Brevet FR2818708A1 — publié le 20020628

Bloc porte-capteur et palier à roulement à capteur d'informations. La présente invention concerne le domaine des blocs de support de capteur et des paliers à roulement à capteur d'informations utilisés, par exemple, dans des moteurs électriques, des robots ou divers organes tournants d'ensembles mécaniques. Ces paliers à roulement à capteur d'informations possèdent en général une bague fixe et une bague tournante, une ou plusieurs rangées d'éléments roulants en contact avec des chemins de roulement aménagés sur lesdites bagues, un ensemble capteur solidarisé à la bague fixe et un moyen codeur solidarisé à la bague tournante et défilant à rotation devant le capteur avec un entrefer. Ces paliers à roulement permettent de connaître avec précision les paramètres de déplacement angulaire d'un élément mécanique : vitesse, position angulaire, etc. De tels paliers à roulement sont connus en soi, mais présentent parfois certains inconvénients. C'est ainsi que la fixation et/ou le positionnement du bloc capteur sur la bague non tournante du roulement nécessitent souvent des usinages spéciaux sur ladite bague, tels que rainure d'accrochage présentant un profil spécial adapté, ou portée rectifiée de centrage du bloc capteur. De tels usinages interdisent l'utilisation de paliers à roulement standards pour la réalisation de certaines dimensions de paliers à roulement instrumentés à capteur d'informations. Par ailleurs, l'étanchéité entre l'ensemble capteur et la bague non tournante n'est pas toujours aisément réalisable. Enfin, certains dispositifs de l'art antérieur présentent un encombrement relativement important. Le document FR-A-2 762 056 décrit un palier à roulement à capteur d'informations comprenant une bague fixe, une bague tournante, au moins une autre rangée d'éléments roulants disposés entre les bagues, un moyen codeur solidaire de la bague tournante et concentrique à celleci, et un moyen capteur supporté par un bloc porte-capteur solidaire de la bague fixe et disposé en regard avec un faible entrefer par rapport au moyen codeur dont le défilement lors de la rotation est détecté par le moyen capteur. Le bloc porte-capteur est solidarisé à la bague fixe au moyen d'un organe de maintien métallique positionné par rapport à la bague fixe, sur une face radiale de celle-ci et soudé. Une ouverture radiale ou axiale est prévue dans l'organe de maintien pour laisser passage à un câble. Le câble est solidarisé de façon indémontable au bloc capteur et le roulement instrumenté est livré comme tel, muni de son câble. Dans le cas où le bloc capteur est muni d'un connecteur, ce dernier fait généralement saillie par rapport à l'ensemble du bloc capteur. Dans certaines applications, où l'on souhaite disposer d'un roulement instrumenté, la présence d'un bloc capteur muni d'un fil ou d'un connecteur en saillie par rapport au bloc capteur présente des inconvénients majeurs. Le fil et/ou le connecteur gênent la manipulation manuelle ou automatique de l'ensemble en vue du montage du roulement instrumenté dans l'ensemble mécanique auquel il est destiné. Le fil et/ou le connecteur empêchent ou compliquent une automatisation de l'opération de montage et augmentent ainsi sensiblement le coût de cette opération. L'invention propose de remédier aux inconvénients des dispositifs décrits ci-dessus. L'invention propose un bloc porte-capteur adapté à des manipulations et à un montage automatisés. Le dispositif de bloc porte-capteur, selon un aspect de l'invention, est apte à être fixé sur une bague d'un palier pour la détection de paramètre de rotation d'une bague par rapport à l'autre bague. Le bloc porte-capteur, de forme annulaire, comprend un logement concave ouvert sur l'extérieur et pourvu de moyens de connexion électrique entièrement disposés dans ledit logement et/ou dans ledit bloc porte-capteur. La forme annulaire autorise le montage autour d'un arbre. Dans un mode de réalisation de l'invention, le logement est ouvert sur une face circulaire extérieure du bloc porte-capteur. Dans un mode de réalisation de l'invention, le logement est ouvert sur une face circulaire intérieure du bloc porte-capteur. Dans un mode de réalisation de l'invention, le logement est ouvert sur une face radiale du bloc porte-capteur située du côté opposé à une face radiale prévue pour entrer en contact avec ladite bague. Le palier à roulement, selon un aspect de l'invention, comprend une bague tournante, une bague non tournante, une rangée d'éléments roulants disposée entre des chemins de roulement desdites bagues, un moyen codeur solidaire de la bague tournante, et un moyen capteur comprenant un capteur supporté par un bloc porte-capteur solidaire de la bague non tournante et disposé en regard et avec un faible entrefer par rapport au moyen codeur dont le défilement lors de la rotation est détecté par le capteur. Le bloc porte-capteur, de forme annulaire, comprend un logement concave ouvert sur l'extérieur et pourvu de moyens de connexion électrique entièrement disposés dans ledit logement et/ou dans ledit bloc porte-capteur. Avantageusement, le bloc porte-capteur présente un alésage de diamètre supérieur à celui de la bague intérieure. Avantageusement, le bloc porte-capteur présente un diamètre extérieur inférieur à celui de la bague extérieure. Avantageusement, le bloc porte-capteur présente une surface frontale extérieure plane. Dans un mode de réalisation de l'invention, le bloc porte-capteur comprend une nervure annulaire apte à coopérer avec une rainure de la bague non tournante. Dans un mode de réalisation de l'invention, le bloc porte-capteur comprend au moins un moyen d'indexation angulaire servant à réaliser un positionnement angulaire adéquat dudit bloc par rapport à une ou à des références de l'ensemble mécanique auquel est destiné le palier à roulement instrumenté. Une encoche de forme générale axiale peut être prévue sur la surface extérieure généralement cylindrique du bloc portecapteur. L'encoche peut être de forme arrondie, à section en V, symétrique ou dissymétrique. Le moyen d'indexation peut comprendre une encoche prévue sur une surface radiale du bloc. Ladite encoche peut présenter une section arrondie, par exemple semi-circulaire, ou encore une forme générale de V, symétrique ou encore dissymétrique avec une surface formant redan et une rampe de faible pente. Les moyens d'indexation prévus sur le bloc capteur mais dont aucun ne fait saillie par rapport à l'enveloppe cylindrique générale ou par rapport à la face externe du bloc, ne gênent nullement les manipulations et le transfert automatisé des pièces jusqu'au montage final du palier à roulement instrumenté dans l'organe mécanique qui le reçoit, par exemple un moteur électrique. Les moyens d'indexation peuvent être utilisés en coopération avec des éléments mécaniques ou optiques pour orienter correctement le bloc capteur par rapport à une référence d'un organe adjacent et maintenir ledit bloc dans cette position durant le montage du roulement instrumenté dans l'organe mécanique qui le reçoit. Dans un moteur électrique, par exemple, les moyens d'indexation peuvent servir à réaliser une orientation angulaire adéquate du capteur par rapport aux pôles du stator. Les moyens d'indexation peuvent également être utilisés afin d'orienter correctement le connecteur ou le fil par rapport à une référence donnée afin que la mise en place et le cheminement du câble puissent se faire à des emplacements prédéterminés. Grâce à l'invention, il est très facile d'automatiser, tant chez le fabricant de roulements instrumentés que chez l'utilisateur, les opérations de montage. Aucune broche de connexion ne fait saillie du logement. Le bloc capteur et le roulement se présentent sous la forme d'un corps de révolution délimité axialement par deux faces. Il est ainsi très facile de manipuler et de faire circuler automatiquement un tel ensemble dans des goulottes d'alimentation d'une chaîne de montage. Le fait de disposer d'une pièce de révolution très compacte, sans fil ou autre élément en saillie, facilite également le montage du roulement instrumenté dans l'ensemble auquel il est destiné. On ne risque pas, comme cela peut être le cas avec des roulements instrumentés munis de fils ou de connecteurs en saillie, d'endommager les fils ou connecteurs lors des manipulations. La présente invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un palier à roulement équipé d'un bloc capteur, selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue semblable à la figure 1, selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une vue de face en élévation du palier à roulement de la figure 2 ; - les figures 4 et 5 sont des variantes de la figure 3 ; - la figure 6 est une vue en perspective du palier à roulement de la figure 1 ; -la figure 7 est une vue en perspective d'une variante de la figure 3 ; et - la figure 8 est une vue en perspective d'une variante de la figure 6. Comme on peut le voir sur les figures 1 à 3, le palier à roulement comprend une bague extérieure 1 comprenant un chemin de roulement 2 pour des éléments roulants 3, par exemple des billes, et deux faces radiales latérales 4 et 5. Le palier à roulement comprend également une bague intérieure 6 pourvue d'un chemin de roulement 7 pour les éléments roulants 3 et de deux faces radiales latérales 8 et 9. Les éléments roulants 3 sont maintenus circonférentiellement espacés par une cage 10. Un joint d'étanchéité 11 est prévu sur un des côtés du palier à roulement et solidarisé à la bague extérieure 1 au moyen d'une rainure 12 disposée axialement entre le chemin de roulement 2 et la face latérale 5 de ladite bague. Du côté des faces latérales 4 et 8 des bagues extérieure 1 et intérieure 6, le palier à roulement est pourvu d'un ensemble capteur 13 comprenant un capteur 14, par exemple une sonde à effet Hall, disposé radialement entre l'alésage de la bague extérieure 1 et la périphérie de la bague intérieure 6, et un bloc porte-capteur 15 réalisé en matériau synthétique. Le bloc 15 présente une forme annulaire avec une surface cylindrique intérieure 16 de diamètre supérieur à l'alésage de la bague intérieure 6, une surface cylindrique extérieure 17 de diamètre inférieur à celui de la surface extérieure de la bague extérieure 1, une surface radiale 18 en contact avec la face radiale latérale 4 de la bague extérieure 1, et une surface radiale 19 située du côté opposé à la surface 18, également appelé côté extérieur. On peut donc monter le palier à roulement instrumenté sur un arbre, non représenté, lequel viendrait en contact avec l'alésage de la bague intérieure 6 sans interférence avec le bloc 15. En outre, le bloc 15 est pourvu d'une excroissance annulaire 20 issue de la surface radiale 18 et en saillie vers l'extérieur et axialement en direction des éléments roulants 3. L'excroissance annulaire 20 fait saillie dans une rainure 21 formée entre le chemin de roulement 2 et la face latérale 4 de la bague extérieure 1, symétrique de la rainure 12 dans laquelle est disposé le joint d'étanchéité 11. Pour favoriser l'opération d'accrochage du bloc capteur dans la rainure, l'excroissance annulaire peut se présenter sous la forme d'une pluralité de segments. La bague extérieure 1 peut donc être de type standard, symétrique par rapport à un plan radial perpendiculaire à l'axe du palier à roulement. Le bloc 15 est pourvu d'un logement concave 22 ouvert sur la surface extérieure cylindrique 17 et présentant un fond plat et des parois latérales perpendiculaires audit fond plat. Le logement 22 peut être de forme parallélépipédique. Une ou plusieurs broches de connexion 23, en matériau électriquement conducteur, sont disposées dans le bloc 15 et en saillie dans le logement 22 sans dépasser dudit logement 22 vers l'extérieur. En d'autres termes, les broches 23 sont en retrait par rapport à la surface cylindrique extérieure 17. Les broches 23 sont reliées au capteur 14 par un ou plusieurs fils 24 noyés dans la masse du bloc 15. Le bloc 15 est en outre pourvu d'une rainure annulaire 25 ouverte sur la surface latérale 18 et de section rectangulaire. La rainure 25 est concentrique au palier à roulement et de diamètre correspondant sensiblement à celui de la surface extérieure de la bague intérieure 6. Un codeur 26 comprend une partie active 27 et un support 28. Le support 28 se présente sous la forme d'un anneau en tôle emmanché sur la surface extérieure de la bague intérieure 6 du côté opposé au joint d'étanchéité 11. La partie active 27, par exemple réalisée en matériau synthétique dans lequel sont noyées des particules magnétiques, est montée sur une partie de la surface extérieure du support 28 et solidarisée à ce dernier, par exemple par surmoulage. Le capteur 14 affleure la surface annulaire extérieure de la rainure 25 et est disposé en regard et avec un faible entrefer radial par rapport à ladite partie active 27. Ainsi, l'ensemble-capteur 13 présente une forme générale annulaire à l'exception du logement 22 qui, étant en creux, n'est pas susceptible de provoquer une gêne lors de manipulation ou de déplacement. De même, le palier à roulement instrumenté présente lui aussi une forme générale annulaire à l'exception du logement 22. Le capteur 14 disposé dans la rainure 25 est convenablement protégé. Une étanchéité par passage étroit est assurée entre la face radiale 8 de la bague intérieure 6 et une portion de faible diamètre du bloc 15 et également entre ladite portion de faible diamètre du bloc 15 et la surface intérieure du support 26 du codeur 25. L'étanchéité est donc convenablement assurée du côté de l'ensemble capteur 13. Sur la figure 2, est illustré un mode de réalisation légèrement différent en ce sens que le logement 22 est ouvert sur la surface radiale extérieure 19. Les broches de connexion sont orientées parallèlement à l'axe du palier à roulement. Le capteur 14 affleure une surface radiale intérieure du bloc 15. Le support 26 du codeur 25 présente une section en L avec une portion cylindrique emmanchée sur la bague intérieure 6 et une portion radiale sur laquelle est surmoulée la partie active 27. L'entrefer est ici axial. Là encore, l'ensemble capteur 13 et le palier à roulement instrumenté présentent une forme générale annulaire à l'exception du logement 22. Ledit logement 22 est en creux et n'est donc nullement susceptible de nuire à la manipulation ou au transport de ces pièces. Sur la figure 3, on voit que le palier à roulement de la figure 2 présente trois broches 23 ainsi qu'une encoche arrondie 29 disposée sur la surface extérieure cylindrique 17 du bloc 15. L'encoche 29 forme un moyen de repérage angulaire permettant un positionnement de l'ensemble capteur 13 par rapport à d'autres éléments extérieurs au palier à roulement instrumenté. L'encoche 29 permet par exemple d'indexer le bloc capteur par rapport à l'ensemble mécanique auquel est destiné le palier à roulement instrumenté. L'encoche 29 est bien entendu dans une position angulaire prédéterminée et connue par rapport au capteur 14. La position angulaire de l'encoche 29 peut être repérée, lors du montage, au moyen d'un galet 30 monté sur un bras 31 équipé d'un ressort 32. On peut donc faire tourner l'ensemble capteur 13 ou le palier à roulement instrumenté pour effectuer l'indexation angulaire, cette opération pouvant être facilement automatisée. Le mode de réalisation illustré sur la figure 4 est proche de celui de la figure 3, à ceci près que l'encoche 30, allongée axialement, présente une section en V symétrique. Le repérage peut ici être effectué au moyen d'un couteau 33 venant frotter sur la surface extérieure cylindrique 17 sous l'action d'un ressort 34 et apte à immobiliser en rotation l'ensemble capteur 13 lorsque le couteau 33 vient faire saillie dans l'encoche 30. Sur la figure 5, est illustrée une variante de la figure 4, dans laquelle l'encoche 35 présente d'un côté une surface de butée 36 inscrite sensiblement dans un plan passant par l'axe du palier à roulement, et de l'autre côté une pente allongée 37. Le moyen de repérage de la position angulaire de l'encoche 35 peut comprendre un doigt 38 pressé contre la surface extérieure cylindrique 17 par un ressort 39 pour venir buter contre la surface 36. Ce dispositif permet de réaliser une indexation avec un seul sens de rotation relative possible du bloc capteur par rapport au doigt 38. Sur la figure 6, est représenté un palier à roulement instrumenté pourvu d'un ensemble capteur 13 du type illustré sur la figure 1, avec un logement 22 ouvert sur la surface extérieure cylindrique 17 et une encoche 30 du type illustré sur la figure 4. Sur la figure 7, est illustrée une variante de la figure 3, dans laquelle l'encoche arrondie 29 est disposée en position diamétralement opposée au logement 22 qui est ouvert sur la surface radiale 19. Sur la figure 8, est illustrée une variante dans laquelle sont prévus plusieurs encoches et un logement 22 ouvert sur la surface extérieure cylindrique 17. Plus particulièrement, il est prévu une encoche 30, une encoche 35, et une encoche arrondie 40 de diamètre plus faible que l'encoche 29, ceci à titre d'illustration non limitative des types d'encoches utilisables. On a regroupé, sur le même bloc 15, différents types d'encoches afin de ne pas multiplier les dessins. Toutefois, on comprendra bien qu'en règle générale une seule encoche suffit. De façon générale, le logement du bloc 15, pourvu de broches mâles, est prévu pour coopérer avec un connecteur femelle muni d'un câble pour acheminer un signal en provenance du capteur 14 vers un système de traitement et d'exploitation, non représenté. Les broches de connexion sont entièrement disposées dans le logement 22 ou dans le matériau synthétique du bloc 15. L'excroissance annulaire de fixation 20 illustrée sur les figures 1 et 2 peut être remplacée, en variante, par une pluralité de crochets chacun occupant une section angulaire limitée pour venir s'encliqueter dans la rainure annulaire 21 de la bague extérieure 1 prévue initialement pour la fixation d'un joint d'étanchéité. L'ouverture centrale du bloc 15 présente un diamètre intérieur supérieur au diamètre de l'alésage de la bague intérieure du roulement. Ceci facilite grandement la manipulation, manuelle ou automatique, du roulement instrumenté. On comprendra qu'on entend par forme annulaire du bloc 15 ou de l'ensemble capteur 13, que celui-ci présente une ouverture centrale, de préférence concentrique aux bagues du roulement. On réalise donc, grâce à l'invention, un palier à roulement instrumenté dont les caractéristiques permettent de faciliter et d'automatiser sa manipulation, son indexation et son montage dans l'ensemble mécanique auquel il est destiné. REVENDICATIONS 1. Dispositif de bloc porte-capteur (15) apte à être fixé sur une bague d'un palier pour la détection de paramètre de rotation d'une bague par rapport à l'autre bague, caractérisé par le fait que le bloc portecapteur, de forme annulaire, comprend un logement concave (22) ouvert sur l'extérieur et pourvu de moyens de connexion électrique entièrement disposés dans ledit logement et/ou dans ledit bloc porte-capteur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le logement est ouvert sur une face circulaire extérieure (17) du bloc porte-capteur. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le logement est ouvert sur une face circulaire intérieure du bloc portecapteur. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le logement est ouvert sur une face radiale (19) du bloc porte-capteur située du côté opposé à une face radiale (18) prévue pour entrer en contact avec ladite bague. 5. Palier à roulement, comprenant une bague tournante (6), une bague non tournante (1), une rangée d'éléments roulants (3) disposée entre des chemins de roulement desdites bagues, un moyen codeur (26) solidaire de la bague tournante, et un moyen capteur comprenant un capteur (14) supporté par un bloc porte-capteur (15) solidaire de la bague non tournante et disposé en regard et avec un faible entrefer par rapport au moyen codeur dont le défilement lors de la rotation est détecté par le capteur, caractérisé par le fait que le bloc porte-capteur, de forme annulaire, comprend un logement concave (22) ouvert sur l'extérieur et pourvu de moyens de connexion électrique entièrement disposés dans ledit logement et/ou dans ledit bloc porte-capteur. 6. Palier selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le bloc porte-capteur présente un alésage de diamètre supérieur à celui de la bague intérieure. 7. Palier selon la revendication 5 ou 6, caractérisé par le fait que le bloc porte-capteur présente un diamètre extérieur inférieur à celui de la bague extérieure. 8. Palier selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que le bloc porte-capteur présente une surface frontale extérieure (19) plane. 9. Palier selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé par le fait que le bloc porte-capteur comprend une nervure annulaire (21) apte à coopérer avec une rainure de la bague non tournante. 10. Palier selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé par le fait que le bloc porte-capteur comprend au moins un moyen d'indexation angulaire servant à réaliser un positionnement angulaire adéquat dudit bloc par rapport à une ou à des références de l'ensemble mécanique auquel est destiné le palier à roulement instrumenté. 11. Palier selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le moyen d'indexation angulaire comprend une encoche de forme générale axiale sur une surface extérieure généralement cylindrique ou sur une surface radiale du bloc porte-capteur. 12. Palier selon la revendication 11, caractérisé par le fait que l'encoche est de section arrondie ou en V, symétrique ou dissymétrique. 13. Moteur électrique comprenant un palier selon l'une quelconque des revendications 5 à 12.