Brevet FR2768783A1 — publié le 19990326

Roulement à billes pour mouvements longitudinaux La présente invention se rapporte à un roulement à billes pour mouvements longitudinaux comprenant plusieurs rangées sans fin de billes réparties sur le pourtour comprenant chacune deux pistes de guidage longitudinales pour les billes chargées et non chargées et deux pistes de renvoi demi- circulaires reliant en ces pistes de guidage par paires entre elles à leurs extrémités, la piste de guidage longitudinale pour les billes chargées présentant une fente ouverte radialement vers l'intérieur pour le passage des billes en direction de l'arbre ou analogue et la piste de guidage longitudinale pour les billes non chargées étant recouverte de tous les côtés. Sur les roulements à billes connus de ce type, les canaux de retour pour les billes chargées sont généralement réalisés sous forme de trous de section carrée ou circulaire et dans le cas de section circulaire, le diamètre des trous est légèrement supérieur au diamètre des billes non chargées. Etant donné que les billes chargées ne sont pas en contact avec l'arbre dans les pistes de retour, elles ne sont pas avancées avec guidage positif, étant simplement poussées par les billes sortant des zones chargées. Lorsqu'elles sont ainsi poussées à travers les canaux de retour, les billes non chargées, en raison du diamètre plus important ou de la largeur de ces canaux de retour, peuvent quelque peu s'écarter vers tous les côtés, ce qui donne naissance à des couples décalés agissant sur les billes et conduisant à un frottement de glissement aux points de contact des différentes billes les unes avec les autres. Les billes glissent ainsi à travers le canal de retour. En outre, ces pistes de retour carrées ou circulaires connues n'offrent pratiquement pas d'espace se prêtant au stockage de lubrifiant pour les billes. Dans le cas d'un roulement à billes pour mouvements longitudinaux composé d'une douille extérieure à volume intérieur prismatique et d'une cage, il est connu de faire rouler les billes non chargées dans une rainure de roulement qui est ménagée dans l'une des faces du prisme et qui se raccorde tangentiellement à l'autre face du prisme (brevet DE 19 31 983). Dans ce mode de réalisation connu, le glissement des billes non chargées dans le canal de retour n'est pas non plus empêché. La présente invention vise à créer un roulement à billes pour mouvements longitudinaux dans lequel le glissement des billes non chargées dans les pistes de guidage est empêché et de l'espace suffisant est simultanément créé pour le stockage de lubrifiant. Ce but est atteint, selon l'invention, par le fait que la paroi de la piste de guidage longitudinale pour les billes non chargées présente, en section transversale, au moins deux parties essentiellement diamétralement opposées, de contour circulaire et, avec décalage dans la direction circonférentielle par rapport auxdites parties, également dans des positions essentiellement diamétralement opposées, au moins deux parties dont le fond se trouve en retrait par rapport audit contour circulaire. Grâce à ces dispositions, les billes non chargées ne peuvent toucher la paroi de la piste de guidage qu'en des points essentiellement diamétralement opposés des parties de contour circulaire. Cela assure un roulement des billes non chargées dans la piste de retour. Les autres parties se trouvent en retrait, de sorte que, d'une part, les billes ne peuvent pas entrer en contact avec ces parties et que, d'autre part, de l'espace soit créé pour le stockage de lubrifiant. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention, les parties de contour circulaire peuvent se trouver en positions opposées radialement ou sous un angle d'inclinaison B par rapport au rayon radial passant par le centre du roulement et le centre des billes non chargées. L'angle d'inclinaison B par rapport au rayon radial peut être 90 O. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention, le rayon de courbure des parties de contour circulaire peut être égal, supérieur ou inférieur au rayon de courbure des billes. On obtient une lubrification à 100 % entre la bille et la piste de guidage, lorsque le rayon est égal, un contact à deux points lorsque le rayon est supérieur et un contact à quatre points lorsque le rayon est inférieur. Pour assurer avec certitude que les billes pénétrant dans les pistes de retour soient réparties uniformément, il est proposé, suivant une autre caractéristique de l'invention, que l'angle au centre a des pistes de renvoi reliant entre elles les extrémités des pistes de guidage soit supérieur à o. Ainsi, les billes sont poussées à l'extrémité de la piste de renvoi alternativement contre les parties opposées de contour circulaire de la piste de guidage. Finalement, il est possible suivant d'autres caractéris- tiques de l'invention de réaliser les parties de contour circulaire avec un coefficient de friction élevé, par exemple par le fait que ces parties sont rendues rugueuses. Il est également possible de réaliser ces zones en des matériaux plus souples, élastiques, par exemple en élastomère ou caoutchouc, ou d'incorporer des inserts en de tels matériaux dans ces zones. En se référant aux dessins annexés, on va décrire ci- après plus en détail plusieurs exemples de réalisation de l'invention; sur les dessins: les figures 1 et 2 sont une coupe longitudinale et une coupe transversale d'un roulement à billes connu pour mouvements longitudinaux; la figure 3 est une coupe transversale partielle à plus grande échelle, au niveau d'un circuit de guidage de billes, du roulement à billes suivant les figures 1 et 2; la figure 4 est une coupe transversale de la zone d'une piste de retour d'un roulement à billes conforme à l'invention pour mouvements longitudinaux, avec un jeu exagéré des billes; la figure 5 est une coupe transversale de la zone d'une piste de retour d'un autre exemple de réalisation de l'invention; la figure 6 est une vue suivant la flèche A de la figure ; la figure 7 est une vue de dessus d'une partie d'une rangée de billes sans fin d'un roulement à billes conforme à l'invention pour mouvements longitudinaux; la figure 8 est une coupe transversale partielle d'une variante d'un roulement à billes conforme à l'invention. Le roulement à billes connu suivant les figures 1 et 2 comporte une douille-cage 1 en plusieurs parties qui est montée dans un logement (esquissé sur la figure 2) et qui entoure un arbre cylindrique 2 (esquissé en traits mixtes sur la figure 1). Dans le cas présent, la douille-cage 1 se compose d'une partie médiane et de deux parties ou coiffes d'extrémité réalisées en une matière plastique élastique, par moulage par injection. Plusieurs circuits de guidage de billes 3 dans chacun desquels est montée une rangée sans fin de billes 4 sont formés dans la douille-cage 1 en étant répartis sur le pourtour de cette dernière. Chaque circuit de guidage de billes 3 se compose de deux pistes de guidage longitudinales 5, 6, disposées côte à côte sur le pourtour et ménagées dans la partie médiane de la douille-cage 1, ainsi que de deux pistes de renvoi 7 demi- circulaires dans les coiffes d'extrémité, ces pistes de renvoi reliant entre elles les pistes de guidage longitudinales 5, 6, aux extrémités de ces dernières. Les billes 8 chargées de chaque rangée de billes 4 roulent dans la piste de guidage 5 et les billes 9 non chargées roulent dans les deux pistes de renvoi 7 et dans la piste de guidage 6 de retour dans la douille-cage 1. Les billes 8, 9 sont réalisées en acier à roulement. Chaque piste de guidage 5 pour les billes 8 chargées est recouverte radialement de l'extérieur par une plaque de piste 10 en acier trempé qui est rapportée dans une ouverture 11 correspondante de la partie médiane de la douille-cage 1 et qui porte contre l'alésage du logement. La plaque de piste 10 est réalisée à partir d'une ébauche obtenue par tronçonnage d'un matériau en barre. Lors de leur montage, les plaques de piste 10 sont enfoncées radialement de l'extérieur vers l'intérieur chacune dans une ouverture 11 de la partie médiane de la douille-cage 1, de telle manière que les saillies latérales 12 de la plaque de piste 10 s'encliquettent respectivement dans des rainures 13 ménagées en contre- dépouille dans les parois opposées de l'ouverture 11, la plaque de piste 10 étant ainsi maintenue de façon imperdable dans l'ouverture 11 (figure 3). Sur son côté tourné radialement vers l'intérieur, chaque plaque de piste 10 présente une rigole ou rainure de piste 14 longitudinale dont le profil est adapté au contour circulaire des billes 8, 9. Les billes 8 chargées de la rangée de billes 4 en question roulent entre l'arbre 2 et la rigole de piste 14 de la plaque de piste 10 (figure 2). A chacune des deux extrémités longitudinales de la rainure de piste 14 se raccorde une piste de renvoi 7 ménagée dans la coiffe d'extrémité de la douille-cage 1, la piste de renvoi 7 débouchant dans la piste de guidage 6 pour les billes 9 non chargées, ménagée dans la partie médiane de la douille-cage 1. Comme le montre surtout la figure 3, la piste de guidage 6 est réalisée, dans ce mode de réalisation connu, sous forme de trou circulaire, c'est-à-dire que la paroi 15 est réalisée avec un profil circulaire de rayon de courbure rF, le rayon de courbure rF étant légèrement supérieur au rayon de courbure rw des billes 9. Dans ce mode de réalisation connu avec une piste de guidage 6 ayant une paroi 15 fermée de tous les côtés, les billes 9 peuvent porter contre n'importe quel endroit de la paroi 15. De ce fait, les billes ne roulent pas correctement dans la piste de guidage 6, mais sont poussées à travers la piste 6 en glissant sur la paroi 15.15 Au contraire, dans le mode de réalisation conforme à l'invention suivant la figure 4, la paroi 15 de la piste de guidage 6 longitudinale pour les billes 9 non chargées dans la douille-cage 1 est formée, en coupe transversale, avec deux parties 16 et 17 diamétralement opposées, de contour 18 circulaire, et, décalées par rapport à ces dernières, deux parties 19 et 20 également diamétralement opposées, dont le fond 21 (plat) est en retrait par rapport au contour circulaire 18. Le rayon de courbure rF du contour 18 circulaire est égal au rayon rw des billes 9. Alors que dans le mode de réalisation suivant la figure 4, les billes 9 sont guidées latéralement, par le fait que les parties 16 et 17 se trouvent dans des positions diamétrales ou opposées par rapport au rayon radial R passant par le centre du roulement et le centre des billes 9 non chargées, l'exemple de réalisation suivant la figure propose que les parties 16 et 17 soient situées dans la douille-cage 1 dans le haut et dans le bas, c'est-à- dire qu'elles soient mutuellement opposées en étant situées sur le rayon radial R. Par les dispositions décrites, les billes 9 ne peuvent plus porter que de façon définie contre les parties 16 et 17 de la paroi 15 de la piste de guidage 6 (voir figure 6) et sont ainsi guidées avec roulement dans la piste de guidage 6 de la douille- cage. 5 Les parties 19 et 20 en retrait ne peuvent plus entrer en contact avec les billes 9. Ces parties constituent des espaces libres 22 et 23 pouvant servir au stockage de lubrifiant. Dans l'exemple de réalisation illustré par la figure 7, la piste de renvoi 7 pour les billes 9 n'est pas, comme cela est usuel, formée sur un angle au centre de 180 o (c'est-à- dire que les lignes centrales des pistes de renvoi se raccordent tangentiellement aux lignes centrales des pistes de guidage parallèles), mais sur un angle au centre a d'environ 200 o. De ce fait, les billes 9 pénétrant dans la piste de retour 6 par la partie 7' dépassant de la piste de renvoi 7 sont poussées alternativement contre l'une des deux parties de paroi latérale 16 et 17 réalisées avec un contour circulaire 18. La figure 8 illustre un exemple de réalisation dans lequel chaque rangée de billes sans fin est recouverte par une plaque de couverture 24, par exemple en matière plastique, rapportée dans des ouvertures correspondantes de la douille-cage 1 et portant une plaque de piste 10. Dans ce mode de réalisation, les parties 16 et 17 de contour circulaire 18 sont inclinées sous un angle 1 par rapport à la radiale (rayon radial) R, c'est-à-dire la ligne de liaison entre le centre du roulement et le centre 25 de la bille 9, la partie 16 se trouvant dans la douille-cage 1 et la partie 17 dans la plaque de couverture 24. Les parties 19, 20 en retrait forment ici des chambres de réserve 22, 23 pour du lubrifiant. Alors que l'invention a été décrite ci-dessus dans son application à des roulements à billes pour des mouvements longitudinaux, elle peut être appliquée également à des circuits de retour ou de recirculation de billes dans des systèmes vis-écrou à billes. REVENDICATIONS 1. Roulement à billes pour mouvements longitudinaux comprenant plusieurs rangées sans fin de billes réparties sur le pourtour composées chacune de deux pistes de guidage longitudinales pour les billes chargées et non chargées et deux pistes de renvoi demi-circulaires reliant ces pistes de guidage entre elles par paires, à leurs extrémités, la piste de guidage longitudinale pour les billes chargées présentant une fente ouverte radialement vers l'intérieur pour le passage des billes en direction de l'arbre ou analogue et la piste de guidage longitudinale pour les billes non chargées étant recouverte de tous les côtés, caractérisé par le fait que la paroi (15) de la piste de guidage longitudinale (6) pour les billes (9) non chargées présente, en coupe transversale, au moins deux parties (16, 17) de contour circulaire (18), dans des positions essentiellement diamétralement opposées, et décalées en direction périphérique par rapport auxdites premières parties au moins deux parties (19, 20) également essentiellement diamétralement opposées, et présentant un fond (21) en retrait par rapport au contour circulaire (18). 2. Roulement à billes pour mouvements longitudinaux suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que deux parties (16, 17) de contour circulaire (18) sont radialement opposées. 3. Roulement à billes pour mouvements longitudinaux suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que deux parties (16, 17) de contour circulaire (18) sont opposées en position inclinée sous un angle Z par rapport au rayon radial (R) passant par le centre du roulement et le centre (25) des billes (9) non chargées. 4. Roulement à billes pour mouvements longitudinaux suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que deux parties (16, 17) de contour circulaire (18) sont disposées dans des positions opposées sous un angle 1 s 90 o par rapport au rayon radial (R). 5. Roulement à billes pour mouvements longitudinaux suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caracté- risé par le fait que le rayon de courbure (rF) des parties (16, 17) de contour circulaire (18) correspond au rayon de courbure (rw) des billes (8, 9). 6. Roulement à billes pour mouvements longitudinaux suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caracté- risé par le fait que le rayon de courbure (rF) des parties (16, 17) de contour circulaire (18) est supérieur au rayon de courbure (rw) des billes (8, 9). 7. Roulement à billes pour mouvements longitudinaux suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caracté- risé par le fait que le rayon de courbure (rF) des parties (16, 17) de contour circulaire (18) est inférieur au rayon de courbure (rw) des billes (8, 9). 8. Roulement à billes pour mouvements longitudinaux suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caracté- risé par le fait que les pistes de renvoi (7) reliant entre elles les extrémités des pistes de guidage (5, 6) s'étendent sur un angle au centre a de plus de 180 O. 9. Roulement à billes pour mouvements longitudinaux suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caracté- risé par le fait que les parties (16, 17) de contour circulaire (18) présentent un coefficient de frottement élevé. 10. Roulement à billes pour mouvements longitudinaux suivant la revendication 9, caractérisé par le fait que les parties (16, 17) de contour circulaire (18) sont rendues rugueuses. 11. Roulement à billes pour mouvements longitudinaux suivant la revendication 9, caractérisé par le fait que les parties (16, 17) de contour circulaire (18) sont réalisées en des matériaux plus souples, élastiques.