Brevet FR2980255A1 — publié le 20130322

B12-1208FR 1 Système de vis à billes muni d'un anneau de retenue d'un élément de déviation des billes. La présente invention concerne le domaine des systèmes de vis à billes. Des systèmes de vis à billes comprennent une vis présentant un filetage externe et un écrou présentant un filetage interne, qui sont reliés par une série de billes, l'écrou étant muni d'un moyen de recirculation des billes qui comprend des éléments de déviation des billes. Selon un type de montage, les éléments de déviation sont insérés par l'extérieur, en butée, dans des trous de l'écrou et sont fixés à ce dernier par collage. La présente invention a pour objectif de proposer un autre type de montage, plus simple à mettre en oeuvre et plus sûr. Il est proposé un système de vis à billes comprenant une vis présentant un filetage externe, un écrou présentant un filetage interne et une série de billes s'engageant dans lesdits filetages pour relier la vis et l'écrou, l'écrou comprenant des moyens de recirculation des billes comprenant au moins un élément de déviation des billes inséré dans un trou traversant de la paroi de l'écrou, de l'extérieur vers l'intérieur jusqu'à des moyens de butée. L'écrou est équipé d'un anneau de retenue qui est en appui sur une paroi périphérique de cet écrou, sur au moins une partie de sa longueur, et qui est en appui permanent contre le fond d'au moins une rainure ménagée sur une face extérieure dudit élément de déviation et dans laquelle l'anneau de retenue est engagé, ledit anneau de retenue permanente étant auto-maintenu et assurant un maintien permanent de l'élément de déviation dans ledit trou traversant. Dans un mode de réalisation, l'anneau de retenue est élastique. La paroi périphérique de l'écrou peut présenter au moins une rainure dans laquelle ledit anneau de retenue peut être engagé. Ladite rainure de l'écrou et ladite rainure de l'élément de déviation peuvent former une gorge périphérique. Selon une variante de réalisation, ledit anneau de retenue permanente peut être un anneau fermé entourant l'écrou. Ledit anneau fermé peut être en une matière synthétique ou en un caoutchouc. Selon une autre variante de réalisation, ledit anneau de retenue permanente peut être un anneau ouvert, cet anneau ouvert pouvant être prolongé par une partie d'extrémité repliée, introduite dans un logement de l'écrou distant dudit passage traversant. Le logement recevant la partie d'extrémité repliée de l'anneau ouvert peut être borgne. Selon une autre variante de réalisation, l'anneau ouvert est prolongé, à chaque extrémité, par une partie d'extrémité repliée disposée dans un logement associé de l'écrou distant du trou traversant dudit écrou. Préférentiellement, la distance circonférentielle séparant les logements de l'écrou est supérieure à la longueur de l'anneau ouvert prise entre les deux parties d'extrémité. Les parties d'extrémité de l'anneau ouvert peuvent être situées d'un même côté par rapport à un plan radial médian du système passant par le centre de l'élément de déviation. Avantageusement, l'anneau ouvert comprend une portion présentant une élasticité accrue dans le sens radial par rapport au reste dudit anneau. Ladite portion peut être diamétralement opposée à l'ouverture délimitée par l'anneau ouvert. Dans un mode de réalisation, ladite portion comprend au moins une ondulation axiale. Alternativement, ladite portion comprend au moins une ondulation radiale. Ledit anneau de retenue peut être complètement inséré dans une gorge périphérique. L'appui de l'élément de retenue sur la face extérieure de l'élément de retenue peut être, périphériquement, légèrement en saillie par rapport à l'appui de l'élément de retenue sur la paroi périphérique de l'écrou. Lesdits moyens de recirculation des billes peuvent comprendre deux éléments de déviation maintenus par deux anneaux de retenue, les moyens de déviation aménageant deux passages de déviation des billes, l'écrou présentant un trou longitudinal reliant ces passages de déviation, les éléments de déviation étant pourvus de doigts intérieurs d'extraction et de réintroduction des billes aux extrémités du chemin de circulation des billes dans l'écrou. Selon au autre aspect de l'invention, un actionneur linéaire comprend un moteur et un système de vis à billes tel que défini précédemment, la vis dudit système étant connectée au moteur. Un système de vis à billes équipé de moyens de retenue permanente va maintenant être décrit à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente une coupe longitudinale d'un système de vis à billes ; - la figure 2 représente une vue extérieure en perspective du système de vis à billes de la figure 1, - la figure 3 représente une coupe radiale du système de vis à billes de la figure 1, équipé de moyens de retenue selon une première variante de réalisation, - la figure 4 représente une coupe radiale du système de vis à billes de la figure 1, équipé de moyens de retenue selon une deuxième variante de réalisation, -la figure 5 représente une coupe radiale du système de vis à billes de la figure 1, équipé de moyens de retenue selon une troisième variante de réalisation, - les figures 6 et 7 sont des vues de côté et de face d'un des moyens de retenue du système de la figure 5, - les figures 8 et 9 sont des vues de côté et de face d'un moyen de retenue selon une quatrième variante de réalisation, - les figures 10 et 11 sont des vues de côté et de face d'un moyen de retenue selon une cinquième variante de réalisation, et - la figure 12 est une coupe axiale d'un actionneur linéaire. Comme illustré sur les figures 1 et 2, un système de vis à billes 1 comprend une vis longitudinale 2 présentant un filetage externe 3, un écrou cylindrique 4 présentant un filetage interne 5, dont le diamètre intérieur est légèrement supérieur au diamètre extérieur de la vis 2, une série 6 de billes 7 sphériques reliant la vis 2 et l'écrou 4 et des moyens de recirculation 8 portés par l'écrou 4 et définissant un canal de recirculation 9. La série de billes 7 est telle que des billes engagées, radialement, partiellement dans le filetage de la vis 2 et partiellement dans le filetage 5 de l'écrou 4, circulent le long d'un chemin de circulation 10 dans l'écrou 4, qui peut s'étendre sur plusieurs spires, tandis que d'autres billes circulent dans le canal de recirculation 9. Une rotation de la vis 2 par rapport à l'écrou 4 est transformée en un mouvement de translation de l'un par rapport à l'autre par le fait que des billes 7 roulent dans les filetages 3 et 5 le long du chemin de circulation 10 et roulent librement le long du canal de recirculation 9, respectivement entre les extrémités communes du chemin de circulation 10 et du canal de recirculation 9. Selon l'exemple représenté, les moyens de recirculation 8 définissant le canal de recirculation 9 sont agencés de la manière suivante. La paroi de l'écrou 4 est pourvue de deux trous secondaires 11 et 12 traversant radialement son épaisseur et espacés longitudinalement et est pourvue d'un canal ou trou longitudinal 13 reliant les trous 11 et 12. Dans les trous traversants 11 et 12 radiaux sont insérés des pions ou éléments de déviation 14 et 15 qui sont, de l'extérieur vers l'intérieur, maintenus par des moyens de butées 16 et 17 aménagés dans les trous secondaires 11 et 12 et sur ces éléments de déviation 14 et 15, par exemple par conjugaison de formes toroïdales ou tronconiques. Selon l'exemple représenté, les faces extérieures des éléments de déviation 14 et 15 sont dans le prolongement de la face extérieure cylindrique de l'écrou 4. En variante, les moyens de butée pourraient être formés par ou sur la surface extérieure de l'écrou. Les éléments de déviation 14 et 15 délimitent, avec les surfaces des trous secondaires 11 et 12, des passages arqués de déviation 18 et 19 qui débouchent à l'intérieur de l'écrou 4 dans la zone des extrémités du chemin de circulation 10 et qui, respectivement, rejoignent tangentiellement les extrémités du trou longitudinal 13 de l'écrou 4, de telle sorte que les passages de déviation 18 et 19 et le trou longitudinal 13 forment le canal de recirculation 9. Les éléments de déviation 14 et 15 sont pourvus des doigts intérieurs 20 et 21 d'extraction et de réintroduction des billes 7 aux extrémités du chemin de circulation 10. Ces doigts 20 et 21 sont engagés dans le filetage externe 3 de la vis 2, de telle sorte que, lors de la rotation de la vis 2 par rapport à l'écrou 4, les billes 7, les unes après les autres, sont extraites par l'un des doigts 20 ou 21 à l'une des extrémités du chemin de circulation 10, circulent librement dans le canal de recirculation 9, et sont réintroduites par l'autre des doigts 20 ou 21 à l'autre des extrémités du chemin de circulation 10. L'écrou 4 est équipé de moyens 22 et 23 de retenue permanente assurant le maintien permanent, par l'extérieur, des éléments de déviation 14 et 15 dans les trous secondaires 11 et 12, en direction des moyens de butées 16 et 17. La face extérieure de l'écrou 4 présente des rainures extérieures périphériques 24 et 25 dont les extrémités débouchent dans les trous secondaires 11 et 12 et les faces extérieures des éléments de déviation 14 et 15 présentent des rainures extérieures 26 et 27 qui sont dans le prolongement des rainures 24 et 25, de telle sorte que, d'une part, la rainure 24 de l'écrou 4 et la rainure 26 de l'élément de déviation 14 forment une gorge périphérique 28 et, d'autre part, la rainure 25 de l'écrou 4 et la rainure 27 de l'élément de déviation 15 forment une gorge périphérique 29. Selon un exemple illustré sur la figure 3, les moyens de retenue permanente 22 et 23 sont formés par des anneaux fermés toriques 30 identiques entourant l'écrou 4, qui sont disposés et s'étendent dans les gorges périphériques 28 et 29, en appui contre le fond de ces dernières. Ces anneaux fermés 30 sont réalisés en une matière élastique et sont tendus, de telle sorte qu'ils sont auto-maintenus dans les gorges périphériques 28 et 29. Les anneaux fermés 30, en appui permanent contre le fond des rainures 26 et 27, exercent des forces permanentes sur les éléments de déviation 14 et 15, de l'extérieur vers l'intérieur, en direction des moyens de butées 16 et 17, de telle sorte que les éléments de déviation 14 et 15 sont maintenus de façon permanente et en évitant toute vibration. Selon une variante de réalisation, afin d'être sûr qu'il y ait un contact permanent des anneaux élastiques 30 sur les éléments de déviation 14 et 15, les fonds des rainures 26 et 27, au moins sur une partie de leur longueur, pourraient être prévus en saillie vers l'extérieur par rapport à la circonférence des fonds des rainures 24 et 25 de l'écrou 4. Pour leur montage, on agrandit par déformation radiale les anneaux fermés 30 à l'encontre de leur élasticité, puis on les fait glisser longitudinalement autour de l'écrou 4, et on les laisse s'introduire dans les gorges périphériques 28 et 29 sous l'effet de leur élasticité, i.e. par retour élastique. Les sections des gorges périphériques 28 et 29 et des anneaux fermés 30 peuvent être telles que les anneaux fermés 30 occupent les gorges périphériques 28 et 29 et sont complètement insérés dans ces dernières de telle sorte que les anneaux fermés 30 ne dépassent pas vers l'extérieur par rapport aux faces extérieures de l'écrou 4 et des éléments de déviation 14 et 15. Les anneaux fermés 30 peuvent être réalisés en une matière synthétique, ou en un caoutchouc, ou encore en métal. Dans ce dernier cas, le montage pourra se faire en chauffant les anneaux fermés 30 métalliques. Selon un autre exemple illustré sur la figure 4, sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références, les moyens de retenue permanente 22 et 23 sont formés par des anneaux ouverts 31 dans le sens circonférentiel qui entourent l'écrou 4 et qui sont disposés et s'étendent dans les gorges périphériques 28 et 29 sur environ trois quart du pourtour de l'écrou 4, en appui contre le fond de ces gorges 28 et 29. Ces anneaux ouverts 31 sont identiques entre eux et réalisés en une matière élastique, par exemple en une matière métallique à ressort, et sont auto-maintenus dans les gorges périphériques 28 et 29 sous l'effet de leur élasticité. Les anneaux ouverts 31 peuvent encore être réalisés en matière synthétique ou en caoutchouc. Chaque anneau ouvert 31 est, à l'une de ses extrémités, prolongé par une partie d'extrémité 32 repliée radialement vers l'intérieur, introduite dans un trou ou logement borgne 33 de l'écrou 4 aménagé dans le fond de la gorge périphérique 28 associée. Le logement borgne 33 est distant du trou secondaire 11 par exemple d'environ un quart de tour dans le sens horaire. L'autre extrémité de chaque anneau ouvert 31 est par exemple diamétralement opposée à l'élément de déviation 14 associé, de telle sorte que l'élément de déviation 14 est complètement recouvert et traversé par l'anneau ouvert 31. Les anneaux ouverts 31, en appui permanent contre le fond des rainures 26 et 27, exercent des forces permanentes sur les éléments de déviation 14 et 15, de l'extérieur vers l'intérieur, en direction des moyens de butées 16 et 17, de telle sorte que les éléments de déviation 14 et 15 sont maintenus de façon permanente et en évitant toute vibration. Selon une variante de réalisation, afin d'être sûr qu'il y ait un contact permanent entre les anneaux ouverts 31 et les éléments de déviation 14 et 15, le fond des rainures 26 et 27 des éléments de déviation 14 et 15 pourrait être prévu, sur au moins une partie de leur longueur, légèrement en saillie par rapport à la circonférence des rainures périphériques 24 et 25 de l'écrou 4. Le montage de chaque anneau ouvert 31 peut être de type « clips ». Pour cela, on introduit la partie repliée 32 dans le logement 33 et on appuie sur l'anneau radialement. Celui-ci se déforme de manière élastique pour en fin de compte se loger dans la gorge 28, 29 correspondante et revenir presque à sa forme initiale. Dans l'exemple de réalisation illustré aux figures 5 à 7, sur lesquelles les éléments identiques portent les mêmes références, l'extrémité de l'anneau ouvert 31 située à l'opposée de la partie d'extrémité 32 est prolongée par une partie d'extrémité 34 repliée radialement vers l'intérieur et introduite dans un logement 35 borgne de l'écrou 4 aménagé dans le fond de la gorge périphérique 28 associée. L'anneau ouvert 31 est prolongé, à chaque extrémité circonférentielle, par une partie d'extrémité 32, 34 s'étendant vers l'intérieur et montée dans le logement 33, 35 associé. Les parties d'extrémité 32, 34 sont ici identiques. Dans l'exemple de réalisation illustré, le logement 33 borgne est distant du trou secondaire 11 dans le sens circonférentiel d'un peu moins d'un quart de tour dans le sens horaire. Le logement 35 à l'intérieur duquel s'étend la partie d'extrémité 34 de l'anneau ouvert est située sur l'écrou 4 de sorte que l'anneau ouvert 31 recouvre totalement et traverse l'élément de déviation 14. Dans l'exemple de réalisation illustré, le logement 35 est distant du logement 33 dans le sens circonférentiel de moins d'un quart de tour dans le sens horaire. La distance circonférentielle séparant les logements 33, 35 de l'écrou est supérieure à la longueur de l'anneau ouvert 31 prise entre les deux parties d'extrémité 32, 34 afin que ledit anneau soit tendu dans la position montée. Avantageusement, la partie d'extrémité 34 de l'anneau est décalée dans le sens circonférentiel du côté de la partie d'extrémité 32 par rapport à un plan radial P médian du système passant par le centre de l'élément de déviation 14. Les deux parties d'extrémité 32, 34 de l'anneau ouvert 31 sont situées d'un même côté du plan radial P. Par rapport aux exemples de réalisation précédents, l'anneau ouvert 31 présente l'avantage d'être plus difficilement démontable même lors d'une poussée radiale importante exercée sur les éléments de déviation 14 et 15, par exemple lors de la recirculation des billes 7. Ceci est rendu possible par la prévision, à chaque extrémité circonférentielle de l'anneau 31, d'une partie d'extrémité 32, 34 formant ergot radial monté dans un logement 33, 35 de l'écrou. Cette retenue de l'anneau ouvert 31 sur l'écrou 4 est également favorisée par la disposition des parties d'extrémité 32, 34 par rapport au plan radial P passant par le centre de l'élément de déviation 14. Dans l'exemple de réalisation illustré aux figures 8 et 9, sur lesquelles les éléments identiques portent les mêmes références, l'anneau ouvert 31 comprend des première et seconde ondulations 36, 37 s'étendant axialement selon des directions opposées. La première ondulation 36 est prolongée dans le sens circonférentiel par la seconde ondulation 37 s'étendant axialement du côté opposé à l'ondulation 36. Les ondulations 36, 37 de l'anneau ouvert 31 sont diamétralement opposées à l'ouverture délimitée dans le sens circonférentiel par les parties d'extrémité 32, 34. Les ondulations 36, 37 forment sur l'anneau ouvert 31 une portion présentant une élasticité accrue dans le sens radial par rapport au reste de l'anneau. Lors du montage de l'anneau ouvert 31 sur l'écrou 4, on procède de la manière suivante. Afin d'introduire les parties repliées 32, 34 de l'anneau dans les logements 33, 35 associés de l'écrou, on étire radialement vers l'extérieur les ondulations 36, 37. Ensuite, on relâche les ondulations 36, 37 qui ont tendance par retour élastique à reprendre leur forme initiale et venir exercer une pression radiale vers l'intérieur sur l'écrou 4 et sur l'élément de déviation associé. Ceci favorise la mise en tension de l'anneau ouvert 31. L'exemple de réalisation illustré aux figures 10 et 11, sur lesquelles les éléments identiques portent les mêmes références, diffère du mode de réalisation précédent en ce que l'anneau ouvert 31 comprend deux ondulations 38 adjacentes et s'étendant radialement vers l'extérieur. Les ondulations 38 sont diamétralement opposées à l'ouverture de l'anneau par les parties d'extrémité 32, 34. Les ondulations 38 forment sur l'anneau ouvert 31 une portion présentant une élasticité accrue dans le sens radial par rapport au reste de l'anneau. En variante, il pourrait encore être possible de prévoir des ondulations s'étendant radialement vers l'intérieur. Dans les deux modes de réalisation précédents, chaque anneau ouvert comprend deux ondulations s'étendant radialement ou axialement. En variante, il pourrait bien entendu être possible de prévoir un nombre différent d'ondulations sur chaque anneau, par exemple une ondulation ou encore trois ondulations ou plus. Comme dans le premier exemple de réalisation illustré, les sections des gorges périphériques 28 et 29 et des anneaux ouverts 31 décrits dans les autres modes de réalisation peuvent être telles que les anneaux ouverts 31 occupent les gorges périphériques 28 et 29 et sont complètement insérés dans ces dernières de telle sorte que les anneaux ouverts 31 ne dépassent pas vers l'extérieur par rapport aux faces extérieures de l'écrou 4 et des éléments de déviation 14 et 15. Selon les exemples qui viennent d'être décrits, l'écrou et les éléments de déviation présentent des rainures qui déterminent des gorges périphériques de réception des anneaux de retenue. Cependant, selon une variante de réalisation, seul l'écrou pourrait présenter des rainures de réception des anneaux de retenue, les anneaux de retenue prenant alors appui sur les surfaces extérieures des éléments de retenue. Selon une autre variante de réalisation, seules les surfaces extérieures des éléments de déviation, en saillie par rapport à la surface périphérique de l'écrou, pourraient présenter des rainures de réception des anneaux de retenue, les anneaux de retenue prenant alors appui directement sur la surface périphérique de l'écrou. Il résulte des exemples décrits que les anneaux de retenue proposés permettent d'éviter l'éjection des éléments de déviation. En référence à la figure 12, il va maintenant être décrit une application spécifique du système de vis à billes 1 dans un actionneur linéaire. L'actionneur linéaire 40 comprend un moteur d'entraînement 41 pourvu d'un arbre 42 de sortie connecté par des moyens appropriés (non représentés) à la vis du système. L'arbre 42 de sortie et la vis 2 sont montés dans un logement 43 de l'actionneur par l'intermédiaire de deux paliers à roulements 44 et 45. L'écrou 4 du système supporte un manchon 46 tubulaire de l'actionneur qui peut être utilisé pour déplacer des charges. Lorsque l'arbre 42 et la vis 2 tournent, le manchon 46 se déplace axialement en translation. REVENDICATIONS1. Système de vis à billes comprenant une vis (2) présentant un filetage externe (3), un écrou (4) présentant un filetage interne (5) et une série de billes (7) s'engageant dans lesdits filetages pour relier la vis et l'écrou, l'écrou comprenant des moyens de recirculation (8) des billes comprenant au moins un élément de déviation (14) des billes inséré dans un trou traversant (11) de la paroi de l'écrou, de l'extérieur vers l'intérieur jusqu'à des moyens de butée (16), dans lequel l'écrou (4) est équipé d'un anneau de retenue (30, 31) qui est en appui sur une paroi périphérique de cet écrou, sur au moins une partie de sa longueur, et qui est en appui permanent contre le fond d'au moins une rainure (26) ménagée sur une face extérieure dudit élément de déviation et dans laquelle l'anneau de retenue est engagé, ledit anneau de retenue permanente étant auto-maintenu et assurant un maintien permanent de l'élément de déviation (14) dans ledit trou traversant (11). 2. Système selon la revendication 1, dans lequel l'anneau de retenue (30, 31) est élastique. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la paroi périphérique de l'écrou présente au moins une rainure dans laquelle ledit anneau de retenue est engagé. 4. Système selon la revendication 3, dans lequel ladite rainure de l'écrou et ladite rainure de l'élément de déviation forment une gorge périphérique. 5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'anneau de retenue est un anneau fermé entourant l'écrou. 6. Système selon la revendication 5, dans lequel ledit anneau fermé (30) est réalisé en une matière synthétique ou en un caoutchouc. 7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'anneau de retenue permanente est un anneau ouvert (31), ledit anneau ouvert (31) étant prolongé par une partie d'extrémité (32)repliée, introduite dans un logement (33) de l'écrou distant du trou traversant (11) dudit écrou. 8. Système selon la revendication 7, dans lequel le logement (33) recevant la partie d'extrémité (32) repliée de l'anneau ouvert (31) est borgne. 9. Système selon la revendication 7 ou 8, dans lequel l'anneau ouvert (31) est prolongé, à chaque extrémité, par une partie d'extrémité (32, 34) repliée disposée dans un logement (33, 35) associé de l'écrou distant du trou traversant (11) dudit écrou. 10. Système selon la revendication 9, dans lequel la distance circonférentielle séparant les logements (33, 35) de l'écrou est supérieure à la longueur de l'anneau ouvert (31) prise entre les deux parties d'extrémité (32, 34). 11. Système selon la revendication 9 ou 10, dans lequel les parties d'extrémité (32, 34) de l'anneau ouvert (31) sont situées d'un même côté par rapport à un plan radial (P) médian du système passant par le centre de l'élément de déviation (14). 12. Système selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, dans lequel l'anneau ouvert (31) comprend une portion présentant une élasticité accrue dans le sens radial par rapport au reste dudit anneau. 13. Système selon la revendication 12, dans lequel ladite portion est diamétralement opposée à l'ouverture délimitée par l'anneau ouvert (31). 14. Système selon la revendication 12 ou 13, dans lequel ladite portion comprend au moins une ondulation (36, 37) axiale. 15. Système selon la revendication 12 ou 13, dans lequel ladite portion comprend au moins une ondulation (38) radiale. 16. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit anneau de retenue (30, 31) est complètement inséré dans une gorge périphérique. 17. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'appui de l'élément de retenue sur la face extérieure de l'élément de retenue est, périphériquement, légèrementen saillie par rapport à l'appui de l'élément de retenue sur la paroi périphérique de l'écrou. 18. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de recirculation des billes comprennent deux éléments de déviation (14, 15) maintenus par deux anneaux de retenue, les moyens de déviation aménageant deux passages (18, 19) de déviation des billes, l'écrou présentant un trou longitudinal (13) reliant ces passages de déviation, les éléments de déviation (14, 15) étant pourvus de doigts intérieurs (20, 21) d'extraction et de réintroduction des billes (7) aux extrémités du chemin de circulation (10) des billes dans l'écrou. 19. Actionneur linéaire comprenant un moteur et un système de vis à billes selon l'une quelconque des revendications précédentes, la vis dudit système étant connectée au moteur.