Brevet FR2690989A1 — publié le 19931112

Codeur annulaire composite. La présente invention concerne un codeur annulaire composite comprenant un support métallique à symétrie de révolution et un anneau codeur multipolaire rendu solidaire du support métallique. Un tel codeur est généralement utilisé en coopération avec un capteur pour détecter la vitesse de rotation d'un organe métallique tournant sur lequel est monté le codeur. L'anneau multipolaire est généralement réalisé en matière thermoplastique chargée de ferrite magnétisée (plastoferrite) et constitue la partie active du codeur. Le capteur disposé en regard de l'anneau multipolaire du codeur détecte les variations de champ magnétique générées par la rotation de l'anneau multipolaire et fournit un signal qui est fonction de la vitesse de rotation de l'organe mécanique tournant. Le support métallique a pour fonction d'une part de supporter l'anneau multipolaire et d'autre part d'assurer la solidarisation du codeur avec l'organe tournant dont on veut mesurer la vitesse de révolution. L'anneau multipolaire en plastoferrite est souvent surmoulé directement sur le support métallique au moyen d'un moulage par injection dans un moule contenant le support métallique. Une application typique d'un tel codeur est de mesurer la vitesse de rotation des moyeux de roues de véhicules équipés d'un système de freinage anti-blocage de type ABS. Les problèmes techniques à résoudre pour de tels codeurs composites sont liés aux caractéristiques mécaniques très différentes des matériaux utilisés pour réaliser l'anneau multipolaire et son support. Plus particulièrement, des dilatations différentielles trop importantes entre le support métallique et l'anneau multipolaire en plastoferrite peuvent introduire dans l'anneau multipolaire des contraintes de traction telles qu'il se produit une rupture dudit anneau. I1 peut en être de même si le support métallique est monté par emmanchement à force sur un organe mécanique, par exemple sur une bague de roulement et que les déformations induites dans le support mécanique introduisent des contraintes de traction dans l'anneau multipolaire avec les risques de rupture qui en découlent. On connaît par la demande de brevet européen 0213732 (HONDA) des enrobages d'un anneau multipolaire dans une matière plastique moins cassante susceptible d'absorber les contraintes introduites par le frettage du codeur sur un arbre ou dans un logement d'un organe mécanique tournant. Cependant, le frettage direct d'une pièce en matière plastique sur un élément métallique massif tel qu'un arbre, un logement cylindrique, ou une bague de roulement, peut poser des problèmes lors de variations thermiques du fait des coefficients de dilatation différents entre la matière plastique et l'acier en raison de l'inertie thermique différente des deux matériaux. En outre, les matières plastiques sont sujettes à des variations dimensionnelles relativement importantes en fonction de l'hygrométrie. Ces phénomènes peuvent donc avoir des conséquences néfastes sur le serrage du codeur par rapport à l'organe mécanique tournant sur lequel il est monté, car un excès de serrage peut provoquer la rupture tandis qu'un serrage insuffisant implique un risque de désolidarisation du codeur par rapport à l'organe mécanique tournant. Dans la demande de brevet européen précitée, une autre solution a été proposée qui consiste en l'adjonction d'éléments métalliques associés à l'anneau multipolaire directement ou par l'intermédiaire d'un élément en matière plastique plus souple, les éléments métalliques étant destinés également à absorber les les contraintes de frettage. Or de telles structures d'élément codeur composite à trois matériaux sont relativement complexes et onéreuses à fabriquer. Par ailleurs, la même demande de brevet précitée propose également des modes de réalisation d'un codeur composite avec des structures associées directement à l'anneau multipolaire en plastoferrite et un support métallique. De telles structures présentent toutes l'inconvénient d'introduire dans l'anneau multipolaire des contraintes lors du frettage si les interférences de serrage sont importantes entre le support métallique et l'organe mécanique tournante. De tels risques se trouvent aggravés avec des structures dans lesquelles l'anneau multipolaire est disposé radialement extérieurement au support métallique, car dans ce cas tout phénomène provoquant une expansion radiale du support métallique par rapport à l'anneau multipolaire ou un resserrement de l'anneau multipolaire sur le support métallique aura pour effet d'introduire dans l'anneau multipolaire des contraintes de traction susceptibles d'aboutir rapidement à la rupture de ce dernier. En résumé, les codeurs composites connus selon la demande de brevet précitée présentent un risque de rupture de l'anneau multipolaire notamment dans les cas suivants: a) lorsque le frettage est effectué avec un serrage trop important du support métallique sur l'organe mécanique tournant; b) dans le cas où la dilatation du support métallique sous l'effet d'une variation de température est plus rapide que celle de l'anneau multipolaire; c) lorsque la contraction de l'anneau multipolaire sous l'effet d'une variation de température est plus rapide que celle du support métallique. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients des solutions classiques en proposant un codeur annulaire composite de structure simple et économique. Le codeur composite de l'invention permet notamment son montage par frettage sur un organe mécanique tournant sans risque d'introduire de contraintes au niveau de l'anneau multipolaire en matière thermoplastique, par exemple en plastoferrite. Des dilatations et contractions différentielles importantes entre l'anneau multipolaire et son support métallique sont autorisées par le codeur selon l'invention sans que ce phénomène n'introduise de contraintes de traction dans l'anneau multipolaire susceptibles de causer la rupture de ce dernier. Selon l'invention, le codeur annulaire composite comprend un support métallique à symétrie de révolution et un anneau codeur multipolaire. Le support métallique est réalisé en une seule pièce et comprend une partie axiale porte-anneau à la surface intérieure de laquelle est surmoulé concentriquement l'anneau multipolaire qui est en contact radial avec ladite surface intérieure. Le support métallique comprend également une partie de fixation du codeur sur un organe mécanique, dégagée radialement de l'anneau multipolaire et sans contact avec celui-ci, et une partie radiale de liaison reliant la partie axiale porte-anneau et la partie de fixation du codeur. De préférence, le support métallique est réalisé par découpe et emboutissage d'une tôle mince. La partie axiale annulaire porte-anneau du support métallique comporte des moyens de solidarisation axiale et angulaire pour l'anneau multipolaire. Les moyens de solidarisation peuvent être réalisés par exemple sous forme de trous ou de protubérances radiales dirigées vers l'intérieur et obtenues par poinçonnage ou déformation locale de ladite partie axiale. La partie de fixation du support métallique est avantageusement constituée par une partie axiale tubulaire reliée à la partie radiale annulaire, cette forme permettant un montage du codeur composite sur un organe métallique ou dans un logement de celui-ci par frettage de la partie de fixation sur ledit organe mécanique. Il est également possible de fixer le codeur composite sur l'organe mécanique par d'autres moyens connus en soi par exemple rivetage, collage etc. Le codeur composite de l'invention peut être monté par emmanchement sur une portée d'un organe mécanique sans introduire de contraintes dans l'anneau multipolaire du fait que la partie de fixation est radialement dégagée de l'anneau multipolaire, ladite partie de fixation n'étant reliée à l'anneau multipolaire qu'indirectement par l'intermédiaire de la partie radiale annulaire de liaison. En cas de dilatation ou contraction différentielle entre l'anneau multipolaire et le support métallique, les contraintes générées dans l'anneau multipolaire ne pourront être que des contraintes de compression puisque ledit anneau est disposé à l'intérieur de la partie axiale annulaire porte-anneau du support métallique. En effet, si sous l'effet d'une augmentation rapide de la température, le support métallique se dilate plus rapidement que l'anneau multipolaire, rien ne s'oppose à un léger déplacement radial relatif des deux pièces. Il se produit alors un léger glissement entre l'anneau et la partie radiale du support métallique ainsi qu'un léger décollement radial de ces deux pièces au niveau de la partie axiale annulaire porte-anneau. Les mouvements relatifs dans le sens axial sont quant à eux négligeables. Il n'y a donc pas d'introduction de contraintes nuisibles dans l'anneau multipolaire. Le même phénomène se produit si l'anneau multipolaire, sous l'effet d'une diminution rapide de la température, venait à se rétreindre plus vite que le support métallique. A l'inverse, si le support métallique venait, sous l'effet d'une diminution rapide de la température, à se rétreindre plus rapidement que l'anneau multipolaire, le support métallique viendrait serrer ledit anneau et n'introduirait dans ce dernier que des contraintes de compression qui ne risquent pas d'être une cause de rupture dudit anneau. Le même serrage aurait lieu si l'anneau codeur, sous l'effet d'une augmentation rapide de la température, venait à se dilater plus vite que le support métallique. Dans tous les cas de dilatation différentielle envisagés ci-dessus, la solidarisation entre l'anneau multipolaire et le support métallique continue à d'être assurée grâce aux moyens prévus à cet effet sur la partie axiale porte-anneau. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation de l'invention pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe axiale du codeur composite selon un premier mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est une vue en coupe axiale d'un codeur composite selon un second mode de réalisation de l'invention; la figure 3 est une vue en coupe axiale du codeur composite selon un troisième mode de réalisation de l'invention; la figure 4 est une vue en coupe axiale du codeur composite selon un quatrième mode de réalisation de l'invention; la figure 5 est une vue en coupe axiale du codeur composite selon un cinquième mode de réalisation de l'invention; les figures 6, 7 et 8 illustrent trois modes de solidarisation entre le support métallique et l'anneau multipolaire du codeur composite de l'invention. Tel qu'il est illustré sur à la figure 1, le codeur composite de l'invention présente une forme annulaire avec un support métallique 1 réalisé à partir d'une tôle mince par découpe et emboutissage, et un anneau multipolaire 2 de forme annulaire réalisé par surmoulage d'une matière thermoplastique sur le support métallique 1. Le support métallique 1 présente une symétrie de révolution autour d'un axe 3 et comprend une partie axiale porte-anneau 4 de forme tubulaire, une partie de fixation 5 tubulaire axiale et une partie radiale de liaison 6 reliant la partie axiale porte-anneau 4 et la partie de fixation tubulaire 5 qui sont situées de part et d'autre axialement de la partie radiale de liaison 6. Le diamètre de la partie de fixation 5 est inférieur au diamètre de la partie porte-anneau 4. Pour permettre la solidarisation par surmoulage entre la partie axiale porte-anneau 4 du support métallique 1 et l'anneau multipolaire 2, la partie axiale porte-anneau 4 présente des trous ou fenêtres 7 répartis circonférentlellement assurant une retenue axiale de l'anneau multipolaire 2 surmoulé ainsi que la liaison en rotation de l'anneau multipolaire 2 et de son support métallique 1. L'anneau annulaire multipolaire 2 présente une face annulaire 2a dans un plan radial et une face cylindrique axiale intérieure 2b. L'une des deux faces 2a et 2b de l'anneau multipolaire constitue la partie active de l'anneau et présente des pôles magnétiques alternés obtenus par magnétisation. Le choix entre les faces 2a et 2b relève de l'emplacement d'un capteur non représenté par rapport au codeur composite: le capteur peut être placé axialement en regard de la face radiale 2a de l'anneau multipolaire ou à l'intérieur de l'anneau en regard radialement de la face cylindrique 2b de l'anneau multipolaire 2. La partie tubulaire de fixation 5 peut être emmanchée autour d'une portée cylindrique non représentée d'un organe mécanique tournant ou à l'intérieur d'un logement cylindrique non représenté dudit organe mécanique tournant. Les modes de réalisation illustrés sur les figures 2 à 5 sont des variantes du mode de réalisation qui vient d'être décrit et présentent des structures particulières pour s'adapter à diverses configurations géométriques de montage sur un organe mécanique tournant. Le principe de fonctionnement de ces variantes est identique au mode de réalisation illustré sur la figure 1 et les pièces analogues comportent les mêmes références. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2, la partie de fixation tubulaire 5 se trouve à l'intérieur concentriquement de l'anneau multipolaire 2 sans contact mécanique avec ce dernier. La partie de fixation 5 et la partie porte-anneau 4 se trouvent donc du même côté de la partie de liaison radiale 6. Dans la variante de la figure 3, la partie de fixation tubulaire 5 est concentrique intérieurement à l'anneau multipolaire 2 comme dans la variante de la figure 3. La partie axiale porte-anneau 4 présente une partie d'extrémité radiale 4a sur laquelle est surmoulé l'anneau multipolaire 2 axialement d'un côté. Dans cette configuration, l'anneau multipolaire 2 présente une face supplémentaire cylindrique extérieure 2c qui peut constituer également la partie active de l'anneau selon l'emplacement envisagé du capteur non représenté. Dans les variantes des figures 4 et 5, le support métallique I présente une partie de fixation tubulaire 5 d'un diamètre supérieur au diamètre de la partie axiale porte-anneau 4 contrairement aux modes de réalisation illustrés sur les figures 1 à 3. L'anneau multipolaire 2 présente pour ces deux configurations une face supplémentaire 2d située dans un plan radial, qui peut constituer également la partie active de l'anneau. Pour le reste, les structures du codeur composite illustrées sur les figures 4 et 5 sont comparables à celles illustrées sur les figures 1 et 2 respectivement. Le montage du codeur illustré sur les figures 1 à 3 peut se faire par emmanchement sur un arbre indiqué en 9 sur la figure 1, la partie de fixation 5 coopérant par son alésage avec la surface cylindrique extérieure de l'arbre. Le montage peut également se faire par emmanchement en bout d'une pièce tubulaire 10 visible sur la figure 1, auquel cas la partie de fixation 5 coopère par sa surface cylindrique extérieure avec l'intérieur de ladite pièce tubulaire 10. Le montage du codeur illustré sur la figure 4 peut se faire par emmanchement dans un logement indiqué en 1 1 sur la figure 4 ou en bout d'arbre 12 la partie de fixation 5 coopérant avec le logement 1 1 par sa surface cylindrique extérieure et avec l'arbre 12 par son alésage. Le montage du codeur illustré sur la figure 5 peut se faire par emmanchement dans un logement indiqué en Il sur la figure 5 ou en bout d'une pièce de forme tubulaire 13, la partie de fixation 5 coopérant avec le logement 11 par sa surface cylindrique extérieure et avec la pièce 13 par son alésage. Comme moyens de solidarisation prévus sur la partie axiale porteanneau 4, le support métallique peut présenter des fenêtres 7 (figure 6) ou des protubérances 8 orientées radialement vers l'intérieur obtenues par poinçonnage (figure 7) ou par estampage (figure 8), qui sont réparties circonférentiellement sur la partie axiale porte-anneau 4. Grâce à ces moyens de solidarisation, l'anneau multipolaire 2 surmoulé est immobilisé axialement par rapport au support métallique. Grâce à l'invention, la partie de fixation 5 est décalée radialement par rapport à l'anneau multipolaire 2 de façon qu'une différence de dilatation thermique entre la partie de fixation 5 et l'organe mécanique tournant sur lequel elle est montée n'ait pas d'influence directe sur l'anneau multipolaire 2. En outre, on peut varier aisément la configuration du codeur composite pour l'adapter aux conditions géométriques de l'emplacement réservé à l'installation du codeur. En particulier, il est aisé de faire varier la dimension radiale de la partie radiale de liaison 6 pour offrir des anneaux multipolaires de diamètres différents. REVENDICATIONS 1. Codeur annulaire composite comprenant un support métallique (1) à symétrie de révolution et un anneau codeur multipolaire (2), caractérisé en ce que le support métallique est réalisé en une seule pièce et comprend une partie axiale porte-anneau (4) à la surface intérieure de laquelle est surmoulé concentriquement l'anneau multipolaire qui est en contact radial avec ladite surface intérieure, une partie de fixation (5) du codeur sur un organe mécanique, dégagée radialement de l'anneau multipolaire et sans contact avec celui-ci, et une partie radiale de liaison (6) reliant la partie axiale porte-anneau et la partie de fixation du codeur. 2. Codeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie axiale porte-anneau (4) et la partie de fixation (5) sont situées de part et d'autre axialement de la partie radiale de liaison (6). 3. Codeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie axiale porte-anneau (4) et la partie de fixation (5) sont disposées concentriquement l'une à l'autre et eu même côté de la partie radiale de liaison (6). 4. Codeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le diamètre de la partie de fixation (5) est inférieur au diamètre de la partie porte-anneau (4). 5. Codeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le diamètre de la partie de fixation (5) est supérieur au diamètre de la partie porte-anneau (4). 6. Codeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support métallique (1) est réalisé par découpe et emboutissage d'une tôle mince. 7. Codeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'anneau multipolaire (2) est réalisé en matière thermoplastique plastoferrite. 8. Codeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie axiale porte-anneau (4) comporte des moyens de solidarisation (7, 8) pour l'anneau multipolaire (2). 9. Codeur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de solidarisation sont des fenêtres (7) ou des protubérances (8) orientées vers l'intérieur et réparties circonférentiellement sur la partie axiale porte-anneau (4). 10. Codeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie axiale porte-anneau (4) présente une partie d'extrémité radiale (4a) sur laquelle l'anneau multipolaire (2) est surmoulé axialement d'un côté.