Brevet FR2678692A1 — publié le 19930108

Ensemble capteur étanche intégrable dans un roulement à capteur d'informations et roulement équipé d'un tel ensemble. La présente invention concerne un ensemble capteur destiné à équiper des roulements à capteur d'informations notamment pour moyeux de roues de véhicules équipés d'un système de freinage anti- blocage ou ABS. On connaît déjà de nombreux roulements à capteur d'informations permettant de fournir des informations relatives à des caractéristiques de rotation de la partie tournante du roulement, ladite partie tournante étant rendue solidaire d'un organe tournant. En particulier, la demande de brevet français 2 640 706 montre un roulement à capteur d'informations dont la bague fixe possède une gorge de montage pour un bloc capteur Un élément codeur est emmanché sur la bague tournante et s'étend dans l'espace radial entre les bagues tournante et non tournante de façon à ce que le capteur d'informations se trouve en regard axialement de l'élément codeur avec un faible entrefer Un tel roulement présente un encombrement axial important puisque l'élément capteur se trouve déporté axialement à l'extérieur du roulement, ce qui cause un inconvénient supplémentaire de ne pas pouvoir assurer l'étanchéité du capteur vis-à-vis de l'extérieur pour éviter des risques de pollution et disfonctionnement du capteur par pénétration de corps étrangers En outre, un usinage spécial est nécessaire sur la bague non tournante du roulement afin d'assurer la fixation du capteur. On connaît également par la demande de brevet français 2 642 483 un joint d'étanchéité tournant à codeur magnétique intégré pour des roulements à capteur d'informations Ce document prévoit une protection efficace du capteur vis-à-vis du milieu extérieur et intérieur en l'enfermant dans une enceinte étanche au moyen de lèvres d'étanchéité Cependant, la conception particulière du joint d'étanchéité implique une mise en place délicate de l'élément codeur due à la présence d'une lèvre d'étanchéité en caoutchouc sur la face frontale du support de l'élément codeur, car un emmanchement direct à la presse risque d'endommager la partie en caoutchouc De plus, la technique nécessite également un usinage des bagues de roulement afin d'obtenir des surfaces de butée axiale sur les bagues pour positionner l'élément codeur axialement avec précision. Récemment, la demanderesse a mis au point une technique particulière consistant à intégrer un élément capteur, sous forme de feuille mince souple pourvue d'un circuit conducteur, dans un bloc capteur annulaire en matière plastique et muni d'une pièce métallique annulaire La pièce métallique forme le support de l'élément capteur et peut éventuellement constituer un insert pour emmancher axialement le bloc capteur sur la bague fixe d'un roulement Cette technique a fait l'objet de la demande de brevet français 2 655 735, mais on peut remarquer que le bloc capteur est déporté axialement par rapport au roulement L'encombrement axial ainsi créé peut constituer une contrainte dans la pratique. L'objet de la présente invention est de pallier les inconvénients des techniques classiques grâce à un ensemble capteur de structure simple, peu encombrant et dont la mise en place dans un roulement ne nécessite pas d'usinage spécial des bagues du roulement. L'invention a également pour objet d'assurer l'étanchéité du capteur d'informations vis-à-vis du milieu extérieur. Un autre objet de l'invention est d'offrir un montage facile et précis de l'ensemble capteur pour roulement. L'ensemble capteur, selon l'invention, est intégrable dans un roulement à capteur d'informations L'ensemble comprend une partie annulaire porte-capteur contenant le capteur proprement dit et venant se monter sur une surface cylindrique correspondante de la bague non tournante du roulement, une partie annulaire de support d'étanchéité concentrique et légèrement décalée axialement par rapport à la partie porte-capteur de façon à pouvoir supporter un joint d'étanchéité. La partie annulaire porte-capteur se trouve de préférence entièrement dans l'espace annulaire entre les bagues tournante et non tournante du roulement et délimité axialement par le plan radial commun aux faces d'extrémité correspondantes des bagues du roulement En position emmanchée, le catpeur, l'élément codeur associé et le joint d'étanchéité se situent tous dans ledit espace annulaire du roulement ce qui rend l'ensemble capteur très compact axialement. De préférence, la partie annulaire porte-capteur présente une portée cylindrique d'emmanchement munie d'un insert métallique tubulaire qui vient s'emmancher sur la bague non tournante du roulement En effet, l'ensemble capteur est réalisé avantageusement en un seul bloc formé essentiellement d'une matière plastique L'insert métallique tubulaire permet d'éviter un emmanchement direct du plastique sur la bague non tournante en acier afin de supprimer tout risque d'endommagement du plastique et de variations dimensionnelles du plastique avec la température ou l'humidité. Selon l'invention, la partie annulaire porte-capteur présente une face d'appui plane servant de portée d'appui pour un outil d'emmanchement lors du montage et de face de référence pour le positionnement de l'ensemble capteur par rapport à l'une des faces du roulement. Le joint d'étanchéité est de préférence fixé axialement sur la partie annulaire de support d'étanchéité par l'intermédiaire d'une armature métallique annulaire qui présente un coude sur lequel sont surmoulées des lèvres d'étanchéité De préférence, l'élément codeur coopérant avec le capteur pour délivrer des informations relatives à la rotation de la bague tournante du roulement est rendu solidaire de ladite bague tournante par l'intermédiaire d'un flasque, le flasque de support d'élément codeur présentant une portée tubulaire d'emmanchement sur la bague tournante et un collet radial sur lequel est monté l'élément codeur La lèvre d'étanchéité peut présenter deux points de contact avec le flasque de support d'élément codeur, l'un sur la portée tubulaire du flasque et l'autre sur le collet radial du flasque. Le fait de rendre fixe le joint d'étanchéité permet de s'affranchir des phénomènes parasites liés aux déformations au niveau des lèvres d'étanchéité dues à la force centrifuge et affectant l'étanchéité lorsque la vitesse de rotation de la bague tournante est importante L'invention permet la fabrication séparée des joints d'étanchéité et l'intégration de ces joints à l'ensemble capteur soit par surmoulage lors du moulage proprement dit de l'ensemble capteur en un seul bloc, soit par insertion axiale de l'armature du joint dans une rainure circulaire axiale prévue dans le bloc plastique de l'ensemble capteur, la solidarisation entre l'armature et le bloc plastique pouvant être réalisée par collage, emmanchement, avec un verrouillage mécanique en rotation assuré par au moins un ergot pratiqué au fond de la rainure circulaire et coopérant avec au moins une encoche axiale pratiquée sur une extrémité de l'armature. L'assemblage par insertion axiale de l'armature du joint d'étanchéité dans une rainure circulaire du bloc capteur est particulièrement intéressant dans la mesure o il rend possible l'utilisation des joints d'étanchéité dont la forme et l'encombrement sont tels que la mise en place dudit joint dans le moule en vue du surmoulage du bloc capteur s'avèrerait problématique Cette solution permet en outre de mieux délimiter les responsabilités des fabricants des éléments par spécialité et d'éviter des transports multiples d'éléments entre sous traitants, ce qui a une incidence bénéfique sur les coûts de fabrication, les délais d'approvisionnement et la qualité. L'ensemble capteur peut comporter un organe de connexion sous forme d'une tige qui se termine par une tête de connexion permettant le branchement de l'ensemble capteur avec une unité de traitement du signal équipant le véhicule. Grâce à l'invention, il est possible de réaliser des ensembles capteurs sous forme d'un bloc très simple pouvant être monté par un simple emmanchement sur un roulement ordinaire sans nécessiter aucun usinage spécifique de ce dernier De même, l'invention permet de concevoir un support d'élément codeur également simple pouvant être monté sur la bague tournante d'un roulement par simple emmanchement sans nécessiter un usinage particulier de la bague tournante du roulement L'élément codeur peut être positionné axialement avec précision en amenant l'outil d'emmanchement en butée contre une face de référence du roulement Après montage de l'ensemble capteur dans la partie fixe du roulement, on peut mettre en place un élément de verrouillage axial, tel qu'un circlips, constituant une butée axiale pour la face de la bague non tournante supportant le bloc capteur. La technique de l'invention peut être appliquée à tout type de capteurs et d'éléments codeurs, puisqu'elle porte essentiellement sur des critères mécaniques de l'ensemble capteur, de l'élément codeur et du roulement. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de deux modes de réalisation pris à titre nullement limitatif et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue d'ensemble en coupe axiale d'un moyeu de roue équipé d'un roulement à capteur d'informations selon l'invention; la figure 2 est une vue axiale de l'ensemble capteur équipant le roulement de la figure 1; la figure 3 est une vue de détail du roulement à capteur d'informations de la figure 1; la figure 4 est une vue de détail du roulement selon un autre mode de réalisation de l'invention; et la figure 5 est une vue de détail en coupe suivant V-V de la figure 2. Sur la figure 1 est montrée une application particulière de l'invention à un moyeu de roue pour véhicules automobiles Le moyeu comprend un axe rotatif 1 sur lequel est monté solidaire en rotation un élément tournant 2 présentant une portée tubulaire 3 et un flanc radial 4 sur lequel sont montés une roue et un disque ou tambour de frein (non représentés) Autour de la portée tubulaire 3 de l'élément tournant 2 est monté un roulement 5 à capteur d'informations dont les bagues intérieures 6 sont montées solidaires de l'élément tournant 2 et dont la bague extérieure 7 est montée solidaire d'une partie fixe 8 du véhicule Deux rangées de billes de roulement 9 disposées entre les bagues intérieures tournantes 6 et la bague extérieure fixe 7 assurent le fonctionnement normal du roulement 5 Sur un côté du roulement 5 à l'opposé du flanc radial 4 de l'élément tournant 2, est monté un dispositif de capteur d'informations 10 qui comprend un élément codeur 11 rendu solidaire d'une bague intérieure 6 et un ensemble capteur 12 rendu solidaire de la bague fixe 7 en vue de capter et délivrer des informations relatives à la rotation, notamment la vitesse de rotation de l'élément codeur 11, et par voie de conséquence de l'élément tournant 2 du moyeu Pour faciliter la connexion électrique entre le capteur et une unité de traitement du signal (non représentée), l'ensemble capteur 12 présente une tige de connexion 13 se terminant par une tête de connexion 14 assurant le branchement électrique du capteur avec l'unité de traitement du signal. Sur la figure 2 est montré l'ensemble capteur 12 vue du côté opposé au flanc radial 4 de l'élément tournant 2 de la figure 1. L'ensemble capteur 12 est réalisé en un seul bloc par moulage de matière plastique avec notamment le capteur et un insert métallique non représenté dont le fonctionnement sera décrit à la figure 3 La connexion électrique entre le capteur (non représenté) et une unité de traitement du signal (non représentée) est réalisée au moyen de la tige de connexion 13 et de la tête de connexion 14 En relation avec la figure 1, la tige de connexion 13 peut se trouver dans un plan axial et en position inclinée par rapport à un plan radial de façon à prendre en compte les formes d'autres pièces du véhicule La tête de connexion 14 peut être maintenue immobile par rapport à la pièce fixe 8 du véhicule. Comme illustré sur la figure 3, l'ensemble capteur 12 comprend une partie annulaire porte-capteur 15 et une partie annulaire de support d'étanchéité 16, les parties 15 et 16 étant décalées axialement l'une de l'autre Un capteur passif 17 sous forme d'un bobinage coopérant avec un concentrateur de flux magnétique 18 est disposé en regard axialement de l'élément codeur 11 La partie active de l'élément codeur 11 est constituée de deux anneaux multipolaires concentriques 19, 20 qui génèrent dans le concentrateur de flux 18 lors de leur rotation un champ magnétique alterné variant selon une fréquence proportionnelle à la vitesse de rotation de la bague intérieure 6 Les anneaux multipolaires 19, 20 sont rendus solidaires d'un flasque de support 21 qui comprend une portée tubulaire 22 emmanchée sur la bague intérieure tournante 6 et une partie radiale ou collet 23 sur laquelle sont montés les anneaux multipolaires 19, 20. La partie annulaire de support d'étanchéité 16 de l'ensemble capteur 12 est déportée axialement vers l'extérieure du roulement de façon à laisser un espace pour un joint d'étanchéité Le joint d'étanchéité comprend une armature 24 métallique présentant une partie tubulaire dont une extrémité et rendue solidaire de la partie annulaire de support d'étanchéité 16 de l'ensemble capteur et dont l'autre extrémité présente un coude radial o est montée une lèvre d'étanchéité 25 en caoutchouc par exemple La lèvre d'étanchéité 25 coopère avec le flasque 21 de support d'élément codeur d'une part avec la portée tubulaire 22 et d'autre part avec le collet 23 Dans l'espace formé entre la lèvre d'étanchéité 25 et le fond du coude formé par le flasque 21 en L, une matière lubrifiante, telle que de la graisse peut être prévue afin de réduire l'usure et le frottement de la lèvre d'étanchéité 25 et pour renforcer l'étanchéité. La partie annulaire de support d'étanchéité 16 de l'ensemble capteur 12 peut s'étendre radialement de façon à former un passage étroit 26 avec l'extrémité correspondante de la bague intérieure tournante 6 De cette façon, l'ensemble capteur permet de réduire le risque de pénétration des particules polluantes jusqu'au joint d'étanchéité, qui à son tour protège complètement la partie active 19, de l'élément codeur 11 et le capteur 17, 18 du milieu extérieur. En se référant de nouveau à la figure 2, la partie annulaire de support d'étanchéité 16 peut comporter une rainure axiale de drainage 27 aménagée dans la zone dudit support qui sera située le plus bas après montage sur le roulement monté sur le véhicule, afin d'éviter une accumulation d'eau dans cette partie basse Comme montré sur la figure , la rainure axiale de drainage 27 traverse axialement l'épaisseur de la partie annulaire de support d'étanchéité 16 le long de l'armature 24, mais est située dans une position diamétralement opposée à la position illustrée sur la figure 3. La partie annulaire porte-capteur 15 de l'ensemble capteur présente une portée cylindrique d'emmanchement 28 comportant sur sa partie externe un insert métallique 29 pour l'emmanchement de l'ensemble capteur 12 sur la bague extérieure fixe 7 du roulement. L'insert métallique 29 sera solidarisé au bloc en matière plastique formant l'ensemble capteur 12 lors du moulage dudit bloc L'ancrage de l'insert métallique 29 dans le bloc plastique sera réalisé par tout moyen approprié (insert avec trous radiaux, collerette crantée, déformations locales, etc). La partie annulaire porte-capteur 15 présente une face d'appui plane 30 dans un plan radial et servant également de face de référence pour le positionnement axial de l'ensemble capteur 12. L'invention permet de simplifier grandement le montage par simple emmanchement de l'élément codeur 11 sur la bague intérieure tournante 6 et de l'ensemble capteur 12 sur la bague extérieure fixe 7. Un moyen d'immobilisation axiale, tel qu'un circlips 31, axialement solidaire de la partie fixe 8, constitue une butée axiale positive pour la face de la bague extérieure fixe 7 du roulement supportant le bloc capteur 12 Le circlips 31 sera positionné de sorte que la tige de connexion 13 passe à travers l'ouverture circonférentielle dudit circlips. La figure 4 montre un autre mode de réalisation de l'invention avec un roulement dont les bagues intérieures 32 sont fixes et dont la bague extérieure 33 est tournante Dans ce cas là, il suffit d'inverser la disposition de la figure 3 en emmanchant l'élément codeur 11 sur la bague extérieure tournante 33 et le bloc capteur 12 sur une bague intérieure fixe 32 La réalisation concrète ne présente aucune difficulté technique. L'invention offre de nombreux avantages par rapport aux systèmes connus jusqu'à présent: aucun usinage spécial sur les bagues de roulement n'est nécessaire pour recevoir et/ou positionner l'ensemble capteur et le support d'élément codeur associé, ce qui permet l'utilisation directe des portées d'emmanchement du roulement prévues pour recevoir un joint cartouche classique; l'encombrement de l'ensemble capteur est réduit pour laisser libres les faces des bagues du roulement sur une zone permettant leur blocage axial au moyen d'un circlips par exemple; la fabrication et le montage de l'ensemble codeur sur le roulement sont grandement simplifiés par rapport aux solutions classiques; le montage de l'élément codeur ne risque pas d'endommager les lèvres du joint d'étanchéité; le positionnement axial est précis et aisé pour l'élément codeur et l'ensemble capteur, entre eux et par rapport au roulement; l'étanchéité des parties actives de l'élément codeur et de l'ensemble capteur est assurée vis-à-vis du milieu extérieur; la tête de connexion intégrée au bloc capteur permet une connexion électrique facile du capteur avec le reste du circuit d'analyse électronique du véhicule. REVENDICATIONS 1 Ensemble capteur pour roulement à capteur d'informations comprenant un élément codeur ( 11) solidaire de la bague tournante ( 6, 33) du roulement et un élément capteur ( 17, 18) solidaire de la bague fixe ( 7, 32) du roulement et disposé en regard de l'élément codeur avec un entrefer, caractérisé par le fait qu'il est réalisé en un seul bloc comprenant une partie annulaire porte-capteur ( 15) monté entièrement dans l'espace annulaire entre les bagues tournante et fixe du roulement délimité axialement par le plan radial commun aux faces d'extrémité correspondantes desdites bagues, ladite partie porte-capteur étant pourvue d'une portée annulaire ( 28) d'emmanchement sur la bague non tournante ( 7, 32) du roulement, et une partie annulaire de support d'étanchéité ( 16) décalée axialement par rapport à la partie porte- capteur ( 15) et supportant un joint d'étanchéité ( 24, 25), le joint d'étanchéité coopérant avec l'élément codeur ( 11) emmanché sur la bague tournante ( 6, 33) du roulement à l'intérieur dudit espace annulaire. 2 Ensemble capteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie annulaire porte-capteur ( 15) présente une face d'appui ( 30) plane dans un plan radial servant également de référence pour le positionnement axial de l'ensemble capteur ( 12) dans le roulement. 3 Ensemble capteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la portée cylindrique d'emmanchement ( 28) de la partie annulaire porte-capteur ( 15) est munie d'un insert métallique tubulaire ( 29) pour l'emmanchement de l'ensemble capteur ( 12) sur la bague non tournante ( 7, 32) du roulement. 4 Ensemble capteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le joint d'étanchéité comprend une armature métallique ( 24) de forme tubulaire dont une extrémité est rendue solidaire de la partie annulaire de support d'étanchéité ( 16) et dont l'autre extrémité est coudée sur laquelle est fixée une lèvre d'étanchéité ( 25). Ensemble capteur selon la revendication 4, caractérisé par le 354 fait que l'armature métallique ( 24) du joint d'étanchéité est rendue il solidaire de la partie annulaire de support d'étanchéité ( 16) par surmoulage de la matière plastique dudit support sur ladite armature métallique ( 24). 6 Ensemble capteur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'armature métallique ( 24) est pourvue d'au moins une encoche axiale sur une extrémité, et que la partie annulaire de support d'étanchéité ( 16) présente une rainure circulaire axiale pourvue d'au moins un ergot au fond, la coopération de l'encoche avec l'ergot assurant le verrouillage mécanique en rotation de l'armature par rapport au support d'étanchéité après montage. 7 Ensemble capteur selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que l'élément codeur associé ( 11) comporte un flasque annulaire ( 21) de section en L pour supporter la partie active ( 19, 20) de l'élément codeur, la lèvre d'étanchéité ( 25) venant en contact d'une part avec la portée tubulaire ( 22) d'emmanchement du flasque et d'autre part avec la partie radiale ( 23) du flasque. 8 Ensemble capteur selon l'une des revendications précédente, caractérisé par le fait que la partie annulaire de support d'étanchéité ( 16) forme un passage étroit ( 26) avec une extrémité de la bague tournante ( 6, 33) du roulement. 9 Ensemble capteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend une tige de connexion ( 13) se terminant par une tête de connexion ( 14) pour assurer la liaison électrique entre l'élément capteur ( 17, 18) et une unité de traitement du signal Ensemble capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que dans une zone correspondant à sa partie basse après montage sur le roulement monté sur un véhicule, la partie annulaire de support d'étanchéité ( 16) est pourvue d'une rainure axiale de drainage ( 27). 11 Ensemble capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il est réalisé en un seul bloc par surmoulage d'une matière plastique. 12 Roulement à capteur d'informations équipé d'un ensemble capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes.