Brevet FR2898949A1 — publié le 20070928

Dispositif de roulement instrumenté. La présente invention concerne le domaine des supports prévus pour coopérer avec une bague annulaire, notamment une bague de roulement. Plus particulièrement, l'invention concerne les roulements instrumentés munis d'un dispositif de détection des paramètres de rotation, en particulier les roulements instrumentés comportant un bloc capteur ou corps de capteur disposé d'un côté du roulement et fixé dans une rainure annulaire ménagée sur la bague extérieure non tournante du roulement. Ce type de roulement est connu en soi et est maintenant utilisé dans de nombreuses applications dans lesquelles on souhaite connaître certains paramètres de rotation, tels que la vitesse, le déplacement ou l'accélération angulaire par exemple, d'une pièce tournante par rapport à une pièce fixe. Un roulement instrumenté comporte en général un anneau codeur solidaire de la bague tournante du roulement et défilant à rotation devant un ou plusieurs capteurs logés dans un bloc capteur solidaire de la bague non tournante du roulement. Dans le cas des roulements instrumentés avec bague intérieure tournante, le bloc capteur peut être réalisé en matière plastique et être fixé sur la bague extérieure fixe du roulement au moyen d'une couronne de languettes munies de crochets ou d'un bourrelet annulaire continu ou comportant plusieurs secteurs venant s'encliqueter dans une rainure de la bague extérieure. De tels systèmes sont connus par exemple par les documents FR 2 723 621 ou FR 2 835 297, mais peuvent présenter certains inconvénients. Le bourrelet continu décrit dans le document FR 2 723 621 peut être difficile à mettre en place dans la rainure, car la mise en place implique une déformation radiale relativement importante de tout le bourrelet qui, du fait de sa structure circulaire continue, tend précisément à ne pas vouloir se déformer et à présenter une rigidité radiale importante. Ce problème est résolu dans le document FR 2 835 297, en fractionnant le bourrelet en plusieurs secteurs et en donnant au corps de capteur une structure déformable radialement grâce à une ouverture permettant une variation du diamètre du corps. Ce dispositif nécessite toutefois un verrou interdisant une variation de diamètre du corps après le montage pour garantir l'indémontabilité et la fixation efficace du corps de capteur dans la rainure afin que le corps de capteur ne puisse tourner dans la rainure ou s'en échapper. Le montage est donc complexe et le nombre de pièces accrû. L'invention vise à remédier à ces inconvénients. L'invention vise à offrir un support simple, compact, économique, à faible nombre de pièces et de montage aisé. Le dispositif de roulement instrumenté comprend une bague tournante, une bague non tournante et un ensemble de détection fixé sur la bague non tournante, ledit ensemble comprenant au moins un capteur de déplacement de la bague tournante et un support pour fixation de l'ensemble de détection sur la bague non tournante. Le support comprend un corps monté dans une rainure de ladite bague. Le corps comprend une pluralité d'éléments de centrage radial capables d'assurer le centrage du dispositif par rapport à la bague lors du montage et à l'état monté et une pluralité d'éléments de retenue axiale capables d'assurer le maintien du dispositif sur la bague à l'état monté, les éléments de centrage et les éléments de retenue axiale étant monoblocs avec le corps, séparés les uns des autres dans le sens circonférentiel. Ainsi, une même pièce comporte, de façon séparée, des moyens de retenue axiale destinés à empêcher la séparation du corps par rapport à la bague de roulement et des moyens de centrage assurant le positionnement du corps sur la bague et assurant également une fonction anti-rotation. Dans un mode de réalisation, les éléments de retenue axiale sont élastiques radialement et les éléments de centrage sont rigides radialement. Les éléments de centrage s'étendent dans le sens circonférentiel avec un secteur angulaire plus important que celui des éléments de retenue. En d'autres termes, un élément de centrage présente dans le sens circonférentiel une largeur plus importante qu'un élément de retenue. Les éléments de retenue axiale sont ainsi capables de se déformer lors du montage pour franchir le rebord de rainure de la bague annulaire. Les éléments de retenue axiale peuvent comprendre un crochet. Dans un mode de réalisation, les éléments de retenue axiale comprennent un doigt axial et un crochet radial, le doigt étant disposé entre le corps et le crochet. Dans un mode de réalisation, les éléments de centrage comprennent un chanfrein de pré-centrage. Dans un mode de réalisation, le diamètre extérieur du cylindre enveloppe des éléments de centrage est supérieur à l'alésage d'une nervure disposée entre la rainure et une surface frontale de la bague non tournante du roulement. Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprend un matériau synthétique chargé de 10 à 50% de fibres, préférablement de 20 à 40% de fibres de verre ou de carbone. Le matériau synthétique peut comprendre le polyamide, notamment le polyamide 6-6 ou le polybutylène-téréphtalate. Dans un mode de réalisation, une encoche circonférentielle est ménagée entre les éléments de centrage et les portions de retenue axiale. On garantit ainsi la séparation des éléments de centrage et des éléments de retenue axiale, ce qui permet aux éléments de centrage de présenter une rigidité radiale élevée, tandis que les éléments de retenue axiale sont prévus pour se déformer radialement lors du franchissement de la nervure d'entrée de la rainure de la bague annulaire. Dans un mode de réalisation, les éléments de retenue axiale sont présents sous la forme de godrons. On entend par godron un relief répétitif de petite taille, tel qu'une ondulation. Les éléments de retenue axiale peuvent présenter sur leur surface périphérique extérieure des ondulations dans le sens circonférentie1. Dans un mode de réalisation, une pluralité d'éléments de retenue axiale est disposée entre deux éléments de centrage. Dans un mode de réalisation, les éléments de centrage assurent également une fonction de liaison angulaire. Dans un mode de réalisation, les éléments de centrage comprennent une surface extérieure axiale pourvue de cannelures. Le capteur peut être disposé dans ou sur le corps sensiblement annulaire. L'ensemble capteur peut être fixé à la bague non tournante et comprend un capteur de déplacement supporté par le support. Dans un mode de réalisation, la bague supportant ledit ensemble capteur comprend une rainure à proximité de l'une de ses surfaces radiales frontales, ladite rainure étant ménagée radialement à partir d'une portée axiale de ladite bague et séparée de la surface radiale frontale par une nervure annulaire. Le support présente l'avantage d'être de structure monobloc, d'où un nombre de pièces réduit, et ce tout en permettant un montage aisé dans la bague du roulement, en particulier par un simple mouvement axial au cours duquel les éléments de centrage entrent en contact avec la nervure annulaire de la bague, tandis que les crochets des éléments de retenue axiale franchissent ladite nervure et viennent en saillie dans la rainure afin d'assurer un accrochage par complémentarité de forme. Le diamètre extérieur fictif des éléments de centrage est légèrement supérieur à l'alésage de la nervure annulaire, de telle sorte qu'une interférence se produise lors du montage et provoque une légère incrustation de la nervure dans la surface extérieure des portions de centrage, ce qui assure une liaison angulaire efficace entre le dispositif et la bague. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels : -la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un palier à roulement ; -la figure 2 est une vue de détail de la figure 1 montrant une portion de retenue axiale ; - la figure 3 est une vue de détail de la figure 1 montrant une portion de centrage ; et - la figure 4 est une vue en perspective d'un support destiné à coopérer avec une bague de roulement. Comme illustré sur les figures, le palier à roulement instrumenté 1 comprend un roulement 2, un codeur 3 et un ensemble de détection 4. Le roulement 2 comprend une bague intérieure 5, une bague extérieure 6, une rangée d'éléments roulants 7, ici des billes, maintenues par une cage 8, et un flasque d'étanchéité 9. Les bagues intérieure 5 et extérieure 6 sont du type à gorge profonde. La bague intérieure comprend un alésage cylindrique, deux surfaces radiales frontales opposées 5a et 5b, deux portées axiales cylindriques extérieures 5c et 5d et un chemin de roulement 5f ménagé en creux entre les deux portées axiales 5c et 5d. Le chemin de roulement 5f est en contact avec les éléments roulants 7 et présente une forme générale de portion de tore. La bague extérieure 6 comprend une surface extérieure axiale cylindrique, deux surfaces frontales radiales 6a et 6b disposées sensiblement dans les mêmes plans radiaux respectifs que les surfaces radiales 5a et 5b de la bague intérieure 5, deux portées axiales cylindriques intérieures 6c et 6d et un chemin de roulement 6f ménagé en creux entre les portées axiales 6c et 6d. En outre, deux rainures annulaires 10 et 11 sont ménagées dans la bague extérieure 6 à partir respectivement des portées axiales intérieures 6c et 6d, à proximité des surfaces frontales 6a et 6b. Entre la surface frontale 6a et la rainure 10, subsiste une nervure annulaire 12 en saillie radialement vers l'intérieur. De même, entre la rainure 11 et la surface frontale 6b, subsiste une nervure annulaire 13. La bague intérieure 5 et la bague extérieure 6 sont symétriques par rapport à un plan radial passant par le centre des éléments roulants 7. Le flasque d'étanchéité 9 est serti dans la rainure 11 et vient former un passage étroit avec la portée axiale extérieure 5d de la bague intérieure 5. La nervure annulaire 13 interdit un déplacement axial du flasque d'étanchéité 9 par rapport à la bague extérieure 6. Le codeur 3 comprend une partie de support 14 sous la forme d'une coupelle métallique présentant une portion axiale emmanchée sur la portée axiale extérieure 5c de la bague intérieure 5, une portion radiale prolongeant vers l'intérieur l'extrémité de la portion axiale située à l'opposé des éléments roulants 7 et étant en contact avec la surface frontale 5a de la bague intérieure 5, et une portion tronconique prolongeant la portion radiale axialement à l'opposé des éléments roulants 7 et légèrement radialement vers l'intérieur. Le codeur 3 se complète par une partie active 15, par exemple de type magnétique. La partie active 15 peut se présenter sous la forme d'une bague multipolaire, notamment un plastoferrite. La partie active 15 peut être surmoulée sur la face externe de la portion tronconique, une partie de la face externe de la portion axiale et une face de la portion radiale et s'étend radialement vers l'extérieur à partir du support 14. La partie active 15 présente une surface extérieure axiale de diamètre compris entre le diamètre de la portée 5c de la bague intérieure 5 et le diamètre de la portée intérieure 6c de la bague extérieure 6. Alternativement, le codeur 3 peut être de type optique. L'ensemble de détection 4 est supporté par la bague extérieure 6. L'ensemble de détection 4 comprend un corps 16 fixé à la bague extérieure 6, une carte électronique 17, un couvercle 18 et au moins un élément capteur 19. L'élément capteur 19 peut être fixé à la carte électronique 18 par des points de soudure 20. La carte électronique 17 est munie d'un circuit électronique, non visible sur la figure 1, destiné à recevoir le signal de sortie du capteur 20. La carte électronique 17 et le couvercle 18 sont supportés par la partie de support 16. Le capteur 19 est disposé en regard de la surface extérieure axiale de la partie active 15 du codeur 3 avec un faible entrefer radial. Le corps 16 de l'ensemble de détection est prévu pour offrir un logement à la carte électronique 17 et à l'élément capteur 19, ledit logement présentant une forme annulaire de dimension radiale variable selon sa position angulaire et est conçu pour être obturé sur une face radiale par le couvercle 18. A cet effet, le corps 16 du bloc capteur 4 est réalisé de façon monobloc, par exemple venu de moulage, en matériau synthétique. Le corps 16 comprend une partie axiale extérieure 21, définissant la longueur axiale du logement et en contact avec le couvercle 18 à une extrémité axiale située à l'opposé des éléments roulants 7. Du côté des éléments roulants 7, la portion axiale de grand diamètre 21 se raccorde à une portion radiale 22, s'étendant entre la portion axiale 21 et sensiblement l'espace situé entre les bagues intérieure 5 et extérieure 6. Le corps 16 comprend également un ou plusieurs pions axiaux 23, dirigés à l'opposé des éléments roulants 7 et passant dans un trou traversant 24 ménagé dans la carte électronique 17 et assurant ainsi le positionnement angulaire et radial de la carte électronique 17 par rapport au corps 16. Le corps 16 présente une ouverture centrale sensiblement circulaire. Le corps 16 comprend une pluralité d'éléments de retenue axiale 25 disposés le long de l'ouverture centrale et s'étendant axialement en direction des éléments roulants 7 à partir de la portion radiale 22. Plus précisément, les éléments de retenue axiale 25, comme on peut le voir sur la figure 2, comprennent chacun un doigt axial 26 présentant un diamètre extérieur sensiblement égal à l'alésage de la nervure 12 et une longueur axiale telle, qu'ils s'étendent jusqu'au niveau de la rainure 10, et un crochet 27 s'étendant radialement vers l'extérieur à partir du doigt 26, du côté des éléments roulants 7 et en saillie dans la rainure 10 à l'état monté illustré sur la figure 2. Les crochets 27 sont susceptibles de se déformer légèrement en contact avec le fond et/ou les bords de la rainure 10. Les éléments de retenue axiale sont, de préférence, circonférentiellement régulièrement répartis. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 4, les éléments de retenue axiale se présentent en trois groupes régulièrement répartis de trois éléments de retenue axiale régulièrement espacés angulairement. Le corps 16 comprend une pluralité d'éléments de centrage 28 disposés le long de l'ouverture centrale, illustrés plus en détail sur la figure 3. Les éléments de centrage 28 se présentent sous la forme de segments incurvés et s'étendant axialement en direction des éléments roulants 7 à partir de la portion radiale 22. La longueur axiale des éléments de centrage 28 est sensiblement égale à celle des doigts 26 des éléments de retenue axiale 25. L'épaisseur radiale des éléments de centrage 28 est inférieure à celle des doigts 26 des éléments de retenue axiale 25. Comme on peut le voir sur la figure 4, une échancrure radiale 29 est ménagée dans l'alésage du corps 16 angulairement au niveau des éléments de centrage 28, d'où l'épaisseur radiale plus faible desdits éléments de centrage 28. Les éléments de centrage 28 présentent, sur leur surface extérieure, une pluralité de cannelures 30 formant ainsi une surface extérieure légèrement ondulée dans le sens circonférentiel, favorisant le matage des cannelures 30 au contact de la nervure 12, cf figure 3. La nervure 12 est considérablement plus rigide que le corps 16, la bague extérieure 6 étant fabriquée en acier. Le matage des cannelures 30 ne modifie pas sensiblement le centrage et farovise la liaison angulaire entre le corps 16 et la bague extérieure 6, en accroissant le frottement sec entre ces deux pièces. Les éléments de centrage 28 assurent ainsi une double fonction de centrage et de liaison angulaire. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 4, les éléments de centrage 28 sont au nombre de trois, circonférentiellement régulièrement répartis et alternés avec des groupes de trois éléments de retenue 25. Le corps 16 présente une extension radiale 31 sur un large secteur angulaire, permettant ainsi de loger une carte électronique 17 de bonne taille. La carte électronique 17 peut être reliée à des moyens de transmission d'informations de type filaire ou encore radio-électrique. Les éléments de retenue axiale 25 et les éléments de centrage 28 sont séparés par des encoches axiales 32 limitées angulairement et permettant un fonctionnement indépendant desdits éléments de retenue axiale 25 et desdits éléments de centrage 28. En d'autres termes, les éléments de centrage et de liaison angulaire se présentent sous la forme de segments incurvés en saillie axiale par rapport à la face du bloc capteur venant en appui contre la face radiale du roulement. Le profil externe incurvé des segments s'inscrit dans un cylindre-enveloppe dont le diamètre est très légèrement supérieur à l'alésage de la nervure annulaire 12 qui précède la rainure 10. Les segments viennent ainsi se centrer avec serrage dans l'alésage de la nervure annulaire. Du fait de l'interférence radiale entre les éléments de centrage et de liaison angulaire et la nervure d'entrée 12, ladite nervure 12 vient s'incruster légèrement dans le matériau synthétique. On assure ainsi par la friction due au serrage radial, la fonction de liaison angulaire entre l'ensemble capteur et la bague de roulement. La liaison angulaire réduit très fortement le risque de rotation relative accidentelle entre l'ensemble capteur 4 et la bague non tournante 6. Le corps 16 de l'ensemble capteur 4 étant monté avec centrage et serrage dans la bague extérieure, on assure ainsi une excellente maîtrise de l'entrefer radial entre le codeur 3 et le ou les capteurs 19. On choisira pour la réalisation du corps 16 un matériau synthétique offrant à la fois une bonne résistance mécanique et une bonne stabilité dimensionnelle dans le temps, par exemple un polyamide 6-6 ou un polybutylène-térèphtalate chargé de 30% de fibres de verre ou de carbone. On réalise ainsi, de façon particulièrement économique, par exemple par moulage par injection, un corps 16 d'ensemble capteur facile à monter par un simple mouvement axial et permettant une fixation particulièrement efficace sur la bague d'un roulement. Le corps 16 de l'ensemble capteur permet ainsi un assemblage par une pression axiale, en évitant une déformation notable de la structure, et ce avec un auto-centrage par rapport au diamètre de la gorge, un blocage en rotation efficace et une rétention axiale satisfaisante. Une éventuelle déformation localisée des éléments de centrage est facilitée par la présence de l'échancrure radiale 29 ménagée dans l'alésage du corps au droit des éléments de centrage. On évite ainsi d'altérer le positionnement du ou des éléments capteurs. Enfin, les tolérances dimensionnelles du corps peuvent être relativement larges tout en étant faciles à ajuster grâce à la séparation des fonctions entre, d'une part, les éléments de retenue axiale, et, d'autre part, les éléments de centrage et de liaison angulaire. REVENDICATIONS 1-Dispositif de roulement instrumenté comprenant une bague tournante, une bague non tournante et un ensemble de détection fixé sur la bague non tournante (6), ledit ensemble comprenant au moins un capteur de déplacement de la bague tournante et un support pour fixation de l'ensemble de détection sur la bague non tournante (6), le support comprenant un corps (16) monté dans une rainure de ladite bague, caractérisé par le fait que le corps comprend une pluralité d'éléments de centrage radial (28) capables d'assurer le centrage du dispositif par rapport à la bague lors du montage et à l'état monté et une pluralité d'éléments de retenue axiale (25) capables d'assurer le maintien du dispositif sur la bague à l'état monté, les éléments de centrage et les éléments de retenue axiale étant monoblocs avec le corps (16), séparés les uns des autres dans le sens circonférentiel. 2-Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les éléments de retenue axiale peuvent se déformer radialement et les éléments de centrage sont rigides radialement. 3-Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les éléments de retenue axiale comprennent un crochet (27). 4-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments de retenue axiale comprennent un doigt axial (26) et un crochet radial (27), le doigt étant disposé entre le corps et le crochet. 5-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments de centrage comprennent un chanfrein de pré-centrage. 6-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le diamètre extérieur du cylindre enveloppe des éléments de centrage est supérieur à l'alésage d'une nervure 13 disposée entre la rainure et une surface frontale de la bague non tournante du roulement. 7-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une encoche circonférentielle est ménagée entre les éléments de centrage et les éléments de retenue axiale. 8-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments de retenue axiale présentent sur leur surface périphérique extérieure des ondulations dans le sens circonférentiel. 9-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments de centrage et les éléments de retenue axiale sont disposés de façon alternée.