Brevet FR2967737A1 — publié le 20120525

L'invention concerne un palier à roulement destiné à permettre le guidage en rotation d'un arbre tournant. On connaît des paliers à roulement comprenant une partie supérieure et une partie inférieure associées de façon réversible l'une sur l'autre de sorte à former un boîtier présentant un logement dans lequel un roulement est disposé. En particulier, la demanderesse commercialise de tels paliers sous la dénomination « Paliers SNC ». Pour permettre le guidage en rotation d'un arbre tournant, le roulement comprend une bague extérieure fixée au boîtier et une bague intérieure tournante qui présente un alésage dans lequel ledit arbre est destiné à être monté, des corps roulants étant disposés entre lesdites bagues pour permettre la rotation de la bague intérieure par rapport à la bague extérieure. De par leurs applications, de tels paliers sont soumis à des contraintes mécaniques et thermiques importantes et, pour certaines applications, peuvent être agencés pour fonctionner sous désalignement de l'arbre dans le boîtier. L'invention vise à perfectionner l'art antérieur en équipant de tels paliers avec un ensemble codeur - capteur qui permet de déterminer notamment une information sur la rotation de l'arbre, ledit ensemble étant intégré dans le palier de sorte à assurer une détermination satisfaisante même dans les conditions extrêmes de fonctionnement dudit palier. A cet effet, l'invention propose un palier à roulement destiné à permettre le guidage en rotation d'un arbre tournant, ledit palier comprenant une partie supérieure et une partie inférieure associées de façon réversible l'une sur l'autre de sorte à former un boîtier, ledit boîtier comprenant un logement dans lequel un roulement est disposé, ledit roulement comprenant une bague extérieure fixée au boîtier et une bague intérieure tournante présentant un alésage dans lequel l'arbre est destiné à être monté, des corps roulants étant disposés entre lesdites bagues pour permettre la rotation de la bague intérieure par rapport à la bague extérieure, ledit palier comprenant en outre un disque qui est logé dans le boîtier pour être solidaire en rotation de la bague intérieure, le disque étant équipé d'un codeur magnétique qui est agencé pour délivrer des impulsions magnétiques représentatives de la rotation dudit codeur, ledit palier comprenant en outre un capteur solidaire du boîtier, ledit capteur comprenant des éléments sensibles qui sont disposés dans ledit boîtier à distance de lecture des impulsions délivrées par le codeur. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles : les figures 1 représentent un palier à roulement selon un mode de réalisation de l'invention, respectivement en perspective (figure la) et en coupe longitudinale (figure lb) ; la figure 2 représente en perspective le disque équipé d'un codeur du palier selon les figures 1. En relation avec ces figures, on décrit ci-dessous un mode de réalisation d'un palier à roulement destiné à permettre le guidage en rotation d'un arbre tournant (non représenté). Le palier comprend une partie supérieure 1 et une partie inférieure 2 qui sont associées l'une sur l'autre de sorte à former un boîtier 3, ledit boîtier comprenant un logement 4 dans lequel un roulement 5 est disposé. Un tel palier présente de nombreux avantages. En particulier, la disposition du roulement 5 dans le boîtier 3 est facilitée par la réalisation en deux parties 1, 2 dudit boîtier de sorte que le montage du palier et/ou le remplacement dudit roulement peuvent être réalisés sans risque d'endommagement dudit boîtier. En outre, ce type de palier offre des possibilités variées dans le choix du roulement 5 et peut donc être adapté à des utilisations diverses. Par ailleurs, chaque partie 1, 2 peut être réalisée par moulage d'un matériau tel que la fonte afin de permettre une fabrication aisée en grande série du palier. 3 Dans le mode de réalisation représenté, la partie inférieure 2 présente un pied 6 qui s'étend transversalement pour présenter une extension 6a, 6b de part et d'autre du boîtier 3 afin de permettre le maintien du palier en position verticale. En particulier, chaque extension 6a, 6b comprend un orifice 7 de fixation du palier sur un support, par exemple par vissage ou par boulonnage. Par ailleurs, chacune des parties 1, 2 présente une paroi 8, 9 semi-annulaire dont la surface intérieure délimite respectivement une moitié du logement 4, une extension 8a, 8b, 9a, 9b étant réalisée de chaque côté de ladite paroi. Les extensions 8a, 8b, 9a, 91) sont équipées d'orifices qui permettent l'association réversible au moyen d'une vis 10 ou d'un boulon des parties 1, 2 l'une sur l'autre afin de former le boîtier 3. Le roulement 5 comprend une bague extérieure 11 qui est fixée au boîtier 3. Sur les figures, la bague extérieure 11 est emmanchée dans le logement 4 et immobilisée axialement au moyen de bagues d'arrêt 12 disposées respectivement d'un côté de ladite bague. Le roulement 5 comprend également une bague intérieure 13 tournante qui présente un alésage 14 dans lequel l'arbre est destiné à être monté. Pour ce faire, le palier représenté comprend un manchon conique 15 sur lequel la bague intérieure 13 est montée au moyen d'une rondelle 16 de serrage et d'un écrou 17 d'arrêt axial, ledit manchon présentant un alésage 18 permettant le montage de l'arbre solidairement audit manchon et donc à ladite bague. Pour permettre la rotation de la bague intérieure 13 par rapport à la bague extérieure 11, des corps roulants 19 sont disposés entre lesdites bagues. En particulier, chaque bague 11, 13 est équipée d'une piste de roulement qui sont disposées en regard l'une de l'autre pour former un chemin de roulement dans lequel les corps roulants 19 sont disposés. Dans le mode de réalisation représenté, deux rangées de billes 19 sont disposées entre les bagues 11, 13. Par ailleurs, la piste de la bague extérieure 4 11 est à contact sphérique pour permettre une rotulation de la bague intérieure 13 par rapport à la bague extérieure 11. En particulier, le palier peut ainsi fonctionner même en cas de désalignement de l'arbre par rapport au boîtier 3. Par ailleurs, pour assurer un bon fonctionnement du palier, l'intérieur du boîtier 3 est agencé pour contenir un lubrifiant, tel une graisse à roulement. Pour ce faire, le palier peut être équipé d'anneaux d'étanchéité (non représentés) qui sont disposés de chaque côté du boîtier 3, par exemple dans une rainure 20 prévue à cet effet dans les parties 1, 2, pour être en appui sur l'arbre afin d'étanchéifier l'intérieur du boîtier 3 par rapport à l'extérieur. Sur les figures, le boîtier 3 est pourvu d'un orifice d'entrée 21 et d'un orifice de vidange 22 du lubrifiant, lesdits orifices étant formés respectivement d'un côté du roulement 5. En particulier, l'orifice d'entrée 21 est formé dans la partie supérieure 1 et l'orifice de vidange 22 est formé dans la partie inférieure 2 pour bénéficier de la gravité, lesdits orifices étant équipés chacun d'un moyen de bouchage 23. Le palier comprend en outre un disque 24 qui est logé dans le boîtier 3 pour être solidaire en rotation de la bague intérieure 13. Dans le mode de réalisation représenté, le disque 24 est un élément rapporté dans le boîtier 3 qui baigne dans le lubrifiant et qui est agencé pour que sa rotation permette une régulation de la circulation dudit lubrifiant dans ledit boîtier. En variante, le disque 24 peut être un autre élément tournant du palier, rapporté ou non, par exemple l'écrou 17 d'arrêt ou une partie du manchon conique 15. En relation avec la figure 2, le disque 24 présente en une seule pièce, par exemple réalisée en fonte grise, un manchon 25 et une paroi annulaire 26 qui s'étend radialement sur l'extrémité dudit manchon qui est disposée en regard du roulement 5. Le disque 24 comprend des moyens de solidarisation en rotation sur l'arbre qui sont formés d'orifices 27 dans lesquels respectivement une vis de pression sur l'arbre est destinée à être disposée. En variante, le disque 24 peut être monté solidairement à la bague intérieure 13 et/ou au manchon conique 15. Par ailleurs, le disque 24 est disposé du côté de l'orifice de vidange 22 avec le 5 manchon 25 sensiblement en regard dudit orifice. Ainsi, la paroi 26 permet d'homogénéiser le lubrifiant dans lequel baigne le roulement 5 afin notamment de réguler au mieux sa température de fonctionnement, tout en régulant l'alimentation de l'orifice de vidange 22 en lubrifiant puisque ladite paroi est interposée entre ledit roulement et ledit orifice. Le disque 24 est équipé d'un codeur magnétique 28 qui est agencé pour délivrer des impulsions magnétiques représentatives de la rotation dudit codeur. Sur les figures, le codeur 28 est disposé sur la périphérie extérieure du manchon 25 pour former un aimant annulaire multipolaire délivrant un signal magnétique pseudo-sinusoïdal. En variante, le codeur 28 peut être disposé sur la périphérie extérieure de la paroi 26. En particulier, l'aimant peut être réalisé en matériau élastomérique surmoulant le manchon 25, ledit matériau étant chargé en particules magnétiques pour présenter une pluralité de domaines contigus qui présentent une alternance régulière de pôles Nord et Sud formant une paire de pôles. A titre d'exemple, le codeur 28 peut être réalisé en copolymère butadiène nitrile-acrylique (NBR), éventuellement renforcé mécaniquement par des charges telles que du noir de carbone, les particules magnétiques pouvant être à base de ferrite. Le palier comprend en outre un capteur 29 solidaire du boîtier 3, ledit capteur comprenant des éléments sensibles 30 qui sont disposés dans ledit boîtier à distance de lecture des impulsions délivrées par le codeur 28. Dans le mode de réalisation représenté, les éléments sensibles 30 sont disposés à distance de lecture radiale du codeur 28 de sorte à mieux supporter le fonctionnement sous désalignement du palier. Toutefois, une lecture axiale des impulsions délivrées par le codeur 28 est également envisageable, ledit codeur pouvant alors être disposé sur une portée latérale du disque 24. 6 Sur les figures, le capteur 29 est associé à la partie supérieure 1 qui présente un alésage radial 31 formé sur un bossage 32 de la paroi supérieure 8. Plus précisément, le bossage 32 s'étend axialement dans la zone centrale de la paroi supérieure 8, ledit bossage présentant un bord qui est disposé d'un côté du roulement 5 et dans lequel l'alésage 31 est formé radialement. Par ailleurs, l'orifice d'entrée 21 est formé sur le bossage 32 à l'opposé du capteur 29. Le capteur 29 comprend un corps monté de façon étanche dans l'alésage 31, ledit corps présentant une extension latérale 33 dans laquelle un orifice est formé pour permettre la fixation du capteur 29 sur la partie supérieure 1 au moyen d'une vis 34 engagée dans un trou formé sur la paroi supérieure 1. Par ailleurs, le corps du capteur 29 présente une extrémité distale qui est disposé dans le boîtier 3 et sur laquelle les éléments sensibles 30 sont disposés à distance de lecture du codeur 28 et une extrémité proximale disposée à l'extérieur dudit boîtier. En particulier, le fil de connexion 35 du capteur 29 débouche de l'extrémité proximale pour permettre la transmission de l'information captée et les éléments sensibles 30 baignent dans le lubrifiant. Le capteur 29 comprend des moyens de traitement du signal magnétique qui sont aptes à déterminer une information sur la rotation de l'arbre, telle que la vitesse de rotation ou la position angulaire dudit arbre. A titre d'exemple, le document FR-2 792 403 prévoit une pluralité d'éléments sensibles alignés 30 et un circuit électronique qui délivrent des signaux digitaux qui sont représentatifs de la position angulaire du codeur 28 par rapport au capteur 29. De façon avantageuse, les éléments sensibles 30 sont des magnétorésistances à effet tunnel (TMR). En variante, les éléments sensibles 30 peuvent être choisis parmi les sondes à effet Hall, les magnétorésistances (MR) ou les magnétorésistances géantes (GMR). 7 En particulier, les TMR permettent une détection des signaux dans une plage d'entrefer importante, de sorte notamment à fiabiliser la détermination même lorsque la distance entre les éléments sensibles 30 et le codeur 28 varie comme cela est le cas lors d'un fonctionnement sous désalignement de l'arbre. Par ailleurs, la technologie TMR présente l'avantage de pouvoir être conditionnée dans un circuit électronique à faible consommation électrique et de pouvoir fonctionner à température élevée, notamment à la température de fonctionnement maximum du lubrifiant (typiquement de l'ordre de 180°C) dans ~o lequel les éléments sensibles 30 baignent. En outre, la sensibilité des TMR augmente avec la température alors que l'intensité du champ magnétique diminue, ce qui permet de fiabiliser la détection dudit champ même à haute température. REVENDICATIONS1. Palier à roulement destiné à permettre le guidage en rotation d'un arbre tournant, ledit palier comprenant une partie supérieure (1) et une partie inférieure (2) associées de façon réversible l'une sur l'autre de sorte à former un boîtier (3), ledit boîtier comprenant un logement (4) dans lequel un roulement (5) est disposé, ledit roulement comprenant une bague extérieure (11) fixée au boîtier (3) et une bague intérieure (13) tournante présentant un alésage (14) dans lequel l'arbre est destiné à être monté, des corps roulants (19) étant disposés entre lesdites bagues pour permettre la rotation de la bague intérieure (13) par rapport à la bague extérieure (11), ledit palier comprenant en outre un disque (24) qui est logé dans le boîtier (3) pour être solidaire en rotation de la bague intérieure (13), ledit palier étant caractérisé en ce que le disque (24) est équipé d'un codeur magnétique (28) qui est agencé pour délivrer des impulsions magnétiques représentatives de la rotation dudit codeur, ledit palier comprenant en outre un capteur (29) solidaire du boîtier (3), ledit capteur comprenant des éléments sensibles (30) qui sont disposés dans ledit boîtier à distance de lecture des impulsions délivrées par le codeur (28). 2. Palier à roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur (29) est associé à une partie (1, 2), ledit capteur comprenant un corps qui est monté dans un alésage (31) formé dans ladite partie, ledit corps présentant une extrémité distale sur laquelle les éléments sensibles (30) sont disposés à distance de lecture du codeur (28) et une extrémité proximale disposée à l'extérieur du boîtier (3). 3. Palier à roulement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments sensibles (30) sont disposés à distance de lecture radiale du codeur (28). 4. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'intérieur du boîtier (3) est agencé pour contenir un30 9 lubrifiant, le disque (24) étant agencé dans ledit boîtier pour que sa rotation permette une régulation de la circulation dudit lubrifiant dans ledit boîtier. 5. Palier à roulement selon la revendication 4, caractérisé en ce que le boîtier (3) est pourvu d'un orifice d'entrée (21) et d'un orifice de vidange (22) du lubrifiant, lesdits orifices étant formés respectivement d'un côté du roulement (5) et le disque (24) étant disposé du côté de l'orifice de vidange (22). 6. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le disque (24) présente un manchon (25) et une paroi annulaire (26) qui s'étend radialement sur l'extrémité dudit manchon qui est disposée en regard du roulement (5). 7. Palier à roulement selon la revendication 6, caractérisé en ce que le codeur (28) est disposé sur la périphérie extérieure du manchon (25). 8. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le disque (24) comprend des moyens (27) de solidarisation en rotation sur l'arbre. 9. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le roulement (5) est agencé pour permettre une rotulation de la bague intérieure (13) par rapport à la bague extérieure (11). 25 10. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les éléments sensibles (30) sont des magnétorésistances à effet tunnel (TMR). 11. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, 30 caractérisé en ce qu'il comprend en outre un manchon conique (15) sur lequel la bague intérieure (13) est montée, ledit manchon présentant un alésage (18) permettant le montage de l'arbre.20 10 12. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le codeur (28) forme un aimant multipolaire délivrant un signal magnétique pseudo-sinusoïdal, le capteur (29) comprenant des moyens de traitement dudit signal qui sont aptes à déterminer une information sur la rotation de l'arbre.