WO2000023728A1 - Vis a billes - Google Patents

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WO2000023728A1
WO2000023728A1 PCT/FR1999/002533 FR9902533W WO0023728A1 WO 2000023728 A1 WO2000023728 A1 WO 2000023728A1 FR 9902533 W FR9902533 W FR 9902533W WO 0023728 A1 WO0023728 A1 WO 0023728A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ball screw
screw
nut
flanges
balls
Prior art date
Application number
PCT/FR1999/002533
Other languages
English (en)
Inventor
Serge Simplet
Robert Sagne
Original Assignee
Serge Simplet
Robert Sagne
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Serge Simplet, Robert Sagne filed Critical Serge Simplet
Priority to AU62082/99A priority Critical patent/AU6208299A/en
Publication of WO2000023728A1 publication Critical patent/WO2000023728A1/fr

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F16H25/2204—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls
    • F16H25/2214—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls with elements for guiding the circulating balls

Definitions

  • the present invention relates to a ball screw having a male part constituted by the screw, a plurality of balls and a female assembly comprising a nut and two flanges, the threads of the male part and of the female assembly cooperating so as to exert less by their sides a support on the balls.
  • the ball screw described here will apply to very diverse rotational / translational movement transformations, for example in the automotive field for window regulator mechanisms.
  • Ball screws of different types are known, especially depending on the shape of the threads of the screw and the nut. This can be semi-round, square, trapezoidal ...
  • the shape of the thread used is decisive for the direction of the forces taken up by the balls. In the case of round threads, the applicable stresses are above all radial since a high shear of the balls occurs under axial loads (along the axis of the screw).
  • threads providing a ball bearing on the sides of the threads are preferred. They can be square or trapezoidal threads. In general, these thread shapes allow entanglement of the threads of the screw and the nut. The ball then rests on the upper side of a thread of the screw and, diametrically opposite, on the lower side of a thread of the nut.
  • Ball screws also sometimes have one or more recirculations of the balls.
  • a ball screw according to documents EP-0.496.034, EP-0.845.619 and FR-1.033.040 is not satisfactory in all the modes of stresses because its thread is semi-round; however, this type of thread allows easy recirculation because it is easy to deflect the balls at the end of circulation, the threads of the screw and the nut do not get entangled.
  • a ball screw according to document EP-0.538.991 ensures good recovery of axial forces due to the shape of the threads.
  • the object of the present invention is to remedy the drawbacks of current screw-nut ball systems with recirculation.
  • Another object of the invention is to limit the number of parts necessary for the production of the female assembly. Two flanges and a nut are sufficient.
  • a one-piece female assembly can be produced, in particular by manufacturing techniques by stereolithography.
  • Another object of the invention is to reduce the cost price of ball screws, which can be made of plastic.
  • Another object of the ball screw presented is to allow the formation of internal recirculation by limiting the cost of machining. To do this, it has the advantage of exploiting the periphery of the nut and the internal surface of the flanges to produce rolling surfaces for the balls during recirculation.
  • the invention also makes it possible to form a completely closed assembly by means of flanges surrounding the nut. A compact ball screw without protruding element is then produced.
  • the invention has the advantage of comprising at least two ball circuits such that, for a given axial load, there is an active ball circuit (that is to say mechanically stressed) and an inactive ball circuit.
  • the ball screw presented here can, in a preferred embodiment, provide a deflection of the balls, out of the threads or towards the threads, at 90 degrees relative to the tangent to the trajectory described by the balls during their movement. A radial deflection is thus achieved.
  • Another object of the invention is to present a braking device for the ball screw according to the invention. This device allows the relative position of the male part and the female assembly to be blocked.
  • the present invention relates to a ball screw having a male part constituted by the screw, a plurality of balls and a female assembly comprising a nut and two flanges, the threads of the male part and of the female assembly cooperating so as to exert at least by their sides a bearing on the balls.
  • the female assembly comprises at least two independent internal circuits for recirculating the balls, integrated for all or part in the nut and all or part in the flanges which cover all or part of the periphery of the nut.
  • the internal recirculation circuits consist of a channel formed in the flanges and of a portion of the periphery of the nut located opposite the channel.
  • the internal recirculation circuits consist of a channel formed partly in the nut and partly in the flanges, and of the portion of the periphery of the nut and of the internal surface of the flanges located opposite the channel.
  • the internal recirculation circuits consist of a channel formed in the nut and of the portion of the internal surface of the flanges located opposite the channel.
  • the flanges completely surround the nut, whether diametrically or longitudinally.
  • the recirculation circuits comprise at each of its ends, near the screw, a deflection zone capable of deflecting the balls out of the threads or towards the threads of the male part and the female assembly.
  • the deflection zone has a circular configuration capable of guiding the balls towards a portion of the circuit oriented at 90 ° relative to the tangent of the circle described by the balls during their movement.
  • the deflection zone has a termination formed on the inner surface of the nut and protruding towards the bottom of the thread of the screw to deflect the balls.
  • the threads of the male part and the female assembly are square or trapezoidal.
  • the female assembly is in one piece, the nut and the flanges being made in one piece.
  • the inner wall of the flanges follows the shape of the threads of the screw to form a dust scraper.
  • the ball screw comprises a braking device fixed to the female assembly at one of its ends and capable of braking the relative movement of the female assembly and the male part.
  • the braking device comprises a ring surrounding the screw and one or more housings formed in the inner wall of the ring and each receiving a rolling element.
  • the depth of the housing decreases from one to the other of its sides so that the distance separating the thread bottom of the screw and the housing wall is greater than the diameter of the rolling element on one side and lower on the other side, so that the rolling element can roll freely in one side and brace between the thread end and the wall in the other side allowing the ball screw to brake in a direction of rotation.
  • the side of the housing comprises an elastic member compressed by the rolling element when it comes into abutment.
  • the elastic member is an elastomer stop.
  • the rolling element is either a ball or a cylindrical roller.
  • the braking device comprises unlocking means.
  • the unlocking means comprise: - a rod oriented along the axis of the screw and integrated in a reservation opening into the side of each housing, means for actuating each rod so that it pushes the rolling element into the braced position to unlock it.
  • the actuation means consist of a ring integral with the rods and positioned on the ring with a freedom of pivot angularly limited so that the rotation of the ring relative to the ring generates
  • Figure 1 shows a sectional view of the nut.
  • Figure 2 illustrates the male part.
  • Figure 3 shows the cooperation of the male part and the female assembly.
  • Figure 4 shows the components of the invention without the balls.
  • Figure 5 is a sectional view of the invention.
  • Figure 6 is a sectional view along lines A.A. of Figure 4.
  • Figure 7 is a sectional view of the braking device also presented according to the invention.
  • Figure 8 is a top view of this device.
  • Figure 9 shows a possible embodiment of the assembly of the device on a ball screw.
  • the ball screw 1 presented here comprises a male part constituted by the screw 3. This screw is illustrated in FIGS. 2 to 5.
  • the ball screw 1 also comprises a plurality of balls 2 illustrated in FIG. 5.
  • the balls 2 may be made of various materials and in particular of plastic material due to the absence of shearing of the balls.
  • a female assembly cooperates with the screw 3.
  • This assembly comprises, on the one hand a nut 4 and, on the other hand, two flanges 5, 6. As shown in FIG. 4, the flanges 5, 6 apply on the one hand and other of the nut 4, by each of its faces.
  • the threads 8, 12 of the male part and of the female assembly are so formed that they exert at least by their sides 7, It rests on the balls 2.
  • the entanglement of the threads 8, 12 is shown in Figure 3: the top 9 of the thread 8 of the screw 3 extends towards the bottom 14 of the thread 12 of the nut 4 - conversely, the top 13 of the thread 12 of the nut 4 extends towards the bottom 10 of the thread 8 of the screw 3. It follows that the balls 2, such as in FIG. 5, are supported on a side 7 of the thread 8 and a side 11 of the thread 12. The balls 2 are thus essentially stressed in compression.
  • the shape of the threads 8, 12 may be variable as long as the entanglement of the threads is achieved. It will thus be possible to form trapezoidal or square threads.
  • a support of the balls 2 on the bottom of the threads 10, 14 is also possible. A resumption of radial forces or of the combination of radial and axial forces is thus permitted.
  • the ball screw 1 presented has the characteristic of comprising, in the female assembly, internal circuits for recirculating the balls.
  • Figures 4 to 6 show the realization of two circuits 15, the circuits preferably being organized in pairs.
  • the internal circuit 15 consists of a channel 16 in the flanges 5, 6 and of the portion 17 of the periphery of the nut 4 located opposite the channel 16.
  • Figures 4 and 5 show this possibility of embodiment.
  • FIG. 6 also partially illustrates the channel 16 in the flanges 5, 6.
  • the internal circuit 15 consists of a channel formed partly in the nut 4 and partly in the flanges 5, 6 and of the peripheral portion of the nut 4 and of the internal surface 20 flanges 5, 6 located opposite the channel.
  • circuit 15 can be carried out by machining which, unlike the previous embodiment, will be carried out partly in the nut 4 and partly in the flanges 5, 6.
  • the circuit 15 comprises a channel formed integrally in the nut. The support for guiding the balls opposite the channel is then a portion of the internal surface 20 of the flanges 5, 6.
  • the internal recirculation circuit 15 will preferably include at each of its ends a deflection zone 18 as illustrated in FIG. 6.
  • This deflection zone 18 is located near the screw 3 and makes it possible to deflect the balls 2 at the outlet or at the inlet of the threads 8, 12 of the male part and of the female assembly. By the configuration of this zone 18, any formation of a scraper deflecting the balls 2 is avoided.
  • a large part of the recirculation takes place along the axis of rotation of the ball screw 1, along the height of the nut 4.
  • a large part of the recirculation takes place along the axis of rotation of the ball screw 1, along the height of the nut 4.
  • the deflection area 18 will have a circular configuration.
  • the deflection zone 18 is at 90 ° relative to the tangent of the circle described by the balls 2 during their movement, which makes it possible to deflect them at 90 ° at a precise point in the circuit.
  • the bend 21 induced in the balls 2 by the channel 16 has a radius equivalent to at least one and a half times the diameter of the balls 2.
  • the fluidity of the recirculation of the balls 2 is thus optimized.
  • the deflection zone 18 has, in the immediate vicinity of the screw 3, an orientation 22 similar to that of the threads 8, 12.
  • the deflection zone 18 may have a termination formed on the inner surface of the nut 4 and projecting towards the bottom 10 of the thread 8 of the screw 3 , to deflect the balls.
  • the recirculation thus produced is entirely internal to the ball screw 1, without any part or external recirculation duct.
  • the specific shape of the internal circuit 15 also ensures circulation without jamming of the balls.
  • the flanges 5, 6 framing the nut 4 are formed so that their internal walls conform to the shape of the threads 8. In this way, the assembly of the ball screw 1 constituted is closed and does not fear dust.
  • the ball screw 1 described here is therefore compact and has internal ball recirculation circuits which have the advantage of being oriented along the axis of the screw 3.
  • the ball screw 1 may include a braking device 23. Its function is to brake the relative movement of the screw 3 and the female assembly.
  • the braking device 23 could be constituted as illustrated in FIGS. 7 and 8.
  • the device 23 is an assembly attached to the female assembly.
  • the fixing will be done by all common means.
  • housings 25 are formed as shown in number 4 in FIG. 7.
  • Each housing 25 receives a rolling element 26 which can be a ball or a cylindrical roller. As shown in FIG. 7, each rolling element 26 can come into contact, for rolling, on the thread bottom 10 of the screw 3.
  • FIG. 7 the particular shape of the housings 25 can be clearly seen. These have two sides 27, 28 differing in their depth. Thus, the side 27 is deeper and offers freedom of movement to the rolling element 26.
  • the side 28 has a depth such that the rolling element 26 cannot roll there without finally blocking the relative movement between the screw 3 and the ring 24 which is integral with the female assembly.
  • This variation is made so that it is related to the diameter of the rolling element 26.
  • the rolling element 26 can be set in motion (driven by the rotation of the screw 3) on the side 27 On the contrary, it will arrive in the side 28 until it is blocked by friction between the ring 24 and the screw 3.
  • the housings 25 will consist of as many recesses passing right through the thickness of the ring 24.
  • the latter is hollowed out at its center with a diameter slightly greater than the nominal diameter of the screw.
  • each obviously forming a housing is in two volumes: a volume formed on the side 27 and greater in volume of the rolling element 26, and a volume formed on the side 28 and less than that of the rolling element 26.
  • Reference 36 illustrates the connection in an arc on a straight portion of these two volumes.
  • an elastic member 30 is present on the side 27 to ensure an abutment point for the rolling element 26.
  • An elastomeric member or a spring may be formed.
  • unlocking means will be present.
  • FIG. 7 shows the formation of rods 31 placed in reservations 32 opening on the side 28 which it is easily understood that they can push on the element rolling 26 if they are actuated in rotation.
  • actuation means may be formed as shown in FIGS. 8 and 9.
  • a ring 33 secured to the rods 31 is superimposed on the ring 24.
  • Fixing means such as screws 35 ensure the mounting of the ring 33 on the ring 24.
  • the pivot link can be made as shown in Figure 8, by moving the ring 33 in oblong holes therethrough.
  • elastic means 34 such as springs can return the ring 33 to its position.
  • this device 23 is above all a non-return system. It requires the choice of a direction of rotation of the screw 3 in normal operation and a direction of rotation where the brake will be effective.
  • the sides 27, 28 of the housing 25 are oriented in function.
  • FIG. 7 shows a clockwise direction of normal rotation of the screw 3.
  • the rolling elements 26 are present towards the side 27. They roll in contact with the thread bottom 10 while compressing the elastic member 30.
  • the rolling elements 26 are oriented towards the narrower side 28. They brace and block the relative movement of the screw 3 and the female assembly. To avoid or end this blocking, the unlocking means are actuated.
  • the rotation of the ring 33 can be motorized.
  • this rotation can be produced by axial displacement of the ring which implies that the rods 31 have a beveled shape and a determined length.
  • spring elements will then be placed between the ring 24 and the ring 33.

Abstract

Vis à billes (1) présentant une pièce mâle constituée par la vis (3), une pluralité de billes (2) et un ensemble femelle comprenant un écrou (4) et deux flasques (5, 6), les filets de la pièce mâle et de l'ensemble femelle coopérant de façon à exercer par leurs flancs (7, 11) un appui sur les billes (2). Selon l'invention, l'ensemble femelle comporte au moins deux circuits internes (15) indépendants de recirculation des billes (2) intégrés pour tout ou partie dans l'écrou (4) et tout ou partie dans les flasques (5, 6). Les flasques (5, 6) recouvrent tout ou partie de la périphérie de l'écrou (4). Application aux organes mécaniques à système vis-écrou.

Description

Vis à billes
La présente invention concerne une vis à billes présentant une pièce mâle constituée par la vis, une pluralité de billes et un ensemble femelle comprenant un écrou et deux flasques, les filets de la pièce mâle et de l'ensemble femelle coopérant de façon à exercer au moins par leurs flancs un appui sur les billes.
Elle trouvera son application dans le domaine de la fabrication et de l'utilisation d'organes mécaniques à systèmes vis-écrou, et plus précisément aux systèmes de vis à billes .
De par ses avantages, la vis à billes ici décrite s'appliquera à des transformations de mouvement rotation/translation très diverses, par exemple dans le domaine automobile pour les mécanismes de lève-vitres.
On connaît des vis à billes de différents types, surtout selon la forme des filets de la vis et de l'écrou. Celle-ci peut être en demi-rond, carrée, trapézoïdale...La forme de filet employée est déterminante pour la direction des efforts repris par les billes. Dans le cas de filetages ronds, les sollicitations applicables sont surtout radiales car un fort cisaillement des billes se produit sous charges axiales (selon l'axe de la vis) .
Pour une bonne reprise d'efforts axiaux, des filetages réalisant un appui de billes sur les flancs des filets sont préférés. Ce peuvent être des filets carrés ou encore trapézoïdaux. D'une façon générale, ces formes de filets permettent un enchevêtrement des filets de la vis et de l'écrou. La bille s'appuie alors sur le flanc supérieur d'un filet de la vis et, de façon diamétralement opposée, sur le flanc inférieur d'un filet de l'écrou.
Les vis à billes comportent par ailleurs parfois une ou plusieurs recirculations des billes.
Dans ce cadre, on connaît les documents suivants : - EP- 0.496. 034 qui concerne un système vis écrou à billes, à recirculation de billes et à filets demi-ronds, comportant deux pièces de couverture dans lesquelles des passages sont formés pour guider les billes vers un conduit percé dans l 'écrou . - EP-0.845.619 qui concerne un appareil avec vis à billes FR-1. 033. 040 qui présente une vis et un écrou auxiliaires qui supportent, à la montée et à la descente, le volant du balancier et la vis principale . EP- 0.538.991 qui présente un système de vis à billes dans lequel les filets de l 'écrou s 'étendent dans l 'espace entre les filets de la vis et réciproquement. Une vis à billes selon les documents EP-0.496.034, EP- 0.845.619 et FR-1.033.040 ne donne pas satisfaction dans tous les modes de sollicitations car son filetage est demi-rond ; cependant, ce type de filets permet une recirculation facile car il est aisé de dévier les billes en fin de circulation, les filets de la vis et de l'écrou ne s' enchevêtrant pas. Une vis à billes selon le document EP-0.538.991 assure une bonne reprise d'efforts axiaux de par la forme des filets.
Cependant, elle ne réalise pas de recirculation interne des billes.
Seul un système de recirculation externe avec des racleurs et des portions de tuyaux est réalisable selon ce document.
Ainsi, il n'est pas possible actuellement d'obtenir une vis à billes à recirculation interne donc compacte dans une configuration vis-écrou où les filets s'enchevêtrent (à filets carrés par exemple) .
Cette limitation technique a l'inconvénient de restreindre les applications des vis à billes avec recirculation travaillant principalement en sollicitation axiale : seules des vis à billes complexes et coûteuses sont proposées. Un autre inconvénient des vis à billes actuelles selon le brevet EP-0.496.034 est qu'elles ne présentent pas de recirculation interne : l'utilisation de pièces supplémentaires et un montage sont nécessaires.
La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients des systèmes vis-écrou à billes avec recirculation actuels.
Pour ce faire, il a fallu combattre le préjugé actuel selon lequel une recirculation interne et sans racleur (organe rapporté de déviation des billes) est impossible lorsque le filetage est d'une autre forme permettant l'enchevêtrement.
L'invention ici présentée a vaincu ce préjugé en proposant un circuit de recirculation interne, sans pièce rapportée.
Un autre but de l'invention est de limiter le nombre de pièces nécessaires à la réalisation de l'ensemble femelle. Deux flasques et un écrou suffisent. De plus, un ensemble femelle monobloc peut être réalisé, notamment par des techniques de fabrication par stéréolithographie.
L'invention a également pour objet de réduire les prix de revient des vis à billes, réalisables en matières plastiques.
Un autre but de la vis à billes présentée est de permettre la formation d'une recirculation interne en limitant le coût d'usinage. Elle a pour ce faire l'avantage d'exploiter la périphérie de l'écrou et la surface interne des flasques pour réaliser des surfaces de roulement des billes lors de la recirculation.
L'invention permet également de former un ensemble totalement clos au moyen de flasques entourant l'écrou. Une vis à billes compacte et sans élément saillant est alors réalisée.
L'invention a l'avantage de comporter au moins deux circuits de billes tels que, pour une charge axiale donnée, on a un circuit de billes actif (c'est à dire sollicité mécaniquement) et un circuit de billes inactif. Par ailleurs la vis à billes ici présentée peut dans un mode préférentiel de réalisation, assurer une déviation des billes, hors des filets ou vers les filets, à 90 degrés par rapport à la tangente à la trajectoire décrite par les billes lors de leur déplacement . Une déviation radiale est ainsi réalisée.
Un autre but de l'invention est de présenter un dispositif de freinage de la vis à billes selon l'invention. Ce dispositif permet le blocage de la position relative de la pièce mâle et de l'ensemble femelle. D'autres buts et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre et qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif.
La présente invention concerne une vis à billes présentant une pièce mâle constituée par la vis, une pluralité de billes et un ensemble femelle comprenant un écrou et deux flasques, les filets de la pièce mâle et de l'ensemble femelle coopérant de façon à exercer au moins par leurs flancs un appui sur les billes. L'ensemble femelle comporte au moins deux circuits internes indépendants de recirculation des billes, intégrés pour tout ou partie dans l'écrou et tout ou partie dans les flasques qui recouvrent tout ou partie de la périphérie de 1' écrou. L'invention pourra se présenter sous les modes de réalisation suivants :
- Les circuits internes de recirculation sont constitués d'un canal formé dans les flasques et d'une portion de la périphérie de l'écrou située en regard du canal. - Les circuits internes de recirculation sont constitués d'un canal formé pour partie dans l'écrou et pour partie dans les flasques, et de la portion dé la périphérie de l'écrou et de la surface interne des flasques située en regard du canal.
- Les circuits internes de recirculation sont constitués d'un canal formé dans l'écrou et de la portion de la surface interne des flasques située en regard du canal.
- Les flasques entourent intégralement l'écrou, que ce soit diamétralement ou longitudinalement .
- Les circuits de recirculation comportent à chacune de leurs ses extrémités, à proximité de la vis, une zone de déviation apte à dévier les billes hors des filets ou vers les filets de la pièce mâle et de l'ensemble femelle.
- La zone de déviation a une configuration circulaire apte à guider les billes vers une portion de circuit orientée à 90° par rapport à la tangente du cercle décrit par les billes lors de leur déplacement .
- La zone de déviation présente une terminaison formée sur la surface intérieure de l'écrou et faisant saillie vers le fond du filet de la vis pour dévier les billes. - Les filets de la pièce mâle et de l'ensemble femelle sont carrés ou trapézoïdaux.
- L'ensemble femelle est monobloc, l'écrou et les flasques étant réalisés d'une seule pièce. - La paroi intérieure des flasques épouse la forme des filets de la vis afin de constituer un racleur anti-poussière.
- La vis à billes comprend un dispositif de freinage fixé à l'ensemble femelle à l'une de ses extrémités et apte à freiner le déplacement relatif de l'ensemble femelle et de la pièce mâle.
- Le dispositif de freinage comporte une bague entourant la vis et un ou plusieurs logements formés dans la paroi intérieure de la bague et recevant chacun un élément roulant.
- La profondeur du logement est dégressive de l'un à l'autre de ses côtés de telle sorte que la distance séparant le fond de filet de la vis et la paroi du logement est supérieure au diamètre de l'élément roulant d'un côté et inférieure de l'autre côté, pour que l'élément roulant puisse rouler librement dans l'un des côtés et s'arc-bouter entre le fond de filet et la paroi dans l'autre côté permettant le freinage de la vis à billes dans un sens de rotation.
Le côté du logement comprend un organe élastique comprimé par l'élément roulant lorsqu'il vient en butée.
- L'organe élastique est une butée en élastomère. - L'élément roulant est soit une bille, soit un rouleau cylindrique.
Le dispositif de freinage comporte des moyens de déverrouillage .
- Les moyens de déverrouillage comportent : - une tige orientée suivant l'axe de la vis et intégrée dans une réservation débouchant dans le côté de chaque logement , des moyens d' actionnement de chaque tige pour qu'elle pousse l'élément roulant en position arc-boutée pour le débloquer .
Les moyens d' actionnement se composent d'un anneau solidaire des tiges et positionné sur la bague avec une liberté de pivot limitée angulairement de telle sorte que la mise en rotation de l'anneau par rapport à la bague engendre
1' actionnement des tiges.
- L'anneau comporte des moyens élastiques de retour en position. Les dessins ci-joints sont donnés à titre d'exemple indicatif et non limitatif. Ils représentent un mode de réalisation selon l'invention. Ils permettront de comprendre aisément l'invention.
La figure 1 présente une vue en coupe de l'écrou. La figure 2 illustre la pièce mâle.
La figure 3 présente la coopération de la pièce mâle et de l'ensemble femelle.
La figure 4 montre les éléments constitutifs de l'invention sans les billes. La figure 5 est une vue en coupe de l'invention.
La figure 6 est une vue en coupe selon les lignes A.A. de la figure 4.
La figure 7 est une vue en coupe du dispositif de freinage également présenté selon l'invention. La figure 8 est une vue de dessus de ce dispositif.
Enfin, la figure 9 montre une réalisation possible de l'assemblage du dispositif sur une vis à billes.
La vis à billes 1 ici présentée comprend une pièce mâle constituée par la vis 3. Cette vis est illustrée aux figures 2 à 5.
La vis à billes 1 comprend également une pluralité de billes 2 illustrées en figure 5. Les billes 2 pourront être en divers matériaux et notamment en matière plastique de par l'absence de cisaillement des billes. Un ensemble femelle coopère avec la vis 3. Cet ensemble comprend, d'une part un écrou 4 et, d'autre part, deux flasques 5, 6. Comme présenté en figure 4, les flasques 5, 6 s'appliquent de part et d'autre de l'écrou 4, par chacune de ses faces.
Dans le mode de réalisation illustré en figure 5, les flasques 5, 6 entourent intégralement l'écrou 4. Un ensemble femelle particulièrement compact est ainsi formé.
Selon l'invention, les filets 8, 12 de la pièce mâle et de l'ensemble femelle sont ainsi formés qu'ils exercent au moins par leurs flancs 7, Il un appui sur les billes 2. L'enchevêtrement des filets 8, 12 est représenté en figure 3 : le sommet 9 du filet 8 de la vis 3 s'étend vers le fond 14 du filet 12 de l'écrou 4 - inversement, le sommet 13 du filet 12 de l'écrou 4 s'étend vers le fond 10 du filet 8 de la vis 3. Il s'ensuit que les billes 2, telles qu'en figure 5, sont en appui sur un flanc 7 du filet 8 et un flanc 11 du filet 12. Les billes 2 sont ainsi essentiellement sollicitées en compression.
La forme des filets 8, 12 pourra être variable tant que l'enchevêtrement des filets est réalisé. On pourra ainsi constituer des filets trapézoïdaux ou carrés.
Un appui des billes 2 sur le fond des filets 10, 14 est également possible. Une reprise d'efforts radiaux ou de la combinaison d'efforts radiaux et axiaux est ainsi permise.
Pour permettre la recirculation des billes 2, la vis à billes 1 présentée a la caractéristique de comporter, dans l'ensemble femelle, des circuits internes de recirculation des billes. Les figures 4 à 6 montrent la réalisation de deux circuits 15, les circuits s 'organisant préférentiellement par paires.
Dans un premier mode de réalisation, le circuit interne 15 est constitué d'un canal 16 dans les flasques 5, 6 et de la portion 17 de la périphérie de l'écrou 4 située en regard du canal 16. Les figures 4 et 5 montrent cette possibilité de réalisation. La figure 6 illustre par ailleurs partiellement le canal 16 dans les flasques 5, 6.
Contrairement à l'état de la technique représenté aux documents EP-0.496.034 et EP-0.538.991, l'usinage d'un canal 16 ouvert tel une rainure suffit à former le circuit 15, en combinaison avec la périphérie de l'écrou 4.
Dans un deuxième mode de réalisation, le circuit interne 15 est constitué d'un canal formé pour partie dans l'écrou 4 et pour partie dans les flasques 5, 6 et de la portion périphérique de l'écrou 4 et de la surface interne 20 des flasques 5, 6 situées en regard du canal.
La réalisation d'un tel circuit 15 pourra s'effectuer par un usinage qui, contrairement au mode de réalisation précédent, sera réalisé pour partie dans l'écrou 4 et pour partie dans les flasques 5, 6. Selon un troisième mode de réalisation de l'invention, le circuit 15 comprend un canal formé intégralement dans l'écrou. L'appui de guidage des billes en regard du canal est alors une portion de la surface interne 20 des flasques 5, 6.
Lorsque le canal 16 est intégralement formé soit dans l'écrou 4 soit dans les flasques 5, 6 , aucun usinage n'est nécessaire respectivement dans les flasques 5, 6 et dans l'écrou 4.
D'une façon générale, le circuit interne 15 de recirculation comportera préférentiellement à chacune de ses extrémités une zone de déviation 18 telle qu'illustrée en figure 6.
Cette zone de déviation 18 est située à proximité de la vis 3 et permet de dévier les billes 2 en sortie ou en entrée des filets 8, 12 de la pièce mâle et de l'ensemble femelle. De par la configuration de cette zone 18, on évite toute formation de racleur déviant les billes 2.
Préférentiellement, une grande part de la recirculation s'effectue suivant l'axe de rotation de la vis à billes 1, le long de la hauteur de l'écrou 4. Pour amener les billes 2 vers une portion de circuit 19 orientée suivant un rayon de l'écrou
(tel qu'aux figures 5 et 6), la zone de déviation 18 aura une configuration circulaire.
La zone de déviation 18 est à 90° par rapport à la tangente du cercle décrit par les billes 2 lors de leur déplacement, ce qui permet de les dévier à 90° en un point précis du circuit.
Selon une possibilité, le virage 21 induit aux billes 2 par le canal 16 a un rayon équivalent à au moins une fois et demi le diamètre des billes 2. La fluidité de la recirculation des billes 2 est ainsi optimisée.
Par ailleurs, pour éviter tout coincement, la zone de déviation 18 a , à proximité immédiate de la vis 3, une orientation 22 semblable à celle des filets 8, 12.
Dans le mode de réalisation où le canal est intégralement formé dans l'écrou 4, la zone de déviation 18 pourra présenter une terminaison formée sur la surface intérieure de l'écrou 4 et faisant saillie vers le fond 10 du filet 8 de la vis 3, pour dévier les billes.
La recirculation ainsi réalisée est intégralement interne à la vis à billes 1, sans pièce ou conduit externe de recirculation. La forme spécifique du circuit interne 15 assure par ailleurs une circulation sans coincement des billes
2.
Enfin, une réalisation monobloc de l'ensemble femelle est possible notamment par fabrication selon la technique de stéréolithographie .
De façon préférentielle, les flasques 5, 6 encadrant l'écrou 4 sont formées de telle sorte que leurs parois internes épousent la forme des filets 8. De cette façon, l'ensemble de la vis à billes 1 constitué est clos et ne craint pas la poussière. La vis à billes 1 ici décrite est donc compacte et présente des circuits internes de recirculation de billes qui ont l'avantage d'être orientés suivant l'axe de la vis 3.
En outre, la vis à billes 1 pourra comporter un dispositif de freinage 23. Sa fonction est de freiner le déplacement relatif de la vis 3 et de l'ensemble femelle.
Le dispositif de freinage 23 pourra être constitué comme illustré aux figures 7 et 8.
Selon ces figures, le dispositif 23 est un ensemble rapporté sur l'ensemble femelle. La fixation s'opérera par tous moyens courants.
Il comporte en premier lieu une bague 24 qui entoure la vis 3 dans la continuité de l'ensemble femelle.
Dans la paroi intérieure de la bague 24, des logements 25 sont constitués comme illustrés au nombre de 4 en figure 7.
Chaque logement 25 reçoit un élément roulant 26 pouvant être une bille ou un rouleau cylindrique. Comme présenté en figure 7, chaque élément roulant 26 peut venir en contact, pour rouler, sur le fond de filet 10 de la vis 3.
A la figure 7, on visualise clairement la forme particulière des logements 25. Ceux ci comportent deux côtés 27, 28 différant par leur profondeur. Ainsi, le côté 27 est plus profond et offre une liberté de mouvement à l'élément roulant 26.
Au contraire, le côté 28 a une profondeur telle que l'élément roulant 26 ne peut y rouler sans finir par bloquer le mouvement relatif entre la vis 3 et la bague 24 qui est solidaire de l'ensemble femelle.
Pour obtenir cette différence de dimension, modifiant la distance entre la paroi du logement 25 et le fond de filet 10, une variation progressive de la profondeur des logements 25 est réalisée.
Cette variation est opérée de telle sorte qu'elle est en relation avec le diamètre de l'élément roulant 26. De cette façon, l'élément roulant 26 pourra être mis en mouvement (entraîné par la rotation de la vis 3) du côté 27. Au contraire, il arrivera dans le côté 28 jusqu'à se bloquer par frottement entre la bague 24 et la vis 3.
Préférentiellement, les logements 25 seront constitués par autant d'évidements traversant de part en part l'épaisseur de la bague 24.
Cette dernière est évidée en son centre d'un diamètre légèrement supérieur au diamètre nominal de la vis .
Ainsi, chaque évidemment formant un logement est en deux volumes : un volume formé du côté 27 et supérieur en volume de l'élément roulant 26, et un volume formé du côté 28 et inférieur à celui de l'élément roulant 26.
Le repère 36 illustre le raccordement en arc de cercle sur une portion de droite de ces deux volumes.
De façon préférentielle, un organe élastique 30 est présent du côté 27 pour assurer un point de butée pour l'élément roulant 26. Un organe élastomère ou un ressort pourra être formé .
Lorsque l'élément roulant 26, entraîné vers le côté 28 au contact du fond du filet 10 vient au contact ferme de la bague et du fond de filet, il s'arc-boute et bloque la rotation de la vis 3.
Il est important de pouvoir débloquer la vis 3 par rapport à l'ensemble femelle, en évacuant l'élément roulant 26 vers le côté 27. Pour ce faire, des moyens de déverrouillage seront présents.
La figure 7 montre la formation de tiges 31 placées dans des réservations 32 débouchant sur le côté 28 dont on comprend aisément qu'elles pourront pousser sur l'élément roulant 26 si elles sont actionnées en rotation.
Les réservations 32 et les tiges 31 traversent la bague 24 suivant une orientation parallèle à l'axe de la vis à billes 1. Pour actionner les tiges 31, des moyens d' actionnement pourront être constitués comme figuré aux figures 8 et 9.
Selon ce mode de réalisation, un anneau 33 solidaire des tiges 31 est superposé à la bague 24.
Des moyens de fixation tels des vis 35 assurent le montage de l'anneau 33 sur la bague 24.
Cependant, une liberté de pivot limitée angulairement est conservée entre l'anneau 33 et la bague 24 pour que la mise en rotation de l'anneau 33 actionne les tiges 31.
La liaison pivot pourra être réalisée comme présentée en figure 8, par le déplacement de l'anneau 33 dans des trous oblongs le traversant. En outre, des moyens élastiques 34 tels que des ressorts peuvent assurer le retour en position de l'anneau 33.
Le fonctionnement du dispositif de freinage 23 est explicité ci-après.
Il convient d'indiquer que ce dispositif 23 est avant tout un système anti-retour. Il nécessite le choix d'un sens de rotation de la vis 3 en fonctionnement normal et un sens de rotation où le frein sera effectif. Les côtés 27, 28 du logement 25 sont orientés en fonction.
L'exemple de la figure 7 montre un sens horaire de rotation normale de la vis 3.
Lorsque la vis 3 tourne dans ce sens, les éléments roulant 26 sont présents vers le côté 27. Ils roulent au contact du fond de filet 10 tout en comprimant l'organe élastique 30.
Si l'utilisateur tente d'opérer une rotation inverse de la vis 3, les éléments roulant 26 s'orientent vers le côté 28 plus étroit. Ils s' arc-boutent et bloquent le déplacement relatif de la vis 3 et de l'ensemble femelle. Pour éviter ou mettre fin à ce blocage, les moyens de déverrouillage sont actionnés.
La rotation de l'anneau 33 engendre en effet le déplacement des tiges 31 qui poussent sur les éléments roulant 26. Ceux-ci s'en trouvent libérés.
Bien entendu, la rotation de l'anneau 33 peut être motorisée.
De plus, cette rotation peut être produite par déplacement axial de l'anneau ce qui implique que les tiges 31 ont une forme biseautée et une longueur déterminée. De plus, des éléments ressorts seront alors placés entre la bague 24 et l'anneau 33.
REFERENCES
1. Vis à billes
2. Billes 3. Vis
4. Ecrou
5. Flasque
6. Flasque (seconde)
7. Flanc de filet de la vis 8. Filet de la vis
9. Sommet du filet de la vis
10. Fond de filet de la vis
11. Flanc de filet de l'écrou
12. Filet de l'écrou 13. Sommet de filet de l'écrou
14. Fond de filet de l'écrou
15. Circuit interne
16. Canal dans les flasques
17. Portion de périphérie de l'écrou 18. Zone de déviation
19. Portion de circuit
20. Surface interne des flasques
21.Virage
22.Orientation 23.Dispositif de freinage
24.Bague
25. Logement
26. Elément roulant
27. Côté 28. Côté
29. Paroi
30. Organe élastique
31. Tige
32. Réservation 33.Anneau
34.Moyens élastiques 35.Vis de fixation 36. Raccordement

Claims

REVENDICATIONS
1. Vis à billes (1) présentant une pièce mâle constituée par la vis (3), une pluralité de billes (2) et un ensemble femelle comprenant un écrou (4) et deux flasques (5, 6), les filets (8, 12) de la pièce mâle et de l'ensemble femelle coopérant de façon à exercer par leurs flancs (7, il) un appui sur les billes (2) caractérisée par le fait que l'ensemble femelle comporte au moins deux circuits internes (15) indépendants de recirculation des billes (2) intégrés pour tout ou partie dans l'écrou (4) et tout ou partie dans les flasques (5, 6) et que les flasques (5, 6) recouvrent tout ou partie de la périphérie de l'écrou (4).
2. Vis à billes (1) selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les circuits internes (15) de recirculation sont constitués : - d'un canal (16) formé dans les flasques (5, 6) de la portion (17) de la périphérie de l'écrou (4) située en regard du canal (16) .
3. Vis à billes (1) selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les circuits internes (15) de recirculation sont constitués :
- d'un canal formé pour partie dans l'écrou (4) et pour partie dans les flasques (5, 6), - de la portion de la périphérie de l'écrou (4) et de la surface interne (20) des flasques (5, 6) située en regard du canal .
4. Vis à billes (1) selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les circuits internes (15) de recirculation sont constitués : - d'un canal formé dans l'écrou (4),
- de la portion de la surface interne (20) des flasques (5, 6) située en regard du canal.
5. Vis à billes (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les flasques (5, 6) entourent intégralement l'écrou (4), que ce soit diamétralement ou longitudinalement .
6. Vis à billes (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisée par le fait que les circuits de recirculation (15) comportent à chacune de leurs extrémités, à proximité de la vis (3) , une zone de déviation (18) apte à dévier les billes (2) hors des filets (8, 12) ou vers les filets (8, 12) de la pièce mâle et de l'ensemble femelle.
7. Vis à billes (1) selon la revendication 6, caractérisée par le fait que la zone de déviation (18) a une configuration circulaire apte à guider les billes (2) vers une portion de circuit (19) orientée à 90° par rapport à la tangente du cercle décrit par les billes (2) lors de leur déplacement.
8. Vis à billes (l) selon la revendication 7, caractérisée par le fait que la zone de déviation (18) présente une terminaison formée sur la surface intérieure de l'écrou (4) et faisant saillie vers le fond (10) du filet (8) de la vis (3) pour saillie vers le fond (10) du filet (8) de la vis (3) pour dévier les billes (2) .
9. Vis à billes (1) selon les revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que les filets (8, 12) de la pièce mâle et de l'ensemble femelle sont carrés ou trapézoïdaux.
10. Vis à billes (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait que l'ensemble femelle est monobloc, l'écrou (4) et les flasques (5, 6) étant réalisés d'une seule pièce.
11. Vis à billes (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée par le fait que la paroi intérieure des flasques (5, 6) épouse la forme des filets (8) de la vis (3) afin de constituer un racleur anti-poussière .
12. Vis à billes (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée par le fait qu'elle comprend un dispositif de freinage (23) fixé à l'ensemble femelle à l'une de ses extrémités et apte à freiner le déplacement relatif de l'ensemble femelle et de la pièce mâle .
13. Vis à billes (1) selon revendication 12 caractérisée par le fait
- que le dispositif de freinage (23) comporte une bague (24) entourant la vis (3) et un ou plusieurs logements (25) formés dans la paroi intérieure de la bague (24) et recevant chacun un élément roulant (26) ,
- et que la profondeur du logement (25) est dégressive de l'un (27) à l'autre (28) de ses côtés (27, 28) de telle sorte que la distance séparant le fond de filet (10) de la vis (3) et la paroi (29) du logement (25) est supérieure au diamètre de l'élément roulant (26) d'un côté (27) et inférieure de l'autre côté (28), pour que l'élément roulant (26) puisse rouler librement dans l'un (27) des côtés (27, 28) et s'arc- bouter entre le fond de filet (10) et la paroi (29) dans l'autre côté (28) , permettant le freinage de la vis à billes dans un sens de rotation.
14. Vis à billes (1) selon revendication 13, caractérisée par le fait que le côté (27) du logement (25) comprend un organe élastique (30) comprimé par l'élément roulant (26) lorsqu'il vient en butée .
15. Vis à billes (1) selon revendication 14, caractérisée par le fait que l'organe élastique (30) est une butée en élastomère.
16. Vis à billes (1) selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisée par le fait que l'élément roulant (26) est soit une bille, soit un rouleau cylindrique.
17. Vis à billes (1) selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, caractérisée par le fait que le dispositif de freinage (23) comporte des moyens de déverrouillage .
18. Vis à billes (1) selon revendication 17 caractérisée par le fait que les moyens de déverrouillage comportent :
- une tige (31) orientée suivant l'axe de la vis (3) et intégrée dans une réservation (32) débouchant dans le côté (28) de chaque logement (25) , des moyens d' actionnement de chaque tige (31) pour qu'elle pousse l'élément roulant (26) en position arc-boutée pour le débloquer.
19. Vis à billes (1) selon revendication 18, caractérisée par le fait que les moyens d' actionnement se composent d'un anneau (33) solidaire des tiges (31) et positionné sur la bague (24) avec une liberté de pivot limitée angulairement de telle sorte que la mise en rotation de l'anneau (33) par rapport à la bague (24) engendre l' actionnement des tiges (31).
20. Vis à billes (1) selon revendication .19, caractérisée par le fait que l'anneau (33) comporte des moyens élastiques (34) de retour en position.
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