Brevet FR2807798A1 — publié le 20011019

Dispositif de détection de déplacement angulaire et palier à roulement instrumenté. La présente invention est relative au domaine de la détection d'un ou plusieurs paramètres de déplacement angulaire d'un organe rotatif au moyen d'un palier à roulement instrumenté, c'est-à-dire présentant un bloc capteur d'informations capable de fournir en coopération avec un élément codeur des signaux représentant une information relative au déplacement angulaire, par exemple l'angle de déplacement, la vitesse, le sens de rotation de l'organe tournant. De tels paliers à roulement instrumentés sont utilisés dans de nombreuses applications, parmi lesquelles on peut plus particulièrement citer les dispositifs de commande d'orientation pour les roues de véhicules terrestres tels que les véhicules de tourisme, engins de manutention, engins de travaux publics, et. On utilise également des paliers à roulement instrumentés de ce type chaque fois qu'on a besoin dans un véhicule automobile de connaître un ou plusieurs paramètres liés à la rotation d'une des roues, d'un organe de la transmission ou de la direction du véhicule automobile. Les paliers à roulement instrumentés comportent généralement un bloc capteur monté sur la bague non tournante du palier et un anneau codeur monté sur la bague tournante et défilant lors de la rotation devant un élément de détection comportant un ou plusieurs capteurs logés dans le bloc capteur. L'anneau codeur peut par exemple être du type magnétique multipolaire. Le ou les capteurs peuvent être du type magnétosensible comme c'est le cas, par exemple, des sondes à effet Hall. On peut également utiliser dans ces paliers à roulement instrumentés un ensemble de détection comportant un capteur et un codeur du type optique. D'une manière générale, le défilement du codeur devant l'élément de détection génère dans ce dernier un signal représentatif d'un ou plusieurs paramètres de déplacement angulaire du codeur. On peut en déduire, après un traitement approprié du signal, des informations relatives au déplacement angulaire que l'on cherche à détecter, qu'il s'agisse de l'angle de déplacement, de la vitesse angulaire, du sens de déplacement ou de tout autre paramètre. A cet effet, le signal émis est transmis à une centrale de traitement et d'exploitation par un ensemble de connexions comportant généralement un câble sortant du bloc capteur du palier à roulement instrumenté par un terminal filaire. Le câble se termine par exemple par un connecteur capable de transmettre le signal à la centrale de traitement et d'exploitation. Dans certaines applications, il est exigé une sécurité absolue du fonctionnement et une détection sans faille du paramètre recherché. On a pu imaginer dans la demande de brevet allemand DE 195 10717, de disposer deux systèmes de détection montés sur deux paliers à roulement séparés. On a également imaginé dans la demande de de brevet EP 0 921 399, de disposer de part et d'autre du même palier à roulement deux éléments de détection identiques coopérant chacun avec son anneau codeur, chaque élément de détection transmettant indépendamment l'un de l'autre ses propres signaux d'informations à une centrale électronique de traitement et d'exploitation du signal. Si l'on obtient bien dans ce cas une amélioration de la sécurité du système puisque l'un des éléments de détection est en mesure en cas de dysfonctionnement de l'autre, de pallier à cette défaillance, on constate néanmoins une augmentation importante de l'encombrement axial du palier à roulement instrumenté ainsi équipé. La demande de brevet français 2 558 223 décrit l'utilisation, dans un palier à roulement instrumenté, de deux capteurs montés d'un même côté du palier à roulement sur un même support, chaque capteur coopérant avec son propre anneau codeur. Tous ces dispositifs nécessitent d'utiliser deux anneaux codeurs, ce qui augmente d'autant le prix de revient de l'ensemble. Le fait d'utiliser deux codeurs séparés et des blocs capteurs indépendants l'un de l'autre, complique en outre les opérations d'indexation entre le codeur et le capteur par rapport à un repère de référence lié angulairement au codeur lorsque le type d'informations détecté ou l'application implique une telle indexation. L'invention se propose d'éliminer ces inconvénients au moyen d'un dispositif de détection et d'un palier à roulement instrumenté assurant une parfaite sécurité de détection d'un ou plusieurs paramètres tout en étant compact et peu onéreux. Le dispositif de détection d'un ou plusieurs paramètres de déplacement angulaire d'un organe rotatif, selon un mode de réalisation de l'invention, comprend un palier à roulement instrumenté du type pourvu d'une partie non tournante comprenant une bague non tournante et un bloc capteur monté sur une face de la bague non tournante, d'une partie tournante comprenant une bague tournante et un anneau codeur monté en regard du bloc capteur et d'au moins une rangée d'éléments roulants disposés entre deux chemins de roulement des bagues non tournante et tournante. Des moyens de traitement des signaux émis par le bloc capteur sont également prévus. Le bloc capteur comprend au moins deux éléments de détection coopérant avec l'anneau codeur unique. Des signaux émis indépendamment par chaque élément de détection, correspondent au même paramètre de déplacement angulaire, de façon à fournir aux moyens de traitement une information redondante sur ledit paramètre de déplacement angulaire. Dans un mode de réalisation avantageux, deux éléments de détection sont disposés de façon diamétralement opposée. Chaque élément de détection comprend de préférence au moins un capteur. Chaque élément de détection est de préférence relié aux moyens de traitement des signaux par un ensemble de connexion indépendant. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation particulier décrit à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue en coupe d'un palier à roulement instrumenté prise selon 1-1 de la figure 2; et - la figure 2 est une vue extérieure de côté du palier à roulement instrumenté de la figure 1. Tel qu'il est illustré sur les figures, le palier à roulement instrumenté référencé 1 dans son ensemble comprend une bague non tournante 2 munie d'un chemin de roulement 2a et une bague non tournante 3 munie d'un chemin de roulement 3a. Une pluralité de billes 4 sont montées entre les bagues 2 et 3 de façon à rouler sur les chemins de roulement 2a, 3a, tout en étant maintenues à un écartement circonférentiel convenable au moyen d'une cage 5 réalisée par exemple en matériau synthétique. Sur l'une des faces frontales du palier 1, l'étanchéité est assurée par un anneau d'étanchéité 6 présentant une lèvre annulaire 6a en contact de frottement avec la surface cylindrique extérieure de la bague tournante 3, l'anneau d'étanchéité 6 étant monté dans une rainure annulaire 7 de la bague non tournante 2. Sur la face frontale opposée du palier 1, se trouve monté le bloc capteur référencé 8 dans son ensemble. Dans l'exemple illustré, le bloc capteur 8 comprend deux éléments de détection 9, 10 disposés de façon diamétralement opposée et noyés chacun dans une matière synthétique de façon à former une excroissance radiale constituant un terminal filaire 11, 12 assurant la fixation d'un câble 11a, 12a, par lequel un signal émis peut être transmis à une centrale électronique de traitement et d'exploitation du signal, non représentée sur les figures. La fixation du bloc capteur 8 sur la face frontale de la bague non tournante 2 se fait au moyen d'un support 13 de fixation interposé entre la bague non tournante 2 et le bloc capteur 8, à la fois sur les parties radiales et sur les parties circonférentielles et dont une extrémité libre est repliée dans une rainure 19 symétrique de la rainure 7. Une portion annulaire cylindrique 8a vient s'insérer à l'intérieur de l'alésage de la bague non tournante 2 axialement sensiblement au niveau de la rainure 19, de façon que les éléments de détection 9, 10 puissent être partiellement disposés entre les deux bagues 2 et 3. Une plaque de protection externe 14 est en outre fixée à l'extérieur du bloc capteur 8 par un sertissage réalisé en rabattant l'autre extrémité libre 20 du support 13 sur la périphérie de la plaque de protection externe 14. Les deux éléments de détection 9, 10, qui sont totalement indépendants l'un de l'autre en ce qui concerne le traitement du signal, coopèrent chacun avec un anneau codeur unique 15 monté en regard du bloc capteur 8 sur la surface cylindrique externe de la bague tournante 3 de façon à être entraîné en rotation par cette dernière. Le montage de l'anneau codeur 15 se fait au moyen d'un support 16 qui vient se loger en partie entre les bagues 2 et 3 du palier 1. Le support 16, à section en T, est emmanchée sur la surface cylindrique extérieure de la bague tournante 3 et vient en butée contre une surface frontale de cette dernière. Une portion de l'anneau codeur 15 se trouve ainsi entre les bagues 2 et 3 et une portion fait saillie à l'extérieur. La majeure partie de la surface cylindrique extérieure de l'anneau codeur 15 se trouvant en regard des deux éléments de détection 9, 10 avec un léger entrefer. On comprendra bien entendu qu'il soit possible de disposer les deux éléments de détection 9, 10 dans des positions différentes. Il n'est pas obligatoire qu'ils soient disposés de façon diamétralement opposée. De la même manière, on pourrait envisager d'utiliser plus de deux éléments de détection de façon à augmenter encore la redondance de l'ensemble du système. Les deux éléments de détection 9, 10 du bloc capteur sont destinés à déterminer chacun la valeur d'au moins un paramètre concernant le déplacement angulaire de l'anneau codeur 15. Chacun des éléments de détection 9, 10 fonctionne indépendamment l'un de l'autre et contribue ainsi à fournir une information redondante concernant au moins l'un desdits paramètres de déplacement angulaire. Le fait que l'ensemble des éléments de détection coopère avec un anneau codeur unique 15, permet d'obtenir un dispositif particulièrement économique sans pour autant nuire à la sécurité du système, des défaillances éventuelles que l'on constate dans la pratique provenant en réalité essentiellement des capteurs ou de la connectique de ces derniers. L'ensemble du dispositif n'est pas plus encombrant axialement qu'un dispositif de palier à roulement instrumenté de type classique comportant un seul élément de détection et un seul terminal filaire et est de faible masse. De plus, étant donné que l'on utilise un anneau codeur unique et une position angulaire relative prédéfine par construction entre les différents éléments de détection du bloc capteur unique, une éventuelle indexation du codeur par rapport aux éléments de détection se fait de manière aisée en une seule opération pour l'ensemble des éléments de détection. Enfin, comme on peut le constater, le palier à roulement utilisé est de type standard et ne nécessite aucun usinage spécifique par rapport à un roulement de série. REVENDICATIONS 1-Dispositif de détection d'un ou plusieurs paramètres de déplacement angulaire d'un organe rotatif, comprenant : un palier à roulement instrumenté (1) du type pourvu d'une partie non tournante comprenant une bague non tournante (3) et un bloc capteur (8) monté sur une face de la bague non tournante, d'une partie tournante comprenant une bague tournante (2) et un anneau codeur (15) monté en regard du bloc cap teur et d'au moins une rangée d'éléments roulants (4) disposés entre deux chemins de roulement des bagues non tournante et tournante; et des moyens de traitement des signaux émis par le bloc capteur, caractérisé par le fait que le bloc capteur comprend au moins deux éléments de détection (9, 10) coopérant avec l'anneau codeur unique, des signaux émis indépen damment par chaque élément de détection correspondant au même para mètre de déplacement angulaire, de façon à fournir aux moyens de traite ment une information redondante sur ledit paramètre de déplacement an gulaire. 2-Dispositif de détection selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend deux éléments de détection disposés de façon diamétralement opposée. 3-Dispositif de détection selon les revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que chaque élément de détection comprend au mois un capteur. 4-Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que chaque élément de détection est relié aux moyens de traitement des signaux par un ensemble de connexion indépendant. 5- Palier à roulement instrumenté (1) , destiné à la détection d'un ou plusieurs paramètres de déplacement angulaire d'un organe rotatif, du type pourvu d'une partie non tournante comprenant une bague non tournante (3) et un bloc capteur (8) monté sur une face de la bague non tournante, d'une partie tournante comprenant une bague tournante (2) et un anneau codeur (15) monté en regard du bloc capteur et d'au moins une rangée d'éléments roulants (4) disposés entre deux chemins de roulement des bagues non tournante et tournante, caractérisé par le fait que le bloc capteur comprend au moins deux éléments de détection (9, 10) coopérant avec l'anneau codeur unique, des signaux émis indépendamment par cha que élément de détection correspondant au même paramètre de déplace ment angulaire, de façon à fournir une information redondante sur ledit paramètre de déplacement angulaire. 6-Palier à roulement instrumenté selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il comprend deux éléments de détection disposés de façon diamétralement opposée. 7-Palier à roulement instrumenté selon les revendications 5 ou 6, caractérisé par le fait que chaque élément de détection comprend au moins un capteur. 8-Palier à roulement instrumenté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que chaque élément de détection est relié à un ensemble de connexion indépendant.