Brevet FR2618516A1 — publié le 19890127

La présente invention concerne un ensemble d'etan- chéité qui peut être interposé entre deux organes en rota- tion relative, par exemple les bagues d'un palier à éléments de roulement et qui peut permettre de détecter la vitesse de rotation relative entre eux; l'invention concerne également un palier à éléments de roulement destiné à supporter la roue d'un véhicule pourvue dudit ensemble d'étanchéité. Il est connu que les circuits de commande spéciaux actuels du type dit ABS ou système antiblocage des roues sont installés dans le but d'empêcher le blocage des roues du véhicule lors du freinage; ces circuits consistent, comme on le sait, d'une partie motrice hydraulique agissant au moyen de vannes sur le circuit de freinage, et d'une partie commande électronique. capable de provoquer l'inter- vention de la partie motricee lorsqu'une variation de la vitesse de rotation différentielle des roues de chaque essieu du véhicule, supérieure à un seuil prédéterminé, est détectée; ces variations de vitesse sont détectées par un circuit approprié, connu, faisant appel à des capteurs électromagnétiques, un au moins pour chaque roue du véhicule, chacun d'eux émettant un signal d'impulsiQn proportionnel à la vitesse de rotation de la roue qu'il commande; ce signal d'impulsion est obtenu dans la majorité des cas par le montage, ordinairement sur le palier support de roue, d'un élément denté connu de l'homme de l'art sous le nom de "roue phonique" ou "roue d'impulsion"; cet élément comprend essentiellement une bride en matériau ferromagnétique fixée pour tourner solidairement avec la roue et pourvue d'une bague dentée, en regard de laquelle le capteur est monté; par suite, pendant la rotation de la roue, le passage alterné devant le capteur des pleins constitués par les dents et des vides constitués par les espaces entre les dents provoque une variation périodique de l'entrefer entre la bride et le détecteur et, par suite, une variation pé&riodique du champ magnétique entrainant en conséquence la génération par le capteur d'un signal d'oscillation périodique dont la fréquence est propor- tionelle à la vitesse de rotation de la roue. Un inconvénient du système de détection décrit plus haut réside dans les dimensions et le poids importants de la roue phonique et dans son coût-qui est également relati- vement élevé. Mais surtout le système décrit a l'inconvient de manquer de fiabilité après une période d'utilisation relativement courte étant donné que la poussière ferro- magnétique produite par l'usure des garnitures de freins se mélange à la boue de la route et vient en contact avec la suspension du véhicule pendant la marche, remplissant les espaces entre les dents de la roue phonique et provoquant par suite une chute ou une atténuation du signal produit par le capteur, raison pour laquelle il est nécessaire de renouveler périodiquement l'efficacité du système en lavant fréquemment les ensembles roue-suspension. Le but de l'invention est de réaliser un ensemble d'écanchéité susceptible d'être fixé à un organe tournant, en particulier à une bague de roulement servant à supporter une roue de véhicule et apte en même temps à exercer simultanément une action d'étanchéité et à permettre la détection de la vitesse angulaire de l'organe tournant sur lequel il est fixé au moyen d'un système de génération d'impulsions magnétiques analogue à celui actuellement en service dans les systèmes ABS, de manière à pouvoir être utilisé à la place de la roue phonique et des capteurs actuellement employés dans ce système. Ce but est atteint par l'invention qui concerne un ensemble d'étanchéité prévu pour être interposé entre deux organes en rotation relative, en particulier entre les bagues d'un palier à éléments de roulement pour supporter une roue de véhicule, Caractérisé en ce qu'il comprend un premier écran rigide pouvant être calé en rotation avec l'un desdits organes pouvant tourner par rapport à l'autre, ledit premier écran supportant un élément de référence fixé en rotation avec lui et pourvu d'une couronne de creux à intervalles réguliers, un second écran rigide qui peut être monté sur l'autre de ces organes et supporter de façon fixe un capteur disposé dans une position telle qu'il se trouve en service en face dudit élément de référence, et un élé- ment d'étanchéité annulaire en élastomère supporté par l'un desdits écrans rigides et apte à coopérer en service avec l'autre desdits écrans pour définir entre eux et lesdits organes sur lesquels les écrans sont montés, une chambre fermée étanche aux fluides, enfermant ledit capteur et ledit élément de référence. Pour une meilleure compréhension de l'invention il est donné maintenant une description non limitative de diffé- rentes formes de réalisation en se référant aux dessins joints, dans lesquels: Fig.l représente un palier de support de roue de véhicule, non représentée, pourvu d'un ensemble d'étan- chéité conforme à l'invention, Fig.2 représente à échelle agrandie et en vue de côté en coupe un détail de l'ensemble d'étanchéité conforme à l'invention, monté sur le palier de la Fig.1l, et Fig.3 et 4 représentent deux variantes possibles de l'ensemble d'étanchéité de la Fig.2. En se référant aux Fig.1 et 2, un palier à éléments de roulement de type connu, susceptible de supporter une roue, non représentée, de véhicule également connu et non repré- senté pour plus de simplicité est désigné d'une façon géné- rale par le chiffre de référence 1; le palier 1 comprend une bague extérieure 2, une bague intérieure 3 et une pluralité de corps roulants 4 groupés en deux couronnes de roulement adjacentes et interposées entre les bagues 2 et 3 afin de permettre la rotation relative de celles-ci l'une par rapport à l'autre avec un faible frottement; l'une de ces bagues, dans le cas présent la bague 2, est pourvue d'une bride de montage 5 pour ladite roue de véhicule et l'espace annulaire entre celles- ci, dans lequel les paliers à éléments roulants sont loges, est fermé vis- à-vis de l'extérieur par un joint 6 de type connu et par un ensemble d'étanchéité 7 du type à double écran qui n'est représenté que schématiquement sur la Fig.1 et en détail sur la Fig.2, dispose sur le côté opposé de la bride 5 et comprenant un premier écran rigide 8, de préférence réalisé en tôle métallique et monté sur la bague 2, fixé à l'extérieur de celle-ci, et un second écran rigide 9, également de préférence en tôle métallique, monté sur la bague 3; en particulier cette dernière qui est, de préférence, constituée d'une paire de demi-bagues adjacentes est pourvue sur le côté opposé de la bride 5 d'une partie 10 pour le montage de l'un des écrans 8 et 9, en particulier pour l'écran 9 qui fait saillie axialement hors de la bague extérieure 2, tandis que cette dernière est pourvue sur sa face latérale extérieure 11 d'une rainure annulaire 12 pour recevoir l'écran 8; celui-ci, conformément à l'invention, est constitué d'un élément en tôle métallique en forme de coupelle muni d'une bordure d'extrémité 13 logée par rétreint dans la rainure annulaire 12, tandis que l'écran 9 est à ajustage serré sur la partie montage 10 de la bague intérieure 3 dans ledit élément en forme de coupelle 8, en regard d'un trou débouchant 14 traversant ce dernier et d'un diamètre tel qu'il permet le passage de l'écran 9 au travers; l'élément d'écran en forme de coupelle 8 comprend une paroi latérale cylindrique 15 fixée à la surface 11 de la bague 2, coaxialement à celle- ci, et une paroi de fond 16 pourvue d'un trou axial 14, coaxial à la paroi- 15 et au reste de l'écran8;conformement à l'invention, celui-ci supporte en rotation solidaire un élément ferromagnétique pourvu en couronne d'une succession régulière de creux 18, constitué par une bague cylindrique à denture intérieure 19, montée contre une surface interne 20 de la paroi latérale 15 de l'élément en forme de coupelle 8, coaxiale- ment à celui-ci, ladite bague 19, en service, comme repré- senté sur la Fig.2 étant susceptible d'être serrée entre la paroi de fond 16 de l'élément en forme de coupelle 8 et une surface frontale d'extrémité 21 de l'organe radialement le plus extérieur de ceux entre lesquels l'ensemble d'étan- chéité 7 est interposé, dans ce cas la bague 2. L'écran 9 est constitué par un élément en tôle mé- tallique annulaire façonné essentiellement en coupe radiale suivant un profil en L, pouvant être monté sur la partie 10 de la bague 3, en saillie par rapport à la face 21 et pour- vu, conformément a l'invention, d'un capteur 22 de type connu (par exemple un capteur magnétique) fixé en rotation avec celui-ci et disposé dans une position telle qu'il vienne, en service, en face de l'élément de référence 19 (réalisé par exemple en matériau ferromagnétique); celui-ci définit en substance une roue phonique de type connu et, en étant monté par l'écran 8 a -un organe tournant tel que la bague 2, permet en service la détection par le capteur 22 de la vitesse angulaire de la bague 2 et, dans ce cas, de la roue à laquelle il est fixé solidairement par la bride 5 étant donné qu'en raison du mouvement relatif entre les bagues 2 et 3, le passage des dents et des vides constitué par les expaces entre les dents 18 devant le capteur 22, ordinairement constitué par un simple électroaimant, permet d'induire dans celui-ci une variation du champ magnétique en raison des variations de l'entrefer, de manière a géné- rer un signal d'impulsion que le capteur 22 peut ensuite transmettre de façon connue, non représentée pour des raisons de simplicité.; par exemple par des fils appropriés traversant l'ensemble d'étanchéité 7, l'écran 9 et le trou 14, jusqu'à un module de commande centralisé tel que par exemple une installation ABS. L'ensemble d'étanchéité 7 conforme a l'invention comprend enfin un organe d'étan- chéité annulaire en élastomère 23 supporté par l'un des écrans 8 et 9, mais de préférence par celui muni du capteur 22 et par suite, dans l'exemple représenté, par l'écran 9, susceptible de coopérer en service avec l'autre écran (l'écran 8) de façon à définir entre eux et avec les or- ganes sur lesquels les écrans 8 et 9 sont montés (les bagues 2 et 3) une chambre annulaire 24 fermée de façon étanche aux fluides par l'élément en élastomère 23 e.t recevant, conformément à l'invention, à la fois le capteur 22 et l'élément de référence 19 coopérant avec celui-ci. Dans la forme de réalisation illustrée, l'élément ou écran 8 est muni sur sa paroi de fond 16, en regard du trou 14, d'une entaille annulaire 26 dont la concavité est tournée vers l'intérieur de l'élément 8 même; l'élément d'étan- chéité en élastomère 23 est constitué par une lèvre annu- laire conformée en coupe radiale, sensiblement en forme de V et faisant saillie d'une bordure périphérique extérieure 27 de l'écran 9 et coopérant en service par glissement avec l'entaille 26 dans la concavité de celle-ci, ainsi qu'avec la partie de paroi 16 immédiatement adjacente au trou 14, de manière à exercer un effet de double étanchéité, radia- lement et axialement, contre l'extérieur pour fermer la chambre 24 et, par suite, pour protéger non seulement les corps roulants 4 comme dans des ensembles d'étanchéité classiques mais aussi, conformément à l'invention, le capteur 22 et l'élément phonique associé 19 avec ses creux 18. En se référant maintenant à la Fig.3 o des détails analogues ou identiques à ceux qui ont déjà été décrits sont désignés pour plus de simplicité par les mêmes chiffres de référence, le palier 1 ou une paire quelconque d'organes tournants tels que les bagues 2 et 3 dont on désire mesurer la vitesse de rotation de l'une d'entre elles, peut être pourvu, à la place de l'ensemble d'étan- chéité, de sa variante 7a qui est totalement analogue, exception faite de la forme différente de l'écran 9 et de l'absence d'entaille 26 sur l'écran8;dans cet ensemble d'étanchéité, l'écran 9 est constitué en fait par un élément en tôle métallique annulaire sensiblement en forme de U en coupe radiale, disposé parallèlement à l'axe de l'élément 8a et défini par une paire de manchons concen- triques 30 et 31 reliés de façon à faire corps par une partie de bride d'extrémité commune 32; le manchon 30 est apte à permettre le montage de l'écran 9 sur la bague 3 en saillie par rapport à la face 21a dans l'élément 8, tandis que le manchon 31 supporte le capteur 22 extérieurement et fait saillie perpendiculairement sur le côté opposé à celui tourné vers le manchon intérieur 30 et est pourvu soli- dairement d'un élément d'étanchéité annulaire en élastomère 34 comportant une lèvre 35 qui, en service, peut coopérer par glissement sur la surface 21, et une saillie annulaire 36 s'étendant radialement sur l'extérieur du manchon 31 et disposée à fleur de la paroi de fond 16 de l'élément 8, près d'un rebord 37 du trou débouchant 14, de manière à définir un joint labyrinthe avec le bord 37. Dans cette variante, il est prévu ainsi a gauche, entre les manchons et 31, dans l'ensemble d'étanchéité 7a, une grande chambre isolée par la lèvre 35 et que l'on peut utiliser comme réserve de graisse de lubrification, ainsi que la chambre 24, également fermée hermétiquement de façon étanche aux fluides comme ci-dessus, recevant le capteur 21 et l'élément phonique 19. En se référant enfin à la Fig.4, il est représenté sur celle-ci une autre variante. 7b de l'ensemble d'étanchéité 7, représenté à nouveau, pour plus de simplicité, sur un palierlb représenté en partie seulement, qui ne diffère du palier 1 que par le fait que la bague fixée sur la roue est ici la bague intérieure 3 (exemple typique de paliers pour roues motrices de véhicules) qui, visiblement, est montée de façon connue,'à la place de la bague extérieure 2, avec la bride 5 néanmoins disposée du côté opposé de l'ensemble d'étanchéité 7b; des détails analogues ou identiques à ceux qui ont déjà été décrits sont désignés par les-mémes chiffres de référence; dans ce cas en particulier, l'écran muni du capteur 22 est constitué d'un élément 8b en forme de coupelle identique à l'élément 8 de l'ensemble d'étan- chéite 7a, excepté le fait qu'il est conformé de manière à être pourvu d'un capteur 22 faisant saillie intérieurement sur la surface intérieure 20 de la paroi latérale 15 et d'un élément d'étanchéité annulaire 40 fixé sur le bord 37 du trou débouchant 14 de la paroi de fond 16 et faisant saillie vers l'intérieur de celle-ci; l'élément d'étan- chéité 40 est pourvu d'une paire de lèvres annulaires radiales 41 s'étendant vers l'écran intérieur radial 9b; celui-ci est constitué d'un élément en tôle métallique annulaire de section radiale sensiblement en forme de U, disposé parallèlement à l'axe de l'élément en forme de coupelle 8b et défini par une paire de manchons concentri- ques 42 et 43, reliés solidairement par une partie de bride terminale commune 44; le manchon 42 permet de monter l'écran 9b sur la partie en saillie 10 de la bague tour- nante 3, faisant saillie par rapport à la face 21 et par rapport à l'intérieur de l'élément 8b en forme de coupelle; le manchon 43 définit d'autre part l'élément de référence coopérant avec le capteur 22 et ne forme qu'une seule pièce avec le reste de l'écran 9b qui est réalisé de même en tôle métallique et pourvu d'une pluralité de fentes parallèles 46 disposées en anneau, définissant les creux 18; la partie de bride 44 comprend enfin une partie inclinée 45, sensi- blement tronconique, dont l'extrémité rétrécie est tournée vers l'extérieur de la chambre 24 définie entre les écrans 8b et 9b et les bagues 2 et 3, sur laquelle la lèvre 41 de l'élément en élastomère 40 glisse pour assurer le scelle- ment étanche aux fluides de la chambre 24. D'après ce qui vient d'être décrit, les avantages liés a l'ensemble d'étanchéité conforme à l'invention et au palier support de roue pourvu de celui-ci seront évidents; en fait, essentiellement dans les limites des mêmes dimen- sions que celles requises pour un ensemble d'étanchéité normal, il a été possible d'installer avec succès un système de détection de la vitesse angulaire relative des organes entre lesquels l'ensemble d'étanchéité est placé, ceci avec une économie de poids due à la réduction du nombre de composants par rapport aux systèmes de détection de vitesse de rotation connus et à cet égard, en particu- lier dans le cas des applications aux roues de véhicules, une protection totale contre les agents de contamination extérieurs est assurée au capteur et à l'élément phonique, ce qui fait que le système de mesure devient d'une haute fiabilité et ne nécessite plus de fréquents entretiens; enfin, dans le cas des ensembles d'étanchéité directement montés sur un palier, l'ensemble de support ainsi obtenu permet de détecter la vitesse angulaire de l'organe qu'il supporte avec une précision extrême en comparaison des systèmes de détection utilisés aujourd'hui, étant donné que le capteur, au lieu d'être monté sur le véhicule dans une position adéquate déterminée lors de son montage, avec toutes les erreurs de positionnement possibles d'une opération effectuée sur la chaine de montage ou par des artisans dans le cas de systèmes qui ne font pas partie de la première installation, est déjà monté avec une haute précision sur,le palier lors de l'installation.de l'ensem- ble d'étanchéité. REVENDICATIONS 1. Ensemble d'étanchéité pour interposition entre deux éléments pouvant effectuer une rotation relative, en particulier entre les bagues (2, 3) d'un palier à éléments tournants pour supporter une roue de véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend un premier écran rigide (8) pouvant être fixé en rotation avec l'un desdits organes pouvant pivoter par rapport à l'autre, ledit premier écran (8) supportant un élément de référence (19) fixe en rotation avec celui-ci et pourvu d'une succession régulière de creux (18) en anneau, un second écran rigide (9) pouvant être montré sur l'autre desdits organes et supportant de façon fixe un capteur (22) disposé dans une position telle qu'il se trouve, en service, en face dudit élément de référence (19), et un élément d'étanchéité annulaire en élastomère (23) supporté par l'un desdits écrans rigides (8, 9) et susceptible de coopérer en service avec l'autre desdits écrans pour définir entre eux et avec lesdits organes sur lesquels les écrans sont montés une chambre scellée, étanche aux fluides (24), enfermant ledit capteur et ledit élément de référence. 2. Ensemble d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément d'étanchéité annulaire en élastomère (23) est supporté par le second écran (9), avec ledit capteur (22). 3. Ensemble d'étanchéité selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'un desdits écrans rigides est constitué par un élément en forme de coupelle (8) muni d'une paroi latérale cylindrique, monté sur un premier desdits organes, coaxialement à celui-ci et solidement fixé à lui, radialement à l'extérieur par rapport à l'autre, et une paroi de fond (16) pourvue d'un trou débouchant central Z618516 (14) possédant un diametre tel qu'il permet le passage de l'autre écran au travers. 4. Ensemble d'étanchéité selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit premier écran est constitué dudit élément en forme de coupelle (8) et que ledit élément de référence (19) est constitué par'un anneau cylindrique à denture intérieure monté contre une surface intérieure de ladite paroi latérale de l'élément en forme de coupelle, coaxialement à celui-ci, ledit anneau à denture intérieure pouvant être, en service, serré entre ladite paroi de fond (16) de l'élément en forme de coupelle (8) et une face d'extrémité dudit premier organe. 5. Ensemble d'étanchéité selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit second écran (9) est constitué par un élément annulaire sensiblement en forme de L en coupe radiale, pouvant être monté sur un second desdits organes faisant saillie à partir de ladite face d'extrémité dudit premier organe et dans l'intérieur dudit élément en forme de coupelle (8), ce dernier étant pourvu sur ladite paroi de fond (16), autour dudit trou débouchant central (14), d'une entaille annulaire (26) dont la concavité est tournée vers l'intérieur de l'élément en forme de coupelle (8); ledit élément d'étanchéité en élastomère (23) étant constitué par une lèvre annulaire de section radiale sensiblement en forme de V faisant saillie à partir d'un bord périphérique extérieur 27 de ladite seconde grille 9 et coopérant, en service, par glissement sur la concavité de ladite entaille dudit élément en forme de coupelle. 6. Ensemble d'étanchéité selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit second écran (9) est constitué par un élément annulaire ayant une section radiale sensi- blement en forme de U, disposé parallèlement à l'axe dudit élément en forme de coupelle et défini par une paire de manchons concentriques (30, 31) reliés d'une seule pièce par une partie de bride d'extrémité commune (32), un premier manchon (30) pouvant permettre le montage dudit second écran sur le second desdits organes en faisant saillie par rapport à ladite face d'extrémité dudit premier organe et dans l'intérieur dudit élément en forme de coupelle (8), et un second manchon (31) supportant ledit capteur (22) faisant saillie perpendiculairement vers l'extérieur et étant muni de façon fixe dudit élément d'étanchéité annulaire (34) comportant une' lèvre (35) susceptible, en service, de coopérer par glissement sur la surface de ladite face d'extrémité dudit premier organe, et une saillie annulaire (36) s'étendant radialement sur l'extérieur dudit second manchon (31) du second écran (9) et disposée à fleur de ladite paroi de fond (16) de l'élément en forme de coupelle, près d'un bord (37) dudit trou débouchant de ce dernier, de manière à définir un joint labyrinthe avec ledit bord (37). 7. Ensemble d'étanchéité selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit second écran (9) est constitué par ledit élément en forme de coupelle pourvu dudit capteur (22), faisant saillie vers l'intérieur à partir de ladite paroi latérale, et dudit élément d'étanchéité annulaire fixé de manière à faire saillie vers l'intérieur à partir du bord (37) dudit trou ménagé dans ladite paroi de fond et en ce que ledit premier écran est constitué par un élément annulaire en tôle métallique possédant une section radiale de forme sensiblement en U, disposé parallèlement à l'axe dudit élément en forme de coupelle (8) et défini par une paire de manchons concentriques (30, 31) reliés d'une seule pièce par une partie de bride d'extrémité commune (32), un premier manchon (30) étant susceptible de permettre le montage dudit premier écran (8) sur un second desdits organes en saillie par rapport à ladite face d'extrémité dudit premier organe et à l'intérieur dudit élément en forme de coupelle, et un second manchon (31) définissant ledit élément ferromagnétique (19) étant pourvu d'une pluralité de fentes parallèles définissant lesdits creux (18) ; ladite partie de bride du premier écran comprenant une partie oblique sur laquelle glisse ledit élément d'étanchéité en élastomère. 8. Palier pour supporter la roue d'un véhicule et apte à permettre la mesure de la vitesse de-rotation de celle-ci, du type comprenant une bague extérieure (2) une bague intérieure (3) et une pluralité de corps roulants (4) interposés entre lesdites bagues pour permettre leur rota- tion relative l'une par rapport à l'autre avec un faible frottement, dans lequel l'une desdites bagues est pourvue d'une bride de fixation pour ladite roue, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble d'étanchéité (7) conforme à l'une quelconque des revendications I à 7, disposé sur le côté opposé de ladite bride et dans lequel le premier écran de celui-ci est monté sur la bague dudit palier et pourvu de la bride de fixation de la roue et ledit second écran est monté sur l'autre des dites bagues, la bague intérieure dudit palier étant pourvue, sur le côté opposé de ladite bride de fixation de roue d'une partie de montage pour recevoir l'un desdits écrans s'étendant axialement et faisant saillie hors de ladite bague extérieure et celle-ci étant pourvue sur sa surface latérale extérieure d'une rainure annulaire pour recevoir l'autre desdits écrans de l'ensemble d'étanchéité. 9. Palier selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit écran de l'ensemble d'étanchéité (7) monté sur ladite bague extérieure est constitué par un élément en forme de coupelle (8) en tôle métallique muni d'un rebord rétreint dans ladite rainure annulaire tandis que l'autre écran est fixé dans ladite partie montage de la bague intérieure dans ledit élément en forme de coupelle (8).