Brevet FR2675861A1 — publié le 19921030

La présente invention concerne le domaine des roulements intégrant des capteurs de vitesse. On a proposé depuis plusieurs années d'intégrer des capteurs tachymétriques dans des roulements De tels dispositifs sont décrits par exemple dans les documents FR-A-2629155, FR-A-2558223, FR-A-2625777, US-A-4688951, US-A-4778286 et US-A-4783180. De tels dispositifs combinant roulement et capteur tachymé- trique peuvent être utilisés dans tout système comprenant deux pièces en rotation relative, pour contrôler le mouvement relatif de celles-ci. La présente invention vise tout particulièrement le domaine des véhicules automobiles et plus précisément les roulements de roues intégrant des capteurs tachymétriques pour piloter les moyens de commande de freinage antipatinage ou antiblocage généralement dénommés "ABS" La présente invention n'est cependant pas limitée à cette utilisation particulière et peut trouver application dans le contrôle de tout système comprenant deux pièces susceptibles de rotation relative. Les dispositifs combinant roulement et capteur tachymétrique, jusqu'ici proposés, ne donnent pas totalement satisfaction. Le but principal de la présente invention est de proposer un nouveau roulement intégrant un capteur de vitesse qui autorise le phénomène dit de reptation, tout en étant de montage simple Le phénomène de reptation sera explicité par la suite. Ce but est atteint selon la présente invention, grâce à un roulement comprenant de façon connue en soi une cage externe, une cage interne, et des corps de roulement répartis entre la cage externe et la cage interne, l'une de ces cages étant conçue pour être fixée sur un chassis, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un support annulaire de capteur comportant une bague destinée à être pincée entre la cage fixe du roulement et le chassis associé, cette bague présentant un coefficient de frottement plus élevé sur sa face dirigée vers le chassis que sur sa face dirigée vers la cage fixe de roulement. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels: la figure 1 représente une vue schématique partielle en coupe axiale longitudinale d'un roulement conforme à un premier mode de réalisation de la présente invention, et la figure 2 représente une vue similaire d'un roulement conforme à un second mode de réalisation de la présente invention. On aperçoit sur les figures annexées des roulements conformes à la présente invention comprenant essentiellement une cage externe 100, une cage interne 120, des corps de roulement 150 placés entre la cage externe 100 et la cage interne 120, un support 200, et un capteur 250 porté par le support 200. Selon la représentation donnée sur les figures annexées, les corps de roulement 150 sont des billes L'invention n'est cependant pas limitée à cette réalisation particulière Les corps de roulement peuvent être formés de toute structure connue de l'homme de l'art Il peut s'agir par exemple de corps cylindriques à section constante ou de corps tronconiques disposés sur une ou plusieurs rangées. La géométrie des cages 100, 120 représentées sur les figures annexées n'est bien entendu pas limitative et peut faire l'objet de nombreuses variantes. Il est généralement prévu un fluide de lubrification, le plus souvent de la graisse, dans l'espace 140 entre la cage externe 100 et la cage interne 120, contenant les corps de roulement 150 Cet espace 140 doit donc être fermé et étanchéifié par des structures de joint placées entre la cage externe 100 et la cage interne 120, de part et d'autre du corps de roulement 150. Selon les deux modes de réalisation représentés sur les figures 1 et 2 annexées, la cage fixe du roulement est la cage interne 120. On a par ailleurs représenté sous la référence 300 sur les figures 1 et 2 annexées, une pièce de chassis destinée à recevoir la cage fixe 120. Comme indiqué précédemment, selon la présente invention, le support 200 comprend une bague 210 destinée à être pincée entre la cage fixe 120 et le chassis 300. Par ailleurs, selon une caractéristique essentielle de la présente invention, la bague 210 présente un coefficient de frottement plus élevé sur sa face 212 dirigée vers le chassis 300, que sur sa face 214 dirigée vers la cage fixe 120 du roulement. Ce différentiel de coefficient de frottement autorise une rotation exceptionnelle de la bague fixe 120 du roulement par rapport au chassis 300, sans que pour autant le support 200 et le capteur 250 associé ne se déplacent de leur position angulaire initiale En d'autres termes, la structure conforme à la présente invention autorise le phénomène dit de reptation L'homme de l'art sait en effet qu'il arrive fréquemment que la bague supposée fixe d'un roulement se déplace néanmoins à rotation par rapport au chassis fixe en raison du couple appliqué sur cette bague par les corps de roulement Grâce à la présente invention, la bague 120 peut ainsi se déplacer à rotation par rapport au chassis sans pour autant détériorer le capteur 250 ni perturber le fonctionnement de celui- ci par arrachement des fils. Le différentiel de coefficient de frottement entre les deux surfaces 212, 214 de la bague 210 peut être obtenu selon toute technique connue de l'homme de l'art. Le différentiel de coefficient de frottement peut être obtenu par traitement de surfaces de la surface 214 dirigée vers la bague fixe 120 du roulement, par exemple par dépôt d'une couche de matériau lisse sur cette surface 214, l'autre restant à l'état brut de fabrication. Le différentiel de coefficient de frottement peut également être obtenu par traitement de surfaces de la surface 212 dirigée vers le chassis 300 Le traitement de surfaces de la surface 212 destiné à augmenter le coefficient de frottement de celle-ci peut être par exemple une oxydation, un sablage, un marquage, le dépôt d'un adhésif ou toute attaque chimique appropriée. Le capteur 250 utilisé dans le cadre de la présente invention peut faire l'objet de toute variante connue de l'homme de l'art D'une façon générale, il s'agira d'un transducteur 250 porté par le support 200 et conçu pour détecter le passage d'un élément 160 prévu sur la cage mobile 100 du roulement. Il peut s'agir par exemple d'un capteur optique, ou d'une sonde à effet Hall portée par le support 200 en regard d'une roue polaire solidaire de la cage mobile 100. Toutefois, selon la présente invention, le capteur 250 est formé de préférence d'un bobinage formé sur le support 200 pour être lié à la cage fixe 120 et conçu pour détecter la variation du flux engendré par les poles d'un aimant annulaire multipolaire 160 lié à la cage mobile 100. Dans ce cas, le support 200 est formé en un matériau apte à conduire le flux magnétique Il s'agit de préférence de fer doux. Comme représenté sur les figures 1 et 2, le support 200 comprend alors plus précisément deux carcasses 202, 240 définissant un logement 201 dans lequel est placé le bobinage 250. On va maintenant décrire plus précisément la structure des carcasses 202, 240 représentées sur la figure 1 annexée Ce mode de réalisation de la figure 1 est destiné à une détection axiale. La carcasse 202 représentée sur la figure 1 comprend essentiellement une tole présentant trois pliages 203, 204, 205, délimitant quatre parties successives 210, 216, 220 et 226, dont la bague 210 précitée. La bague 210 est généralement plane et s'étend perpendicu- lairement à l'axe de rotation du roulement. Cette bague 210 se prolonge, au niveau de sa périphérie radialement externe 211, par la seconde partie 216 précitée Celle-ci est cylindrique de révolution autour de l'axe de rotation du roulement Elle s'étend vers l'intérieur du roulement par rapport à la bague 210 La première partie 210 et la deuxième partie 216 sont reliées par la zone de pliage 203 sensiblement à 90 . La partie cylindrique 216 se prolonge elle-même au niveau de son extrémité axialement interne 217 par la troisième partie 220 Celle-ci est généralement plane et formée d'une colerette qui s'étend perpendicu- lairement à l'axe de rotation du roulement La seconde partie 216 et la troisième partie 220 sont reliées par la zone de pliage 204, sensiblement à 900. La troisième partie 220 se prolonge elle-même par la quatrième partie 226, au niveau de sa périphérie radialement externe 221. Cette quatrième partie 226 est cylindrique de révolution autour de l'axe de rotation du roulement Elle s'étend vers l'intérieur du roulement par rapport à la troisième partie 220 La troisième partie 220 et la quatrième partie 226 sont reliées entre elles par la zone de pliage 205 sensiblement à 900. La seconde carcasse 240 est placée axialement sur l'extérieur de la première carcasse 202 La seconde carcasse 240 a la forme générale d'un L formé de deux ailes 242, 245 La première aile 242 est cylindrique de révolution autour de l'axe O-O Le rayon de la surface périphérique 243 radialement interne de l'aile 242 est complémentaire du rayon de la surface périphérique 218 radialement externe de la seconde partie 216 de la première carcasse 202 Ainsi, la seconde carcasse 240 peut être maintenue sur la première carcasse 202 par engagement à force de l'aile 242 sur la partie cylindrique 216 de la première carcasse 202. La seconde aile d'une colerette généralement p de rotation du roulement Les de pliage sensiblement à 900 Ainsi, l'aile 245 référencée 246. s'étend parallèlement à la troisième partie 202, et radialement au regard de celle-ci. précédemment, le bobinage 250 est formé 240 Plus précisément il est formé sur l'aile 240, entre la troisième partie 220 de la première carcasse 202 et la seconde aile 245 de la seconde carcasse 240. La troisième partie 220 de la première carcasse 202 et l'aile 245 de la seconde carcasse 240 s'étendent radialement à l'extérieur du bobinage 250 L'aimant annulaire 160 est formé d'une bague centrée sur l'axe de rotation du roulement et placé entre la troisième partie 220 de la première carcasse 202 et l'aile 245 de la seconde carcasse 240 radialement à l'extérieur du bobinage 250. A ce niveau, la troisième partie 220 de la première carcasse 202 et l'aile 245 de la seconde carcasse 240 peuvent être munies de découpes périphériques équi-réparties autour de l'axe de rotation du roulement. Toutefois, comme représenté schématiquement sur les figures annexées, on préfère remplacer ces découpes périphériques par des ondulations régulièrement réparties sur la périphérie de la troisième partie 220 de la première carcasse 202 et de l'aile 245 de la seconde carcasse 240. Ces ondulations sont représentées sous les références 222 et 242 sur les figures annexées Ces ondulations sont plus précisément formées sur les surfaces 223 et 243 en regard de la troisième partie 220 de la première carcasse 202 et de l'aile 245 de la seconde carcasse 240 De telles ondulations 222, 242 sont préférées aux découpes périphériques dans la mesure o elles permettent d'obtenir un capteur plus rigide. L'aimant 160 doit être centré entre les deux carcasses 202, 240 Il est maintenu sur la cage mobile 100 par tout moyen classique approprié Selon la représentation donnée sur la figure 1 annexée, l'aimant annulaire 160 est fixé sur la cage externe mobile 100 du roulement par une tole pliée 170. Plus précisément la tole 170 formant support pour l'aimant comprend trois parties 172, 174, 176 La première partie 172 est formée d'une colerette généralement plane perpendiculaire à l'axe de rotation du roulement Cette première partie 172 est plaquée contre la surface externe de la cage mobile 100 Elle se prolonge au niveau de sa périphérie radialement interne par la seconde partie 174 Celle-ci est cylindrique de révolution autour de l'axe de rotation du roulement La surface externe 175 de cette seconde partie cylindrique 174 est complé- mentaire de la cage mobile 100 de sorte que le support 170 puisse être emmanché à force, par l'intermédiaire de la seconde partie 174 dans la cage externe mobile 100 La seconde partie 174 s'étend vers l'intérieur du roulement à partir de la première partie 172 précitée. La seconde partie 174 se prolonge elle-même, au niveau de son extrémité axialement interne par la troisième partie 176 Celle-ci est formée d'une colerette généralement plane perpendiculaire à l'axe de rotation du roulement, dirigée vers cet axe par rapport à la seconde partie 174 La troisième partie 176 porte l'aimant 160. L'aimant 160 représenté sur la figure 1 possède une aimantation axiale, c'est-à-dire que les poles nord et sud de l'aimant 160 sont orientés dans une direction parallèle à l'axe de rotation du roulement. Sur les figures annexées, on a référencé 252 le cable contenant les fils de sortie du bobinage 250. De préférence, il est prévu un joint 260 entre la cage externe mobile 100 et le support 200 Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 1, il s'agit d'un joint à lèvres 260 porté par une tole 270 emmanché à force sur la cage externe mobile 100. Plus précisément encore, selon la figure 1, le joint 260 comprend deux lèvres 262, 264 qui reposent respectivement sur la surface axialement interne 224 de la troisième partie 220 de la première carcasse 202 et sur la surface radialement interne 227 de la quatrième partie 226 de la première carcasse 202 On notera que ces surfaces 224, 227 qui servent de faces d'appui au joint 260, correspondent à la surface 214 de la bague 210 présentant le coefficient de frottement le plus faible Ainsi, le joint à lèvres 260 repose sur des surfaces 224, 227 à faible coefficient de frottement Cette caractéristique permet d'améliorer la durée de vie du joint d'étanchéité 260 et donc la longévité du roulement. Bien entendu, la structure du joint 260 représenté sur les figures annexées n'est pas limitative Le cas échéant, le joint 260 pourrait être un joint torique. On comprendra aisément que l'aimant 160 et le support 200 comprenant le bobinage 250, représenté sur la figure 1, doivent être montés simultanément respectivement sur la cage externe mobile 100 et sur la cage interne fixe 120, compte-tenu de leur structure. On va maintenant décrire le mode de réalisation représenté sur la figure 2. On retrouve sur cette figure 2, un roulement comprenant une cage externe 100, une cage interne 120, des corps de roulement 150 placés entre les cages 100, 120, et un support 200 comprenant une bague 210 à différentiel des coefficients de frottement pincée entre la cage 120 et un élément de chassis 300. Par ailleurs, de façon comparable au mode de réalisation représenté sur la figure 1, selon la figure 2 le support 200 comprend deux carcasses 202, 240 recevant un bobinage 250, et celui-ci est associé à un aimant 160 porté par la cage externe mobile 100 A la différence du mode de réalisation représenté sur la figure 1 qui correspond à une direction axiale, selon la figure 2, le capteur correspond à une détection radiale. C'est-à-dire que l'aimantation de l'aimant 160 est orienté radialement par rapport à l'axe de rotation du roulement. L'aimant 160 est ainsi formé d'une pièce cylindrique centrée sur l'axe de rotation L'aimant 160 est supporté par une pièce de tole support 170 comprenant deux branches 174, 176 pliées en L à 900 et emmanchées à force dans la cage externe de roulement 100. Selon la figure 2, la première carcasse 202 comprend également quatre parties 210, 216, 220 et 226. La première partie 210 correspond à la bague précitée destinée à être pincée entre la cage interne fixe 120 et le chassis 300. Cette bague 210 se prolonge au niveau de sa périphérie radialement externe 211 par la seconde partie 216 Celle-ci est formée d'un cylindre centré sur l'axe de rotation du roulement La seconde partie cylindrique 216 est conçue pour être engagée sur la cage interne fixe 120. La bague 210 et la seconde partie 216 sont reliées par une zone de pliage 203 sensiblement à 90 . La seconde partie 216 s'étend vers l'intérieur du roulement par rapport à la bague 210. La seconde partie 216 se prolonge elle-même, au niveau de son extrémité axialement interne par la troisième partie 220 Celle-ci est formée d'une colerette généralement plane qui s'étend perpendiculairement à l'axe de rotation du roulement La troisième partie 220 s'étend radialement vers l'extérieur par rapport à la deuxième partie 216 La deuxième partie 216 et la troisième partie 220 sont reliées entre elles par une zone de pliage 204 sensiblement à 90 . Enfin, la troisième partie 220 se prolonge, au niveau de sa périphérie radialement externe 221, par la quatrième partie 226 La troisième partie 220 et la quatrième partie 226 sont reliées par une zone de pliage 205 La quatrième partie 226 est formée d'un cylindre de révolution autour de l'axe de rotation du roulement Toutefois, à la différence du mode de réalisation représenté sur la figure 1, selon la figure 2 la quatrième partie 226 s'étend vers l'extérieur du roulement par rapport à la troisième partie 220. La seconde carcasse 240 comprend essentiellement trois branches 242, 245 et 247 en U La branche 242, radialement interne, est formée d'un cylindre centré sur l'axe de rotation du roulement et emmanché à force sur la surface externe 218 de la seconde partie 216 de la première carcasse 202 Cette première branche 242 se prolonge au niveau de son extrémité axialement externe par la seconde branche 245 Celle-ci s'étend radialement vers l'extérieur par rapport à la première branche 242. La seconde branche 245 est formée d'une colerette généralement plane orthogonale à l'axe de rotation du roulement La seconde branche 245 se prolonge elle-même, au niveau de sa périphérie radialement externe, par la troisième branche 247 Celle-ci est formée d'un cylindre centré sur l'axe de rotation du roulement Elle s'étend axialement vers l'intérieur par rapport à la seconde branche 245 afin d'être placée en regard de la quatrième 226 de la première carcasse 220. L'aimant 160 est placé entre la quatrième partie 226 de la première carcasse 202 et la troisième branche 247 de la seconde carcasse 240, à égale distance de celles-ci La quatrième partie 226 de la première carcasse 202 et la troisième branche 247 de la seconde carcasse 240 peuvent être munies de découpes équi-réparties sur leur périphérie comme indiqué précédemment Toutefois, de préférence, ces éléments sont munis d'ondulations 222, 242 comme décrit antérieurement. Selon la figure 2, le joint 260 est porté par une tole 270 en L solidaire du support 200 Le joint 260 comprend deux lèvres 262, 264 qui reposent respectivement contre les ailes 174 et 176 du support 170 d'aimant Bien entendu, on pourrait prévoir de rendre le joint 260 solidaire de la cage externe 100, les lèvres 262, 264 reposant sur le support 200 On pourrait également envisager d'utiliser un joint torique à la place du joint à lèvres 260. Pour protéger les fils de sortie du bobinage 250, on peut prévoir de surmouler une masse de matière thermoplastique référencée 280 sur les figures 1 et 2 sur le support 200, plus précisément sur la carcasse 240. L'homme de l'art comprendra aisément que le mode de réalisation représenté sur la figure 2, à la différence du mode de réalisation représenté sur la figure 1, autorise le montage successivement de l'aimant 160 sur la cage externe 100, puis du support 200 sur la cage interne 120. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits mais s'étend à toutes variantes conformes à son esprit. Ainsi par exemple la présente invention pourra aisément être adaptée à des roulements dans lesquels la cage fixe serait la cage externe 100, et non pas la cage interne 120. Dans ce cas, en effet, il suffit de rendre l'aimant 160 solidaire de la cage interne 120 et de pincer la bague 210 du support 200 entre la cage externe fixe 100 et le chassis 300 associé. Par ailleurs, selon le mode de réalisation représenté sur la figure 1, le capteur est un capteur à détection axiale tandis que selon la figure 2, le capteur est un capteur à détection radiale On peut bien entendu prévoir un capteur à détection intermédiaire entre la détection axiale et la détection radiale; c'est-à-dire que l'aimantation de l'aimant peut être placée dans une position intermédiaire entre une orientation axiale et une orientation radiale. Il R E V E N D I C A T I O N S 1 Roulement du type comprenant de façon connue en soi, une cage externe ( 100), une cage interne ( 120) et des corps de roulement ( 150) répartis entre la cage externe ( 100) et la cage interne ( 120), l'une de ces cages ( 120) étant conçue pour être fixée sur un chassis ( 300), caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un support annulaire ( 200) de capteur comprenant une bague ( 210) destinée à être pincée entre la cage fixe ( 120) et le chassis ( 300), la bague ( 210) présentant un coefficient de frottement plus élevé sur sa face ( 212) dirigée vers le chassis ( 300) que sur sa face ( 214) dirigée vers la cage fixe ( 120) de roulement. 2 Roulement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le différentiel de coefficient de frottement est obtenu par traitement de surfaces de la bague ( 210). 3 Roulement selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le différentiel de coefficient de frottement est obtenu par dépôt d'un matériau lisse sur la surface ( 214) de la bague ( 210) dirigé vers la cage fixe ( 120) du roulement. 4 Roulement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le différentiel de coefficient de frottement est obtenu par traitement de surfaces de la face ( 212) de la bague ( 210) dirigé vers le chassis ( 300), choisi dans le groupe comprenant une oxydation, un sablage, un marquage, le dépôt d'un adhésif, une attaque chimique, tout moyen équivalent. 5 Roulement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la surface ( 214) du support présentant le coefficient de frottement le plus faible sert de face d'appui au joint d'étanchéité ( 260). 6 Roulement selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le support ( 200) comprend deux carcasses ( 202, 240) en matériau conduisant le flux magnétique et recevant un bobinage ( 250). 7 Roulement selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un aimant annulaire ( 160) à aimantation radiale. 8 Roulement selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un aimant annulaire ( 160) à aimantation axiale. 9 Roulement selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que la cage fixe du roulement est la cage interne ( 120). Roulement selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que la cage fixe du roulement est la cage externe ( 100).