Brevet FR2759432A1 — publié le 19980814

ROULEMENT A BILLES POUR MOUVEMENTS LONGITUDINAUX ET SON PROCEDE DE FABRICATION La présente invention se rapporte à un roulement à billes pour mouvements longitudinaux le long d'un arbre ou douille à billes ainsi qu'à un procédé de fabrication d'un tel roulement à billes. Un tel roulement à billes pour mouvements longitudinaux ou douille à billes est connu par exemple par le document DE-A-40 15 124. Ce roulement comprend une cage destinée à être fixée dans l'alésage d'un logement, laquelle cage présente une surface intérieure destinée à entourer l'arbre au moins partiellement, des pistes de guidage axiales pour des billes portantes roulant entre un élément de piste radialement extérieur et l'arbre, et des pistes de retour axiales pour des billes non portantes. Le roulement comprend, en outre, des couvercles fixés aux extrémités de la cage et présentant des pistes de renvoi reliant respectivement une piste de guidage et une piste de retour à leurs extrémités. Le roulement comprend par ailleurs des billes guidées en une rangée sans fin dans lesdites pistes. Les pistes de guidage et les pistes de retour présentent une fente ouverte en direction de l'arbre, s'étendant le long desdites pistes, fente qui, dans sa partie radialement intérieure, présente une largeur quelque peu inférieure au diamètre des billes. Ces pistes présentent, par ailleurs, des parois de guidage latérales ayant un profil transversal essentiellement en segment de cercle, entourant les billes partiellement, les centres de ces profils étant situés sur un cylindre commun concentrique à l'axe central de l'arbre. Suivant ce mode de réalisation connu, l'élément de piste radialement extérieur est constitué par une plaque de piste munie de saillies latérales qui sont encliquetées dans des évidements correspondants de la cage. Les parois de guidage des pistes de guidage et des pistes de retour sont adaptées aux billes, aussi bien les pistes de guidage que les pistes de retour présentant une fente ouverte en direction de l'arbre. Les pistes de guidage sont recouvertes radialement vers l'extérieur par les plaques de roulement et les pistes de retour sont recouvertes radialement vers l'extérieur par l'enveloppe extérieure de la cage. La cage présente, dans la zone des pistes de guidage et dans la zone des pistes de retour, des sections différentes, c'est-à-dire des accumulations ou concentra- tions différentes de matière, ce qui entraîne des déformations lors de la fabrication de la cage par moulage par injection en matière plastique. Par ailleurs, il est nécessaire de définir d'avance la localisation des pistes de guidage et des pistes de retour sur la périphérie. Cela signifie que pour obtenir des agencements différents des pistes de guidage et des pistes de retour, il est nécessaire de fabriquer des cages différentes, même si elles présentent les mêmes dimensions. Il en résulte un accroissement des coûts d'outillage, de stockage, etc. Le but de la présente invention est de fournir un roulement à billes pour mouvements longitudinaux dont l'élément principal, à savoir la cage, puisse être fabriqué de façon rationnelle à l'aide d'outils simples et qui offre la possibilité de produire, avec la même cage de base, différentes variantes de roulements avec des agencements différents des rangées de billes portantes sur la périphérie. Ce but est atteint, selon l'invention, par le fait que les parois de guidage latérales aussi bien des pistes de guidage que des pistes de retour de la cage présentent le même profil et comportent des rainures axiales ou analogues dans la zone radialement extérieure. De cette manière, il est possible de produire une cage qui, après l'opération d'injection dans un outil par exemple à démoulage axial, présente les mêmes profils au niveau de toutes les pistes axiales et au niveau des entretoises ou barrettes entre les pistes. Au départ, toutes les pistes dans la cage sont obturées radialement vers l'extérieur. Selon l'agencement désiré des pistes de guidage sur la périphérie, les parois extérieures de la cage sont rompues dans la zone des pistes de guidage désirées, c'est-à-dire munies d'ouvertures radiales dans lesquelles sont rapportés des éléments de piste de roulement. Ces éléments de piste de roulement présentent des saillies axiales dépassant latéralement et engagées dans des rainures des parois de guidage de la cage, pour fixer ainsi radialement les éléments de piste de roulement. Les ouvertures radiales peuvent être munies dans la direction longitudinale de bords rectilignes. Il est cependant possible également de prévoir dans la direction longitudinale des sections de largeurs différentes. Les éléments de piste de roulement peuvent être réalisés en conséquence. Les saillies des éléments de piste de roulement peuvent s'étendre sur une partie seulement de la longueur de ces éléments et ne s'engager que dans des zones déterminées dans les rainures de la cage. Afin que ces ouvertures puissent être produites aisément, la cage est munie, suivant d'autres caracté- ristiques de l'invention, dans son enveloppe extérieure, d'emplacements de rupture s'étendant, au moins en partie, axialement dans la zone des rainures s'étendant axialement. De façon analogue, il est possible de prévoir également dans la zone des faces frontales axiales des éléments de piste de roulement à monter ultérieurement, des emplacements de rupture s'étendant dans la direction circonférentielle. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention, les parois de guidage latérales aussi bien des pistes de guidage que des pistes de retour peuvent être réalisées, soit sur toute la hauteur en arc de cercle de manière à entourer les billes, soit uniquement dans la zone située à l'intérieur du diamètre primitif en arc de cercle et à l'extérieur dudit diamètre sous une forme rectiligne. Ainsi, les billes sont, en direction radiale, librement mobiles à l'intérieur de certaines limites radialement vers l'extérieur. Afin d'obtenir un maintien radial parfait des éléments de piste de roulement, les rainures s'étendant axialement dans les parois de guidage latérales sont, suivant une autre caractéristique de l'invention, réalisées avec une profondeur supérieure au demi-diamètre des billes. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention, la cage est munie, dans sa partie ou enveloppe extérieure, dans la zone des pistes de guidage et de retour, de rainures ou dépressions analogues s'étendant axialement et ménagées radialement de l'extérieur, par exemple avec un profil transversal en segment de cercle. Ces rainures affaiblissent d'une part la cage dans la zone desdites pistes, c'est-à-dire facilitent la rupture pour la réalisation des ouvertures dans la zone des pistes de guidage; d'autre part, les rainures se trouvant dans la zone des pistes de retour peuvent servir de surfaces de contact pour une touche ou un détecteur analogue pour la recherche automatique des ouvertures et pour l'orientation sur des ouvertures à travers lesquelles les billes peuvent être introduites dans les différents circuits à billes. Suivant le procédé conforme à l'invention, on fabrique d'abord une ébauche de cage sur laquelle toutes les pistes de guidage et de retour s'étendant axialement, réparties sur la circonférence, sont réalisées avec un même profil et sont fermées radialement vers l'extérieur, et selon l'agencement désiré des pistes de guidage, on pratique ensuite dans la cage, par enlèvement des fermetures radiales, les ouvertures servant à recevoir les éléments rapportés de piste de roulement, après quoi on assemble les parties du roulement à billes. Suivant une autre caractéristique de l'invention, il est également possible de réaliser au moins partiellement, lors de la fabrication de l'ébauche de cage, les ouvertures servant à recevoir les éléments de piste de roulement. En d'autres termes, on fabrique d'abord une ébauche de cage sur laquelle toutes les pistes de guidage et de retour s'étendant axialement, réparties sur la circonférence, sont réalisées avec un même profil et sont, soit toutes fermées radialement vers l'extérieur, soit, en partie au moins, réalisées avec des ouvertures servant à recevoir les éléments rapportés de piste de roulement. Ensuite, selon l'agencement désiré des pistes de guidage, on produit soit toutes les ouvertures servant à recevoir les éléments de piste de roulement, soit éventuellement la partie encore manquante des ouvertures, par suppression des fermetures radiales correspondantes, après quoi on assemble les parties du roulement à billes. Comme déjà mentionné, la présente invention offre la possibilité d'utiliser la même cage de base pour différentes variantes d'exécution, par exemple en cas de répartitions différentes des pistes de guidage avec billes porteuses sur la circonférence. Les couvercles fixés aux extrémités de la cage et présentant les pistes de renvoi reliant respectivement entre elles une piste de guidage et une piste de retour peuvent également être réalisées de la même manière pour toutes les variantes possibles. En d'autres termes, il suffit également de disposer d'une exécution des couvercles pour les deux côtés du roulement. Des joints d'étanchéité peuvent être montés par encliquetage dans ces couvercles. En se référant aux dessins annexés, on va décrire ci-après plus en détail un exemple de réalisation de l'invention; sur les dessins: la figure 1 est une coupe transversale d'un roulement à billes conforme à l'invention, montrant dans la moitié supérieure la situation après la réalisation par rupture des ouvertures pour les éléments de pistes de roulement et dans la moitié inférieure la situation avant la réalisation de ces ouvertures; la figure 2 est une coupe longitudinale suivant A-A de la figure 1, d'un roulement à billes conforme à l'invention pour mouvements longitudinaux. Le roulement à billes pour mouvements longitudinaux, ou douille à billes, tel qu'illustré comprend une cage 1 en forme de manchon dont la surface intérieure entoure complètement un arbre cylindrique 2. A chacune extrémité de la cage 1 est fixé un couvercle annulaire 3 monté respectivement dans l'alésage cylindrique 4 d'un tronçon d'extrémité 5 de la cage 1 (figure 2). La cage 1 comporte des pistes de guidage axiales 6 pour des billes 7 porteuses et des pistes de retour axiales 8 pour des billes non porteuses 9. La cage 1 et ses deux couvercles 3 sont constitués par un élastomère coulable ou injectable et sont réalisés par moulage par injection dans un moule (non représenté). Le moule de la cage peut, de façon connue en soi, comporter des coulisseaux ou tiroirs axiaux pour le formage des pistes de guidage 6 et des pistes de retour 8. Dans l'exemple représenté, la cage 1 comporte, sur sa périphérie, en alternance une piste de guidage 6 et une piste de retour 8. Tel que cela apparaît sur la moitié inférieure de la figure 1, les parois de guidage latérales et 11 aussi bien des pistes de guidage 6 que des pistes de retour 8 présentent le même profil transversal, & savoir, sur toute la hauteur, un profil en arc de cercle entourant les billes 7 et 9. En outre, des rainures axiales 12 et 13 sont prévues dans la zone radialement extérieure des parois de guidage latérales 10 et 11, rainures dont la profondeur est supérieure au demi-diamètre des billes, de manière que les rainures s'étendent latéralement au-delà des billes 7 et 9. Sur la moitié supérieure de la figure 1, la cage 1 comporte, dans sa partie ou enveloppe extérieure 14, des ouvertures radiales 15 dans la zone des pistes de guidage 6. Ces ouvertures 15 sont produites après le moulage par injection de la cage 1, des emplacements de rupture non représentés prévus le long des bords des ouvertures 15 facilitant l'enlèvement par rupture. Les ouvertures 15 sont recouvertes ou obturées vers l'extérieur par des éléments de piste de roulement 16 en acier ou analogue qui portent sur le côté intérieur la piste de roulement 18 pour les billes 7 porteuses. Chaque élément de piste de roulement 16 est muni de saillies latérales 18 qui pénètrent dans les rainures 12 des parois de guidage latérales 10 des pistes de guidage 6 et maintiennent ainsi les éléments de piste de roulement 16 de façon imperdable. Les deux couvercles 3 présentent, sur leur côté intérieur, des pistes de renvoi 17 demi-circulaires réparties sur la circonférence. Chaque piste de renvoi 19 relie respectivement une extrémité d'une piste de guidage 6 & une extrémité de la piste de retour 8 voisine. La cage i comporte, aussi bien dans la zone des pistes de guidage 6 que dans la zone des pistes de retour 8, respectivement une fente 20, 21 s'étendant axialement et ouverte vers l'arbre 2. Les couvercles 3 comportent également une fente 22 demi-circulaire dans la zone des pistes de renvoi 19. Une piste de guidage 6, une piste de retour 8 et deux pistes de renvoi 19 axialement opposées forment respectivement une piste fermée (circuit) dans laquelle se trouve une rangée sans fin de billes 7 et 9. Lors du mouvement de translation axiale en va-et- vient de l'arbre 2, les billes 7 roulent entre la piste de roulement 17 des éléments de piste de roulement 16 et la surface cylindrique de l'arbre 2 et transmettent ainsi les charges radiales de l'arbre 2 par l'élément de piste de roulement 16 à l'alésage d'un logement non représenté, dans lequel le roulement à billes est monté. Les billes 7 porteuses parviennent de la zone de charge, c'est-à-dire des pistes de guidage 6, par les pistes de renvoi 19, dans les pistes de retour 8, c'est-à-dire dans les zones sans charge, et reviennent de là en tant que billes non porteuses 9, par les pistes de renvoi 19, aux pistes de guidage 6. Sur la figure 2, on a représenté deux modes de réalisation des couvercles 3. Chacun des couvercles 3 est monté par sa surface extérieure 23 dans la surface d'alésage 4 du tronçon d'extrémité 5 de la cage 1. Sur le côté gauche de la figure 2, aucun joint particulier n'a été prévu. L'alésage 24 du couvercle 3 est d'un diamètre légèrement supérieur au diamètre de l'arbre 2 et délimite une fente annulaire 25 avec la surface extérieure de l'arbre 2. Sur le côté de droite de la figure 2, le couvercle 3 est muni d'un joint d'étanchéité 26 avec deux lèvres 27 et 28 appliquées sous précontrainte sur la surface extérieure de l'arbre 2. Sur la moitié inférieure de la figure 1, on a représenté une variante de réalisation & l'endroit référencé X. La cage 1 est ici munie, dans sa partie extérieure, dans la zone de la piste de retour 8, d'une rainure 29 s'étendant axialement, ménagée radialement de l'extérieur dans la cage avec un profil transversal en segment de cercle. Une touche ou un palpeur analogue peut pénétrer dans cette rainure 29 en vue de l'alignement automatique de la cage 1 dans une position dans laquelle les billes 7, 9 peuvent être introduites dans le roulement. REVENDICATIONS 1. Roulement à billes pour mouvements longitudinaux le long d'un arbre, comprenant: - une cage destinée à être montée dans un alésage d'un logement, cette cage présentant une surface intérieure destinée à entourer un arbre au moins partiellement, cette cage étant munie de pistes de guidage axiales pour des billes porteuses roulant entre un élément de piste de roulement radialement extérieur et l'arbre, et de pistes de retour axiales pour des billes non porteuses, - des couvercles fixés aux extrémités de la cage et présentant des pistes de renvoi reliant respectivement une piste de guidage et une piste de retour, à leurs extrémités, et - des billes guidées sous la forme d'une rangée sans fin dans lesdites pistes, les pistes de guidage et les pistes de retour présentant une fente ouverte en direction de l'arbre, s'étendant le long desdites pistes, fente qui présente, dans sa partie radialement intérieure, une largeur quelque peu inférieure au diamètre des billes, ainsi que des parois de guidage latérales qui entourent les billes partiellement et présentent un profil transversal essentiellement en segment de cercle, entourant les billes partiellement, les centres de ces profils étant situés sur un cylindre commun concentrique à l'axe central de l'arbre, caractérisé par le fait que les parois de guidage latérales (10, 11) aussi bien des pistes de guidage (6) que des pistes de retour (8) de la cage (1) présentent le même profil et comportent des rainures axiales (12, 13) ou des creux analogues dans la zone radialement extérieure. 2. Roulement à billes suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la cage (1) présente, dans sa partie extérieure (14), dans la zone des pistes de guidage (6) pour les billes porteuses (7), des ouvertures radiales (15) dans lesquelles sont montés des éléments de piste de roulement (16) comportant des saillies latérales (18), s'étendant axialement, engagées dans les rainures (12) dans les parois de guidage latérales (10) de la cage (1). 3. Roulement à billes suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les ouvertures (15) présentent dans la direction longitudinale des tronçons de largeurs différentes. 4. Roulement à billes suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la cage (1) présente, dans la partie extérieure (14), dans la zone des rainures axiales (12, 13), des emplacements de rupture s'étendant, en partie au moins, en direction axiale. 5. Roulement à billes suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que la cage (1) présente, dans sa partie extérieure (14), dans la zone des faces frontales axiales des éléments de piste de roulement (16), des emplacements de rupture s'étendant dans la direction circonférentielle. 6. Roulement à billes suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les parois de guidage latérales (10, 11) aussi bien des pistes de guidage (6) que des pistes de retour (8) sont réalisées sur toute la hauteur en arc de cercle de manière à entourer les billes (7, 9). 7. Roulement à billes suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les parois de guidage latérales (10, 11) présentent un profil en arc de cercle à l'intérieur du diamètre primitif et un profil rectiligne à l'extérieur du diamètre primitif. 8. Roulement à billes suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les rainures (12, 13) s'étendant axialement dans les parois de de guidage latérales (10, 11) présentent une profondeur supérieure au demi-diamètre des billes. 9. Roulement & billes suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que la cage (1) présente, dans la partie extérieure (14), dans la zone des pistes de retour (8), des rainures (24) ou creux analogues s'étendant axialement et ménagés radialement de l'extérieur. 10. Roulement & billes suivant la revendication 9, caractérisé par le fait que les rainures (29) ou creux analogues présentent un profil transversal en segment de cercle. 11. Procédé de fabrication d'un roulement à billes suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait qu'on fabrique d'abord une ébauche de cage sur laquelle toutes les pistes de guidage et de retour s'étendant axialement et réparties sur la circonférence sont réalisées avec le même profil transversal et sont fermées radialement vers l'extérieur, et qu'on produit ensuite, selon l'agencement désiré des pistes de guidage, les ouvertures servant à recevoir les éléments de piste de roulement, par suppression de la fermeture radiale, après quoi on assemble les parties du roulement à billes. 12. Procédé de fabrication d'un roulement à billes suivant la revendication 11, caractérisé par le fait que les ouvertures pour recevoir les éléments de piste de roulement sont réalisées en partie au moins lors de la fabrication de l'ébauche de cage.