Brevet FR2667947A1 — publié le 19920417

Dispositif de capteur de vitesse de rotation. La présente invention est relative à un dispositif de capteur de vitesse de rotation destiné à fournir une information sur la vitesse de rotation instantanée d'un organe en rotation relative par rapport à un autre organe ainsi que les variations de cette vitesse de rotation. De tels capteurs de vitesse de rotation peuvent être utilisés en particulier dans un système anti-blocage de roue (ABS) de véhicule automobile. Les dispositifs de capteur de vitesse de rotation de ce type comprennent de manière générale un élément codeur solidaire de l'organe tournant et un élément capteur solidaire de l'organe non tournant disposé en regard de élément codeur avec un certain entrefer. L'élément codeur peut être constitué par exemple par une bague ajourée ou bien par un disque ou un anneau aimanté multipolaire qui en défilant devant le capteur génère dans ce dernier des variations de signal en rapport avec la vitesse de rotation dudit élément codeur. Des moyens de connexion assurent le transfert des signaux de élément capteur vers des moyens d'analyse et de traitement du signal en vue d'une utilisation particulière. De tels dispositifs sont couramment utilisés par exemple dans les moyeux de roue de véhicules automobiles. On rencontre cependant un certain nombre de difficultés dans l'utilisation des dispositifs de capteur de vitesse de ce type utilisés jusqu a présent, en particulier en ce qui concerne la connexion de élément capteur avec les fils de liaison électrique transmettant le signal. La demande de brevet français 2642 122 (S.N.R.) décrit un tel dispositif comportant un bloc capteur et un câble de connexion se présentant sous la forme d'un ensemble compact intégré dans un joint d'étanchéité d'un palier à roulement. La liaison entre le câble transmettant le signal et le bloc capteur présente cependant un certain nombre d'inconvénients. Tout d'abord l'ensemble constitué par élément capteur et son câble de liaison est difficile à intégrer et à mettre en place dans un espace restreint, plus particulièrement, lorsque le roulement est disposé à l'intérieur d'un logement. Par ailleurs, lorsque l'élément capteur doit être remplacé, il est également nécessaire de remplacer le câble de liaison et la fiche de connexion. Enfin le branchement du câble de connexion doit se faire à un endroit précis qui n'est pas forcément le plus favorable et le plus accessible. La présente invention a pour objet de faciliter le branchement des moyens de connexion d'un dispositif de capteur de vitesse de rotation en permettant un montage rapide, élément capteur pouvant être mis en place aisément sans aucune orientation ou indexation préalable par rapport au support ou au logement qui le reçoit. L'invention a également pour objet de faciliter le branchement des moyens de connexion sur l'élément capteur tout en permettant un positionnement précis de l'élément capteur par rapport à l'élément codeur. Le dispositif de capteur de vitesse de rotation d'un organe tournant par rapport à un organe non tournant selon la présente invention comprend un élément codeur solidaire de l'organe tournant et un élément capteur solidaire de l'organe non tournant, disposé en regard de l'élément codeur avec un certain entrefer. L'ensemble est capable de produire un signal électrique dépendant de la vitesse de rotation. Des moyens de connexion reliés électriquement à élément capteur assurent la transmission du signal à des moyens d'analyse et de traitement du signal. Selon l'invention, l'élément capteur est monté sur une bague annulaire de contact comportant au moins deux pistes allongées conductrices de l'électricité isolées l'une de l'autre, disposées sur une surface extérieure de ladite bague de contact et reliées électriquement à l'élément capteur.Les moyens de connexion comprennent un élément connecteur muni de moyens de contact pouvant entrer en contact avec un endroit quelconque desdites pistes allongées. De cette manière la combinaison de l'existence des pistes allongées de la bague annulaire de contact avec l'élément connecteur muni de ses moyens de contact permet le branchement des moyens de connexion à un endroit quelconque desdites pistes allongées sans qu'il y ait lieu de prévoir une orientation ou une indexation préalable de l'élément capteur par rapport au support qui le reçoit. L'élément capteur peut être noyé, au moins partiellement, dans une matière moulable isolante telle qu'une matière synthétique, constituant la bague annulaire de contact. Les fils électriques véhiculant le signal peuvent être également avantageusement noyés dans ladite matière moulable isolante et relient le capteur aux pistes conductrices. L'élément capteur noyé dans la matière moulable isolante présente une face active affleurant de préférence la surface extérieure de la bague de contact en regard de l'élément codeur avec un certain entrefer. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les pistes conductrices sont en forme d'anneaux fermés permettant ainsi de placer les moyens de connexion à tout endroit approprié, les moyens de contact de l'élément connecteur venant en contact avec un joint quelconque de la périphérie des pistes conductrices annulaires. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les surfaces de contact des pistes conductrices respectives sont disposées à des niveaux différents sur la surface extérieure de la bague de contact. Grâce à cette disposition tout risque de court-circuit entre les deux pistes conductrices de l'élément capteur se trouve éliminé. Les moyens de contact de l'élément connecteur comprennent de préférence un plot central et au moins une douille concentrique audit plot. Afin d'assurer un contact correct quelles que soient les fluctuations ou différences de diamètre et de concentricité entre les deux pistes, au moins l'un des moyens de contact est de préférence monté élastiquement de façon à pouvoir se déplacer axialement par rapport aux autres. L'élément connecteur comporte de préférence un filetage en vue de sa fixation en un endroit déterminé de l'organe non tournant qui comporte à cet effet un taraudage correspondant. Grâce à l'existence des pistes conductrices allongées selon l'invention ce taraudage peut être pratiqué à l'endroit le plus favorable et le plus accessible. Un câble de connexion assure la transmission du signal depuis l'élément connecteur jusqu'aux moyens extérieurs d'analyse et de traitement du signal. Les pistes de contact peuvent être disposées sur une surface cylindrique interne ou externe de la bague de contact. Dans un autre mode de réalisation, les pistes de contact peuvent être au contraire disposées sur une surface frontale de la bague de contact. L'élément codeur du dispositif de la présente invention est avantageusement monté sur un élément faisant partie d'un joint d'étanchéité d'un palier à roulement. La bague annulaire de contact du dispositif de l'invention est de préférence solidaire de la bague non tournante dudit palier à roulement au voisinage d'une face frontale du palier. L'invention sera mieux comprise à l'étude de deux modes de réalisation décrits à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe d'un moyeu de roue motrice de véhicule automobile monté par l'intermédiaire d'un palier à roulement et comportant un dispositif de capteur de vitesse selon l'invention; la figure 2 est une vue en coupe agrandie du dispositif capteur de la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe analogue à la figure 2 montrant une variante de réalisation d'un capteur selon l'invention; et la figure 4 est une vue en élévation partiellement en coupe d'un élément connecteur faisant partie du dispositif de capteur de vitesse illustré sur les figures 1 et 2. Tel qu'il est illustré sur les figures 1 et 2, le dispositif de capteur de vitesse de rotation de l'invention est utilisé dans un système antiblocage de roue (A.B.S.) pour véhicule automobile. On voit sur la figure 1 le moyeu de roue 1 entraîné en rotation par une fusée 2 de roue motrice tournante. L'ensemble est supporté par un palier à roulement 3 fixé par sa bague extérieure 4 dans l'alésage d'un organe non tournant 5. Dans l'exemple illustré, le palier à roulement 3 comprend deux rangées de billes 6 à contact oblique et la bague interne montée sur un épaulement du moyeu 1 comprend deux demibagues 7. Un joint d'étanchéité du type cartouche 8 est placé à l'une des extrémités du palier à roulement3 entre la bague extérieure fixe 4 et la demi-bague interne tournante 7. De l'autre côté, un joint d'étanchéité également du type cartouche légèrement modifié référencé 9 dans son ensemble est monté entre la bague extérieure fixe 4 et la demi-bague interne tournante 7. Le dispositif de capteur de vitesse illustré sur les figures 1 et 2 est du type à action radiale. En se reportant sur la vue agrandie de la figure 2 on voit que le joint d'étanchéité 9 du type à cartouche comprend d'une manière classique un anneau en élastomère 10 surmoulé à l'extrémité d'un flasque de support 11 qui présente une partie annulaire radiale 1 la et une collerette axiale 1 lb logée dans l'alésage de la bague extérieure 4. Une armature annulaire 13 complète le joint d'étanchéité 9. Elle présente une collerette axiale 13b qui vient entourer la surface extérieure de la bague interne 7 et sert de surface de contact d'étanchéité avec l'anneau en élastomère 10. L'armature 13 comporte en outre une partie annulaire radiale contre laquelle vient frotter une lèvre souple d'étanchéité 12 de l'anneau en élastomère 10. La portion annulaire 13a se poursuit par une collerette axiale 13c qui présente une pluralité d'encoches traversantes 14. L'ensemble constitué par la collerette 13c et les encoches 14 représente l'élément codeur référencé 15 dans son ensemble du dispositif de capteur de vitesse de rotation de l'invention. En regard des encoches 14 de l'élément codeur 15 et avec un certain écartement constituant un entrefer approprié, se trouve placé un élément capteur 16 qui affleure à l'intérieur de l'alésage d'une bague annulaire de contact 17 réalisée en matière synthétique moulée isolante. La bague annulaire 17 est maintenue serrée entre l'extrémité frontale de la bague extérieure 4 et un épaulement 18 de l'organe non tournant 5. Un joint torique 19 monté dans une gorge annulaire de la paroi frontale de la bague 17 assure l'étanchéité entre ladite bague 17 et l'épaulement 18. De la même manière et à l'opposé, un joint d'étanchéité 20 est monté dans une gorge annulaire de la face frontale de la bague 17 et entre en contact avec la face annulaire i la du flasque 11. La bague annulaire 17 constitue une bague de contact par sa surface cylindrique extérieure qui présente deux pistes conductrices 21, 22 en forme d'anneaux fermés sur toute la périphérie de la bague annulaire de contact 17. Les pistes conductrice 21, 22 sont par exemple réalisées par inclusion d'une bandelette continue en cuivre ou en laiton ou encore par un revêtement superficiel conducteur. Elles sont reliées au capteur 16 par des fils 22 qui assurent la transmission du signal depuis le capteur 16 jusqu'aux pistes 21, 22, les fils 23 étant noyés dans la matière de la bague annulaire 17. La surface cylindrique extérieure de la bague annulaire 17 présente un décrochement tel que la piste conductrice 21 soit à un niveau inférieur à celui de la piste conductrice 22. La piste conductrice 21 située essentiellement dans le plan de symétrie de la bague annulaire 17 présente donc un diamètre inférieur à celui de la piste conductrice 22 placée de façon décalée en direction de l'intérieur du palier à roulement 3. La transmission du signal émis par le capteur 16 jusqu'au câble de connexion 24 se fait au moyen d'un connecteur 25 qui présente un corps fileté 26, un plot central de connexion 27 et une douille de connexion 28 concentrique au plot central 27 et isolée par rapport au plot central 27. En se référant à la vue agrandie de la figure 4, on voit que le corps fileté 26 est ici réalisé à titre d'exemple en matière synthétique isolante surmoulée sur la douille de contact 28. Un fil de connexion 29 relie la douille de contact 28 au câble de connexion 24 en étant noyé dans la matière synthétique du corps 26. Le plot central 27 est monté élastiquement au moyen d'un ressort hélicoïdal 30. En variante, c'est la douille 28 qui pourrait être montée élastiquement. Dans ces conditions, le connecteur 25 peut être vissé dans un trou taraudé 31 pratiqué dans l'organe non tournant 5 à un endroit approprié présentant de bonnes caractéristiques d'accessibilité, cet endroit ne se trouvant pas obligatoirement en face du capteur 16 comme cela a été représenté, pour simplifier le dessin, sur les figures 1 et 2.Grâce au caractère allongé, voire annulaire, des pistes 21, 22 on comprend en effet que le connecteur 25 puisse être placé à n'importe quel endroit des pistes 21, 22. Le connecteur 25 est vissé jusqu'à ce que le plot central 27 entre en contact avec la piste conductrice 21 située au niveau inférieur. A ce moment, la douille périphérique 28 n'est pas encore en contact avec la piste conductrice 22. On poursuit le vissage en enfonçant le plot central 27 à l'encontre de la force du ressort 30 jusqu'à ce que la douille périphérique 28 entre également en contact avec la piste conductrice 22 située à un niveau supérieur. Grâce à cette disposition, on obtient un excellent contact même s'il existe des différences de diamètre et de concentricité entre les deux pistes 21, 22. Lors du fonctionnement du dispositif de l'invention, l'élément codeur 15 est entraîné en rotation par la bague intérieure 7. Les encoches 14 défilent donc devant le capteur 16 ce qui provoque l'apparition d'un signal périodique qui est transmis par l'intermédiaire des pistes concentriques conductrices 21, 22 au connecteur 25 et de là au câble 24 et au système d'analyse et de traitement des signaux. Le mode de réalisation illustré sur la figure 3 est relatif à un dispositif de capteur à action axiale. Les pièces identiques portent les mêmes références. Dans ce mode de réalisation, l'élément codeur 15 muni des encoches 14 est constitué directement par la portion annulaire 13a de l'armature 13. L'élément capteur 16 est placé en regard sur une face frontale de la bague annulaire 17. Les pistes conductrices 32 et 33 sont placées avec un certain écartement l'une de l'autre sur la face frontale opposée de la bague annulaire 17. La structure générale du connecteur 25 est la même que dans le mode de réalisation précédent et comporte un plot de contact central 27 entrant en contact sous l'action d'un ressort de pression avec la piste 32 et une douille périphérique de contact 28 entrant en contact avec la piste 33. Bien que l'on ait illustré deux modes de réalisation de capteur comportant chaque fois deux fils de connexion, l'invention pourrait être aisément adaptée à un capteur à trois fils de connexion, par exemple une sonde à effet Hall. La bague annulaire 17 comporterait alors trois pistes conductrices sur sa surface externe et le connecteur 25 présenterait en plus du plot de contact 27, deux douilles périphériques concentriques de contact analogues à la douille 28. Dans les exemples illustrés, le corps du connecteur 25 est vissé dans l'organe non tournant 5. On pourrait également envisager, sans modification sensible, le vissage direct du connecteur 25 à travers la bague non tournante 4 du palier à roulement, l'élément capteur 16 étant alors disposé directement à l'intérieur de ladite bague. Dans d'autres modes de réalisation on pourra envisager un montage inverse des montages illustrés. La bague extérieure du roulement serait alors tournante tandis que la bague intérieure serait non tournante. Le capteur 16 serait alors disposé à l'intérieur de l'élément codeur, concentriquement à ce dernier, les pistes conductrices étant dans ce cas situées dans l'alésage de la bague annulaire de contact. REVENDICATIONS 1. Dispositif de capteur de vitesse de rotation d'un organe tournant par rapport à un organe non tournant (5), comprenant un élément codeur (15) solidaire de l'organe tournant et un élément capteur (16) solidaire de l'organe non tournant, disposé en regard de l'élément codeur avec un entrefer, l'ensemble étant capable de produire un signal électrique dépendant de la vitesse de rotation, des moyens de connexion reliés électriquement à l'élément capteur (16) afin de transmettre le signal à des moyens d'analyse et de traitement dudit signal, caractérisé par le fait que l'élément capteur (16) est monté sur une bague annulaire de contact (17) comportant au moins deux pistes allongées (21, 22) conductrices de l'électricité, isolées l'une de l'autre, disposées sur une surface extérieure de ladite bague de contact (17) et reliées électriquement à l'élément capteur (16) et que les moyens de connexion comprennent un élément connecteur (25) muni de moyens de contact pouvant entrer en contact avec un endroit quelconque desdites pistes allongées. 2. Dispositif de capteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément capteur (16) est noyé au moins partiellement dans une matière moulable isolante constituant la bague annulaire de contact (17), des fils électriques (23) également noyés dans ladite matière moulable reliant le capteur (16) aux pistes conductrices (21, 22). 3. Dispositif de capteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'élément capteur (16) présente une face active affleurant la surface externe de la bague de contact (17) en regard de l'élément codeur (15). 4. Dispositif de capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les pistes conductrices (21, 22) sont en forme d'anneau fermé. 5. Dispositif de capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les surfaces de contact des pistes conductrices respectives (21, 22) sont disposées à des niveaux différents sur la surface extérieure de la bague de contact. 6. Dispositif de capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens de contact de l'élément connecteur (25) comprennent un plot central (27) et au moins une douille (28) concentrique audit plot central. 7. Dispositif de capteur selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'au moins l'un des moyens de contact est monté élastiquement de façon à pouvoir se déplacer axialement par rapport aux autres. 8. Dispositif de capteur selon les revendications 6 ou 7, caractérisé par le fait que l'élément connecteur (25) comporte un filetage en vue de sa fixation en un endroit déterminé de l'organe non tournant et un câble de connexion (24). 9. Dispositif de capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les pistes de contact (21, 22) sont disposées sur une surface cylindrique interne ou externe de la bague de contact. 10. Dispositif de capteur selon l'une quelconque des revendications précédcentes, caractérisé par le fait que les pistes de contact (32, 33) sont disposées sur une surface frontale de la bague de contact (17). 11. Dispositif de capteur de vitesse selon l'une quelconque des revendications précédentes monté sur un palier à roulement, la bague de contact (17) étant solidaire de la bague non tournante du palier au voisinage d'une face frontale dudit palier et l'élément codeur (15) étant monté sur un élément faisant partie d'un joint d'étanchéité(9) du palier.