Brevet FR3001508A1 — publié le 20140801

L'invention concerne un palier à roulement comprenant un organe fixe, un organe tournant et au moins une rangée de corps roulants disposée entre lesdits organes pour permettre leur rotation relative. L'invention concerne également un montage d'un tel palier à roulement dans le logement d'une structure. En particulier, l'invention s'applique à un palier à roulement pour le montage d'une roue de véhicule automobile, l'ensemble roue - disque de frein étant destiné à être monté en rotation par l'intermédiaire de l'organe tournant et l'organe fixe étant destiné à être associé à un élément de suspension dudit véhicule. Pour ce faire, on connaît des paliers de type cartouche dans lesquels l'organe extérieur fixe comprend une surface extérieure libre présentant une géométrie cylindrique, ladite surface étant destinée à être emmanchée dans un logement complémentaire d'un pivot de liaison de l'organe fixe à l'élément de suspension. Dans de nombreuses applications, notamment en relation avec les systèmes d'assistance et de sécurité tels que l'ABS ou l'ESP, il est nécessaire de déterminer les efforts qui s'appliquent lors des déplacements du véhicule à l'interface entre la roue et la chaussée sur laquelle ladite roue tourne. En particulier, la détermination de ces efforts peut être réalisée par une mesure des déformations de l'organe fixe qui sont induites par le passage des corps roulants, l'évolution de ces déformations étant représentative des efforts transmis par le palier. Pour ce faire, il est connu de former des méplats sur la surface extérieure libre de l'organe fixe et de fixer une jauge de mesure des déformations sur chacun de ces méplats. En particulier, les méplats sont formés en creux pour recevoir un motif d'un matériau sensible apte à se déformer, ainsi que la connectique dudit motif permettant de délivrer un signal représentatif de ladite déformation. Toutefois, dans le cas d'un palier de type cartouche, les méplats doivent être suffisamment creusés pour permettre l'intégration des jauges à l'interface entre l'organe fixe et le logement complémentaire du pivot, ce qui a notamment pour effet de modifier la répartition de la pression de frettage dudit organe fixe dans ledit logement. En outre, la réalisation de ces méplats conduit à une modification de la rigidité du palier et à une ovalisation de l'organe fixe altérant la fonction de guidage précis du palier. De plus, les changements de forme de l'organe fixe affectent la charge du palier, notamment au niveau des méplats, ce qui rend les mesures de déformations plus difficilement exploitables pour déterminer les efforts. L'invention vise à perfectionner l'art antérieur en proposant notamment un palier à roulement dont l'organe fixe est instrumenté en déformation, ledit organe fixe étant agencé pour permettre son montage par emmanchement dans un logement en conservant une rigidité suffisante pour pouvoir déterminer de façon fiable les efforts qui s'appliquent sur ledit palier, et ce sans altérer la réalisation dudit montage. A cet effet, selon un premier aspect, l'invention propose un palier à roulement comprenant un organe fixe, un organe tournant et au moins une rangée de corps roulants disposée entre lesdits organes pour permettre leur rotation relative, ledit organe fixe comprenant une surface extérieure libre présentant une géométrie cylindrique de révolution, ladite surface extérieure étant déformable élastiquement par les efforts induits par le passage des corps roulants lors de la rotation de l'organe tournant, ladite surface extérieure présentant au moins une zone instrumentée sur laquelle au moins une jauge de mesure desdites déformations est destinée à être associée, ladite zone instrumentée étant formée en creux dans la surface extérieure en s'étendant circonférentiellement entre deux bords axiaux de ladite surface extérieure, ladite zone instrumentée s'étendant axialement entre un pont avant et un pont arrière présentant chacun un diamètre extérieur égal à celui de la surface extérieure, ladite zone instrumentée étant équipée d'un pont central disposé axialement entre les ponts avant et arrière, ledit pont central présentant un diamètre extérieur égal à celui de la surface extérieure, au moins un bord axial étant séparé des ponts central et arrière pour que la zone instrumentée présente un passage latéral s'étendant le long dudit bord axial en débouchant sur la face arrière de l'organe fixe. Selon un deuxième aspect, l'invention propose un montage d'un tel palier à roulement dans une structure présentant un logement dans lequel la surface extérieure de l'organe fixe est emmanchée, ladite surface extérieure ainsi que les ponts étant en appui sur la paroi dudit logement en formant une cavité entre la zone instrumentée et ladite paroi. 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 est une vue en perspective de l'organe extérieur fixe d'un palier à roulement selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale montrant le montage de l'organe fixe de la figure 1 dans le logement d'un pivot de liaison ; - les figures 3a à 3c sont des vues en perspective de l'organe extérieur fixe d'un palier à roulement selon respectivement un mode de réalisation de l'invention. En relation avec ces figures, on décrit ci-dessous le montage d'un palier à roulement dans une structure, ledit palier comprenant un organe fixe 1, un organe tournant et au moins une rangée de corps roulants disposée entre lesdits organes pour permettre leur rotation relative autour d'un axe A. Dans la description, les termes « extérieur » et « intérieur » sont définis par rapport à l'axe A de rotation du palier, respectivement pour une localisation éloignée et proche dudit axe. Dans une application particulière, la structure est un pivot 2 de montage d'un palier de roue de véhicule automobile, l'organe extérieur 1 étant destiné à être fixé à un élément de suspension du véhicule par l'intermédiaire dudit pivot et l'organe intérieur étant destiné à être tournant avec la roue. Dans le mode de réalisation représenté, le palier comprend deux rangées de corps roulants qui sont espacées axialement. Pour ce faire, chaque organe 1 présente deux pistes de roulement 1 a, lb de sorte à former entre lesdits organes deux chemins de roulement dans lesquels est disposée respectivement une rangée de corps roulants, par exemple sous la forme de billes. Toutefois, l'invention peut s'appliquer à une autre configuration de palier à roulement comprenant deux organes 1 en rotation relative, éventuellement destiné à une autre application que le montage d'une roue de véhicule automobile. Le pivot 2 présente un logement 3 et une patte supérieure 4 pourvue d'un orifice 4a de fixation du pivot 2 à l'élément de suspension. Pour réaliser la fixation de l'organe fixe 1 dans le pivot 2, ledit organe fixe comprend une surface extérieure libre 5 qui présente une géométrie cylindrique de révolution autour de l'axe A, ladite surface extérieure étant emmanchée dans le logement 3. En particulier, le logement 3 présente une paroi périphérique 6 qui a une géométrie cylindrique de révolution dont le diamètre est égal au diamètre D1 de la surface extérieure 5, l'emmanchement étant alors serré. En variante, la surface extérieure 5 peut être montée glissante dans la paroi 6 du logement 3. Lors du déplacement du véhicule, la roue tourne sur la chaussée en induisant des efforts à leur interface, lesdits efforts étant transmis au châssis par l'intermédiaire du palier. Par conséquent, la détermination de ces efforts, notamment en vu d'alimenter les systèmes d'assistance et de sécurité du véhicule, peut être réalisée en estimant temporellement les composants du torseur d'efforts qui s'applique sur le palier. En particulier, lors de la rotation de l'organe tournant, le passage des billes induit des déformations élastiques de la surface extérieure 5 dont la mesure peut être exploitée afin de calculer l'estimation des composants du torseur d'effort. En effet, le passage des corps roulants induit un effort radial sur la surface extérieure 5, qui la déforme élastiquement de façon périodique autour d'une valeur moyenne. La surface extérieure 5 présente au moins une zone instrumentée 7 sur laquelle au moins une jauge 8 de mesure des déformations est associée ou destinée à être associée. Sur les figures, deux (figure 1) ou quatre (figures 3) zones instrumentées 7 sont équiréparties sur la surface extérieure 5 de l'organe fixe 1. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à un nombre ou à une répartition de zones instrumentées 7 sur la surface extérieure 5. Le palier peut être équipé d'au moins une jauge 8 présentant au moins un motif 8a de matériau sensible qui est apte à se déformer en délivrant, par l'intermédiaire d'une connectique 8b, un signal représentatif de ladite déformation. En particulier, la connectique 8b peut être plate, par exemple en comprenant un circuit flexible et/ou une liaison filaire, et le matériau sensible peut être à base d'éléments piézoélectriques ou résistifs, notamment piézorésistifs ou magnétostrictifs, qui sont disposés sur un substrat de support, ledit substrat étant associé, par exemple par collage, sur la zone instrumentée 7. Selon une réalisation, une jauge 8 comprenant une barrette de motifs 8a espacés sur un substrat peut être utilisée pour délivrer un signal temporel pseudo sinusoïdal autour d'une valeur moyenne, ledit signal étant fonction des déformations de la zone instrumentée 7. Ainsi, le signal peut être conditionné pour exploiter la composante pseudo sinusoïdale qui est représentative de l'amplitude des déformations induites par le passage des corps roulants. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à une réalisation particulière des jauges 8 pour mesurer les déformations de la surface extérieure 5 de l'organe fixe 1. Les zones instrumentées 7 sont formées en creux dans la surface extérieure 5 en s'étendant circonférentiellement chacun entre deux bords axiaux 9, 10 de ladite surface extérieure, lesdites zones instrumentées étant séparées les unes des autres par des quartiers de surface extérieure 5 présentant le diamètre Dl. Pour faciliter l'association des jauges 8, chaque zone instrumentée 7 forme un méplat sur la surface extérieure 5 de l'organe fixe 1, le motif 8a étant fixé sur ledit méplat. Chaque zone instrumentée 7 s'étend axialement entre un pont avant 11 et un pont arrière 12 qui présentent chacun un diamètre extérieur égal au diamètre D1 de la surface extérieure 5. En outre, chaque zone instrumentée 7 est équipée d'un pont central 13 qui présente un diamètre extérieur égal au diamètre D1 de la surface extérieure 5. Ainsi, par emmanchement de l'organe fixe 1 dans le logement 3, la surface extérieure 5, notamment au niveau des bords axiaux 9, 10, et les ponts 11-13 sont en appui sur la paroi 6 du logement 3 en formant une cavité 14 entre chaque zone instrumentée 7 et ladite paroi. En particulier, la cavité 14 présente une hauteur qui est égale à la profondeur de la zone instrumentée 7 dans la surface extérieure 5, ladite hauteur étant suffisante pour loger radialement la jauge 8 dans ladite cavité. La présence des trois ponts 11-13 en appui sur la paroi 6 permet de rigidifier la zone instrumentée 7 de façon suffisante pour pouvoir déterminer de façon fiable les efforts appliqués, et ce sans avoir à modifier la géométrie du pivot 2. En particulier, la rigidification est réalisée au plus près des zones instrumentées 7, au niveau des ponts 11-13 et des bords axiaux 9, 10, afin d'optimiser l'effet positif sur la mesure des déformations. Pour permettre la disposition de la connectique 8b à l'interface entre la paroi 6 et la surface extérieure 5, au moins un bord axial 9, 10 est séparé des ponts central 13 et arrière 12 pour que la zone instrumentée 7 présente un passage latéral 15 qui s'étend le long dudit bord axial en débouchant sur la face arrière de l'organe fixe 1. En particulier, la cavité 14 débouche ainsi du côté arrière du logement 3 par l'intermédiaire d'au moins un passage latéral 15, la connectique 8b étant disposée dans ledit passage latéral pour relier la jauge 8 à une unité de traitement des signaux délivrés. De façon avantageuse, la taille du passage latéral 15 peut être aussi réduite que possible, en largeur et en profondeur, pour minimiser l'impact sur la rigidité de la surface extérieure 5 tout en permettant la disposition de la connectique 8b. La zone instrumentée 7 peut être réalisée en creux par usinage de la surface extérieure 5, les ponts 11-13 pouvant alors être formés par des secteurs de surface extérieure 5 non usinés. En variante, les ponts 11-13 peuvent être rapportés sur la zone instrumentée 7 en étant associés sur elle, par exemple par collage, en formant les passages latéraux 15. Par ailleurs, chaque passage latéral 15 peut être formé en creux, par exemple par usinage, dans la zone instrumentée 7, la cavité 14 présentant alors une hauteur supérieure au niveau desdits passages pour permettre notamment la disposition de plusieurs connectiques 8b. En relation avec les figures, le pont central 13 est disposé axialement entre les rangées de corps roulants, la zone instrumentée 7 présentant deux emplacements 7a, 7b disposés axialement respectivement de part et d'autre dudit pont central. Ainsi, chaque piste de roulement 1 a, lb est entourée par deux ponts 11-13 afin d'éviter la répercussion des déformations globales de l'organe fixe 1, telle qu'une ovalisation, sur le contact des corps roulants sur lesdites pistes. Par ailleurs, pour augmenter l'amplitude des mesures des déformations induites par le passage des corps roulants, les jauges 8 de mesure peuvent être disposées au plus près des pistes de roulement 1 a, 1 b. Pour ce faire, chaque emplacement 7a, 7b est disposé sur l'extérieur d'une rangée de corps roulants, au moins un motif 8a de matériau sensible étant associé sur au moins un emplacement 7a, 7b afin de pouvoir mesurer plus particulièrement les déformations induites par les corps roulants de ladite rangée. Sur la figure 1, chaque emplacement 7a, 7b est équipé d'au moins un motif 8a de matériau sensible afin de mesurer les déformations induites par chacune des rangées de corps roulants. Par ailleurs, la zone instrumentée 7 présente un passage latéral 15 le long de chacun des bords axiaux 9, 10, chacune des jauges 8 présentant deux connectiques 8b qui s'étendent dans respectivement un desdits passages. Dans les modes de réalisation représentés, le pont central 13 présente une barrette circonférentielle qui s'étend entre deux extrémités latérales 13a, 13b. Sur les figures 1, 3a et 3c, chacune des extrémités 13a, 13b débouche dans un passage latéral 15 et, sur la figure 3b, une extrémité 13b est reliée à un bord axial 10 afin de ne former qu'un seul passage latéral 15. Sur la figure 3c, le pont central 13 présente au moins une barrette axiale 16 qui s'étend sur une extrémité latérale 13a, 13b, le passage latéral 15 étant formé autour de ladite barrette axiale. Plus précisément, le pont central 13 présente une géométrie en H, chaque barrette axiale 16a, 16b dudit H permettant de rigidifier latéralement les emplacements 7a, 7b, et ce malgré la présence des passages latéraux 15. Sur la figure 3b, la surface extérieure 5 présente au moins deux zones instrumentées 7 dont les passages latéraux 15 communiquent circonférentiellement pour déboucher conjointement sur le côté arrière de l'organe fixe 1. Pour ce faire, une rainure circonférentielle 17 relie l'extrémité arrière des passages latéraux 15.30 REVENDICATIONS1. Palier à roulement comprenant un organe fixe (1), un organe tournant et au moins une rangée de corps roulants disposée entre lesdits organes pour permettre leur rotation relative, ledit organe fixe comprenant une surface extérieure libre (5) présentant une géométrie cylindrique de révolution, ladite surface extérieure étant déformable élastiquement par les efforts induits par le passage des corps roulants lors de la rotation de l'organe tournant, ladite surface extérieure présentant au moins une zone instrumentée (7) sur laquelle au moins une jauge (8) de mesure desdites déformations est destinée à être associée, ladite zone instrumentée étant formée en creux dans la surface extérieure (5) en s'étendant circonférentiellement entre deux bords axiaux (9, 10) de ladite surface extérieure, ledit palier étant caractérisé en ce que la zone instrumentée (7) s'étend axialement entre un pont avant (11) et un pont arrière (12) présentant chacun un diamètre extérieur (D1) égal à celui de la surface extérieure (5), ladite zone instrumentée étant équipée d'un pont central (13) disposé axialement entre les ponts avant (11) et arrière (12), ledit pont central présentant un diamètre extérieur (D1) égal à celui de la surface extérieure (5), au moins un bord axial (9, 10) étant séparé des ponts central (13) et arrière (12) pour que la zone instrumentée (7) présente un passage latéral (15) s'étendant le long dudit bord axial en débouchant sur la face arrière de l'organe fixe (1). 2. Palier à roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone instrumentée (7) forme un méplat sur la surface extérieure (5) de l'organe fixe (1). 3. Palier à roulement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la zone instrumentée (7) présente un passage latéral (15) le long de chacun des bords axiaux (9, 10). 4. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le passage latéral (15) est formé en creux dans la zone instrumentée (7). 5. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le pont central (13) présente une barrette circonférentielle qui s'étend entre deux extrémités latérales (13a, 13b). 6. Palier à roulement selon la revendication 5, caractérisé en ce que le pont central (13) présente au moins une barrette axiale (16) qui s'étend sur une extrémité latérale (13a, 13b), le passage latéral (15) étant formé autour de ladite barrette axiale. 7. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la surface extérieure (5) présente au moins deux zones instrumentées (7) dont les passages latéraux (15) communiquent circonférentiellement pour déboucher conjointement sur le côté arrière de l'organe fixe (1). 8. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend deux rangées de corps roulants qui sont espacées axialement, le pont central (13) étant disposé axialement entre lesdites rangées. 9. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est équipé d'au moins une jauge (8) présentant au moins un motif (8a) de matériau sensible qui est apte à se déformer en délivrant par l'intermédiaire d'une connectique (8b) un signal représentatif de ladite déformation, ledit motif étant fixé sur une zone instrumentée (7) et la connectique (8b) étant disposée dans un passage latéral (15). 10. Palier à roulement selon la revendication 9, caractérisé en ce que la zone instrumentée (7) présente deux emplacements (7a, 7b) disposés axialementrespectivement de part et d'autre du pont central (13), au moins un motif (8a) de matériau sensible étant associé sur au moins un emplacement (7a, 7b). 11. Palier à roulement selon la revendication 10, caractérisé en ce que chaque emplacement (7a, 7b) est équipé d'au moins un motif (8a) de matériau sensible. 12. Montage d'un palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 dans une structure présentant un logement (3) dans lequel la surface extérieure (5) de l'organe fixe (1) est emmanchée, ladite surface extérieure ainsi que les ponts (11-13) étant en appui sur la paroi (6) dudit logement en formant une cavité (14) entre la zone instrumentée (7) et ladite paroi. 13. Montage selon la revendication 12, caractérisé en ce que la paroi (6) du logement (3) présente un diamètre (D1) qui est égal au diamètre de la surface extérieure (5). 14. Montage selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que la cavité (14) débouche du côté arrière du logement (3) par l'intermédiaire d'au moins un passage latéral (15). 15. Montage selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que la structure est un pivot (2) de montage d'une roue d'un véhicule automobile.