le lubrifiant du film lubrifiant solide destiné à recouvrir les surfaces internes des gorges 10a de guidage et la surface interne du carter externe 11, est transféré aux régions poreuses de surface des billes 13. Simultanément, le support 10 et le carter externe 11 sont déplacés linéairement avec les billes 13 le long de l'élément d'âme 14.En conséquence, le corps mobile 15 fixé au carter externe 11 est guidé en direction axiale. Sous une autre forme, le support 10 et le carter externe 11 incorporés à la glissière selon l'invention sont formés chacun d'un matériau métallique. En outre, un film lubrifiant solide est formé afin qu'il recouvre les surfaces internes des gorges de guidage 10a formées dans le support 10 et recouvre sélectivement la surface interne du carter externe 11. En outre, un traitement par un oxalate est appliqué à la surface de la bille 13 d'un matériau métallique afin que la région de surface de la bille 13 soit poreuse. La construction particulière permet le déplacement des billes 13 le long de la gorge 10a formée dans le support 10. I1 faut noter que, lors du déplacement de la bille 13, la région poreuse de surface de la bille 13 est mise au contact du film lubrifiant solide qui recouvre la surface de la gorge 10a et du film lubrifiant solide qui recouvre sélectivement la surface interne du carter externe 11, si bien que le lubrifiant formant le film lubrifiant solide est transféré à la région de surface de la bille 13. En conséquence, il est possible de réduire l'épaisseur du film lubrifiant solide formé initialement et il est donc possible de réduire l'espace formé par abrasion du film lubrifiant solide entre les organes de la glissière à billes. En outre, il est possible d'obtenir une lubrification de précision élevée qui permet une réduction de la quantité de matière en poudre accompagnant l'abrasion.Naturellement, la glissière à billes peut fonctionner avec une grande précision pendant une longue période si bien que la glissière a une longue durée de vie. Il faut aussi noter que des glissières de l'ordre de quelques millimètres sont fortement recherchées par exemple dans le domaine des programmes de développement spatial. Dans ce cas, la bille 13 doit avoir un diamètre inférieur à 1 mm. Cependant, la présente invention permet la fabrication de billes 13 de dimensions aussi petites avec une précision élevée. En conséquence, la présente invention permet la miniaturisation de la glissière à billes sans difficulté. La présente invention peut s'appliquer à des glissières à billes de divers types, par exemple du type à espace réglable et du type ouvert, avec pratiquement les mêmes résultats. En outre, dans le mode de réalisation représenté sur le dessin, un traitement par un oxalate est appliqué à la bille 13 de manière que sa région de surface soit poreuse. Il est aussi possible d'appliquer un traitement de phosphate ou de nitrate pour la formation d'un film de phosphate ou de nitrate destiné à recouvrir la surface de la bille 13. En outre, des traitements supplémentaires peuvent être appliqués à la bille 13 de manière que la région de surface de la bille 13 soit poreuse. Dans le mode de réalisation illustré par les dessins annexés, le carter externe 11 est déplacé dans la direction axiale, l'élément d'âme 14 étant maintenu fixe. Cependant, il est aussi possible que l'élément d'âme 14 soit mobile dans la direction axiale, le carter externe 11 restant fixe. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux glissières qui viennent d'être décrites uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Glissière à billes, comprenant un support (10) ayant plusieurs gorges (10a) de guidage de billes formées de manière que chacune des gorges (10a) de guidage forme une boucle fermée permettant à plusieurs billes (13) logées dans la gorge de circuler en direction axiale le long de la gorge (10a) au contact d'un élément fixe ou d'un élément mobile, et un carter externe (11) constituant l'élément mobile ou l'élément fixe respectivement et dans lequel est introduit le support (10), dans laquelle l'élément mobile est guidé par rapport à l'élément fixe lors de la circulation des billes (13) le long de la gorge (10a) de guidage, caractérisée en ce que le support (10) et le carter externe (11) sont formés chacun d'un matériau métallique, un film lubrifiant solide est formé afin qu'il recouvre la surface interne de la gorge (10a) de guidage du support (10) et au moins la région de la surface interne du carter externe (11) qui est mise au contact des billes (13), et la région de surface au moins de la bille (13), qui est formée d'un matériau métallique, est rendue poreuse. 2. Glissière selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un film d'oxalate est formé afin qu'il recouvre la surface de la bille (13) et forme ladite région poreuse de surface. 3. Glissière selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un film de phosphate est formé afin qu'il recouvre la surface de la bille (13) et donne la région poreuse de surface. 4. Glissière selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un film de nitrate est formé afin qu'il recouvre la surface de la bille (13) et donne la région poreuse de surface.