Brevet FR2784730A1 — publié le 20000421

La présente invention concerne une vis à billes présentant une pièce mâle constituée par la vis, une pluralité de billes et un ensemble femelle comprenant un écrou et deux flasques, les filets de la pièce mâle et de l'ensemble femelle coopérant de façon à exercer au moins par leurs flancs un appui sur les billes. Elle trouvera son application dans le domaine de la fabrication et de l'utilisation d'organes mécaniques à systèmes vis-écrou, et plus précisément aux systèmes de vis à billes. De par ses avantages, la vis à billes ici décrite s'appliquera à des transformations de mouvement rotation/translation très diverses, par exemple dans le domaine automobile pour les mécanismes de lève-vitres. On connaît des vis à billes de différents types, surtout selon la forme des filets de la vis et de l'écrou. Celle-ci peut tre en demi-rond, carrée, trapézoïdale... La forme de filet employée est déterminante pour la direction des efforts repris par les billes. Dans le cas de filetages ronds, les sollicitations applicables sont surtout radiales car un fort cisaillement des billes se produit sous charges axiales (selon l'axe de la vis). Pour une bonne reprise d'efforts axiaux, des filetages réalisant un appui de billes sur les flancs des filets sont préférés. Ce peuvent tre des filets carrés ou encore trapézoïdaux. D'une façon générale, ces formes de filets permettent un enchevtrement des filets de la vis et de l'écrou. La bille s'appuie alors sur le flanc supérieur d'un filet de la vis et, de façon diamétralement opposée, sur le flanc inférieur d'un filet de l'écrou. Les vis à billes comportent par ailleurs parfois une ou plusieurs recirculatlons des billes. Dans ce cadre, on connaît les documents suivants : -EP-0. 496. 034 qui concerne un système vis écrou A billes, à recirculation de billes et à filets demi-ronds, comportant deux pièces de couverture dans lesquelles des passages sont formés pour guider les billes vers un conduit percé dans l'écrou. -EP-0. 538.991 qui présente un système de vis à billes dans lequel les filets de l'écrou s'étendent dans l'espace entre les filets de la vis et réciproquement. Une vis à billes selon le document EP-0.496.034 ne donne pas satisfaction dans tous les modes de sollicitations car son filetage est demi-rond ; cependant, ce type de filets permet une recirculation facile car il est aisé de dévier les billes en fin de circulation, les filets de la vis et de l'écrou ne s'enchevtrant pas. Une vis à billes selon le document EP-0.538.991 assure une bonne reprise d'efforts axiaux de par la forme des filets. Cependant, elle ne réalise pas de recirculation interne des billes. Seul un système de recirculation externe avec des racleurs et des portions de tuyaux est réalisable selon ce document. Ainsi, il n'est pas possible actuellement d'obtenir une vis à billes à recirculation interne donc compacte dans une configuration vis-écrou où les filets s'enchevtrent (à filets carrés par exemple). Cette limitation technique a l'inconvénient de restreindre les applications des vis à billes avec recirculation travaillant principalement en sollicitation axiale : seules des vis à billes complexes et coûteuses sont proposées. Un autre inconvénient des vis à billes actuelles selon le brevet EP-0.496.034 est qu'elles ne présentent pas de recirculation interne : l'utilisation de pièces supplémentaires et un montage sont nécessaires. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients des systèmes vis-écrou à billes avec recirculation actuels. Pour ce faire, il a fallu combattre le préjugé actuel selon lequel une recirculation interne et sans racleur (organe rapporté de déviation des billes) est impossible lorsque le filetage est d'une autre forme permettant l'enchevtrement. L'invention ici présentée a vaincu ce préjugé en proposant un circuit de recirculation interne, sans pièce rapportée. Un autre but de l'invention est de limiter le nombre de pièces nécessaires à la réalisation de l'ensemble femelle. Deux flasques et un écrou suffisent. De plus, un ensemble femelle monobloc peut tre réalisé, notamment par des techniques de fabrication par stéréolithographie. L'invention a également pour objet de réduire les prix de revient des vis à billes, réalisables en matières plastiques. Un autre but de la vis à billes présentée est de permettre la formation d'une recirculation interne en limitant le coût d'usinage. Elle a pour ce faire l'avantage d'exploiter la périphérie de l'écrou et la surface interne des flasques pour réaliser des surfaces de roulement des billes lors de la recirculation. L'invention permet également de former un ensemble totalement clos au moyen de flasques entourant l'écrou. Une vis à billes compacte et sans élément saillant est alors réalisée. D'autres buts et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre et qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif. La présente invention concerne une vis à billes présentant une pièce mâle constituée par la vis, une pluralité de billes et un ensemble femelle comprenant un écrou et deux flasques, les filets de la pièce mâle et de l'ensemble femelle coopérant de façon à exercer au moins par leurs flancs un appui sur les billes. L'ensemble femelle comporte au moins un circuit interne de recirculation des billes. Le circuit interne de recirculation est constitué d'un canal formé dans les flasques et d'une portion de la périphérie de l'écrou située en regard du canal. Le circuit interne de recirculation est constitué d'un canal formé pour partie dans l'écrou et pour partie dans les flasques, et de la portion de la périphérie de l'écrou et de la surface interne des flasques située en regard du canal. Le circuit interne de recirculation est constitué d'un canal formé dans l'écrou et de la portion de la surface interne des flasques située en regard du canal. Les flasques entourent intégralement l'écrou. Le circuit de recirculation comporte à chacune de ses extrémités, à proximité de la vis, une zone de déviation apte à dévier les billes hors des filets ou vers les filets de la pièce mâle et de l'ensemble femelle. La zone de déviation a une configuration circulaire apte à guider les billes vers une portion de circuit orientée suivant un rayon de l'écrou. La zone de déviation présente une terminaison formée sur la surface intérieure de l'écrou et faisant saillie vers le fond du filet de la vis pour dévier les billes. Les filets de la pièce mâle et de l'ensemble femelle sont carrés ou trapézoïdaux. L'ensemble femelle est monobloc, l'écrou et les flasques étant réalisés d'une seule pièce. Les dessins ci-joints sont donnés à titre d'exemple indicatif et non limitatif. Ils représentent un mode de réalisation selon l'invention. Ils permettront de comprendre aisément l'invention. La figure 1 présente une vue en coupe de l'écrou. La figure 2 illustre la pièce mâle. La figure 3 présente la coopération de la pièce mâle et de l'ensemble femelle. La figure 4 montre les éléments constitutifs de l'invention sans les billes. La figure 5 est une vue en coupe de l'invention. La figure 6 est une vue en coupe selon les lignes A. A. de la figure 4. La vis à billes 1 ici présentée comprend une pièce mâle constituée par la vis 3. Cette vis est illustrée aux figures 2 à 5. La vis à billes 1 comprend également une pluralité de billes 2 illustrées en figure 5. Les billes 2 pourront tre en divers matériaux et notamment en matière plastique de par l'absence de cisaillement des billes. Un ensemble femelle coopère avec la vis 3. Cet ensemble comprend, d'une part un écrou 4 et, d'autre part, deux flasques 5,6. Comme présenté en figure 4, les flasques 5,6 s'appliquent de part et d'autre de l'écrou 4, par chacune de ses faces. Dans le mode de réalisation illustré en figure 5, les flasques 5,6 entourent intégralement l'écrou 4. Un ensemble femelle particulièrement compact est ainsi formé. Selon l'invention, les filets 8,12 de la pièce mâle et de l'ensemble femelle sont ainsi formés qu'ils exercent au moins par leurs flancs 7,11 un appui sur les billes 2. L'enchevtrement des filets 8,12 est représenté en figure 3 : -le sommet 9 du filet 8 de la vis 3 s'étend vers le fond 14 du filet 12 de l'écrou 4 -inversement, le sommet 13 du filet 12 de l'écrou 4 s'étend vers le fond 10 du filet 8 de la vis 3. Il s'ensuit que les billes 2, telles qu'en figure 5, sont en appui sur un flanc 7 du filet 8 et un flanc 11 du filet 12. Les billes 2 sont ainsi essentiellement sollicitées en compression. La forme des filets 8,12 pourra tre variable tant que l'enchevtrement des filets est réalisé. On pourra ainsi constituer des filets trapézoïdaux ou carrés. Un appui des billes 2 sur le fond des filets 10,14 est également possible. Une reprise d'efforts radiaux ou de la combinaison d'efforts radiaux et axiaux est ainsi permise. Pour permettre la recirculation des billes 2, la vis à billes 1 présentée a la caractéristique de comporter, dans l'ensemble femelle, au moins un circuit interne de recirculation des billes. Les figures 4 à 6 montrent la réalisation de deux circuits 15. Dans un premier mode de réalisation, le circuit interne 15 est constitué d'un canal 16 dans les flasques 5,6 et de la portion 17 de la périphérie de l'écrou 4 située en regard du canal 16. Les figures 4 et 5 montrent cette possibilité de réalisation. La figure 6 illustre par ailleurs partiellement le canal 16 dans les flasques 5,6. Contrairement à l'état de la technique représenté aux documents EP-0.496.034 et EP-0.538.991, l'usinage d'un canal 16 ouvert tel une rainure suffit à former le circuit 15, en combinaison avec la périphérie de l'écrou 4. Dans un deuxième mode de réalisation, le circuit interne 15 est constitué d'un canal formé pour partie dans l'écrou 4 et pour partie dans les flasques 5,6 et de la portion périphérique de l'écrou 4 et de la surface interne 20 des flasques 5,6 situées en regard du canal. La réalisation d'un tel circuit 15 pourra s'effectuer par un usinage qui, contrairement au mode de réalisation précédent, sera réalisé pour partie dans l'écrou 4 et pour partie dans les flasques 5,6. Selon un troisième mode de réalisation de l'invention, le circuit 15 comprend un canal formé intégralement dans l'écrou. L'appui de guidage des billes en regard du canal est alors une portion de la surface interne 20 des flasques 5,6. Lorsque le canal 16 est intégralement formé soit dans l'écrou 4 soit dans les flasques 5,6, aucun usinage n'est nécessaire respectivement dans les flasques 5,6 et dans l'écrou 4. D'une façon générale, le circuit interne 15 de recirculation comportera préférentiellement à chacune de ses extrémités une zone de déviation 18 telle qu'illustrée en figure 6. Cette zone de déviation 18 est située à proximité de la vis 3 et permet de dévier les billes 2 en sortie ou en entrée des filets 8,12 de la pièce mâle et de l'ensemble femelle. De par la configuration de cette zone 18, on évite toute formation de racleur déviant les billes 2. Préférentiellement, une grande part de la recirculation s'effectue suivant l'axe de rotation de la vis à billes 1, le long de la hauteur de l'écrou 4. Pour amener les billes 2 vers une portion de circuit 19 orientée suivant un rayon de l'écrou (tel qu'aux figures 5 et 6), la zone de déviation 18 aura une configuration circulaire. Selon une possibilité, le virage 21 induit aux billes 2 par le canal 16 a un rayon équivalent à au moins une fois et demi le diamètre des billes 2. La fluidité de la recirculation des billes 2 est ainsi optimisée. Par ailleurs, pour éviter tout coincement, la zone de déviation 18 a, à proximité immédiate de la vis 3, une orientation 22 semblable à celle des filets 8,12. Dans le mode de réalisation où le canal est intégralement formé dans l'écrou 4, la zone de déviation 18 pourra présenter une terminaison formée sur la surface intérieure de l'écrou 4 et faisant saillie vers le fond 10 du filet 8 de la vis 3, pour dévier les billes. La recirculation ainsi réalisée est intégralement interne à la vis à billes 1, sans pièce ou conduit externe de recirculation. La forme spécifique du circuit interne 15 assure par ailleurs une circulation sans coincement des billes 2. Enfin, une réalisation monobloc de l'ensemble femelle est possible notamment par fabrication selon la technique de stéréolithographie. REFERENCES 1. Vis à billes 2. Billes 3. Vis 4. Ecrou 5. Flasque 6. Flasque (seconde) 7. Flanc de filet de la vis 8. Filet de la vis 9. Sommet du filet de la vis 10. Fond de filet de la vis ll. Flanc de filet de l'écrou 12. Filet de l'écrou 13. Sommet de filet de l'écrou 14. Fond de filet de l'écrou 15. Circuit interne 16. Canal dans les flasques 17. Portion de périphérie de l'écrou 18. Zone de déviation 19. Portion de circuit 20. Surface interne des flasques 21. Virage 22. Orientation REVENDICATIONS 1. Vis à billes (1) présentant une pièce mâle constituée par la vis (3), une pluralité de billes (2) et un ensemble femelle comprenant un écrou (4) et deux flasques (5,6), les filets (8,12) de la pièce mâle et de l'ensemble femelle coopérant de façon à exercer par leurs flancs (7,11) un appui sur les billes (2) caractérisée par le fait que l'ensemble femelle comporte au moins un circuit interne (15) de recirculation des billes (2). 2. Vis à billes (1) selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le circuit interne (15) de recirculation est constitué : -d'un canal (16) formé dans les flasques (5,6) -de la portion (17) de la périphérie de l'écrou (4) située en regard du canal (16). 3. Vis à billes (1) selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le circuit interne (15) de recirculation est constitué : -d'un canal formé pour partie dans l'écrou (4) et pour partie dans les flasques (5,6), -de la portion de la périphérie de l'écrou (4) et de la surface interne (20) des flasques (5,6) située en regard du canal. 4. Vis à billes (1) selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le circuit interne (15) de recirculation est constitué : -d'un canal formé dans l'écrou (4), -de la portion de la surface interne (20) des flasques (5,6) située en regard du canal. 5. Vis à billes (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les flasques (5,6) entourent intégralement l'écrou (4). 6. Vis à billes (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisée par le fait que le circuit de recirculation (15) comporte à chacune de ses extrémités, à proximité de la vis (3), une zone de déviation (18) apte à dévier les billes (2) hors des filets (8,12) ou vers les filets (8,12) de la pièce mâle et de l'ensemble femelle. 7. Vis à billes (1) selon la revendication 6, caractérisée par le fait que la zone de déviation (18) a une configuration circulaire apte à guider les billes (2) vers une portion de circuit (19) orientée suivant un rayon de l'écrou (4). 8. Vis à billes (1) selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisée par le fait que la zone de déviation (18) présente une terminaison formée sur la surface intérieure de l'écrou (4) et faisant saillie vers le fond (10) du filet (8) de la vis (3) pour dévier les billes (2). 9. Vis à billes (1) selon les revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que les filets (8,12) de la pièce mâle et de l'ensemble femelle sont carrés ou trapézoïdaux. 10. Vis à billes (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait que l'ensemble femelle est monobloc, l'écrou (4) et les flasques (5,6) étant réalisés d'une seule pièce.