Brevet FR2823811A1 — publié le 20021025

augmente. 282381 1 Ensemble mécanique comprenant un palier à roulement instrumenté La présente invention concerne le domaine des paliers à roulements instrumentés munis d'un ensemble de détection des paramètres de rotation comme le déplacement, la vitesse ou l'accélération angulaire. De tels paliers à roulements peuvent par exemple être utilisés sur des véhicules, et notamment associés à des systèmes anti blocage de roues. L'ensemble de détection, constitué par un bloc capteur et un élément codeur, fournit au système anti blocage les informations utiles, en particulier la vitesse de rotation de la roue. L'invention propose un palier à roulement instrumenté dont un ensemble capteur permet de transmettre des efforts axiaux à la bague non tournante, qui peut être la bague intérieure. L'invention pourra plus particulièrement s'appliquer aux roues non motrices de véhicules à deux roues, ou de véhicules similaires. L'invention propose également un palier à roulement instrumenté qui permet de réduire l'encombrement radial et axial de l'ensemble capteur et qui peut être obtenu à faible coût. L'ensemble mécanique selon un aspect de l'invention comprend un moyeu fixé sur un axe par l'intermédiaire d'un palier à roulement instrumenté comprenant une bague extérieure tournante, une bague intérieure non tournante, au moins une rangée d'éléments roulants disposés entre deux chemins de roulement des bagues tournante et non tournante, un ensemble capteur d'informations comprenant un codeur et un bloc capteur. Le codeur, comprenant une partie active et un support annulaire, est monté sur la bague extérieure tournante. Le bloc capteur comprend une première surface sensiblement radiale d'appui sur la bague intérieure non tournante et une seconde surface sensiblement radiale axialement à l'opposé de la première surface radiale en appui sur une surface radiale de positionnement, le bloc capteur étant apte à transmettre des efforts axiaux entre la surface radiale de positionnement et la bague intérieure non tournante. Les première et seconde surfaces radiales d'appui sont de préférence annulaires, afin de transmettre des efforts axiaux par 1'intermédiaire d'une surface importante, et de façon axialement symétrique. Afin d' assurer une transmission des efforts s ans déformation gênante du bloc c apteur, l es première et sec onde surface s radiales d'appui possédant un même axe de symétrie peuvent être relices par un volume de matière continu sensiblement situé dans le volume tronconique possédant 282381 1 un trou axial, ayant pour bases les première et seconde surfaces radiales annulaires, pour enveloppe extérieure la surface définie par les portions de plus grand diamètre des première et seconde surfaces radiales, et pour enveloppe du trou axial la surface définie par les portions de plus petit diamètre des première et seconde surfaces radiales. De préférence, la première surface radiale d'appui du bloc capteur est en contact avec une surface radiale de la bague non tournante. Dans un mode de réalisation, le bloc capteur comprend une armature métallique en contact avec la bague intérieure non tournante. Avantageusement, le bloc capteur est emmanché sur une surface cylindrique de la bague intérieure non tournante. Ce mode de fixation est simple et peut étre obtenu facilement lors de la fabrication ou de l' assemblage du bloc capteur sur la bague intérieure non tournante Dans un mode de réalisation, l'élément comprenant la surface radiale de positionnement est une entretoise disposée sur l'axe. Dans un mode de réalisation, l'élément comprenant la surface radiale de positionnement est une extrémité de fourche montée sur l' axe. Dans un mode de réalisation, le moyeu comprend une portée cylindrique dans laquelle est introduit le palier à roulement instrumenté. De préférence, la longueur axiale de la portée est supérieure ou égale à la longueur axiale du palier à roulement instrumenté. De cette façon, le palier à roulement instrumenté est protégé de la pollution extérieure. Av antageusement, une surface radi ale de la b ague extéri eure tournante, du côté opposé au codeur, est en appui sur un épaulement intérieur du moyeu formé par la portée. Un tel palier est bien adapté pour étre monté sur un véhicule à deux roues, entre une roue et un support d' axe. La transmission d'efforts par l'intermédiaire d'un élément de l'ensemble capteur permet de simplifier le dispositif de fixation de la roue. L'ensemble capteur peut être utilisé par exemple dans un système anti blocage disposé sur la roue. La présente invention et ses avantages seront mieux compris à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels: 282381 1 La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un palier à roulement instrumenté selon un aspect de l' invention, disposé dans une roue avant d'un véhicule à deux roues; La figure 2 est une vue en coupe axiale d'un palier à roulement instrumenté selon un autre aspect de l' invention, disposé dans une roue avant d' un véhicule à deux roues. Comme on peut le voir sur la figure 1, un roulement 1 comprend une bague extérieure tournante 2 pourvue dans son alésage 2a d'un chemin de roulement torique 3, une bague intérieure non tournante 4 pourvue sur sa surface extérieure 4a d'un chemin de roulement torique 5, et une rangée d'éléments roulants 6, ici des billes, disposée entre le chemin de roulement 3 de la bague extérieure 2 et le chemin de roulement S de la bague intérieure 4. Les éléments roulants 6 sont maintenus à espacement circonférentiel régulier par une cage 7. La bague extérieure 2 est également pourvue de deux surfaces latérales radiales 2b, 2c opposces et d'une surface extérieure cylindrique 2d. Deux rainures et 9 symétriques par rapport au plan radial passant par le centre des éléments roulants 6, sont formoes dans l'alésage 2a de la bague extérieure 2, la rainure 8 étant adjacente à la surface radiale 2b, la rainure 9 étant adjacente à la surface radiale 2c. La bague intérieure 4 est également pourvue de deux surfaces latérales radiales 4b, 4c opposées, respectivement dans le même plan radial que les surfaces 2b et 2c, et d'un alésage 4d. Un organe d'étanchéité référencé 10 dans son ensemble est fixé sur la bague extérieure 2. L'organe d'étanchéité 10 comprend une armature rigide métallique 11 en forme générale de disque, sur laquelle est surmoulée une partie élastique 12 réalisée en caoutchouc par exemple. La partie élastique 12 est annulaire et comprend à son extrémité de plus grand diamètre un bourrelet 13 monté à force dans la rainure 9 de la bague extérieure 2. La partie élastique 12 comprend à son extrémité de plus petit diamètre une lèvre d'étanchéité 14 en contact de frottement dynamique sur la surface extérieure 4a de la bague intérieure 4. L'organe d'étanchéité 10 est de type standard dans les roulements non instrumentés, et garantit l' étanchéité à l' encontre de la pollution extérieure et des fuites du lubrifiant, huile ou graisse, disposé à l'intérieur du roulement 1. Un ensemble capteur 16 comprend un codeur 17 comprenant un support annulaire 18 réalisé en matériau synthétique moulé par injection par exemple, de 282381 1 forme générale annulaire, en contact avec la face latérale 2b de la bague extérieure 2, et pourvu d'un bourrelet annulaire 19 en saillie dans la rainure 8 de l'alésage 2a de la bague extérieure 2. Le bourrelet annulaire 19 assure la fixation du support annulaire 18 sur la bague extérieure 2. On pourrait utiliser un autre moyen de fixation comme une couronne de crochets. Le support annulaire 18 comprend un alésage 20 dans lequel est formé du côté opposé au roulement 1 une rainore annulaire 21 dont les dimensions et le profil sont identiques aux rainures 8 et 9. La surface extérieure du support annulaire 18 est située sensiblement dans le prolongement de la surface extérieure 2d de la bague extérieure 2. Le codeur 17 comprend une partie active 22 annulaire disposoe approximativement au milieu de l'alésage 20 du support annulaire 18. La partie active 22 peut être, par exemple, un anneau magnétisé multipolaire ou une succession de parties réfléchissantes et non réfléchissantes. L'ensemble capteur 16 comprend un bloc capteur 23 comprenant une armature métallique 24 sous forme d'une coupelle annulaire pourvue d'une première portion cylindrique 25, dont le diamètre est compris entre le diamètre de l'alésage 4d et le diamètre extérieur de la bague intérieure 4, une portion radiale 27 en appui sur la surface radiale 4b de la bague intérieure 4 s'étendant radialement vers l'extérieure à partir de l'extrémité de la portion cylindrique 25 du côté de la bague intérieure 4, et une seconde portion cylindrique 26 de diamètre sensiblement égal au diamètre extérieur de la bague intérieure 4, s'étendant axialement à partir de la zone de plus grand diamètre de la portion radiale 27 du côté opposé à la portion cylindrique 25. La portion cylindrique 26 de l' armature métallique 24 peut, par exemple, être emmanchée à force sur la surface extérieure 4a de la bague intérieure 4 de roulement jusqu'au contact de la portion radiale 26 et de la surface radiale 4b, pour assurer la fixation du bloc capteur sur la bague intérieure 4. Le bloc capteur 23 comprend un corps de support 28 de forme générale annulaire, en matière synthétique surmoulée par injection sur l' armature métallique 24 par exemple. Le corps de support 28 solidaire de l'armature 24 possède un alésage 28a de diamètre intérieur sensiblement égal ou supérieur au diamètre intérieur de l'alésage 4d de la bague intérieure 4. Le corps de support 28 s'étend axialement à partir de l'armature métallique 24 du côté opposé au roulement 1, sa longueur axiale étant supérieure à la longueur axiale du support annulaire 18 du codeur 17. 282381 1 s Le corps de support 28 comprend une portion radiale 29 annulaire en regard de la partie active 22 du codeur 17 adjacente au roulement 1. Un capteur 30 disposé dans la portion radiale 29 est orienté radialement vers l'extérieur, en affleurant la surface extérieure de la portion radiale 29. Une portion cylindrique 29a s'étend axialement à partir de la zone de plus grand diamètre de la portion radiale 29 en recouvrant au moins en partie la portion cylindrique 26 de l' armature métallique 24, dans l'espace compris entre la bague extérieure 2 et la bague intérieure 4. Le corps de support 28 possède une portion cylindrique 31 s'étendant axialement à partir d'une zone de petit diamètre de la portion radiale 29, à l'opposé de la portion cylindrique 29a, en étant radialement sensiblement au niveau de la bague intérieure 4. Ladite portion cylindrique 31 est de diamètre extérieur sensiblement égal au diamètre extérieur de la bague intérieure 4. La portion cylindrique 31 comprend du côté opposé au roulement 1 une surface radiale d'extrémité 32 de forme annulaire qui peut servir d'appui pour transmettre des efforts axiaux, et une partie de sortie 33 pour un conducteur électrique 34, qui s'étend radialement et obliquement du côté opposé au roulement 1, la partie de sortie 33 faisant saillie radialement par rapport la portion cylindrique 31. Le conducteur électrique 34 est relié au capteur 30 à une extrémité et à des moyens de traitement non représentés à une autre extrémité de façon non représentée. Si la partie active 22 est une succession de parties réfléchissantes et non réfléchissantes, le capteur 30 est du type optique. Si la partie active 22 est une couronne magnétique multipolaire, le capteur 30, est du type magnéto-sensible, par exemple une cellule à effet Hall. D'autres types de codeurs et de capteurs peuvent convenir. Un organe d'étanchéité référencé 35 dans son ensemble est fixé dans la nervure 21 du support annulaire 18 et vient en contact de frottement dynamique sur la surface extérieure de la portion cylindrique 31 du corps de support 28. L'organe d'étanchéité 35 est identique à l'organe d'étanchéité 10, ce qui permet une standardisation. L' organe d' étanchéité 35 assure l'étanchéité du dispositif à l'encontre de la pollution extérieure. L' organe d'étanchéité 35 pourrait étre différent de l' organe d'étanchéité 10. Un véhicule à deux roues dont une partie seulement de la roue non motrice est représentée comprend une fourche à deux extrémités dont une extrémité 36 du 282381 1 côté du roulement 1 o est disposé l'ensemble capteur est représentée sur la figure 1. L'extrémité 36 comprend un trou traversant 36a dans lequel est insérée l'extrémité filetée 37 d'un axe de roue 38 fixé entre les deux extrémités de la fourche. Un écrou 39, disposé sur l'extrémité filetée 37 du côté de l'extrémité 36 de la fourche opposé au roulement 1, maintient l'axe de roue 38. Le roulement 1 et l'ensemble capteur 23 sont montés sur l'axe de roue 38. Une entretoise 40 tabulaire en forme de manchon, montée sur l'axe de roue 38, est pourvue d'un côté d'une surface radiale 40a en appui sur une surface 36b de l'extrémité 36 de la fourche, et de l'autre côté d'une surface radiale 40b en appui sur la surface radiale 32 du corps de support 28. La surface radiale 40b permet ainsi le positionnement axial du bloc capteur 23 sur l'axe 38. Une seconde entretoise 41 montée sur l'axe de roue 38 du côté du roulement 1 opposé à l'entretoise 40, est pourvue d'une surface radiale 41a en appui sur la surface radiale 4c de la bague intérieure 4. Le diamètre de l' axe de roue 38 est sensiblement égal à l'alésage 4d de la bague intérieure 4. Les entretoises 40, 41 permettent de positionner axialement le roulement 1 sur l' axe 38 et donc de positionner axialement la roue sur son axe 38. Elles assurent d'autre part la transmission des efforts axiaux entre la roue et les extrémités de la fourche. Un moyeu de roue 42 comprend un alésage 42a dans lequel est formée une portée cylindrique 43 du côté de l'extrémité 36 de la fourche, formant un épaulement intérieur 42b dans l'alésage 42a. La portée cylindrique 43 s'étend axialement de l'épaulement 42b à une surface radiale 42c d'extrémité du moyeu 42. Le moyeu est monté à rotation sur l'axe de roue 38 par l'intermédiaire du roulement 1. La bague extérieure 2 et le support annulaire 18 sont disposés dans la portée 43 du moyeu 42. La surface radiale 2c de la bague extérieure 2 vient en contact avec l'épaulement 42b de l'alésage 42a. La bague extérieure 2 est fixée par emmanchement serré dans la portée 43, tandis qu'un jeu radial subsiste entre la portée 43 et le support annulaire 18 du codeur 17. La longueur axiale de la portée 43 est sensiblement égale à la longueur axiale de la bague extérieure 2 et du support annulaire 18 du codeur 17. La roue est symétrique par rapport à un plan de symétrie, perpendiculaire à l'axe de rotation de la roue. La roue comprend un deuxième roulement non représenté sur la figure, similaire au roulement 1 mais non instrumenté, dont une surface radiale de la bague intérieure vient en appui sur une surface radiale de l'entretoise 41 opposée à la surface radiale 41a de 1'entretoise 41, et maintenu 282381 1 axialement du côté opposé à l'entretoise 41 par une entretoise similaire à l'entretoise et plus longue, disposée entre la seconde extrémité de la fourche et la bague intérieure dudit roulement. Lors de la rotation de la roue, la bague extérieure 2 tourne à la même vitesse que la roue alors que la bague intérieure 4 reste immobile en rotation relativement à l'axe de roue. La partie active 22 du codeur 17 fixé sur la bague extérieure 2, défile à rotation devant le capteur 30. Les entretoises 40, 41, ainsi que le corps de support 28, permettent de maintenir axialement le roulement 1 relativement à l' axe 38 de roue. Une force orientée axialement de la roue vers 1'extrémité 36 de la fourche appliquée sur le moyeu 42, est transmise par l'épaulement intérieur 42b du moyeu à la bague extérieure 2, puis par les éléments roulants 6 à la bague intérieure 4, puis par la surface radiale 4b au bloc capteur 23, puis par la surface radiale 32 du corps de support 28 à l'entretoise 40 en appui sur l'extrémité 36 de la fourche. Les entretoises 40, 41 reprennent en outre les efforts axiaux de serrage exercés par l'écrou 39 sur les éléments montés sur l'axe 38. L'ensemble capteur 16, possédant un faible encombrement radial, participe au positionnement axial du roulement 1 puisqu'il peut être disposé avec le roulement 1 dans le moyeu 42 de la roue et qu'il permet de transmettre des efforts axiaux à la bague non tournante. On peut envisager un bloc capteur de longueur axiale supérieure qui serait directement interposé entre la bague non tournante 4 et l'extrémité 36 de la fourche, permettant de ne pas utiliser de manchon 40. L'ensemble capteur 16 peut être fabriqué à faible coût, son installation peut être effectuée en même temps que l'installation du roulement 1, avec lequel il forme un sous-ensemble pré-assemblé, ce qui réduit le nombre d'opérations de montage. L' installation de l' ensemble capteur 1 6 ne nocessite pas d' usinage particulier. Sur la figure 2, les références des éléments semblables à ceux de la figure 1 ont été conservées. La portée 43 du moyeu 42 est de longueur égale à la longueur axiale de la bague extérieure 2. Le codeur 17 comprend un support annulaire 44 pourvu d'une portion cylindrique 45 et une portion intérieure 47. La portion cylindrique 45 présente un alésage 45a possédant un diamètre sensiblement égal au diamètre extérieur de la bague extérieure 2. La portion intérieure 47 qui s'étend à partir de l'extrémité de la portion cylindrique 45 du côté du roulement 1. La portion intérieure 47 comprend une surface 48 qui s'étend 282381 1 obliquement à partir de la portion cylindrique 45 vers la bague intérieure 4, une surface cylindrique 49 venant à proximité de la surface extérieure 4a de la bague intérieure 4, une surface radiale 50 située dans le plan radial passant par le côté de la rainure 8 du côté des éléments roulants 6, un bourrelet 51 s'étendant dans la rainure 8 de la bague extérieure 2, et une surface radiale 52 en contact avec la surface radiale 2b de la bague extérieure 2. La portion intérieure 47 ferme l'espace compris entre la bague intérieure 4 et la bague extérieure 2 en formant un passage étroit entre la surface cylindrique 49 et la surface extérieure 4a de la bague intérieure 4. La portion intérieure 47 possède une fonction d'étanchéité par passage étroit. Le bourrelet 51 de la portion intérieure 47 permet de fixer le codeur 17 sur la bague extérieure 2. La portion intérieure 47 comprend des trous axiaux 47a, 47b disposés radialement au même niveau que la bague extérieure 2, et qui permettent lors du montage du roulement 1 de pouvoir pousser sur la bague extérieure 2 pour rentrer le roulement 1 en force dans la portée 43 du moyeu 42. Le codeur 17 comprend une partie active 53 disposée sur une surface extérieure cylindrique de la portion cylindrique 45. Le bloc capteur 23 comprend un manchon métallique 54 formant entretoise dont l' alésage 54a possède un diamètre sensiblement égal au diamètre de l' alésage 4d de la bague intérieure 4, et dont le diamètre extérieur est sensiblement égal au diamètre extérieur de la bague intérieure 4. Le manchon métallique 54 comprend du côté du roulement 1 une surface radiale d'extrémité 55 en contact avec la surface radiale 4b de la bague intérieure 4, et du côté opposé au roulement 1 une surface radiale 56 en contact avec le manchon 40. Le manchon métallique 54 disposé entre l'entretoise 40 et la bague intérieure 4 peut transmettre des efforts axiaux entre l'entretoise 40 et la bague intérieure 4. Le bloc capteur 23 comprend un corps de support 57 en matière synthétique surmoulée par injection sur le manchon métallique 54, pourvu d'une portion radiale 58 qui s'étend vers l'extérieur à partir de l'extrémité du manchon métallique 54 opposée au roulement 1, et dont le diamètre extérieur est supérieur au diamètre extérieur du codeur 17. Une partie de sortie 59 pour la connexion d'un conducteur électrique 60 s'étend radialement à partir de la surface extérieure de la portion radiale 58, à l'extrémité axialement opposée au roulement 1. Une portion axiale 61 annulaire s'étend axialement vers le roulement 1 à partir de la zone de plus grand diamètre de 282381 1 la portion radiale 58, et entoure radialement le codeur 17, et l'extrémité du moyeu 42. L'extrémité du moyeu 42 présente un diamètre extérieur supérieur au diamètre extérieur de la partie active 53. Le diamètre intérieur de la portion axiale 61 est adapté pour définir un passage étroit avec l'extrémité du moyeu 42. Un capteur 62 est disposé dans la partie de la portion axiale 61 entourant la partie active 53 du codeur 17, et est disposé radialement vers l'intérieur, en regard de la partie active 53 du codeur 17. La portion axiale 61, déterminant un passage étroit avec 1'extrémité du moyeu 42, offre une protection de 1'ensemble capteur 23 et du roulement 1 vis-à-vis de l'intrusion d'éléments extérieurs et de la pollution. L'encombrement radial de l' ensemble capteur est inférieur à l ' encombrement radial du moyeu 42. Le palier à roulement instrumenté possède un encombrement axial et radial faible. Le bloc capteur peut transmettre des efforts axiaux à la bague non tournante, ce qui lui permet de participer au positionnement axial du palier à roulement. L'ensemble capteur, disposé par avance sur le palier à roulement, est monté dans la roue lors de la même opération de montage que le palier à roulement, et peut être disposé dans le même logement, sans augmenter l'encombrement radial. Le palier à roulement instrumenté peut être fabriqué à faible coût, puisqu'il permet de rébuire le nombre de pièces à monter et peut être obtenu par des procédés de fabrication économiques comme le moulage par injection. 282381 1 REVENDICATIONS 1- Ensemble mécanique comprenant un moyeu (42) fixé sur un axe (38) par l'intermédiaire d'un palier à roulement instrumenté (1), du type comprenant une bague extérieure tournante (2), une bague intérieure non tournante (4), au moins une rangée d'éléments roulants (6) disposés entre deux chemins de roulement (3, 5) des bagues tournante (2) et non tournante (4), et un ensemble capteur (16) d'informations comprenant un bloc capteur (23) en contact avec la bague non tournante (4) et un codeur (17) comprenant un support annulaire (18) et une partie active (22), en contact avec la bague tournante (2), caractérisé par le fait que le bloc capteur (23) comprend une première surface sensiblement radiale (27, 55) d'appui sur la bague intérieure non tournante (4) et une seconde surface sensiblement radiale (32, 56) axialement à l'opposé de la première surface radiale (27, 55) en appui sur une surface radiale de positionnement (40b), le bloc capteur (23) étant apte à transmettre des efforts axiaux entre la surface radiale de positionnement (40) et la bague intérieure non tournante (4). 2- Ensemble mécanique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la première surface radiale (27, 55) du bloc capteur (23) est en contact avec une surface radiale (4b) de la bague intérieure non tournante (4). 3- Ensemble mécanique selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le bloc capteur (23) comprend une armature métallique (24) en contact avec la bague intérieure non tournante (4). 4- Ensemble mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le bloc capteur (23) est emmanché sur une surface cylindrique (4a) de la bague intérieure non tournante (4). 5- Ensemble mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'élément comprenant la surface radiale de positionnement (40b) est une entretoise (40) disposée sur l'axe (38). 6- Ensemble mécanique selon l'une quelcouque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'élément comprenant la surface radiale de positionnement (36b) est une extrémité de fourche (36) montée sur l'axe (38). 282381 1 7- Ensemble mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le moyeu (42) comprend une portée cylindrique (43) dans laquelle est introduit le palier à roulement instrumenté (1). 8- Ensemble mécanique selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la longueur axiale de la portée (43) est supérieure ou égale à la longueur axiale de palier instrumenté (1). 9- Ensemble mécanique selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé par le fait qu'une surface radiale (2c) de la bague extérieure tournante du côté opposé au codeur (17) est en appui sur un épaulement intérieur (42b) du moyeu 42 formé par la portée (43). - Véhicule à deux roues équipé d'un ensemble mécanique selon l'une quelconque