FR2859005A1 - Dispositif a vis et a billes a course limitee - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif à vis et à billes dans lequel un organe formant écrou (3) et une tige de vis (1) sont vissés l'un à l'autre par l'intermédiaire de billes (2). Ce dispositif comporte un passage sous charge (35) dans lequel les billes sont logées, entre l'organe (3) et la tige de vis, et des éléments formant butées (4) qui ferment les deux extrémités du passage. Chacune des billes peut rouler de manière indépendante dans le passage sans être limitée par le déplacement des autres billes. Dans ce dispositif, une relation d > (1/2)D est satisfaite, relation dans laquelle d représente la distance maximale le long de laquelle les billes logées dans le passage peuvent rouler dans une direction longitudinale de l'organe (3), et D représente une longueur de course effective de l'organe (3) dans une direction longitudinale de la tige de vis.

Description

La présente invention concerne, de manière générale, un dispositif à vis

et à billes dans lequel une tige de

vis et un organe formant écrou sont vissés l'un à l'autre par l'intermédiaire de billes, le dispositif convertissant, par exemple, un mouvement de rotation de la tige de vis en un mouvement linéaire de l'organe formant écrou. Elle concerne en particulier un dispositif à vis et à billes à course limitée permettant un mouvement relatif entre la tige de vis et l'organe formant écrou sans entraîner une circulation sans fin des billes.

En général, un dispositif à vis et à billes comprend une tige de vis comportant une gorge de roulement de billes de configuration hélicoïdale formée dans sa surface circonférentielle extérieure, un organe formant écrou de configuration cylindrique et comportant une partie creuse à travers laquelle la tige de vis passe, une gorge de roulement sous charge de configuration hélicoïdale étant formée sur une surface circonférentielle intérieure de l'organe formant écrou, en vis-à-vis de la gorge de roulement de billes de la tige de vis, et plusieurs billes qui roulent pendant qu'une partie intérieure d'un passage sous charge est soumis à une charge, le passage sous charge étant entouré par la gorge de roulement de billes de la tige de vis et la gorge de roulement sous charge de l'organe formant écrou. Un mouvement de rotation de la tige de vis peut être converti en un mouvement linéaire de l'organe formant écrou, ou un mouvement de rotation de l'organe Dormant écrou peut être converti en un mouvement linéaire de la tige de vis.

Il existe des dispositifs à vis et à billes de ce type à course illimitée et à course limitée. Les dispositifs à vis et à billes à course illimitée comportent un passage sans charge destiné à permettre la circulation des billes d'une extrémité à l'autre du passage sous charge. Il est théoriquement possible de déplacer l'organe formant écrou par rapport à la tige de vis sans aucune limite grâce à la circulation sans fin des billes. Toutefois, le passage sans charge doit être défini dans l'organe formant écrou par un tube de renvoi ou un déflecteur. La structure de l'organe formant écrou devient complexe comparativement à celle du dispositif à vis et à billes de type à course limitée, et les coûts de fabrication ont tendance à augmenter.

Au contraire, dans le dispositif à vis et à billes de type à course limitée, les deux extrémités du passage sous charge sont fermées. Le déplacement de l'organe formant écrou sur la tige de vis n'est donc possible qu'à l'intérieur d'une plage dans laquelle les billes effectuent un mouvement de va-et-vient dans la partie intérieure du passage sous charge. Ce dispositif à vis et à billes de type à course limitée possède une structure plus simple et est moins onéreux que le dispositif à vis et à billes de type à course illimitée. Par conséquent, le dispositif à vis et à billes de type à course limitée est souvent utilisé dans des applications dans lesquelles l'organe formant écrou est destiné à subir un mouvement de va-et-vient répété sur une courte longueur de course.

Les dispositifs décrits dans JP 2002-161961 A, JP 2002-188703 A et JP 2003-028261 A sont des exemples conventionnels connus de ce type de dispositif à vis et à billes à course limitée. Dans chacun de ces dispositifs à vis et à billes, une cage à billes est disposée dans un espace entre un organe formant écrou et une tige de vis.

Les billes qui se déplacent à l'intérieur d'un passage sous charge sont disposées à l'intérieur de celui-ci de façon que des billes adjacentes soient séparées par un espace prédéterminé, c'est-à-dire sans contact mutuel. La longueur de la cage à billes dans le sens longitudinal est définie pour être plus courte que la longueur de l'organe formant écrou dans le sens longitudinal. Lorsque la tige de vis tourne par rapport à l'organe formant écrou, la cage à billes se déplace dans la partie intérieure de ce dernier, dans le sens longitudinal, tout en effectuant un mouvement de rotation hélicoïdal à la périphérie de la tige de vis, en même temps que les billes. Des butées stoppant la cage à billes sont prévues aux deux extrémités, dans le sens longitudinal, de l'organe formant écrou. Lorsque la cage à billes qui avance dans la partie intérieure de l'organe formant écrou, dans le sens de la longueur, heurte la butée correspondante et s'arrête, les billes présentes dans le passage sans charge sont retenues par la cage à billes et ne peuvent plus avancer. Il s'agit par conséquent d'une configuration dans laquelle la longueur de la course de l'organe formant écrou dans le sens de la longueur par rapport à la tige de vis est limitée.

Cependant, dans le cas du dispositif à vis et à billes de type à course limitée, la cage à billes peut se déplacer dans la partie intérieure de l'organe formant écrou, autrement dit une plage dans laquelle l'organe formant écrou avance et recule sur la tige de vis est susceptible de se décaler par rapport à la plage initiale pour une raison, telle qu'un glissement des billes par rapport à l'organe formant écrou ou à la tige de vis, pendant que l'organe formant écrou avance et recule de manière répétée sur cette dernière. En particulier, dans le cas où le dispositif est utilisé en association avec une tige de vis inclinée par rapport à un plan horizontal, par exemple, il existe un risque que la cage à billes descende progressivement dans la partie intérieure de l'organe formant écrou, sous l'effet de son propre poids. Bien que la tige de vis puisse ensuite être entraînée en rotation dans une direction dans laquelle l'organe formant écrou est amené à descendre, elle ne peut pas être entraînée en rotation dans une direction dans laquelle l'organe formant écrou est amené à monter.

D'autre part, lorsque la cage à billes est utilisée, chacune des billes est logée dans celle-ci de telle façon que des billes adjacentes ne sont pas en contact les unes avec les autres. Il est par conséquent difficile d'augmenter le nombre de billes par rapport à la longueur du passage sous charge. De plus, il est également difficile de prévoir plusieurs filets, comme par exemple huit et douze filets, comportant de multiples gorges de roulement de billes dans la tige de vis et de multiples gorges de roulement sous charge dans l'organe formant écrou. Par conséquent, bien que le dispositif à vis et billes de type à course limitée conventionnel comportant la cage à billes soit compact et bon marché comparativement aux dispositifs à vis et billes de type à course illimitée, sa capacité de charge est faible, et il est difficile à utiliser tout en impartissant un couple élevé à la tige de vis ou à l'organe formant écrou. En outre, la cage à billes est logée dans l'espace défini entre l'organe formant écrou et la tige de vis. La gorge de roulement sous charge de l'organe formant écrou et la gorge de roulement de billes de la tige de vis le long desquelles les billes roulent, ne peuvent donc pas être profondes. Ceci constitue également un facteur de diminution de la capacité de charge.

Par ailleurs, la demande de certificat d'utilité japonais publiée avant examen sous le n Sho 63-150151 décrit un dispositif à vis et billes de type à course limitée sans cage à billes. La cage à billes est supprimée dans ce dispositif et deux butées de billes fermant les deux extrémités d'un passage sous charge sont prévues aux deux extrémités de l'organe formant écrou.

Des billes sont logées dans le passage sous charge qui est délimité par les butées de billes. Les billes effectuent un mouvement de va-et-vient à l'intérieur du passage sous charge en réponse à un mouvement de rotation relatif entre la tige de vis et l'organe formant écrou.

Dans ce dispositif à vis et à billes dépourvu de cage à billes, de très nombreuses billes peuvent par conséquent être logées dans le passage sous charge. De plus, une gorge de roulement sous charge de l'organe formant écrou et une gorge de roulement de billes de la tige de vis peuvent toutes deux être formées de manière profonde, c'est-à-dire pour avoir une profondeur voisine de la longueur du rayon des billes, ce qui permet une augmentation de la capacité de charge en conséquence. En outre, un problème, tel qu'une perte de capacité de rotation de l'organe formant écrou du fait du déplacement de la cage à billes par rapport à celui-ci, peut être évité autant que possible.

Dans le cas où la tige de vis et l'organe formant écrou se déplacent l'un par rapport à l'autre grâce à l'utilisation de ce type de roulement de billes, la distance de déplacement des billes par rapport à la tige de vis et la distance de déplacement de l'organe formant écrou par rapport aux billes sont identiques, à condition que les billes se déplacent sans glisser par rapport à la tige de vis et à l'organe formant écrou. Par conséquent, on peut s'attendre à ce que la distance de déplacement de l'organe formant écrou par rapport à la tige de vis corresponde à deux fois la distance de déplacement des billes. Une course égale à 1/2 M dans le sens de la longueur de la cage à billes à l'intérieur de l'organe formant écrou suffit donc pour déplacer ce dernier d'une course égale à m dans le sens de la longueur, dans les dispositifs à vis et à billes de type à course limitée utilisant une cage à billes, comme ceux décrits dans JP 2002-161961 A, JP 2002-188703 A et JP 2003-028261 A, entre autres. L'endroit où les butées sont fixées et la longueur dans le sens longitudinal de la cage à billes par rapport à la longueur dans le sens longitudinal de l'organe formant écrou sont déterminés en conséquence.

D'autre part, le dispositif à vis et à billes de type à course limitée conventionnel sans cage à billes (demande de certificat d'utilité japonais publiée avant examen sous le n Sho 63-150151) est similaire. Une zone de logement pour les billes est définie par rapport à la longueur totale du passage sous charge, afin que la distance que les billes logées dans le passage sous charge peuvent parcourir dans le sens de la longueur soit égale à la moitié de la longueur de la course de l'organe formant écrou dans le sens longitudinal. En d'autres termes, soit d la distance maximale que les billes logées dans le passage sous charge peuvent parcourir dans la direction longitudinale de l'organe formant écrou, et D la longueur de la course de l'organe formant écrou dans la direction longitudinale de la tige de vis, la distance d maximale est définie de la manière suivante: d = 1/2D.

Cependant, lorsqu'un prototype de dispositif à vis et à billes sans cage à billes a été réalisé sur la base de ce principe, la longueur de course effective de l'organe formant écrou par rapport à la tige de vis, c'est-àdire la longueur de la course que l'organe formant écrou est capable de parcourir très facilement dans la direction longitudinale de la tige de vis n'a pas atteint la valeur calculée. Plus précisément, le déplacement de l'organe formant écrou par rapport à la tige de vis est devenu difficile avant que celui-ci n'ait parcouru la course prévue. La longueur de course effective de l'organe formant écrou n'a pas atteint la valeur prévue lors de la conception.

La présente invention a été conçue au vu des problèmes ci-dessus, entre autres. Elle a pour but de proposer un dispositif à vis et à billes de type à course limitée dans lequel un organe formant écrou puisse tourner de manière régulière par rapport à une tige de vis avec une résistance de rotation extrêmement faible, et qui permette, en outre, d'obtenir une longueur de course effective suffisante de l'organe formant écrou par rapport à la tige de vis, même sans cage à billes.

Pour atteindre ce but et selon l'un des aspects de la présente invention, il est proposé un dispositif à vis et à billes comprenant une tige de vis comportant une gorge de roulement de billes de configuration hélicoïdale formée dans sa surface circonférentielle extérieure; un organe formant écrou comportant un trou traversant à travers lequel la tige de vis passe, trou traversant qui comporte une gorge de roulement sous charge de configuration hélicoïdale formée dans sa surface circonférentielle intérieure; de multiples billes qui roulent, tout en étant soumises à une charge, dans une partie intérieure d'un passage sous charge délimité par la gorge de roulement de billes de la tige de vis et la gorge de roulement sous charge de l'organe formant écrou; et des éléments formant butées qui sont montés aux deux extrémités de l'organe formant écrou dans une direction longitudinale, les éléments formant butées fermant les deux extrémités du passage sous charge. Ce dispositif est caractérisé en ce que chacune des multiples billes peut rouler de manière indépendante dans le passage sous charge sans être limitée par le déplacement des autres billes; et en ce qu'une relation d > (1/2)D est satisfaite, relation dans laquelle d représente une distance maximale le long de laquelle les billes logées dans le passage sous charge peuvent rouler dans la direction longitudinale de l'organe formant écrou, et D représente une longueur de course effective de l'organe formant écrou dans une direction longitudinale de la tige de vis.

En l'absence de cage à billes entre l'organe formant écrou et la tige de vis, chacune des billes présentes dans le passage sous charge peut néanmoins rouler de manière indépendante dans ce dernier sans être limitée par le mouvement des autres billes. Lorsque la tige de vis est conçue pour tourner par rapport à l'organe formant écrou, ce qui oblige toutes les billes situées à l'une des extrémités du passage sous charge, où elles sont en contact mutuel les unes avec les autres, à rouler en direction de l'autre extrémité du passage sous charge, les billes roulent les unes derrière les autres dans le passage sous charge en laissant des espaces entre elles. Les billes ne roulent pas dans le passage sous charge en conservant l'étant dans lequel elles sont en contact les unes avec les autres. Ceci est dû à la création d'une force de frottement telle que les billes adjacentes entre elles s'empêchent mutuellement de rouler. Ce type de force de frottement s'exerce de la manière la plus faible en ce qui concerne la bille située au niveau d'une extrémité avant, dans le sens du roulement. Par conséquent, un espace est tout d'abord créé entre la bille située au niveau de l'extrémité avant et une deuxième bille. Ensuite, un espace est créé entre la deuxième bille et une troisième bille, après quoi des espaces sont successivement formés entre les billes adjacentes. Une fois ces espaces ainsi créés entre toutes les billes, chacune des billes logées dans le passage sous charge roule sans glissement. Une rotation extrêmement facile de l'organe formant écrou par rapport à la tige de vis devient par conséquent possible.

En revanche, avant que des espaces ne soient formés critre toutes les billes présentes à l'intérieur du passage sous charge, plusieurs billes vont rouler dans ce dernier avec un faible degré de glissement. La rotation de l'organe formant écrou par rapport à la tige de vis va devenir difficile, et le dispositif ne va pas présenter les qualités initiales grâce auxquelles un mouvement linéaire peut être imparti par rapport à un organe mobile, tel qu'un plateau, avec un couple de rotation faible. Cela signifie qu'en l'absence de cage à billes, la distance sur laquelle les billes peuvent se déplacer dans la direction de l'organe formant écrou sans glissement associé devient inférieure à d, d étant la distance maximale que les billes logées dans le passage sous charge peuvent parcourir dans la direction longitudinale de l'organe formant écrou. La longueur de course effective de l'organe formant écrou dans la direction longitudinale de la tige de vis n'atteint donc pas deux fois la distance d. Au contraire, elle est inférieure à 2d.

Conformément à la présente invention, la distance d est définie pour que d > (1/2)D. Il est par conséquent possible de définir la distance sur laquelle les billes peuvent rouler complètement, sans glissement associé, pour qu'elle soit égale à 1/2D. Il est également possible d'étendre la longueur de course effective de l'organe formant écrou dans la direction longitudinale de la tige de vis jusqu'à la valeur prévue lors de la conception.

Pour la mise en oeuvre de la présente invention, les relations entre la longueur du passage sous charge, le diamètre des billes et le nombre de billes roulant à l'intérieur du passage sous charge sont importantes. Même dans le cas de passages sous charge de longueur identique, la distance que chaque bille peut parcourir en roulant augmente si le nombre de billes roulant à l'intérieur de chaque passage diminue. Ceci permet donc de définir la course effective de l'organe formant écrou pour qu'elle soit plus longue. En revanche, la diminution du nombre de billes roulant à l'intérieur du passage sous charge pose un problème, à savoir que la charge exercée sur l'organe formant écrou diminue.

Par conséquent, du point de vue de la diminution du nombre de billes à l'intérieur du passage sous charge sans réduction des capacités de charge de l'organe formant écrou, il est préférable de former de multiples gorges de roulement de billes dans la tige de vis et également de multiples gorges de roulement sous charge dans l'organe formant écrou, en regard des gorges de roulement de billes de la tige de vis, pour ainsi définir plusieurs passage sous charge renfermant les billes. Le nombre de billes remplissant chacun des passages sous charge peut être réduit grâce à ce type de configuration. En outre, la distance de déplacement de l'organe formant écrou dans la direction longitudinale pendant que toutes les billes roulent, c'est-à-dire la course effective de l'organe formant écrou par rapport à la tige de vis peut être définie pour être suffisamment longue.

D'autre part, du point de vue du maintien de la longueur de l'organe formant écrou à une valeur inférieure à la longueur totale de la tige de vis, il est préférable que des éléments formant butées qui ferment les deux extrémités de la trajectoire sous charge aient la configuration suivante.

De préférence en effet, les éléments formant butées comprennent une partie de base en forme de disque qui est fixée à chacune des deux extrémités de l'organe formant écrou dans la direction longitudinale, une partie de retenue en forme de plaque mince qui est insérée dans le passage sous charge et qui remonte à partir de la partie de base, et une partie de réception de billes qui bloque les billes roulant à travers le passage sous charge et qui remonte à partir d'une extrémité distale de la partie de retenue.

Grâce à ce type de structure, non seulement la partie de retenue en forme de plaque mince est fixée à une surface d'extrémité de l'organe formant écrou dans la direction longitudinale, mais il est également possible de faire en sorte que la longueur totale de l'organe formant écrou soit faible par rapport à celle de la tige de vis.

Du point de vue de la facilité de fabrication des éléments formant butées, il est préférable que ces derniers soient réalisés à partir de plaques métalliques minces et que la partie de retenue et la partie de réception de billes soient formées par pliage vers le haut d'une portion de la partie de base en forme de disque.

Grâce à cette configuration, il est par conséquent possible de former facilement les éléments formant butées au niveau de chacune des parties d'extrémité du passage sous charge, même dans le cas où il est prévu plusieurs passages sous charge, comme cela a été décrit précédemment.

Comme cela a déjà été expliqué, conformément au dispositif à vis et billes à course limitée selon la présente invention, si l'on considère que d représente la distance maximale que les billes logées dans le passage sous charge peuvent parcourir dans la direction longitudinale de l'organe formant écrou, et que D représente la longueur de course effective de l'organe formant écrou dans la direction longitudinale de la tige de vis, la distance d est définie pour que d > (1/2)D.

Par conséquent, l'organe formant écrou peut tourner de manière régulière par rapport à la tige de vis avec une résistance de rotation extrêmement faible et, en outre, une longueur de course effective suffisante de l'organe formant écrou par rapport à la tige de vis peut être obtenue.

Ce qui précède, ainsi que d'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente invention, ressortira plus clairement de la description détaillée suivante d'un mode de réalisation préféré, donnée à titre d'exemple nullement limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un mode de réalisation du dispositif à vis et à billes selon la présente invention; la figure 2 est une vue en perspective d'un élément formant butée selon le mode de réalisation de la présente 15 invention; la figure 3 est une vue en perspective d'un exemple d'élément formant butée dans le cas où une gorge de roulement de billes d'une tige de vis comporte plusieurs filets; les figures 4A à AD sont des diagrammes explicatifs montrant des états de roulement de billes à l'intérieur d'un passage sous charge; et les figures 5A et 5B sont des diagrammes explicatifs qui, en continuation de la figure 4D, montrent des états de roulement des billes à l'intérieur du passage sous charge.

Un dispositif à vis et à billes à course limitée selon la présente invention va être décrit ci-après en référence aux dessins annexés.

En référence à la figure 1, le dispositif à vis et à billes de l'invention comprend une tige de vis 1 comportant une gorge de roulement de billes de configuration hélicoïdale 10 formée dans sa surface circonférentielle extérieure et un organe formant écrou 3 vissé sur la tige de vis 1 par l'intermédiaire de multiples billes 2. Par exemple, lorsque la tige de vis 1 tourne, l'organe formant écrou 3 se déplace dans une direction longitudinale sur la périphérie de la tige de vis 1.

L'organe formant écrou 3 présente une configuration sensiblement cylindrique comportant une partie creuse.

Une partie formant rebord 30 servant à fixer l'organe formant écrou 3 à un élément mobile, tel qu'un plateau, fait saillie sur une portion d'une surface circonférentielle extérieure de l'organe formant écrou 3. Un trou pour boulon 31 à travers lequel un boulon de fixation peut passer est percé dans la partie formant rebord 30. De plus, une partie à grand diamètre intérieur 32 est formée dans une surface circonférentielle intérieure de l'organe formant écrou 3, à chacune des deux extrémités de celui-ci dans la direction de la tige de vis, tandis qu'une partie à faible diamètre intérieur 33 est formée et interposée entre les deux parties à grand diamètre intérieur 32. Une gorge de roulement sous charge de configuration hélicoïdale 34 est formée dans la partie à grand diamètre intérieur 33 en regard de la gorge de roulement de billes 10 de la tige de vis 1. Les billes 2 roulent entre la gorge de roulement sous charge 34 de l'organe formant écrou 3 et la gorge de roulement de billes 10 de la tige de vis 1 tout en étant soumises à une charge. Plus précisément, la gorge de roulement de billes 10 de la tige de vis 1 et la gorge de roulement sous charge 34 de l'organe formant écrou 3 se font face mutuellement, pour ainsi former un passage sous charge de forme hélicoïdale 35 le long duquel les multiples billes 2 roulent. Les billes 2 logées à l'intérieur du passage sous charge 35 roulent par conséquent tout en étant soumises à une charge qui agit entre l'organe formant écrou 3 et la tige de vis 1, lorsque cette dernière tourne par rapport à l'organe formant écrou 3. L'organe formant écrou 3 se déplace linéairement dans une direction longitudinale qui correspond à la direction dans laquelle la tige de vis 1 se déplace en tournant.

D'autre part, des éléments formant butées 4 fermant les deux extrémités du passage sous charge 35, et des éléments d'étanchéité 5 fermant hermétiquement des espaces entre la partie creuse de l'organe formant écrou 3 et la tige de vis 1 sont montés sur la partie à grand diamètre intérieur 32 aux deux extrémités, dans la direction longitudinale, de l'organe formant écrou 3. En référence à la figure 2, les éléments formant butées 4 comprennent une partie de base fixe de forme annulaire 40 qui comporte une partie creuse à travers laquelle la tige de vis 1 passe, et une partie de blocage de billes 41 qui fait saillie sur la partie de base fixe 40. La partie de base fixe 40 est fixée à l'organe formant écrou 3 en étant reliée à la partie à grand diamètre intérieur 32 de l'organe formant écrou 3. La partie de blocage de billes 41 est pliée dans une direction tangentielle à la surface circonférentielle extérieure de la tige de vis 1, pour ainsi former une barrière de blocage 42 qui reçoit les billes 2 qui ont roulé à l'intérieur du passage sous charge 35, au niveau d'une extrémité distale de la partie de blocage de billes 41. Cette partie de blocage de billes 41 est insérée dans le passage sous charge 35 à partir d'une partie d'extrémité de ce dernier, qui débouche dans une zone limitrophe entre la partie à grand diamètre intérieur 32 et la partie à faible diamètre intérieur 33 de l'organe formant écrou 3, pour fermer la partie d'extrémité du passage sous charge 35 et limiter la longueur de ce dernier le long de laquelle les billes 2 peuvent rouler.

Les éléments formant butées 4 sont réalisés à partir de plaques métalliques, telles que des plaques en bronze phosphoreux ou en acier pour ressorts. La plaque métallique est ensuite transformée par poinçonnage en un élément de forme torique, pour constituer la partie de base fixe 40. Une portion de la partie de base fixe 40 est ensuite pliée vers le haut pour former la partie de blocage de billes 41 et la barrière de blocage 42. La fabrication de ces éléments formant butées 4 est par conséquent extrêmement simple, et ceux-ci peuvent être produits à un coût très faible. L'élément formant butée 4 représenté sur la figure 2 est destiné à une vis comportant un seul filet, c'est-à-dire qu'il est destiné à être utilisé dans le cas où la tige de vis 1 comporte une seule gorge de roulement de billes 10. Toutefois, l'élément formant butée 4 doté de cette structure peut également être utilisé facilement dans le cas de vis à plusieurs filets, comme celle représentée sur la figure 3, c'est-à-dire dans le cas où au moins deux gorges de roulement de billes 10 sont formées dans la surface circonférentielle extérieure de la tige de vis 1.

Les figures 4A à 4D sont des diagrammes représentant des états de roulement des billes 2 à l'intérieur du passage sous charge 35. Le passage sous charge 35 se présente sous la forme d'un enroulement hélicoïdal autour de la périphérie de la tige de vis 1, mais sur la figure 4, le passage sous charge 35 est représenté sous la forme d'une ligne droite pour faciliter l'explication. Les billes 2 sont placées dans le passage sous charge 35 sans cage à billes. Chacune des billes 2 peut rouler dans le passage sous charge 35 sans être limitée par le déplacement des autres billes.

Lorsque la tige de vis 1 tourne par rapport à l'organe formant écrou 3 et que la rotation de la tige de vis 1 est poursuivie même si elle devient un peu difficile, toutes les billes 2 adoptent un état dans lequel elles sont proches de l'une des extrémités du passage sous charge 35, comme cela estreprésenté sur la figure 4A. Dans cet état, une bille 2a située au niveau de la partie la plus extrême est en contact avec la barrière de blocage de billes 42 de l'élément formant butées 4, et les billes 2 adjacentes entre elles sont en contact les unes avec les autres. A partir de cet état, la tige de vis 1 tourne en sens inverse. Il convient de noter que le mouvement relatif de l'organe formant écrou 3, qui accompagne la rotation de la tige de vis 1, est représenté en fonction du temps sur les figures 4A à 4D.

Lorsque l'organe formant écrou 3 se déplace de manière relative dans la direction de la flèche en même temps que la rotation de la tige de vis 1, les billes 2 se déplacent par rapport à la tige de vis 1 dans une direction identique à celle dans laquelle l'organe formant écrou 3 se déplace, mais la vitesse de déplacement des billes 2 est inférieure à celle de l'organe formant écrou 3. Par conséquent, les billes 2 se déplacent de manière relative à l'intérieur du passage sous charge 35 de l'organe formant écrou 3, en direction de l'autre extrémité du passage sous charge 35. A ce moment-là, des billes 2b à 2n respectivement situées en deuxième position et dans des positions suivantes dans le sens du roulement, roulent légèrement plus lentement que la bille 2a qui occupe une position de tête, en raison de forces de frottement, comme cela est visible sur la figure 4B. La bille 2a qui occupe la position de tête se sépare de la deuxième bille 2b. Plus précisément, un espace est créé entre la bille 2a qui occupe la position de tête et la bille 2b qui occupe la deuxième position.

Après la création d'un espace entre la bille 2a qui occupe la position de tête et la bille 2b qui occupe la deuxième position, un espace est alors créé entre la bille 2b qui occupe la deuxième position et une bille 2c qui occupe une troisième position. Puis, un espace est créé entre la bille 2c qui occupe la troisième position et une bille 2d qui occupe une quatrième position, après quoi un espace est créé entre la bille 2d qui occupe la quatrième position et une bille 2e qui occupe une cinquième position, comme cela est représenté sur la figure 4C. Les billes se séparent chacune dans cet ordre de la bille adjacente. Finalement, toutes les billes 2 roulent dans le passage sous charge 35 dans un état dans lequel les billes adjacentes sont séparées les unes des autres, comme on peut le voir sur la figure 4D.

Toutes les billes 2 roulent dans le passage sous charge 35 pendant la durée de leur déplacement qui les amène à passer de l'état représenté sur la figure 4A à l'état représenté sur la figure 4D. Cependant une force de frottement agit pour entraver le roulement des billes 2 en contact les unes avec les autres, comme on peut le voir sur les figures 4B et 4C. Par conséquent, le roulement des billes 2 s'accompagne d'un glissement, et la rotation de la tige de vis 1 par rapport à l'organe formant écrou 3 devient nécessairement difficile. Plus précisément, dans les états représentés sur les figures 4A à 4C, la rotation de la tige de vis 1 par rapport à l'organe formant écrou 3 est difficile. La rotation de la tige de vis 1 ne devient facile que lorsque les billes 2 présentes dans le passage sous charge 35 ont atteint l'état représenté sur la figure 4D.

Lorsque la rotation de la tige de vis 1 se poursuit, les billes se déplacent tout en roulant dans le passage sous charge 35, comme cela est représenté sur la figure 5A. Finalement, la bille 2n située dans la position la plus en queue arrive contre la barrière de blocage 42 de l'élément formant butée 4 disposé du côté de l'autre extrémité du passage sous charge 35, et la bille 2n s'arrête de rouler. Les espaces formés entre les billes 2 mutuellement adjacentes se rétrécissent donc lorsque la tige de vis 1 continue à tourner. Finalement, toutes les billes sont dans un état de contact mutuel, du fait qu'elles sont bloquées par l'élément formant butée 4. En effet, après l'état représenté sur la figure 5B, les billes 2 commencent à glisser le long de la gorge de roulement de billes 10 de la tige de vis 1, et la rotation de cette dernière par rapport à l'organe formant écrou 3 devient difficile.

Plus précisément, dans le dispositif à vis et à billes du présent mode de réalisation, qui ne comporte pas de cage à billes entre la tige de vis 1 et l'organe formant écrou 3 et dans lequel chacune des billes 2 peut rouler dans le passage sous charge 35 dans un état dans lequel elles sont indépendantes les unes des autres, une rotation de l'organe formant écrou 3 par rapport à la tige de vis 1 avec un couple extrêmement faible n'est possible qu'entre l'état représenté sur la figure 4D et l'état représenté sur la figure 5B. Dans les états représentés sur les figures 4A à 4C, un couple plus important est nécessaire pour faire tourner la tige de vis 1.

Comme cela ressort de la description ci-dessus, la distance sur laquelle il est possible de déplacer l'organe formant écrou 3 par rapport à la tige de vis 1 avec une force extrêmement faible doit être inférieure à deux fois une distance m (voir figure 4A) sur laquelle les billes 2 peuvent se déplacer dans le passage sous charge 35. Il faut noter que la distance m représente la longueur du passage sous charge dans une direction hélicoïdale.

Une relation entre la longueur de la course de l'organe formant écrou 3 dans la direction longitudinale de la tige de vis 1 et la distance le long de laquelle les billes 2 se déplacent dans le passage sous charge 35 est prise en compte. La longueur de la course effective de l'organe formant écrou 3 dans la direction longitudinale de la tige de vis 1, c'est-à-dire la distance le long de laquelle l'organe formant écrou 3 peut être amené à se déplacer dans la direction longitudinale de ladite tige de vis 1 avec un couple extrêmement faible, étant désignée par la référence D, la distance maximale d que les billes 2 peuvent parcourir à l'intérieur du passage sous charge 35 dans la direction longitudinale de l'organe formant écrou 3 (différente de la direction hélicoïdale) doit être supérieure à la moitié de la distance D (50% de la longueur).

Les inventeurs de la présente invention ont confirmé qu'en fixant la longueur du passage sous charge dans la direction longitudinale de l'organe formant écrou à 30 mm et la longueur non occupée par les billes, c'est-à-dire la distance maximale d à parcourir par les billes dans la direction longitudinale, à 15 mm dans un prototype réel du dispositif à vis et à billes, il a été possible d'obtenir une longueur de course D de l'élément formant écrou dans la direction longitudinale de la tige de vis de 23 mm, ce qui satisfait la relation d > (1/2)D, et non la relation d = (1/2)D.

Bien que la description précédente ait porté sur un mode de réalisation préféré de la présente invention, celle-ci n'est bien entendu pas limitée à l'exemple particulier décrit et illustré ici, et l'homme de l'art comprendra aisément qu'il est possible d'y apporter de nombreuses variantes et modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention.

Claims (3)

REVENDICATIONS

1. Dispositif à vis et à billes comprenant: une tige de vis (1) comportant une gorge de roulement de billes de configuration hélicoïdale (10) fermée dans sa surface circonférentielle extérieure; un organe formant écrou (3) comportant un trou traversant à travers lequel la tige de vis (1) passe, trou traversant qui comporte une gorge de roulement sous charge de forme hélicoïdale (34) formée dans sa surface circonférentielle intérieure; de multiples billes (2) qui roulent, tout en étant soumises à une charge, dans une partie intérieure d'un passage sous charge (35) délimité par la gorge de roulement de billes (10) de la tige de vis (1) et la gorge de roulement sous charge (34) de l'organe formant écrou (3); et des éléments formant butées (4) montés aux deux extrémités de l'organe formant écrou (3) dans une direction longitudinale, les éléments formant butées fermant les deux extrémités du passage sous charge (35), et caractérisé en ce que: chacune des multiples billes (2) peut rouler de manière indépendante dans le passage sous charge (35) sans être limitée par le déplacement des autres billes; et une relation d > (1/2)D est satisfaite, relation dans laquelle d représente une distance maximale le long de laquelle les billes (2) logées dans le passage sous charge (35) peuvent rouler dans la direction longitudinale de l'organe formant écrou (3), et D représente une longueur de course effective de l'organe formant écrou (3) dans la direction longitudinale de la tige de vis (1).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments formant butées (4) comprennent une partie de base en forme de disque (40) qui est fixée aux deux extrémités de l'organe formant écrou (3) dans la direction longitudinale, une partie de retenue sous forme de plaque mince (41) qui est insérée dans le passage sous charge (35) et qui remonte à partir de la partie de base (40), et une partie de réception de billes (42) qui bloque les billes (2) roulant à travers le passage sous charge (35) et qui remonte à partir d'une extrémité distale de partie de retenue (41).

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments formant butées (4) sont réalisés à partir de plaques métalliques minces, et en ce que la partie de retenue (41) et la partie de réception de billes (42) sont formées par pliage vers le haut d'une portion de la partie de base en forme de disque (40).