Brevet FR2694082A1 — publié le 19940128

i Codeur annulaire composite pour roulement et roulement à capteur d'informations, comportant un tel codeur. La présente invention concerne un codeur annulaire composite comportant un anneau multipolaire solidarisé à un support métallique et destiné à équiper des roulements pourvus d'un système de capteur d'informations, pour la détection de la vitesse de rotation par exemple. L'invention concerne également un roulement à capteur d'informations pourvu d'un tel codeur annulaire composite. L'invention est particulièrement intéressante pour réaliser des codeurs destinés à être montés sur la bague extérieure tournante d'un roulement intégré de roue pour un véhicule muni d'un système de freinage anti-blocage de roue. Le codeur composite présente une partie active annulaire réalisée en matière thermoplastique chargée de ferrite (plasto-ferrite), magnétisée de manière à obtenir des segments magnétiques de polarité alternée circonférentiellement Le codeur coopère avec un capteur disposé dans un bloc capteur en regard de la partie active, appelée également anneau multipolaire, du codeur, pour détecter la rotation d'un organe tournant auquel est solidarisé le codeur, le capteur étant fixe On peut ainsi déterminer la vitesse de rotation de l'anneau multipolaire en détectant les variations de champ magnétique créé par l'anneau tournant devant le capteur. Le codeur comporte aussi un support métallique destiné à supporter l'anneau multipolaire et à assurer la solidarisation du codeur avec l'organe tournant dont on veut mesurer la vitesse de rotation. D'une manière générale, l'anneau multipolaire est directement surmoulé sur le support métallique, le surmoulage étant réalisé par injection d'une matière thermoplastique dans un moule o est disposé le support métallique. Le support métallique peut présenter une fonrme générale annulaire de section droite en L avec une partie axiale servant à la fixation du codeur composite sur la bague extérieure tournante du roulement et une partie radiale sensiblement plane supportant l'anneau multipolaire du codeur. La disposition particulière du codeur composite de section droite en L monté sur la bague extérieure tournante d'un roulement pose deux problèmes techniques majeurs: la solidarisation de l'anneau multipolaire sur la partie radiale du support métallique en prenant en compte l'effet de dilatations thermiques différentielles entre la matière thermoplastique de l'anneau multipolaire et le support métallique; l'étanchéité entre la partie fixe porte capteur et le codeur composite. En effet, en cas de variation de température, les variations dimensionnelles de l'anneau multipolaire en matière thermoplastique et du support métallique sont différentes Lorsque la solidarisation entre l'anneau multipolaire et le support métallique est constituée par des points d'ancrage plastique/métal sur la partie radiale du support métallique, les dilatations thermiques différentielles entre les deux matériaux ont pour effet l'introduction et la concentration de contraintes de cisaillement dans un plan radial au niveau desdits points d'ancrage Parallèlement, il faut également tenir compte de l'encombrement radial et axial du codeur lorsque le roulement à capteur présente un espace restreint pour le montage du codeur. Par ailleurs, il est important que des impuretés provenant du milieu extérieur ne parvienne pas à pénétrer jusque dans l'espace entre l'anneau multipolaire du codeur et la partie active du capteur, ce qui risquerait de compromettre le bon fonctionnement du capteur. Dans une application au roulement intégré de roue, il est particulièrement important que les particules métalliques ferromagnétiques en provenance notamment du système de freinage de roue ne puisse pas pénétrer dans l'espace entre l'anneau multipolaire et le capteur, car lesdites particules ferromagnétiques viendraient se fixer sur l'anneau multipolaire pour perturber le fonctionnement du capteur. L'objet de la présente invention est de résoudre les problèmes susmentionnés en proposant un codeur composite peu encombrant et réalisable de manière économique en utilisant des moyens de fabrication classiques grâce à une conception simple. Le codeur annulaire composite pour roulement à capteur d'informations selon l'invention, comprend un support métallique annulaire de section droite en L avec une partie radiale plane et une partie axiale, et un anneau multipolaire en matière thermoplastique monté sur le support métallique Selon l'invention, le codeur comporte un élément annulaire réalisé en une seule pièce en matière thermoplastique chargée de ferrite constitué par une partie radiale incluant l'anneau multipolaire et surmoulé sur la partie radiale plane du support métallique, et par une partie axiale de retenue surmoulée sur la surface extérieure de la partie axiale du support métallique Le support métallique présente sur sa partie axiale des points d'ancrage pour le surmoulage de la partie axiale de retenue de l'élément annulaire en matière thermoplastique, permettant d'assurer une solidarisation axiale et circonférentielle entre l'élément annulaire et le support métallique. Les points d'ancrage sont de préférence uniformément répartis circonférentiellement sur la partie axiale du support métallique Ils peuvent être constitués par de simples trous ou encoches à travers lesquels pénètre le matériau therrnoplastique jusqu'à la surface interne de la partie axiale du support métallique lors de l'opération de surmoulage Il est également possible de réaliser les points d'ancrage sous forme de bosses faisant saillie à la surface extérieure de la partie axiale du support métallique, auquel cas la matière thermoplastique viendra enrober les bosses pendant l'opération de surmoulage. Un tel codeur annulaire composite est particulièrement simple à réaliser par les techniques classiques de surmoulage sur un insert métallique au moyen d'une presse à injection avec fermeture axiale du moule. Selon l'invention, la partie radiale de l'élément annulaire thermoplastique du codeur est surmoulée sur la partie radiale plane du support métallique sans aucun point d'accrochage Les dilatations thermiques différentielles n'engendrent pas de contraintes de cisaillement entre la partie radiale du thermoplastique et la partie radiale métallique du codeur, étant donné que ces deux parties peuvent glisser légèrement et librement l'une par rapport à l'autre dans le sens radial sans conséquence néfaste sur le fonctionnement du codeur. De même, la partie axiale de retenue thermoplastique et la partie axiale métallique du codeur peuvent subir des dilatations thermiques différentielles dans le sens radial sans introduction de contraintes de cisaillement dans les zones de liaison situées aux points d'ancrage risquant de provoquer la rupture du matériau surmoulé avec les conséquences qui en découlent. Le roulement à capteur d'informations selon l'invention, comprend une bague tournante, une bague non tournante, des éléments roulants disposés entre les bagues tournante et non tournante, un capteur supporté par un porte capteur rendu solidaire de la bague non tournante, et un codeur annulaire composite avec la structure qui vient d'être décrite Le codeur annulaire composite peut être monté sur la bague tournante du roulement par tout moyen approprié tel qu'emmanchement légèrement serré, collage, etc De manière simple et avantageuse, l'étanchéité entre le porte capteur fixe et le codeur composite tournant est réalisé par un simple passage étroit s'étendant axialement entre la surface extérieure de la partie axiale du codeur et la surface intérieure d'une dépression axiale du porte capteur. L'étanchéité aux impuretés provenant du milieu extérieur peut encore être améliorée en réalisant une chicane fornée entre une extension radiale extérieure de la partie axiale thermoplastique du codeur et une partie complémentaire du porte capteur Là encore, la réalisation de l'extension radiale du codeur et de la partie complémentaire du porte capteur par des moyens classiques ne pose aucune difficulté technique. Selon l'invention, la partie axiale de retenue du codeur ou son extension radiale dans le mode de réalisation avec chicane peut être magnétisée de façon à retenir les particules ferromagnétiques qui peuvent faire partie des impuretés environnantes, dès leur arrivée dans le passage étroit entre le porte capteur et le codeur composite Une telle solution renforce considérablement l'efficacité du système d'étanchéité pour un coût négligeable, puisque la magnétisation de la partie axiale de retenue de son extension radiale peut se faire simultanément avec la magnétisation de la partie active de l'anneau multipolaire On réalise ainsi de façon très économique, par une seule opération de surmoulage et une seule opération de magnétisation, un codeur remplissant plusieurs fonctions en coopération avec le capteur le codage magnétique de la vitesse de rotation du codeur par rapport au capteur, l'étanchéité de l'ensemble formé par le codeur et le capteur, et le piège à particules ferromagnétiques. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un roulement intégré de roue selon l'invention, la figure 2 est une vue de détail du roulement de la figure 1, la figure 3 est une vue de détail du codeur annulaire composite de l'invention selon la figure 3, et la figure 4 est une vue de détail du codeur annulaire composite de l'invention selon un deuxième mode de réalisation de l'invention qui coopère avec le porte capteur pour former une chicane d'étanchéité. Comme illustré sur la figure 1, le roulement intégré de roue est du type à capteur d'informations Le roulement comprend une bague extérieure tournante 1, deux bagues intérieures 2 a 2 b non tournantes disposées côte-à-côte axialement, et deux rangées d'éléments roulants 3 maintenues dans une cage annulaire 4 disposée entre les bagues extérieure tournante et intérieure non tournante du roulement. La bague extérieure tournante 1 présente un collet annulaire 5 de montage pourvu de plusieurs perforations axiales 6 réparties circonférentiellement pour recevoir des tocs de montage 7 pour une roue de véhicule non représentée L'extrémité axiale extérieure de la bague extérieure tournante 1 présente une portée tubulaire 8 servant au centrage du disque de frein non représenté et de la roue du véhicule et abritant intérieurement un écrou de blocage 9 vissé sur l'extrémité libre 10 d'une fusée 11 sur laquelle sont montées les bagues intérieures 2 a 2 b du roulement La fusée 11 présente un épaulement radial 12 qui délimite avec l'écrou de blocage 9 un espace axial pour immobiliser les bagues intérieures 2 a 2 b du roulement L'étanchéité du roulement est assurée par des systèmes d'étanchéité classiques 13, 14. Un codeur annulaire composite 15 est rendu solidaire d'une partie d'extrémité de la bague extérieure tournante 1 du roulement 1 à l'opposé de la portée tubulaire 8 de centrage, et tourne avec la bague extérieure 1 pour générer une variation de champ magnétique dans un capteur 16 disposé en regard du codeur 15 avec un faible entrefer Le fonctionnement du codeur et du capteur est connu en soi et ne sera pas décrit en détail ci-après. Le capteur 16 est noyé dans un porte capteur annulaire 17 en matière plastique qui est surmoulé sur la partie périphérique extérieure d'un support métallique annulaire 18 monté sur la bague non tournante 2 b Le bloc capteur constitué par le capteur 16, le porte capteur 17 et le support métallique 18 est fixe, le codeur composite 15 étant entraîné en rotation par la bague extérieure tournante 1 du roulement. Le porte capteur 17 présente une sortie de connexion 17 a reliée à un câble de connexion 19 qui établit la communication entre le capteur 16 et une unité de traitement du signal non représenté. Comme on peut le voir plus en détail sur la figure 2, le support métallique 18 du bloc capteur présente une portion radiale plane I 8 a sous forme d'une rondelle placée axialement entre une face d'extrémité de la bague intérieure 2 b du roulement et l'épaulement radial 12 de la fusée 11 Le pincement de la portion radiale 18 a du support métallique 18 permet d'une part le positionnement angulaire et d'autre part l'immobilisation du bloc capteur. Pour le centrage radial du bloc capteur, le support métallique 18 présente une portion de centrage 18 b sous forme de languettes axiales formant crochets qui viennent coopérer avec une rainure annulaire 20 aménagée sur la bague annulaire non tournante 2 b du roulement Le montage de la portion de centrage 1 Sb sur la bague non tournante 2 b s'effectue par encliquetage axial des languettes dans la rainure 20. Le codeur annulaire composite 15 comporte un support métallique annulaire 21 de section droite en L avec une partie radiale plane 21 a et une partie axiale 21 b qui est emmanchée axialement sur la surface extérieure de la partie d'extrémité de la bague extérieure tournante 1 du roulement Sur le support métallique 21 est surmoulé un élément annulaire 22 en une seule pièce en matière thermoplastique comprenant une partie radiale 22 a incluant l'anneau multipolaire 22 b du codeur, et une partie axiale de retenue 22 c sur la surface extérieure de la partie axiale 21 b du support métallique 21 du codeur (figure 3). La partie axiale 21 b du support métallique 21 est pourvue de trous 21 c répartis circonférentiellement qui sont remplis par la matière thermoplastique de surmoulage de la partie axiale de retenue 22 c de l'élément annulaire 22 du codeur 15 De cette façon, les deux parties constitutives du codeur 15, à savoir le support métallique 21 et l'élément annulaire thenrmoplastique 22 sont rendus solidaires l'une de l'autre axialement et circonférentiellement. La partie radiale 21 a du support métallique 21 offre une surface plane sur laquelle est surmoulée la partie radiale 22 a de l'élément thermoplastique 22 Cette configuration permet un léger glissement radial entre lesdites parties radiales 21 a et 22 lors des dilatations thermiques différentielles dues au choix des matériaux (acier pour le support métallique 21 et matière plastique pour l'élément 22). Le porte capteur 17 présente une dépression axiale permettant de recevoir axialement l'extrémité de la bague extérieure tournante 1 du roulement pourvue du capteur composite 15 La surface intérieure de la dépression axiale du porte capteur 17 forme avec la surface extérieure de la partie axiale de retenue 22 c du codeur 15 un passage étroit 23 s'étendant axialement qui assure le rôle d'étanchéité protégeant le capteur 16 et l'anneau multipolaire 22 b des impuretés venant du milieu extérieur. Dans le cas o le milieu extérieur risque de produire des particules ferromagnétiques, la partie axiale de retenue 22 c du codeur 15 est de préférence magnétisée De cette façon, les particules ferromagnétiques ne peuvent pas franchir le passage étroit 23 pour atteindre l'espace entre l'anneau multipolaire 22 b qui est réalisé sous forme d'un double anneau concentrique, et le capteur 16, puisque lesdites particules ferromagnétiques sont collectées sur la partie axiale de retenue 22 c magnétisée du codeur 15. La figure 4 montre une variante du codeur 15 qui présente une extension radiale 22 d à l'extrémité de la partie axiale de retenue 22 c thermoplastique du codeur 15 L'extension radiale 22 d présente un retour axial 22 e qui est logé dans une encoche axiale annulaire 24 du porte capteur 17 L'encochle annulaire 24 est coaxiale à la dépression annulaire du porte capteur 17 recevant le codeur 15 L'extension radiale 22 d avec son extrémité coudée axiale 22 e est réalisée d'une pièce avec la partie axiale de retenue 22 c thermoplastique du codeur , et forme avec le porte capteur 17 une chicane 25 qui améliore l'étanchéité du passage étroit 23 entre la surface extérieure de la partie axiale de retenue 22 c thermoplastique du capteur 15 et la surface intérieure de la dépression axiale du porte capteur 17. Il est possible de rendre l'extension radiale 22 d magnétique pour constituer un piège à particules ferromagnétiques pour les empêcher d'atteindre l'anneau multipolaire 22 b du codeur 15. Pour réaliser la solidarisation axiale et circonférentielle entre le support métallique 21 et l'élément annulaire thermoplastique 22, la partie axiale 21 b du support métallique 21 est pourvue d'encoches 21 d circonférentielles (figure 4) qui sont remplies par la matière thermoplastique lors du surmoulage de l'élément annulaire. 2694082 ' REVENDICATIONS 1 Codeur annulaire composite ( 15) pour roulement à capteur d'informations ( 16), comprenant un support métallique annulaire ( 21) de section droite en L avec une partie radiale plane ( 21 a) et une partie axiale ( 21 b), et un anneau multipolaire ( 22 b) en matière thermoplastique monté sur le support métallique, caractérisé en ce qu'il comporte un élément annulaire ( 22) réalisé en une seule pièce en matière thermoplastique chargée de ferrite constitué par une partie radiale ( 22 a) incluant l'anneau multipolaire ( 22 b) et surmnoulée sur la partie radiale plane ( 21 a) du support métallique, et par une partie axiale de retenue ( 22 c) surmoulée sur la surface extérieure de la partie axiale ( 21 b) du support métallique, et que le support métallique présente sur sa partie axiale des points d'ancrage ( 21 c, 21 d) pour le surmoulage de la partie axiale de retenue ( 22 c) de l'élément annulaire en matière therrnoplastique, permettant d'assurer une solidarisation axiale et circonférentielle entre l'élément annulaire therrnoplastique et le support métallique. 2 Codeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les points d'ancrage ( 21 c, 21 d) sont répartis unifornmément et circon-férentiellement sur la partie axiale ( 21 lb) du support métallique et sont constitués par des trous, encoches ou bosses. 3 Roulement à capteur d'information comprenant une bague tournante ( 1), une bague non tournante ( 2 a, 2 b), des éléments roulants ( 3) disposés entre les bagues tournante et non tournante, un capteur d'informations ( 16) monté dans un porte capteur ( 17) qui est rendu solidaire de la bague non tournante, et un codeur annulaire composite ( 15) selon la revendication 1 ou 2 monté sur la bague toumante, l'anneau multipolaire ( 22 b) du codeur étant orienté axialement face au capteur ( 16), de façon à permettre la détermination de la vitesse de rotation de la bague tournante grâce à la détection des variations de champ magnétique créées dans le capteur par l'anneau multipolaire tournant. 4 Roulement selon la revendication 3 caractérisé en ce que le capteur ( 16) est noyé dans le porte capteur ( 17) en matière plastique qui présente une dépression axiale annulaire pour recevoir le codeur ( 15), la surface extérieure de la partie axiale de retenue ( 22 c) thermoplastique du codeur délimitant avec la surface intérieure de la dépression axiale du porte capteur un passage annulaire étroit ( 23) s'étendant axialement et assurant l'étanchéité de l'ensemble anneau multipolaire ( 22 b) et capteur ( 16) vis-à-vis du milieu extérieur. Roulement selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une extrémité de la partie axiale de retenue ( 22 c) thermoplastique du codeur ( 15) est prolongée par une extension radiale ( 22 d) dont l'extrémité extérieure ( 22 e) est coudée pour être reçue dans une encoche axiale annulaire ( 24) du porte capteur ( 17) de façon à créer une chicane d'étanchéité ( 25) vis-à-vis du milieu extérieur. 6 Roulement selon la revendication 4, caractérisé en ce que la partie axiale de retenue ( 22 c) de l'élément thermoplastique ( 22) est magnétisée. 7 Roulement selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'extension radiale ( 22 d) de l'élément thermoplastique ( 22) du codeur est magnétisée.