Brevet FR2842879A1 — publié le 20040130

i L'invention concerne un ensemble de translation longitudinale pour un agencement d'arbre destiné à transmettre un couple de rotation, constitué par une douille profilée comportant des premières rainures à billes longitudinales réparties à la périphérie, par un tenon profilé comportant des deuxièmes rainures à billes longitudinales réparties à la périphérie, par des billes qui sont agencées par groupe respectif dans des paires de premières et de deuxièmes rainures à billes, et par une cage à billes qui se situe entre la douille profilée et le tenon profilé et 10 qui fixe les billes dans leur position axiale les unes par rapport aux autres, la cage à billes étant mobile en translation entre deux butées de fin de course dans la partie de joint extérieure ou sur la partie de joint intérieure. Lors d'une translation relative de la douille profilée et du tenon profilé sous un couple de rotation, les billes roulent sensiblement sans friction de glissement dans les rainures à billes intérieures et extérieures, de telle sorte que celles-ci et ainsi la cage à billes avec toutes les billes parcourent dans l'ensemble chacune la moitié de la course de 20 translation relative entre les deux éléments et que l'ensemble de translation longitudinale permet donc une modification en longueur avec peu de friction. Aux extrémités de la course de translation, on prévoit des butées axiales pour la cage à billes ou pour les billes dans la douille profilée ou sur le tenon profilé. En fonctionnement normal, 25 la cage à billes ne devrait si possible pas atteindre les butées axiales, mais être mobile en translation sans butée dans la plage de translation prévue selon la conception, de sorte que l'on évite une friction de glissement des billes dans les rainures à billes. On utilise les agencements de ce type dans des arbres transmettent un couple de rotation, en particulier dans des arbres articulés qui, pour compenser des tolérances de la distance entre les parties de raccordement lors du montage et/ou pour compenser des modifications de la distance des parties de raccordement, en particulier des joints, ont 35 besoin d'une compensation en longueur avec peu de friction sous la charge d'un couple de rotation pendant le fonctionnement. Des ensembles de translation longitudinale de ce type sont connus dans leur structure de principe. En fonctionnement, il se pose le problème que lors de l'absence d'un couple de rotation au niveau de l'ensemble de translation longitudinale, la cage à billes se déplace rapidement contre l'une de ses butées terminales axiales à cause des vibrations, des à-coups axiaux ou des forces pondérales. Un mouvement de roulement des billes n'est pas nécessaire à cet effet. Lorsque l'ensemble de translation longitudinale est ensuite de nouveau chargé par un couple de rotation et que des mouvements de compensation longitudinale sont 10 par conséquent nécessaires, des mouvements de glissement apparaissent au niveau des billes de la cage à billes en appui contre la butée terminale. Ceci augmente l'usure et peut mener à des méplats de glissement sur les billes, dont souffre considérablement la fonction de l'ensemble de translation longitudinale. On connaît du document EP 0 189 011 A2 un ensemble de translation longitudinale pour un agencement d'arbre destiné à transmettre un couple de rotation du type mentionné en introduction, qui comprend plusieurs rangées de billes agencées dans une cage à billes, les billes 20 d'une rangée de billes étant constituées en matériau élastique et étant logées sous précontrainte radiale dans leurs rainures à billes. Ceci réduit nettement la capacité de cette rangée de billes vis-à-vis du couple de rotation. En partant de cette situation, l'objectif sous-jacent à la présente invention est de proposer une amélioration de l'ensemble de translation longitudinale du type mentionné, dans lequel la cage à billes garde sa position lors d'une absence du couple de rotation. La solution en est que dans la cage à billes sont mis en place, en supplément aux billes 30 transmettant le couple de rotation, des corps de roulement en matériau élastique qui sont retenus de manière à pouvoir rouler entre la douille profilée et le tenon profilé, qui sont logés radialement sous précontrainte et qui restent sensiblement sans forces périphériques lors de la transmission d'un couple de rotation. Grâce à ceci, on génère une 35 faible résistance à la translation axiale au niveau de la cage à billes, résistance qui reste efficace même en cas d'absence absolue de couple de rotation et donc en cas de décharge des billes de transmission de couple de rotation. D'un autre côté, la friction générée par ces moyens est aussi faible que la résistance à la translation de l'ensemble de translation longitudinale sous un couple de rotation n'est pas notablement augmentée et que l'on maintient la fonction de translation avec peu de friction. Dans ce cas, l'élasticité des corps de roulement supplémentaires doit être relativement importante par comparaison avec les billes de transmission de couple de rotation considérées comme étant inélastiques, c'est-à-dire que les corps de roulement supplémentaires sont constitués en matière plastique ou similaire. On 10 doit prévoir la faculté de rouler des corps de roulement supplémentaires autour d'un axe qui croise perpendiculairement l'axe longitudinal de l'ensemble de translation axiale. Dans ce cas, les corps de roulement supplémentaires peuvent être des billes, des tonneaux ou des disques. Selon un premier mode de réalisation préféré, on prévoit d'agencer les corps de roulement individuellement ou à plusieurs entre les rainures à billes. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire d'agencer des corps de roulement partout entre deux rainures à billes, au contraire, il suffit de 20 prévoir des corps de roulement par exemple dans trois positions périphériques. De même, il n'est pas nécessaire d'agencer des corps de roulement supplémentaires à un nombre égal à celui des billes transmettant le couple de rotation dans les rainures à billes individuelles. Il suffit tout à fait de prévoir par exemple deux corps de 25 roulement supplémentaires aux extrémités des zones à billes afin d'empêcher des mouvements autonomes de la cage à billes. Lorsque la cage à billes est constituée en matière élastique de manière habituelle, les corps de roulement supplémentaires peuvent être encliquetés dans des évidements dans la cage à billes de la même manière que les billes 30 transmettant le couple de rotation. L'essentiel, c'est de pouvoir préassembler l'ensemble de la cage à billes, des billes transmettant le couple de rotation et des corps de roulement supplémentaires, sans que des billes ou des corps de roulement puissent se perdre. Selon le mode de réalisation mentionné dans ce qui précède, les corps de roulement roulent dans ou sur les surfaces cylindriques avec un grand diamètre de courbure entre les rainures à billes respectives. De manière avantageuse, la construction de la douille profilée et du tenon profilé reste donc absolument inchangée par rapport aux modes de réalisation connus. Selon un deuxième mode de réalisation, on prévoit d'agencer les corps de roulement supplémentaires dans des paires de rainures supplémentaires. Dans ce cas, les corps de roulement supplémentaires peuvent également être des billes, des corps en tonneau ou des disques. io Lorsque l'on prévoit des billes à titre de corps de roulement supplémentaires, on doit réaliser les rainures supplémentaires correspondantes en forme plate et avec un grand rayon de courbure par rapport au rayon des billes, pour que les billes sous précontrainte radiale restent sensiblement sans couple de rotation lors d'une 15 transmission du couple de rotation. Lors de la charge d'un couple de rotation depuis la douille profilée vers le tenon profilé avec établissement de forces au niveau des billes transmettant le couple de rotation, les corps de roulement encaissent tout au plus des faibles forces radiales supplémentaires, mais ils restent sans couple de 20 rotation. Dans ce cas, les billes sous précontrainte radiale peuvent être ici nettement plus petites que les billes transmettant le couple de rotation, tout comme dans le cas précité. Tout comme pour les billes élastiques, il en est sensiblement de même pour les corps de roulement en forme de tonneaux sous précontrainte radiale par rapport à leurs rainures supplémentaires. Lorsque les corps de roulement supplémentaires sont réalisés en forme de disques, il est possible d'admettre un petit mouvement de pivotement de ces disques à l'intérieur de la cage à billes, et les 30 rainures supplémentaires correspondantes peuvent être réalisées ici sous forme de rainures de section transversale circulaire, en particulier de la même section transversale que les rainures destinées aux billes transmettant le couple de rotation. Le mouvement de pivotement des disques sous précontrainte radiale empêche ici la transmission d'un 35 couple de rotation lorsque l'ensemble de translation longitudinale est chargé par un couple de rotation. Des exemples de réalisation préférés de l'invention sont illustrés dans les dessins et seront expliqués dans ce qui suit. Les figures montrent: figure 1, un ensemble de translation longitudinale conforme à l'invention pour la transmission d'un couple de rotation, en coupe longitudinale à travers les deux billes transmettant le couple de rotation; figure 2, un ensemble de translation longitudinale conforme à l'invention de la figure 1, selon un premier mode de réalisation, en o0 coupe transversale; figure 3, un ensemble de translation longitudinale conforme à l'invention de la figure 1, selon un deuxième mode de réalisation, en coupe transversale; et figure 4, un ensemble de translation longitudinale conforme à 15 l'invention de la figure 1, selon un troisième mode de réalisation, en coupe transversale. La figure 1 montre l'ensemble comportant une douille profilée 11 de section transversale constante à laquelle se raccordent axialement une 20 zone conique 13 et un tenon profilé 14 à plusieurs gradins présentant un profil denté 15. Un tenon profilé 21 de section transversale constante est enfiché dans la douille profilée 11 et à celui-ci se raccorde un tenon plein 23 présentant un profil denté 24. La douille profilée 11 comprend des premières rainures à billes 12 sur sa face 25 intérieure. En position périphérique concidente avec les premières rainures à billes 12, le tenon profilé 21 comprend des deuxièmes rainures à billes 22. Le nombre des premières rainures à billes 12 peut être d'un multiple par rapport au nombre des deuxièmes rainures à billes 22. Les rainures à billes 12, 22 mutuellement associées portent 30 des billes 31 agencées en groupes qui sont maintenues de façon imperdable par une cage à billes 41 en forme de douille dans des agencements axiaux égaux les uns aux autres. Un corps de butée 42 en forme de douille est enfilé dans la douille profilée 11, qui s'engage par coopération de formes dans les rainures profilées et qui forme une 35 butée axiale à l'encontre d'une poursuite de l'enfilement du tenon profilé 21 dans la douille profilée 11 et qui forme simultanément un étanchement par rapport au côté extérieur vers la droite. Le corps de butée 42 représente à la fois une butée axiale pour la cage à billes 41, il vient faire effet beaucoup plus tôt que la butée axiale pour le tenon profilé 1 1. Une autre butée axiale 41 pour la cage à billes est formée par une bague de blocage 44 mise en place dans une gorge annulaire 43 dans la douille profilée 11, bague qui agit directement sur les dernières billes respectives 31 transmettant le couple de rotation. Cette butée axiale io fait également effet avant que le prolongement situé le plus à l'extérieur entre la douille profilée 11 et le tenon profilé 21 soit atteint. Dans la zone conçue pour la course de déplacement, la cage à billes 41 se déplace entre les butées 42, 43 sans les atteindre, les billes tournant librement sous le couple de rotation. S'il se produit un prolongement 15 ou un raccourcissement de l'ensemble de translation longitudinale audelà de la zone de roulement des billes 31 transmettant le couple de rotation, les phénomènes de glissement qui apparaissent ici au niveau des billes transmettant le couple de rotation sont cependant faibles. La cage 41 se remet ensuite au centre de la zone conçue pour la course de translation. La figure 2 montre en coupe transversale un dispositif de la figure 1 selon un premier mode de réalisation. Elle montre la douille profilée 25 1 1 avec les rainures à billes 12, le tenon profilé 21 avec les rainures à billes 22 ainsi que les billes 31 transmettant le couple de rotation et logées dans les paires de rainures à billes 12, 22, billes qui sont retenues en répartition périphérique égale par la cage à billes 41. Des billes supplémentaires 32 de diamètre réduit sont logées entre deux 30 billes respectives 31 transmettant le couple de rotation et elles sont également encliquetées dans des évidements dans la cage à billes 41. Les billes 32 en matériau élastique sont logées sous précontrainte radiale entre la douille profilée 11 et le tenon profilé 12 et elles roulent ici sur la surface cylindrique intérieure 16 de la douille profilée et sur la surface cylindrique extérieure 26 du tenon profilé. La figure 3 montre un ensemble de translation longitudinale de la figure 1 selon un deuxième mode de réalisation. Dans ce cas, des pièces identiques sont désignées par les mêmes chiffres de référence que dans la figure 2. Dans ce cas, on voit entre deux billes respectives 31 transmettant le couple de rotation des billes supplémentaires 33 en matériau élastique qui tournent sous précontrainte radiale dans des rainures à billes supplémentaires 17 dans la douille profilée 11 et sur la surface cylindrique extérieure 27 du tenon profilé 12. Grâce à ceci, lors d'une charge par un couple de rotation des billes 31 transmettant le io couple de rotation, les corps sphériques 33 sont épargnés par les forces périphériques et ils ne participent pas à la transmission du couple de rotation. La figure 4 montre un ensemble de translation longitudinale de la 15 figure 1 selon un troisième mode de réalisation. Des pièces identiques sont désignées par les mêmes chiffres de référence que dans la figure 2. Dans ce mode de réalisation, on voit entre deux billes respectives 31 transmettant le couple de rotation des corps en disque 34 en matériau élastique et sous précontrainte radiale placés dans la cage à billes 41, 20 qui tournent dans des rainures à billes supplémentaires 18, 28 qui présentent, tout comme les premières et les deuxièmes rainures à billes 12, 22, une forme de section transversale circulaire. En raison de leur montage susceptible de pivoter dans la cage 41, lors d'une charge par un couple de rotation, les disques sont épargnés par les forces 25 périphériques et ainsi de la transmission du couple de rotation. Les disques 34 peuvent être retenus dans la cage 41 par des cames 45 enclenchées dans des calottes centrales 35. Revendications 1. Ensemble de translation longitudinale pour un agencement d'arbre destiné à transmettre un couple de rotation, constitué par une douille profilée (11) comportant des premières rainures à billes longitudinales (12) réparties à la périphérie, par un tenon profilé (21) comportant des deuxièmes rainures à billes longitudinales (22) réparties à la périphérie, par des billes (31) qui sont agencées par groupe respectif dans des paires de premières et de deuxièmes rainures à billes (11, 22), 10 et par une cage à billes (41) qui se situe entre la douille profilée (11) et le tenon profilé (21) et qui fixe les billes (31) dans leur position axiale les unes par rapport aux autres, la cage à billes (31) étant mobile en translation axiale par rapport à la douille profilée (11) entre deux butées axiales (42,44), caractérisé en ce que dans la cage à billes (41) sont mis en place, en supplément aux billes (31) transmettant le couple de rotation, des corps de roulement (32, 33, 34) en matériau élastique qui sont retenus de manière à pouvoir rouler entre la douille profilée (11) et le tenon profilé (21), qui sont logés 20 radialement sous précontrainte et qui restent sensiblement sans forces périphériques lors de la transmission d'un couple de rotation. 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les corps de roulement supplémentaires (32) sont agencés en rangées entre les rainures à billes (12, 22). 3. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que les corps de roulement supplémentaires (32) sont des billes, des corps en tonneau ou des disques. 4. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les corps de roulement supplémentaires (33, 34) sont agencés dans des rainures supplémentaires (17, 18, 28). 5. Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que les corps de roulement supplémentaires (33) sont des billes ou des tonneaux dont le rayon de courbure efficace de leur surface de roulement est inférieur au rayon de courbure des rainures à billes supplémentaires (17) en section transversale. 6. Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que les corps de roulement supplémentaires (34) sont des disques qui sont retenus avec un axe de rotation pendulaire dans la cage à billes (41). 7. Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce que les paires io de rainures supplémentaires (18, 28) ont en section transversale une forme circulaire, en particulier la même section transversale que les paires de rainures (12, 22) des billes (31) transmettant le couple de rotation.