Brevet FR3006051A1 — publié le 20141128

L'invention concerne un codeur destiné à être associé en rotation à un arbre tournant, ainsi qu'un ensemble comprenant un arbre tournant et un tel codeur. Lorsque l'on veut déterminer une information sur la rotation d'un arbre, par exemple sa vitesse de rotation, il est connu d'instrumenter ledit arbre avec un codeur présentant une piste annulaire qui est apte à délivrer au moins un signal représentatif de la rotation dudit codeur. En particulier, la piste peut posséder une aimantation présentant une alternance régulière de pôles Nord et Sud qui est apte à délivrer un signal magnétique pseudo-sinusoïdal représentatif de la rotation du codeur, un capteur étant disposé à distance de lecture dudit signal. Le codeur comprend un corps annulaire formant un alésage intérieur dans lequel l'arbre est destiné à être solidarisé. Pour assurer le montage du codeur autour de l'arbre, il est possible de le disposer en bout d'arbre, mais il n'y a pas toujours la place, ou de démonter l'arbre, ce qui peut être long, coûteux et poser des problèmes de remontage. Pour éviter ces contraintes, l'arbre peut être équipé sur place d'un codeur en plusieurs segments, mais se pose alors le problème de la facilité de l'assemblage des segments autour de l'arbre. En outre, la piste étant alors réalisée par assemblage de plusieurs tronçons, se pose également le problème de la fiabilité de la formation de la piste, par exemple relativement à la perte de continuité de la piste sous l'effet de la vitesse de rotation du codeur et des cycles de température, et de sa protection relativement à son environnement extérieur, notamment vis-à-vis des éléments agressifs pouvant l'endommager (copeaux coupants, liquides agressifs, lubrifiants, ...). L'invention vise à perfectionner l'art antérieur en proposant notamment un codeur qui peut être facilement assemblé autour d'un arbre tournant en fiabilisant la formation et la protection de la piste. A cet effet, selon un premier aspect, l'invention propose un codeur destiné à être associé en rotation à un arbre tournant, ledit codeur comprenant un corps annulaire formé de plusieurs segments présentant chacun une paroi intérieure destinée à être disposée autour de l'arbre et une paroi périphérique qui est équipée d'un tronçon de piste apte à délivrer au moins un signal représentatif de la rotation dudit codeur, les segments étant assemblables entre eux en formant un alésage intérieur dans lequel l'arbre est destiné à être solidarisé et une piste annulaire à distance de lecture de laquelle un capteur du signal délivré est destiné à être disposé, ledit codeur comprenant en outre un capot formé de plusieurs flans qui présentent chacun une portée, lesdits flans étant équipés de moyens de fixation sur les segments qui sont agencés pour assurer l'assemblage du corps annulaire en disposant les portées autour de la piste annulaire afin d'assurer sa protection. Selon un deuxième aspect, l'invention propose un ensemble comprenant un arbre tournant et un tel codeur qui est assemblé autour de l'arbre en disposant ledit arbre dans l'alésage intérieur et la piste annulaire de façon concentrique à l'axe de rotation dudit arbre, ledit codeur étant solidarisé en rotation audit arbre. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles : - la figure 1 représente partiellement et en perspective éclatée un ensemble comprenant un arbre tournant et un codeur selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue partielle en coupe longitudinale de l'ensemble selon la figure 1 avant la fixation du capot, la figure 2a étant une vue agrandie de la zone A de la figure 2 et la figure 2b étant une vue analogue à la figure 2a après la fixation du capot ; - les figures 3 à 7 représentent partiellement et en coupe longitudinale un ensemble comprenant un arbre tournant et un codeur selon respectivement un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 8 représente partiellement et en perspective un ensemble comprenant un arbre tournant et un codeur selon un mode de réalisation de l'invention. En relation avec ces figures, on décrit ci-dessous un ensemble comprenant un arbre tournant 1 et un codeur permettant notamment de déterminer une information sur la rotation dudit arbre, par exemple sa vitesse de rotation. Sur les figures, seule une partie de l'arbre 1 est représentée, ledit arbre pouvant être monté en rotation dans un système mécanique, par exemple de transmission de couple. Le codeur présente une piste 2 qui est apte à délivrer au moins un signal représentatif de la rotation dudit codeur, l'ensemble comprenant en outre un capteur qui est disposé à distance de lecture du signal délivré par ladite piste, ledit capteur comprenant des moyens de traitement dudit signal qui sont aptes à déterminer l'information sur la rotation de l'arbre 1. Pour permettre son montage autour de l'arbre 1 sans avoir à démonter ledit arbre, le codeur comprend un corps annulaire 3 formé de plusieurs segments 3a, 3b présentant chacun une paroi intérieure 4 destinée à être disposée autour de l'arbre 1. Les segments 3a, 3b sont assemblables entre eux en formant un alésage intérieur 5 dans lequel l'arbre 1 est destiné à être solidarisé. En particulier, les segments 3a, 3b peuvent être disposés indépendamment autour de l'arbre 1 puis assemblés entre eux pour former le corps annulaire 3. Chaque segment 3a, 3b présente également une paroi périphérique 6 qui est équipée d'un tronçon de piste 7 apte à délivrer au moins un signal représentatif de la rotation du codeur, l'assemblage des segments 3a, 3b formant une piste annulaire 2 à distance de lecture de laquelle le capteur du signal délivré est destiné à être disposé. Ainsi, le codeur est assemblé autour de l'arbre 1 en disposant ledit arbre dans l'alésage intérieur 5 et la piste annulaire 2 de façon concentrique à l'axe A de rotation dudit arbre, ledit codeur étant solidarisé en rotation audit arbre pour déterminer l'information sur la rotation de l'arbre 1 par l'intermédiaire de celle dudit codeur. En particulier, les parois intérieures 4 et périphériques 6 sont agencées pour former après assemblage respectivement un alésage intérieur 5 et une piste 2 qui s'étendent continument sur 360°. Selon une réalisation, la piste 2 possède une aimantation présentant une alternance régulière de pôles Nord et Sud qui est apte à délivrer un signal magnétique pseudo-sinusoïdal représentatif de la rotation du codeur. En particulier, chaque tronçon de piste 7 peut être formé sur une bande de matériau qui est disposée le long de la paroi périphérique 6 d'un segment 3a, 3b. A titre d'exemple, les tronçons de piste 7 peuvent être réalisés en matériau polymère chargé en particules magnétiques, notamment 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 capteur comprend des moyens de traitement du signal magnétique qui sont aptes à déterminer une information sur la rotation de l'arbre 1. A titre d'exemple, le document FR-2 792 403 prévoit une pluralité d'éléments sensibles alignés et un circuit électronique qui délivrent des signaux digitaux qui sont représentatifs de la position angulaire du codeur par rapport au capteur. De façon avantageuse, le capteur comprend des éléments sensibles à base de magnétorésistances à effet tunnel (TMR). En variante, les éléments sensibles peuvent être choisis parmi les sondes à effet Hall, les magnétorésistances (MR) ou les magnétorésistances géantes (GMR). En particulier, les TMR permettent une détection des signaux dans une plage d'entrefer importante. 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. 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. Le codeur comprend en outre un capot 8 formé de plusieurs flans 8a, 8b qui présentent chacun une portée 9, lesdits flans étant équipés de moyens de fixation sur les segments 3a, 3b qui sont agencés pour assurer l'assemblage du corps annulaire 3 en disposant les portées 9 autour de la piste annulaire 2 afin d'assurer sa protection. Ainsi, après disposition des segments 3a, 3b autour de l'arbre 1, les flans 8a, 8b permettent d'assembler le corps 3 en formant la piste annulaire 2 et en assurant sa protection de façon particulièrement fiable. Selon une réalisation avantageuse, les portées 9 sont disposées en appui sur la piste annulaire 2 afin d'assurer le maintien des tronçons de piste 7 sur les parois périphériques 6 des segments 3a, 3b. Ainsi, on fiabilise la continuité de la piste 2 sous l'effet de la vitesse de rotation du codeur et des cycles de température. En outre, cette réalisation permet de pouvoir s'affranchir de la fixation, par exemple par collage, des tronçons de piste 7 sur les parois périphériques 6. Sur les figures, les tronçons de piste 7 sont disposés dans une gorge cylindrique 10 qui est formée le long de la paroi périphérique 6, la portée 9 maintenant radialement lesdits tronçons de piste qui sont maintenus axialement dans ladite gorge. Dans les modes de réalisation représentés, le corps 3 comprend deux segments hémicylindriques 3a, 3b qui sont assemblés par deux flans 8a, 8b également hémicylindriques, lesdits flans étant fixés sur lesdits segments en étant décalés angulairement par rapport à eux, par exemple de 90°, afin que chaque flan 8a, 8b soit fixé sur les deux segments 3a, 3b, notamment de part et d'autre. En variante, on peut envisager un nombre de segments 3a, 3b et/ou de flans 8a, 8b différents ainsi que des segments 3a, 3b et/ou des flans 8a, 8b différents les uns des autres. Chaque flan 8a, 8b présente un tronçon de disque 11 qui s'étend à l'intérieur d'un côté de la portée 9, chaque segment 3a, 3b présentant une paroi latérale 12 qui s'étend à l'intérieur d'un côté de la paroi périphérique 6. Chaque tronçon de disque 11 est équipé d'au moins un orifice 13 de vissage dans un orifice 14 correspondant qui est formé dans la paroi latérale 12 afin d'assurer la fixation du flan 8a, 8b sur le segment 3a, 3b en mettant en appui ledit tronçon de disque sur ladite paroi latérale. Dans les modes de réalisation représentés, quatre vis 15 sont prévues pour assembler le codeur. De façon avantageuse, la piste 2 et les portées 9 des flans 8a, 8b sont disposées extérieurement en s'étendant axialement pour permettre une lecture radiale des informations délivrées par la piste 2. En outre, les tronçons de disque 11 ainsi que les parois latérales 12 s'étendent radialement vers l'intérieur. Dans cette réalisation, les portées 9 sont réalisées dans un matériau n'interférant pas avec le signal délivré par la piste 2, et peuvent présenter une épaisseur réduite afin de ne pas trop augmenter la distance de lecture entre le capteur et ladite piste. En outre, la plage d'entrefer importante autorisée par l'utilisation d'éléments sensibles à base de TMR est particulièrement avantageuse dans cette configuration. Pour permettre la solidarisation du codeur autour de l'arbre 1, le capot 8 et/ou le corps annulaire 3 peuvent intégrer des moyens de solidarisation lors de l'assemblage dudit corps annulaire. En variante, éventuellement complémentaire, l'ensemble peut comprendre des moyens rapportés de solidarisation en rotation du codeur autour de l'arbre 1. En relation avec les figures 1 et 2, les tronçons de disque 11 présentent un bord intérieur 16 qui est disposé en appui sur un pan intérieur 17 des parois latérales 12 (figures 2a). Le bord 16 est recourbé axialement vers le pan 17 qui est incliné de sorte que, lors de la fixation des flans 8a, 8b sur les segments 3a, 3b, le serrage axial du tronçon de disque 11 contre la paroi latérale 12 induise une interférence radiale du bord intérieur 16 sur la périphérie de l'arbre 1, ladite interférence étant suffisante pour assurer la solidarisation lors de l'assemblage du corps annulaire 3 (figure 2b). En relation avec la figure 3, les moyens rapportés de solidarisation en rotation du codeur autour de l'arbre 1 comprennent un film de colle 18 qui est interposé entre l'alésage intérieur 5 du corps annulaire 3 et la périphérie de l'arbre 1 disposée en regard. Pour ce faire, le diamètre de l'alésage intérieur 5 peut être légèrement supérieur au diamètre extérieur de l'arbre 1 pour qu'il y ait de la place pour disposer le film de colle 18. La figure 4 représente un ensemble respectivement avant (en haut à droite) et après (en bas à gauche) la fixation des flans 8a, 8b sur les segments 3a, 3b, ledit ensemble comprenant un élément 19 en élastomère qui est interposé entre les tronçons de disque 11 et les parois latérales 12. L'élément 19 est agencé pour s'étendre radialement par compression lors de la fixation des flans 8a, 8b sur les segments 3a, 3b, ladite extension induisant une interférence radiale entre ledit élément et l'arbre 1 qui est suffisante pour assurer la solidarisation lors de l'assemblage du corps annulaire 3. Les figures 5 et 6 représentent la solidarisation en rotation du codeur autour de l'arbre 1 par l'intermédiaire de vis de pression 20. Les segments 3a, 3b comprennent au moins un trou taraudé 21 qui s'étend radialement dans une extension 22 sur la figure 5 ou de façon inclinée sur la figure 6, la vis 20 engagée dans le trou 21 venant prendre appui sur la périphérie de l'arbre 1 pour assurer la solidarisation. En particulier, trois vis de pression 20 peuvent être réparties angulairement dans respectivement un trou taraudé 21. La figure 7 représente une solidarisation au moyen de goupilles 23 qui sont chacune disposée dans un logement 24 se prolongeant entre l'arbre 1 et les segments 3a, 3b. En particulier, les goupilles 23 peuvent être disposées dans les demi-logements des segments 3a, 3b - respectivement de l'arbre 1 - avant le montage desdits segments autour dudit arbre, ledit montage étant réalisé en disposant la goupille 23 dans les demi-logements de l'arbre 1 - respectivement des segments 3a, 3b - pour assurer la solidarisation en rotation. La figure 8 prévoit la solidarisation en rotation du codeur autour de l'arbre 1 au moyen d'un collier 25 de type Rilsan qui est serré autour d'une extension 26 des segments 3a, 3b pour assurer un plaquage radial desdites extensions autour de la périphérie de l'arbre 1. REVENDICATIONS1. Codeur destiné à être associé en rotation à un arbre tournant (1), ledit codeur comprenant un corps annulaire (3) formé de plusieurs segments (3a, 3b) présentant chacun une paroi intérieure (4) destinée à être disposée autour de l'arbre (1) et une paroi périphérique (6) qui est équipée d'un tronçon de piste (7) apte à délivrer au moins un signal représentatif de la rotation dudit codeur, les segments (3a, 3b) étant assemblables entre eux en formant un alésage intérieur (5) dans lequel l'arbre (1) est destiné à être solidarisé et une piste annulaire (2) à distance de lecture de laquelle un capteur du signal délivré est destiné à être disposé, ledit codeur comprenant en outre un capot (8) formé de plusieurs flans (8a, 8b) qui présentent chacun une portée (9), lesdits flans étant équipés de moyens de fixation sur les segments (3a, 3b) qui sont agencés pour assurer l'assemblage du corps annulaire (3) en disposant les portées (9) autour de la piste annulaire (2) afin d'assurer sa protection. 2. Codeur selon l'une la revendication 1, caractérisé en ce que chaque tronçon de piste (7) est formé sur une bande de matériau qui est disposée le long de la paroi périphérique (6) d'un segment (3a, 3b). 3. Codeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les portées (9) sont disposées en appui sur la piste annulaire (2) afin d'assurer le maintien des tronçons de piste (7) sur les parois périphériques (6) des segments (3a, 3b). 4. Codeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la piste (2) possède une aimantation présentant une alternance régulière de pôles Nord et Sud qui est apte à délivrer un signal magnétique pseudosinusoïdal représentatif de la rotation du codeur. 5. Codeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le corps (3) comprend deux segments hémicylindriques (3a, 3b) qui sont assemblés par deux flans (8a, 8b) également hémicylindriques, lesdits flans 30étant fixés sur lesdits segments en étant décalés angulairement par rapport à eux afin que chaque flan (8a, 8b) soit fixé sur les deux segments (3a, 3b). 6. Codeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque flan (8a, 8b) présente un tronçon de disque (11) qui s'étend à l'intérieur d'un côté de la portée (9), chaque segment (3a, 3b) présentant une paroi latérale (12) qui s'étend à l'intérieur d'un côté de la paroi périphérique (6), ledit tronçon de disque étant équipé d'au moins un orifice (13) de vissage dans un orifice (14) correspondant qui est formé dans la paroi latérale (12) afin d'assurer la fixation du flan (8a, 8b) sur le segment (3a, 3b) en mettant en appui ledit tronçon de disque sur ladite paroi latérale. 7. Codeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la piste (2) et les portées (9) sont disposées extérieurement en s'étendant axialement pour permettre une lecture radiale des informations délivrées par la piste (2). 8. Ensemble comprenant un arbre tournant (1) et un codeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, ledit codeur étant assemblé autour de l'arbre (1) en disposant ledit arbre dans l'alésage intérieur (5) et la piste annulaire (2) de façon concentrique à l'axe (A) de rotation dudit arbre, ledit codeur étant solidarisé en rotation audit arbre. 9. Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens rapportés de solidarisation en rotation du codeur autour de l'arbre (1). 10. Ensemble selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le capot (8) et/ou le corps annulaire (3) intègrent des moyens de solidarisation en rotation du codeur autour de l'arbre (1) lors de l'assemblage dudit corps annulaire. 11. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un capteur qui est disposé à distance de lecture du signal délivré par la piste (2), ledit capteur comprenant des moyens detraitement dudit signal qui sont aptes à déterminer une information sur la rotation de l'arbre (1). 12. Ensemble selon la revendication 11 lorsqu'elle dépend de la revendication 4, caractérisé en ce que le capteur comprend des éléments sensibles à base de magnétorésistances à effet tunnel (TM R).