DESCRIPTION
La présente invention a pour objet un roulement linéaire de précision pour mouvement de translation illimité sur un arbre comprenant plusieurs circuits fermés de circulation garnis de billes formés de deux portions longitudinales reliées à leurs extrémités par des portions courbes. Les billes situées dans une première portion longitudinale de chaqu'un des circuits, supportent au contact radial d'une piste située sur une aiguille la charge du roulement sur l'arbre, les billes se recyclant continuellement lors d'une translation dans la première portion en circulant dans les courbes et à contre-sens dans la deuxième portion longitudinale des circuits.
On connaît depuis longtemps de tels roulements linéaires ou douilles à billes. Ils ont été continuellement améliorés et remplacent avantageusement les guidages longitudinaux des genres les plus divers, que ce soient des douilles à glissement, guidages meulés, polis ou àrouleaux. Les roulements linéaires comportent des avantages - de même que dans le mouvement de rotation les paliers à roulement par rapport par exemple aux paliers à glissement - tel qu'un faible frottement, une haute précision, une bonne fiabilité et une longue durée de vie.
Néanmoins, il s'agit toujours pour les roulements linéaires connus et décrits par exemple dans les brevets US-A 3 545 826,
US-A 3 512 849, FR-A 7811747, DE-C 1575608, DE-A 2328180, DE-A 2403676 et DE-A 2855199 de constructions relativement compliquées résultant de l'assemblage de pièces différentes, fabriquées séparément par des procédés différents tel que tournage matricage, rectification, moulage, découpage à la presse, trempe ou autres, seules les billes des circuits étant obtenues sans problèmes sur le marché.
On trouve donc dans l'art du roulement linéaire un certain nombre de modes de construction, mais tous les systèmes adoptés aboutissent ou en premier lieu sur un outillage de fabrication conventionnel nécessitant un grand nombre de machines-outils ou en deuxième lieu sur un outillage spécial nécessitant un équipement sophistiqué spécialement conçu. Ces modes de construction nécessitent tous dans l'art connu une somme d'investissement relativement importante au niveau du prix des outillages que l'on choisisse l'un ou l'autre des systèmes ou un compromis.
DE-A 2116955 présente un roulement linéaire constitué par un manchon extérieur comprenant des pièces intérieurs formant des circuits fermés de circulation de billes associés à des aiguilles servant de pistes de roulement aux billes d'une portion longitudinale de chaque circuit. Un tel mode de construction présente encore l'inconvénient qu'il nécéssite une fabrication de plusieurs pièces de formes et matériaux différents.
CA 1198469 décrit aussi un roulement linéaire comprenant des aiguilles d'acier associées aux circuits fermés de circulation de l'élément qui est formé d'une seule pièce moulée sous pression, les aiguilles étant prises par encliquetage dans des parties déformées provisoirement pendant le démoulage; bien que dans ce cas on se trouve en présence d'une conception par une unique pièce, cette construction représente un investissement relativement lourd pour l'outillage de moulage qui est compliqué, délicat et comporte six, voire huit tiroirs fonctionnant semi-radialement autour d'un noyau en deux parties. Cette conception ne permet en outre pas de produire un élément fermé vers l'extérieur sans adjonctions d'autres pièces supplémentaires.
On remarquera que pour un fabricant cherchant à faire le produit objet de la présente invention avec un coût d'investissement acceptable, particulièrement au niveau des outillages au début de sa fabrication, le problème de la somme à investir est dans l'art connu encore non résolu.
Le but de la présente invention est d'éliminer en particulier ce problème et de proposer un roulement linéaire présentant les caractéristiques suivantes, principalement:
- faible coût d'investissement dans l'outillage de fabrication grace à l'utilisation d'un outillage unique, fiable et simple;
- qualité supérieure, par l'utilisation de pièces de précision usuelles normalisées dans le commerce;
- bonne portance et durée de vie élevée par exploitation optimale de l'espace disponible;
- fermeture de l'élément vers l'extérieur
et accessoirement:
- montage possible et facultatif dans l'élément de joints d'étanchéité;
- montage possible et facultatif sur l'élément de segments d'arrêt DIN 471.
La solution de ce problème est décrite plus loin ainsi que dans la caractèristique de la revendication 1. D'autres modalités avantageuse sont aussi expliquées plus loin et dans les autres revendications.
Le roulement linéaire de l'invention est constitué cependant uniquement d'une pluralité d'une même pièce fondamentale optimale et par des billes et aiguilles d'acier que l'on se procure facilement dans le commerce comme élément de grande série et normalisés, et telles que celles que l'on utilise dans les paliers à billes et à aiguilles.
L'assemblage de ces trois éléments s'effectue de la façon la plus simple, par encastrement des différentes mêmes pièces fondamentales l'une dans l'autre et enverrouillant cet encastrement après avoir coulé les billes dans les circuits en insérant par encliquetage les aiguilles d'acier dans les logements formés par les dites pièces fondamentales sans aucune opération supplémentaire tel que par exemple déformation mécanique et sans éléments supplémentaire comme par exemple des couvercles.
Le roulement linéaire selon invention est expliqué plus en détail en se référant aux figures ci-après. Dans les dessins, on voit:
La fig. 1 représente une vue frontale partiellement coupée du roulement linéaire selon l'invention;
fig. 2 est une vue de côté du roulement de la fig. 1, une aiguille étant partiellement coupée;
fig. 3 est une coupe radiale au centre d'une pièce fondamentale;
fig. 4 est une vue du dessus d'une pièce fondamentale;
fig. 5 est une vue frontale de la pièce de la fig. 4;
fig. 6 est une vue de côté de la pièce de la fig. 4;
fig. 7 est une coupe radiale de deux pièces fondamentales lors de leurs assemblage;
fig. 8 est une coupe radiale de deux groupes de pièces fondamentales lors de leurs assemblage;
fig. 9 est une variante de l'exécution du logement permettant un mouvement radial aux aiguilles;
;
fig. 10 représente d'autres variantes de l'exécution du logement.
Le roulement linéaire proposé dans l'invention est formé uniquement par les constituants suivants à savoir, une pluralité d'une même pièce fondamentale 1, des aiguilles 2 et des billes 3.
La construction et c'est là l'invention est particularisée en ce que c'est la pluralité delapièce 1 associée à la pluralité de l'aiguille 2 et la forme de la dite pièce 1 associé à la forme de la dite aiguille 2 qui ensemble créent le corps 4 du roulement linéaire proposé selon l'invention, ces différentes mêmes pièces se fixant l'une à l'autre formant un corps homogène.
La pièce fondamentale 2 est dans une exécution préférée constituée en une pièce d'un matériau synthétique moulé à chaud sous pression, le sens du moulage ou démoulage étant effectué dans une seule direction 5 et sans déformation de la dite pièce 1 lors du démoulage. Cette pièce 1 comprend directement dans sa masse, toutes les parties créant les caractéristiques et configurations internes ou externes du corps 4 du roulement soit:
:
déformation complète des circuits fermés 6 de circulation de billes 3
- fermeture complète des circuits 6 vers l'extérieur
-formation des logements 7 pour les aiguilles 2 formant les pistes de roulements 8
- retenue des aiguilles 2 dans les logements 7
- formation de deux rainures extérieures 9 pour segment
d'arrêt Seeger et de deux rainures intérieures 10 pour joints
d'étanchéité facultatifs
- moyens servant à fixer unes aux autres les différentes mêmes pièces pour former un corps autonome
- utilisation des aiguilles pour plusieurs fonctions et effets.
La pièce fondamentale 1 comprend une partie supérieure 11
et une partie inférieure 12 situées de part et d'autre de sa partie centrale 13. La partie supérieure il assure la retenue vers l'extérieur de la totalité des billes 3 d'un circuit 6a situées en dehors du contact de l'aiguille 2 associée à ce circuit 6a (fig. 7).
De son côté la partie inférieure 12 assure la retenue vers l'intérieur de la totalité des billes 3 situées dans un circuit 6b
adjacent au circuit 6a. L'angle a mesuré au centre du corps 4 du roulement défini par les extrémités latérales d'une pièce 1 est de
a 16.3600
nombre total de circuits de billes chacune des pièces 1 complétant avec sa partie supérieure 11 la partie inférieure 12 de la pièce 1 suivante, autant de fois que le corps 4 possède de circuits 6.
La pièce 1 comporte une fenêtre 14 située dans sa partie supérieure 11 et une dent longitudinale 15 faisant saillie radialement sur le côté extérieur de sa partie inférieure 12. Cette dent 15 venant s'engager dans lafenêtre 14 de la pièce 1 adjacente située du côté de la dite dent 15 en réservant entre sa face interne 16 et la face en regards 17 de cette dite face 16 dans la fenêtre 14 un espace longitudinal servant de logement 7 pour positioner une aiguille 2.
La pièce 1 étant moulée dans une seule direction 5, on obtient par le fait que la dent 15 et la fenêtre 14 sont placées angulairement à un endroit différent sur cette pièce 1 la possibilité de mouler la face 16 de la dent 15 et la face 17 de la fenêtre 14 avec un angle positif dans des conditions optimales et conjointement d'obtenir lors de l'assemblage des pièces 1 un angle fermé et c'est aussi là l'invention entre le haut des faces 16 et 17 qui dans cette configuration deviennent les côtés des logements 7 des aiguilles 2.
La pièce 1 dont la partie centrale 13 est située par exemple sur la gauche d'une aiguille 2 formera le côté droit du logement 7 tandis que la pièce 1 donc la partie centrale 13 se trouve à droite de la même dite aiguille 2 formera le côté gauche du même logement 7.
Entre la dent 15 et la partie centrale 13, la pièce 1 comporte dans sa partie inférieure 12 l'empreinte d'un circuit 6 de circulation de billes 3 formé de deux portions longitudinales 18 et 20 reliées à leurs extrémités par des portions courbes 19 la portion 18 crevant radialement partiellement outre la partie inférieure 12, cette dite portion 18 étant située du côté de la dent 15.
De par le positionement de l'aiguille 2 dans le logement 7, la portion longitudinale 18 du circuit 6 est surplombé par la dite aiguille 2, les courbes 19 et l'autre portion longitudinale 20 sont recouvertes par la partie supérieure 11 entourant la fenêtre 14 de la pièce 1 adjacente. Dans la variante préférée, le circuit 6 est complété et entièrement fermé vers l'extérieur par la partie supérieure. L'empreinte de la forme complétant le circuit 6 dans la partie supérieure 11 est faite aepuis le dessous et l'empreinte de la partie inférieure 12 depuis le dessus.
Pour des raisons de démoulage, la direction de moulage 5 est faite avec un angle u par rapport à la direction de contact des billes 3 avec l'aiguille 2 d'une valeur de ej1m5br3etel decircuitsP0eebreldedrcuits' Les faces 16 et 17 ont un profil concave qui correspond sensiblement au profil de l'aiguille 2. L'encliquetage de la dite aiguille 2 dans le logement 7 et sa présence à cet endroit provoque entre chaque pièces 1 en appuyant simultanément contre les faces 16 et 17 des logements 7 un couple de renversement poussant les faces 22 des dents 15 contre les dessus 23 des parties centrales 13 et à l'opposé les faces de dessous des parties supérieures 11 contre les faces de dessus des parties inférieures 12 en appuyant le côté des dites parties inférieures 12 contre les dites parties centrales 13.
Au moment de l'assemblage des différentes pièces 1, l'aiguille 2 en tant que composant séparé laisse libre un passage 24 dans le bas de la fenêtre 14 permettant à la dent 15 d'entrer dans cette dite fenêtre 14. Cette caractéristique qui fait partie de l'invention permet d'adopter un profil pour la dent 15 en forme de queue d'arronde, la face latérale 22 de cette dent 15 étant inclinée sur le côté pour venir s'appuyer contre le dessus 23 situé sur le haut de la partie centrale 13 qui a une inclinaison correspondante. Dans deux pièces 1 engagées l'une avec l'autre avec en particulier la face 22 de la dent 15 contre le dessus 23 de la partie centrale 13, il est aisé de remplir le circuit 6 ainsi formé en introduisant ses billes 3 par le logement 7 disponible.
A la suite on fixera les différentes pièces 1 ensemble en encliquetant chaque fois une aiguille 2 dans les logements 7 entre les faces 16 et 17 formant deux parties positives 25; les aiguilles 2 faisant office d'arrêt, tirant et maintenantles pièces 1 inbriquées l'une dans l'autre en poussant les faces 22 contre les dessus 23 en éloignant les faces 16 des faces 17.
On forme ainsi en série des groupes de pièces 1 formant des moitiés de corps 4 et finalement on assemble de la même façon pour former chaque fois un roulement terminé, une paire de ces dites moitiés de corps 4.
Dans la variante de construction préférée, les faces 16 et 17 comprennent les parties positives 25 sur seulement une portion de leur longueur créant des passages 26 favorisant d'une part l'introduction des billes 3 par les logements 7 et d'autre part permettant un effet d'encliquetage plus souple et le cas échéant le démontage des aiguilles 2 par un outil approprié. En variantes représentées dans la fig. 10, les parties 25 sont de formes arrondies 31 facilitant aussi le dit effet d'encliquetage ou comportent derrière elles un dégagement 32 permettant un léger mouvement de bascule lors du dit encliquetage.
Pour favoriser aussi l'introduction des billes 3 dans les circuits 6, les pièces 1 comportent sur le côté de la portion longitudinale 18 un chambrage 27 servant aussi de logement à graisse; en variante non représentée ce chambrage peut être situé dans la partie inférieure de la face 17.
Pour obtenir une bonne rigidité du roulement linéaire, la revendication 10 donne certaines proportions optimales de différentes parties 28, 29 et 30 de la pièce 1 pour une exécution de cette dite pièce 1 en un matériau synthétique tel que du polyacetal (POM), ces proportions aboutissant à un corps 4 équilibré et relativement précis.
Le roulement linéaire selon invention comprend dans l'exécution normale les génératrices extérieures des aiguilles 2 qui définissent un diamètre légèrement plus grand que le diamètre du boitier où peut être placé le dit roulement. Cette différence de diamètres créant un serrage absorbé élastiquement par le corps 4 qui cré une friction longitudinale souvent suffisante pour maintenir axialement le dit roulement dans le dit boitier, le diamètre du corps 4 étant quand à lui sensiblement plus petit que le dit boitier.
Dans deux variantes représentées dans la fig. 9, la forme des faces 16b et 17b ou 16c et 17c des logements 7 laissent aux aiguilles 2 la possibilité de se déplacer légèrement radialement de telle façon qu'elles puissent s'alligner et se situer sur le diamètre dicté par le boitier où se trouve le roulement indépendamment du corps 4. Ces variantes sont possibles par l'indépendance de l'effet d'arrêt et d'encliquetage des aiguilles 2, l'effet d'arrêt s'effectuant transversalement relativement à l'effet d'encliquetage.
Dans ce cas, le corps 4peut être d'un diamètre identique ou sensiblement plus grand que le diamètre du boitier.
Cette combinaison de différents volumes venant s'inbriquer les uns aux autres en croisant certaines surfaces dans une liaison géométrique complèxe et stable permet conjointement avec l'utilisation des aiguilles entant qu'arrêt d'obtenir un corps 4 fermé et autonome qui est à la fois suffisamment rigide et sensiblement déformable pour prendre la dimension du boitier dans lequel est positioné le roulement selon l'invention.
Les dents 15 et les aiguilles 2 sensiblement de même longueur sont centrées ensemble axialement avec un léger jeu pour permettre un montage facile dans les fenêtres 14; ce centrage des dents 15 dans les fenêtres 14 donnant aussi la position axiale relative de toutes les pièces 1. La hauteur des dents 15 est environ la même que ceile des parties supérieures 11, la surface extérieure du corps 4 étant constituée partiellement de ces dents 15.
Les aiguilles 2 sont situées exactement au-dessus des billes 3
des portions longitudinales 18, la droite passant radialement par l'axe d'une aiguille 2 et par l'axe du corps 4 ou de l'arbre 21 passe
aussi par l'axe de la portion longitudinale 18 contenant les billes 3
en contact de charge entre la dite aiguille 2 et l'arbre 21.
Dans l'invention, les aiguilles 2 du roulement servent à la fois:
- d'appuis, d'arrêt et de verrouillage de fixation des pièces formant le corps 4 du roulement
- de pistes 8 de roulement associées aux circuits 6
- d'intermédiaire séparée laissant de l'espace permettant l'assemblage des pièces 1.
L'homme du métier remarquera aussitôt que l'avantage de ce mode de construction selon l'invention réside en la possibilité de l'utilisation d'un outillage d'injection ou moulage sous pression comprenant seulement deux pièces principales comportant chacune une partie des formes de la pièce fabriquée. Ce système dit moulage à un tiroir, dans une seule direction est plus fiable, plus precis et moins compliqué au-moins au niveau du moule qui de ce fait est conçu et fabriqué à un coût plus bas que par exemple les moules comprenant plusieurs tiroirs radiaux. Il remarquera aussi qu'en variante de fabrication, en utilisant parallèlement plusieurs empreintes dans le même outillage, on abaissera dans ce cas conjointement le prix par pièce fabriquée sans beaucoup augmenter le coût de l'outillage qui garde sa simplicité toute en augmentant sa capacité de production.
La longueur choisie dans les normalisations du commerce pour les aiguilles sera dictée par l'espace disponible dans la longueur du roulement relativement à la longueur totale du circuit courbes comprises. Le mode de construction de l'invention permet de faire sensiblement correspondre à la fois la longueur de l'aiguille 2, la longueur d'une quelconque portion longitudinale 18 ou 20 d'un circuit 6 et la distance séparant les rainures circulaires extérieures 9 pour segments d'arrêt DIN 471 . Cette particularité permet une plus grande longueur de piste sur les aiguilles que dans les modes de constructions connus, notamment dans CA-1 198469 où le circuit courbes comprises est plus court que l'aiguille, la dite aiguille servant à retenir à leurs places toutes les billes du dit circuit.
Le nombre des circuits du roulement selon l'invention est de six pour les diamètres d'arbres 21 jusqu'à 16 mm et de huit pour les diamètres d'arbres 21 plus grands. Ce nombre de circuits respectivement de pistes de roulement associé à la longueur de ces dites pistes permet une bonne capacité de charge et précision de guidage.
On remarquera aussi que par le mode de construction de l'invention, le nombre des circuits du roulement n'a pas d'influences notables sur le coût à investir dans les outillages de moulage. Cette qualité donne la possibilité de faire une fabrication de roulements linéaires munis d'un nombre de circuits de circulation plus grand sans devoir investir une somme supérieure.
Ce mode de faire est aussi particulièrement favorable aux exécutions de roulements linéaires de grandes dimensions, où les constructions dans les modes connus demandent souvent un investissement disproportionné dû soit au nombre plus grand de circuits de circulation soit aux dimensions importantes que prennent les outillages de moulages à tiroirs radiaux. Dans ce cas aussi l'invention permet de garder un moule compact, simple et relativement peu onéreux.
Les billes 3 ainsi que les aiguilles 2 sont en acier à roulement d'une dureté avoisinant 62 HRC leur précision géometrique est de l'ordre de 1 mà5 à 5Fum selon les classes choisies. La précision de ces constituants donne directement la précision du roulement selon l'invention, le diamètre du cercle inscrit donné par les sommets des billes 3 crevant dans les portions longitudinales 18 l'intérieur du dit roulement sera défini aussi par le diamètre de l'alésage du logement ou du boitier où est appelé à fonctionner le dit roulement. En d'autres termes, le diamètre de guidage est défini par ce dit diamètre d'alésage auquel on soustrait chaque fois deux diamètre de billes 3 et d'aiguilles 2 tout en jouant avec ces différents diamètres.
On procédera de même en cas de necessité, pour compenser une légère perte de distance radiale due au jeu latérale de circulation des billes 3 dans les portions longitudinales 18, ce jeu latéral étant prévu entre le 0,05 et le 0,1 fois le diamètre de billes 3, ou éventuellement aussi pour corriger les effets d'une petite faute géométrique des pièces 1.
On remarquera de plus que en utilisant des aiguilles 2 et billes 3 en acier inoxidable, on obtiendra un roulement selon l'invention dans une version anti-corrosion sans que cela ne nécessite d'opérations supplémentaires de fabrication.
La construction selon l'invention ne se limite pas aux formes des pièces décrites, le mode de construction présenté peut être fait par exemple avec des pièces 1 vues frontalement relativement arrondies et comportants moins d'arêtes vives. On peut imaginer aussi une variante de construction non représentée selon l'invention comprenant la pièce 1 qui comporte sa partie supérieure 11 munie de parois radiales à ses extrémités longitudinales venant recouvrir les extrémités de la partie inférieure 12 de la pièce 1 adjacente, ces dites parois rigidifiant la dite partie supérieure 11 qui peut dans ce cas être plus mince permettant à l'opposé à la dite partie inférieure 12 d'avoir son épaisseur 30 encore plus importante afin de positionner sa dent 15 d'une façon encore plus rigide.
On peut encore prévoir une variante également non représentée comprenant un corps 4 avec une ouverture angulaire s'étendant sur toute sa longueur pour permettre au roulement de passer sur des supports de l'arbre 21; les pièces 1 adjacentes à cette ouverture ayant dans ce cas subi l'ablation une première fois de leur partie supérieure et une deuxième fois de leur partie inférieure. Pour de grandes séries, on peut imaginer ces pièces adjacentes à l'ouverture moulées spécialement dans cette configuration.
Cette variante d'exécution convient particulièrement bien aux modes de logements 7 représenté dans la fig. 9, les aiguilles 2 étant dans ce cas radialement indépendante du corps 4 le dit corps 4 ne subissant de ce fait pas de deformations radiales par l'effet des aiguilles 2 appuyant d'une part contre la paroi du boitier et d'autre part contre la partie inférieure des faces 16 et 17 du logement 7.
Le roulement linéaire présenté selon l'invention est bien adapté pour être exécuté dans les dimensions standard normalisés dans le commerce au niveau des proportions relatives des différentes dimensions de diamètres extérieurs et intérieurs, longueur hors tout et distance séparant les rainures circulaires extérieures pour segments d'arrêt occasionels. En d'autres termes, l'invention permet d'avoir un roulement utilisant ut aiguilles comme pistes de roulement s'appuyant directement contre le boitier ou le dit roulement se trouve tout en placant selon les normes en vigueur à bonne distance l'une de l'autre les deux dites rainures pour segments d'arrêt DIN 471 , le diamètre également normalisé sur le fond de ces dites rainures étant plus petit que le diamètre du cercle inscrit sur le sommet des dites aiguilles du dit roulement.
Cette modalité avantageuse n'est pas faisable par exemple dans le mode de construction présenté dans
CA 1198469 qui devrait placer trop proche des extrémitées du roulement du dit mode ces dites rainures, à une distance l'une de l'autre hors normalisation.
DESCRIPTION
The present invention relates to a precision linear bearing for unlimited translational movement on a shaft comprising several closed circulation circuits fitted with balls formed by two longitudinal portions connected at their ends by curved portions. The balls located in a first longitudinal portion of each of the circuits, support the radial load of a track located on a needle the load of the bearing on the shaft, the balls being recycled continuously during a translation in the first portion by circulating in the curves and in the opposite direction in the second longitudinal portion of the circuits.
Such linear bearings or ball bearings have been known for a long time. They have been continuously improved and advantageously replace longitudinal guides of the most diverse types, whether they are sliding bushings, ground, polished or roller guides. Linear bearings have advantages - as in the rotational movement of rolling bearings compared to, for example, sliding bearings - such as low friction, high precision, good reliability and a long service life.
However, it is still for known linear bearings described for example in US Patents 3,545,826,
US-A 3,512,849, FR-A 7811747, DE-C 1575608, DE-A 2328180, DE-A 2403676 and DE-A 2855199 of relatively complicated constructions resulting from the assembly of different parts, produced separately by different processes such as stamping, rectification, molding, press cutting, quenching or other, only the balls of the circuits being obtained without problems on the market.
There are therefore in the art of linear rolling a certain number of construction modes, but all the systems adopted result either in the first place on a conventional manufacturing tool requiring a large number of machine tools or in the second place on a special tool requiring sophisticated specially designed equipment. These construction methods all require, in the known art, a relatively large amount of investment in terms of the price of the tools, whether one or the other of the systems or a compromise is chosen.
DE-A 2116955 has a linear bearing constituted by an outer sleeve comprising inner parts forming closed circuits for circulation of balls associated with needles serving as rolling tracks for the balls of a longitudinal portion of each circuit. Such a construction method also has the disadvantage that it requires the manufacture of several parts of different shapes and materials.
CA 1198469 also describes a linear bearing comprising steel needles associated with the closed circuits for circulation of the element which is formed in a single piece molded under pressure, the needles being snapped in parts temporarily deformed during demolding; although in this case we are in the presence of a design by a single piece, this construction represents a relatively heavy investment for the molding tool which is complicated, delicate and comprises six or even eight drawers operating semi-radially around 'a core in two parts. This design also does not allow a closed element to be produced outside without the addition of other additional parts.
It will be noted that for a manufacturer seeking to make the product which is the subject of the present invention with an acceptable investment cost, particularly at the level of the tools at the start of its manufacture, the problem of the amount to be invested is in the known art not yet known. resolved.
The object of the present invention is to eliminate this problem in particular and to propose a linear bearing having the following characteristics, mainly:
- low investment cost in manufacturing tools thanks to the use of a unique, reliable and simple tool;
- superior quality, by the use of usual precision parts standardized in trade;
- good bearing capacity and long service life by optimal use of the available space;
- closing of the element towards the outside
and incidentally:
- possible and optional mounting in the seal element;
- mounting possible and optional on the DIN 471 stop segment element.
The solution to this problem is described below as well as in the features of claim 1. Other advantageous methods are also explained below and in the other claims.
The linear bearing of the invention however consists only of a plurality of the same optimal fundamental part and by steel balls and needles which are easily obtained commercially as a mass-produced and standardized element, and such as those used in ball and needle bearings.
The assembly of these three elements is carried out in the simplest way, by embedding the same same fundamental parts one in the other and locking this embedding after having poured the balls in the circuits by inserting by snap the needles d steel in the housings formed by said fundamental parts without any additional operation such as for example mechanical deformation and without additional elements such as for example covers.
The linear bearing according to the invention is explained in more detail with reference to the figures below. In the drawings, we see:
Fig. 1 shows a partially cut front view of the linear bearing according to the invention;
fig. 2 is a side view of the bearing of FIG. 1, a needle being partially cut;
fig. 3 is a radial section in the center of a fundamental part;
fig. 4 is a top view of a fundamental part;
fig. 5 is a front view of the part of FIG. 4;
fig. 6 is a side view of the part of FIG. 4;
fig. 7 is a radial section of two fundamental parts during their assembly;
fig. 8 is a radial section of two groups of fundamental parts during their assembly;
fig. 9 is a variant of the execution of the housing allowing radial movement of the needles;
;
fig. 10 shows other variants of the execution of the housing.
The linear bearing proposed in the invention is formed only by the following constituents, namely, a plurality of the same fundamental part 1, needles 2 and balls 3.
The construction and this is the invention is particularized in that it is the plurality of part 1 associated with the plurality of needle 2 and the shape of said piece 1 associated with the shape of said needle 2 which together create the body 4 of the linear bearing proposed according to the invention, these different same parts attaching to one another forming a homogeneous body.
The basic part 2 is in a preferred embodiment consisting of a part of a synthetic material molded hot under pressure, the direction of molding or demolding being carried out in a single direction 5 and without deformation of said part 1 during demolding. This part 1 comprises directly in its mass, all the parts creating the internal or external characteristics and configurations of the body 4 of the bearing, namely:
:
complete deformation of closed circuits 6 for circulation of balls 3
- complete closure of circuits 6 to the outside
-formation of the housings 7 for the needles 2 forming the rolling tracks 8
- retaining needles 2 in housings 7
- formation of two external grooves 9 for segment
Seeger stop and two internal grooves 10 for joints
sealing options
- means for securing the same parts to each other to form an autonomous body
- use of needles for several functions and effects.
The fundamental part 1 comprises an upper part 11
and a lower part 12 situated on either side of its central part 13. The upper part it ensures the retention towards the outside of all of the balls 3 of a circuit 6a situated outside the contact of the needle 2 associated with this circuit 6a (fig. 7).
For its part, the lower part 12 ensures the retention towards the inside of all the balls 3 located in a circuit 6b
adjacent to circuit 6a. The angle measured at the center of the body 4 of the bearing defined by the lateral ends of a part 1 is
a 16.3600
total number of ball circuits each of the parts 1 completing with its upper part 11 the lower part 12 of the next part 1, as many times as the body 4 has circuits 6.
The part 1 comprises a window 14 situated in its upper part 11 and a longitudinal tooth 15 projecting radially from the outside of its lower part 12. This tooth 15 coming to engage in the window 14 of the adjacent part 1 situated on the side of said tooth 15 by reserving between its internal face 16 and the facing face 17 of this said face 16 in the window 14 a longitudinal space serving as housing 7 for positioning a needle 2.
The part 1 being molded in one direction 5, we obtain by the fact that the tooth 15 and the window 14 are angularly placed at a different place on this part 1 the possibility of molding the face 16 of the tooth 15 and the face 17 of the window 14 with a positive angle under optimal conditions and jointly to obtain during the assembly of the parts 1 a closed angle and this is also the invention between the top of the faces 16 and 17 which in this configuration become the sides of the housing 7 of the needles 2.
The part 1 whose central part 13 is located for example on the left of a needle 2 will form the right side of the housing 7 while the part 1 therefore the central part 13 is located to the right of the same so-called needle 2 will form the side left of the same housing 7.
Between the tooth 15 and the central part 13, the part 1 has in its lower part 12 the imprint of a circuit 6 for circulation of balls 3 formed of two longitudinal portions 18 and 20 connected at their ends by curved portions 19 la portion 18 puncturing radially partially in addition to the lower part 12, said portion 18 being located on the side of the tooth 15.
By the positioning of the needle 2 in the housing 7, the longitudinal portion 18 of the circuit 6 is overhung by said needle 2, the curves 19 and the other longitudinal portion 20 are covered by the upper part 11 surrounding the window 14 of adjacent room 1. In the preferred variant, the circuit 6 is completed and completely closed to the outside by the upper part. The imprint of the form completing the circuit 6 in the upper part 11 is made from below and the imprint of the lower part 12 from the top.
For reasons of demoulding, the molding direction 5 is made with an angle u with respect to the contact direction of the balls 3 with the needle 2 of a value of ej1m5br3etel decircuitsP0eebreldedrcuits' The faces 16 and 17 have a concave profile which corresponds substantially to the profile of needle 2. The snap-fastening of said needle 2 in the housing 7 and its presence there causes between each parts 1 by pressing simultaneously against the faces 16 and 17 of the housing 7 a pushing torque pushing the faces 22 of the teeth 15 against the tops 23 of the central parts 13 and on the opposite side the undersides of the upper parts 11 against the top faces of the lower parts 12 by pressing the side of said lower parts 12 against said central parts 13.
When assembling the different parts 1, the needle 2 as a separate component leaves a passage 24 at the bottom of the window 14 allowing the tooth 15 to enter this so-called window 14. This characteristic which makes part of the invention makes it possible to adopt a profile for the tooth 15 in the form of a dovetail, the lateral face 22 of this tooth 15 being inclined on the side to come to bear against the top 23 located on the top of the central part 13 which has a corresponding inclination. In two parts 1 engaged with each other with in particular the face 22 of the tooth 15 against the top 23 of the central part 13, it is easy to fill the circuit 6 thus formed by introducing its balls 3 through the housing 7 available.
Following, the different parts 1 will be fixed together by snapping each time a needle 2 into the housings 7 between the faces 16 and 17 forming two positive parts 25; the needles 2 acting as a stop, pulling and holding the pieces 1 nested one inside the other by pushing the faces 22 against the tops 23 while moving the faces 16 away from the faces 17.
Groups of parts 1 are thus formed in series forming body halves 4 and finally, in the same way, a pair of these said body halves 4 is assembled in the same way each time a bearing is completed.
In the preferred construction variant, the faces 16 and 17 comprise the positive parts 25 over only a portion of their length creating passages 26 favoring on the one hand the introduction of the balls 3 through the housings 7 and on the other hand allowing a more flexible ratcheting effect and, if necessary, disassembly of the needles 2 by an appropriate tool. In variants shown in fig. 10, the parts 25 are of rounded shapes 31 also facilitating the said snap-fastening effect or have behind them a clearance 32 allowing a slight rocking movement during the said snap-fastening.
To also favor the introduction of the balls 3 into the circuits 6, the parts 1 comprise on the side of the longitudinal portion 18 a recess 27 also serving as grease housing; in a variant not shown, this recess can be located in the lower part of the face 17.
To obtain good rigidity of the linear bearing, claim 10 gives certain optimal proportions of different parts 28, 29 and 30 of the part 1 for an execution of this said part 1 in a synthetic material such as polyacetal (POM), these proportions resulting in a body 4 which is balanced and relatively precise.
The linear bearing according to the invention comprises, in normal execution, the external generators of the needles 2 which define a diameter slightly larger than the diameter of the case where said bearing can be placed. This difference in diameters creating a tightening absorbed elastically by the body 4 which creates a longitudinal friction often sufficient to axially maintain the said bearing in the said housing, the diameter of the body 4 being itself significantly smaller than the said housing.
In two variants shown in FIG. 9, the shape of the faces 16b and 17b or 16c and 17c of the housings 7 leave the needles 2 the possibility of moving slightly radially so that they can align and lie on the diameter dictated by the case in which is located the bearing independently of the body 4. These variants are possible by the independence of the stopping and latching effect of the needles 2, the stopping effect taking place transversely relative to the latching effect.
In this case, the body 4 can be of an identical or substantially larger diameter than the diameter of the case.
This combination of different volumes interlocking with each other by crossing certain surfaces in a complex and stable geometric connection makes it possible, together with the use of needles, that stop obtaining a closed and autonomous body 4 which is both sufficiently rigid and substantially deformable to take the dimension of the housing in which the bearing according to the invention is positioned.
The teeth 15 and the needles 2 of substantially the same length are centered together axially with a slight clearance to allow easy mounting in the windows 14; this centering of the teeth 15 in the windows 14 also giving the relative axial position of all the parts 1. The height of the teeth 15 is approximately the same as that of the upper parts 11, the external surface of the body 4 being partially made up of these teeth 15 .
The needles 2 are located exactly above the balls 3
longitudinal portions 18, the straight line passing radially through the axis of a needle 2 and through the axis of the body 4 or of the shaft 21 passes
also by the axis of the longitudinal portion 18 containing the balls 3
in load contact between said needle 2 and the shaft 21.
In the invention, the needles 2 of the bearing serve both:
- support, stop and locking attachment of the parts forming the body 4 of the bearing
- rolling tracks 8 associated with circuits 6
- separate intermediary leaving space for the assembly of parts 1.
Those skilled in the art will immediately notice that the advantage of this method of construction according to the invention lies in the possibility of using an injection or die-casting tool comprising only two main parts, each comprising part of the shapes. of the manufactured part. This system called molding with a drawer, in one direction is more reliable, more precise and less complicated at least at the level of the mold which is therefore designed and manufactured at a lower cost than for example the molds comprising several radial drawers . It will also be noted that in a manufacturing variant, by using several imprints in the same tool at the same time, in this case the price per manufactured part will be lowered jointly without greatly increasing the cost of the tool which keeps its simplicity while increasing its capacity for production.
The length chosen in commercial standards for needles will be dictated by the space available in the length of the bearing relative to the total length of the circuit including curves. The method of construction of the invention makes it possible to substantially match both the length of the needle 2, the length of any longitudinal portion 18 or 20 of a circuit 6 and the distance separating the outer circular grooves 9 for DIN 471 stop segments. This feature allows a longer track length on the needles than in known modes of construction, in particular in CA-1 198469 where the circuit including curves is shorter than the needle, the said needle being used to retain in their places all the balls of the said circuit.
The number of bearing circuits according to the invention is six for shaft diameters 21 up to 16 mm and eight for larger shaft diameters 21. This number of circuits of raceways respectively associated with the length of these said tracks allows good load capacity and guiding precision.
It will also be noted that, by the method of construction of the invention, the number of bearing circuits has no significant influence on the cost to be invested in the molding tools. This quality gives the possibility of making a production of linear bearings provided with a greater number of circulation circuits without having to invest a higher sum.
This mode of operation is also particularly favorable for the execution of linear bearings of large dimensions, where the constructions in the known modes often require a disproportionate investment due either to the greater number of circulation circuits or to the large dimensions which take the mold tooling to radial drawers. In this case also the invention makes it possible to keep a compact, simple and relatively inexpensive mold.
The balls 3 as well as the needles 2 are made of rolling steel with a hardness of around 62 HRC, their geometric precision is of the order of 1 m to 5 to 5 Sm depending on the classes chosen. The precision of these constituents directly gives the precision of the bearing according to the invention, the diameter of the inscribed circle given by the tops of the balls 3 bursting in the longitudinal portions 18 inside said bearing will also be defined by the diameter of the bore of the housing or the case where said bearing is called to operate. In other words, the guide diameter is defined by this said bore diameter from which two diameters of balls 3 and needles 2 are subtracted each time while playing with these different diameters.
The same will be done if necessary, to compensate for a slight loss of radial distance due to the lateral clearance of circulation of the balls 3 in the longitudinal portions 18, this lateral clearance being provided between 0.05 and 0.1 times the diameter of balls 3, or possibly also to correct the effects of a small geometric fault in the parts 1.
It will also be noted that by using needles 2 and balls 3 made of stainless steel, a bearing according to the invention will be obtained in an anti-corrosion version without this requiring additional manufacturing operations.
The construction according to the invention is not limited to the shapes of the parts described, the mode of construction presented can be done for example with parts 1 seen relatively relatively frontally and having fewer sharp edges. One can also imagine a variant of construction not shown according to the invention comprising the part 1 which has its upper part 11 provided with radial walls at its longitudinal ends covering the ends of the lower part 12 of the adjacent part 1, these said walls stiffening said upper part 11 which can in this case be thinner allowing opposite to said lower part 12 to have its thickness 30 even greater in order to position its tooth 15 in an even more rigid manner.
One can also provide a variant also not shown comprising a body 4 with an angular opening extending over its entire length to allow the bearing to pass over the supports of the shaft 21; the parts 1 adjacent to this opening having in this case undergone ablation a first time from their upper part and a second time from their lower part. For large series, we can imagine these parts adjacent to the opening specially molded in this configuration.
This variant is particularly suitable for the housing modes 7 shown in FIG. 9, the needles 2 being in this case radially independent of the body 4 the said body 4 therefore not undergoing radial deformations by the effect of the needles 2 pressing on the one hand against the wall of the case and on the other hand against the lower part of the faces 16 and 17 of the housing 7.
The linear bearing presented according to the invention is well suited to be executed in the standard dimensions standardized in trade at the level of the relative proportions of the different dimensions of external and internal diameters, overall length and distance separating the external circular grooves for segments of occasional stops. In other words, the invention makes it possible to have a bearing using needles as rolling tracks pressing directly against the housing where said bearing is located while placing, according to the standards in force at a good distance, one of the other the two said grooves for DIN 471 stop segments, the diameter also normalized on the bottom of these said grooves being smaller than the diameter of the circle inscribed on the top of said needles of said bearing.
This advantageous modality is not feasible for example in the construction method presented in
CA 1198469 which should place these said grooves too close to the ends of the bearing of said mode, at a distance from each other outside normalization.