Brevet FR3018569A1 — publié le 20150918

ROULEMENT INSTRUMENTE ET PROCEDE DE FABRICATION D'UN TEL ROULEMENT INSTRUMENTE La présente invention concerne un roulement instrumenté, ainsi qu'un procédé de fabrication d'un tel roulement instrumenté. De manière classique, un roulement comprend une bague extérieure et une bague intérieure entre lesquelles est délimitée une chambre de roulement. Le roulement comprend également des corps roulants disposés dans la chambre de roulement en étant maintenus par une cage de roulement. Le roulement peut être associé à un dispositif de mesure, incluant un capteur adapté pour mesurer un paramètre caractéristique du fonctionnement du roulement, par exemple une température, une vitesse, une accélération, un niveau de lubrification, une amplitude vibratoire ou acoustique. Le dispositif de mesure est généralement disposé à l'extérieur du roulement, par exemple dans un boitier recevant la bague extérieure du roulement ou sur un arbre recevant la bague intérieure du roulement. Les mesures sont ainsi influencées par l'environnement du roulement. De plus, un espace dédié doit être prévu pour positionner le dispositif de mesure à proximité du roulement. Le but de la présente invention est de proposer un roulement instrumenté 20 amélioré. A cet effet, l'invention a pour objet un roulement instrumenté, comprenant : une bague extérieure et une bague intérieure entre lesquelles est délimitée une chambre de roulement ; des corps roulants disposés dans la chambre de roulement en étant maintenus par une cage de roulement ; et un dispositif de mesure incluant au moins un 25 capteur adapté pour mesurer au moins un paramètre de fonctionnement du roulement instrumenté. Le roulement instrumenté est caractérisé en ce que le dispositif de mesure est au moins partiellement intégré à la cage de roulement. Ainsi, l'invention permet de réduire l'encombrement du roulement instrumenté incluant le dispositif de mesure, tout en améliorant la précision des mesures. De manière 30 avantageuse, les mesures sont réalisées dans la chambre de roulement et non à l'extérieur du roulement. Lors de la surveillance du roulement en service, l'influence de son environnement est atténuée. Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention, prises isolément ou en combinaison : 35 - Le capteur est intégré à la cage de roulement dans un espace intermédiaire entre deux corps roulants. - Le capteur est intégré à la cage de roulement par surmoulage. - Le capteur est intégré à la cage de roulement par clipsage. - Le dispositif de mesure comprend plusieurs capteurs, chacun adapté pour mesurer au moins un paramètre de fonctionnement du roulement instrumenté. - Le dispositif de mesure comprend un émetteur sans fil intégré au capteur. - Le dispositif de mesure comprend un émetteur sans fil qui est distinct du capteur et est intégré à la cage de roulement. - Le dispositif de mesure comprend au moins un contrepoids intégré à la cage de roulement. - Le dispositif de mesure comprend au moins un câble ou une antenne qui s'étend le long de la cage de roulement dans la chambre de roulement. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un roulement instrumenté tel que mentionné ci-dessus. Le procédé comprend des étapes suivantes : a) fabriquer la bague extérieure, la bague intérieure et les corps roulants ; b) intégrer au moins en partie le dispositif de mesure à la cage de roulement ; c) assembler le roulement instrumenté. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une vue de côté d'un roulement instrumenté conforme à l'invention, suivant une direction axiale ; la figure 2 est une coupe selon la ligne II-II à la figure 1 ; et la figure 3 est une vue à plus grande échelle du détail III à la figure 1. Sur les figures 1 à 3 est représenté un roulement instrumenté 1 conforme à l'invention. Le roulement 1 comprend une bague extérieure 2 et une bague intérieure 3, entre lesquelles est délimitée une chambre de roulement 4. Le roulement 1 présente un axe central X1, formant l'axe de rotation relative des bagues 2 et 3. Le roulement 1 comprend des corps roulants 5 disposés dans la chambre 4, en étant maintenus par une cage de roulement 6. Sur l'exemple des figures 1 à 3, les corps roulants 5 sont des billes. En alternative, les corps roulants 5 peuvent être autres que des billes, par exemple des galets ou des aiguilles. La cage de roulement 6 comprend des parties de maintien 7 entourant les corps roulants 5, ainsi que des parties intermédiaires 8 reliant les parties de maintien 7. Sur l'exemple des figures 1 à 3, la cage 6 peut être moulée en matière plastique. En alternative, la cage 6 peut être en métal. Le roulement 1 comprend également un dispositif de mesure 10, adapté pour mesurer au moins un paramètre caractéristique du fonctionnement du roulement 1. Dans le cadre de l'invention, le dispositif 10 est au moins en partie intégré à la cage de roulement 6, comme détaillé ci-après. De préférence, comme sur l'exemple des figures 1 à 3, le dispositif 10 est entièrement disposé dans la chambre de roulement 4 délimité entre les bagues 2 et 3. Le dispositif 10 comprend un premier capteur 11, un deuxième capteur 12 et un câble 13 reliant les deux capteurs 11 et 12. Le câble 13 est montré en traits discontinus à la figure 1 uniquement, dans un but de simplification. De préférence, pour équilibrer le dispositif 10 et donc le roulement 1, les capteurs 11 et 12 sont disposés de part et d'autre de l'axe X1, autrement dit répartis à 180 degrés autour de cet axe X1. Chacun des capteurs 11 et 12 est adapté pour mesurer au moins un paramètre caractéristique du fonctionnement du roulement 1. Les explications données ci-après pour le capteur 11 sont également valables pour le capteur 12. Le capteur 11 peut comprendre une ou plusieurs cellules de mesure, chacune adaptée pour mesurer un paramètre de fonctionnement du roulement 1. A titre d'exemples non limitatifs, les paramètres peuvent être choisis parmi : une température, une vitesse de rotation, une accélération, un niveau de lubrification, une amplitude vibratoire ou acoustique. Les mesures sont réalisées dans l'environnement immédiat du capteur 11, c'est-à-dire dans la chambre de roulement 4. De préférence, le capteur 11 est intégré à la cage de roulement 6. Comme montré à la figure 2, le capteur 11 est disposé dans une cavité 9 prévue à cet effet dans une partie intermédiaire 8 entre deux corps roulants 5. Le capteur 11 peut être intégré à la cavité 9 par surmoulage lors de la fabrication de la cage 6. En alternative, le capteur 11 peut être clipsé dans la cavité 9. En alternative ou en complément du clipsage, le capteur 11 peut être collé dans la cavité 9. Selon une variante non représentée, le capteur 11 peut être monté sur la cage de roulement 6, c'est-à-dire être disposé sur l'une des parties de maintien 7 et/ou sur l'une des parties intermédiaires 8 de la cage 6. Par exemple, le capteur 11 peut être collé sur une surface extérieure de l'une des parties intermédiaires 8. De préférence, le dispositif de mesure 10 comprend au moins un émetteur sans fil intégré directement au capteur 11. En particulier, l'émetteur sans fil peut être du type émetteur RFID (« Radio Frequency Identification » en Anglais). Dans une même enveloppe, le capteur 11 peut également comprendre une unité de traitement de signal disposée entre la cellule de mesure et l'émetteur sans fil, ainsi qu'une unité d'alimentation en énergie. En variante, le dispositif de mesure 10 peut comprend un capteur 11 et un émetteur sans fil 112 reliés par un câble 13. L'émetteur 112 est distinct du capteur 11 et est intégré à la cage de roulement 6. Dans une même enveloppe, l'émetteur 112 peut également comprendre une unité de traitement de signal et une unité d'alimentation en énergie. Selon une autre variante, le dispositif de mesure 10 peut comprend deux capteurs 11 et 12 dépourvus d'émetteur sans fil intégré, ainsi qu'une antenne 113 de forme circulaire qui s'étend le long de la cage 6 dans la chambre 5, entre les capteurs 11 et 12. L'antenne peut être fixée sur l'extérieur de la cage 6 ou intégré directement à la cage 6, par exemple par surmoulage. Selon une autre variante, le dispositif de mesure 10 comprend un capteur 11 et un contrepoids 212 intégré à la cage de roulement 6. Pour équilibrer le dispositif 10 et donc le roulement 1, le capteur 11 et le contrepoids 212 sont disposés de part et d'autre de l'axe X1, autrement dit répartis à 180 degrés autour de cet axe X1. Lorsque le dispositif 10 comprend deux capteurs ou plus intégrés à la cage 6, des contrepoids peuvent être répartis sur le pourtour de la cage 6 en conséquence. Grâce à l'invention, les paramètres associés au roulement instrumenté 1 sont mesurés aussi près que possible de la zone fonctionnelle du roulement 1, dans la chambre de roulement 4, ce qui permet d'obtenir des valeurs mesurées pertinentes et précises. L'encombrement du roulement instrumenté 1 est optimisé. Le nombre de câblages est réduit, notamment pour l'alimentation en énergie et la transmission de données. Selon une application particulière, l'invention permet d'analyser des paramètres liés à la lubrification du roulement 1, même lorsque ce roulement 1 est protégé par des organes isolants la chambre de roulement 4 de l'extérieur (« capped bearing » en Anglais). L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un roulement instrumenté 1. Le procédé comprend une étape a) consistant à fabriquer la bague extérieure 2, la bague intérieure 3 et les corps roulants 5. Le procédé comprend également une étape b) consistant à intégrer au moins en partie le dispositif de mesure 10 à la cage de roulement 6. En pratique, la cage 6 peut être fabriquée avant l'étape b), en même temps que les éléments 2, 3 et 5, ou bien la cage 6 peut être fabriquée durant l'étape b), par exemple dans le cas où les éléments 11, 12 et/ou 13 sont intégrés à la cage 6 par surmoulage. Le procédé comprend enfin une étape c) consistant à assembler le roulement instrumenté 1. L'étape a) peut être réalisée avant ou après l'étape b). L'étape c) est réalisée après les étapes a) et b). Le roulement instrumenté 1 et notamment le dispositif de mesure 10 peuvent être conformés différemment des figures 1 à 3 et des variantes mentionnées ci-dessus sans sortir du cadre de l'invention. Quel que soit le mode de réalisation de l'invention, le dispositif de mesure 10 inclut au moins un capteur 11 et est au moins partiellement intégré à la cage de roulement 6. En outre, les caractéristiques techniques des différents modes de réalisation et variantes mentionnés ci-dessus peuvent être, en totalité ou pour certaines d'entre elles, combinées entre elles. Ainsi, le roulement instrumenté 1 peut être adapté en termes de coût, de fonctionnalité, d'encombrement et de performance. REVENDICATIONS1. Roulement instrumenté (1), comprenant : une bague extérieure (2) et une bague intérieure (3) entre lesquelles est délimitée une chambre de roulement (4) ; des corps roulants (5) disposés dans la chambre de roulement (4) en étant maintenus par une cage de roulement (6) ; et un dispositif de mesure (10) incluant au moins un capteur (11) adapté pour mesurer au moins un paramètre de fonctionnement du roulement instrumenté (1) ; caractérisé en ce que le dispositif de mesure (10) est au moins partiellement intégré à la cage de roulement (6). 2. Roulement instrumenté (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur (11) est intégré à la cage de roulement (6) dans un espace intermédiaire (8) entre deux corps roulants (5). 3. Roulement instrumenté (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le capteur (11) est intégré à la cage de roulement (6) par surmoulage. 4. Roulement instrumenté (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le capteur (11) est intégré à la cage de roulement (6) par clipsage. 5. Roulement instrumenté (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de mesure (10) comprend plusieurs capteurs (11, 12), chacun adapté pour mesurer au moins un paramètre de fonctionnement du roulement instrumenté (1). 6. Roulement instrumenté (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif de mesure (10) comprend un émetteur sans fil intégré au capteur (11). 7. Roulement instrumenté (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif de mesure (10) comprend un émetteur sans fil (112) qui est distinct du capteur (11) et est intégré à la cage de roulement (6). 8. Roulement instrumenté (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de mesure (10) comprend au moins un contrepoids (212) intégré à la cage de roulement (6). 9. Roulement instrumenté (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de mesure (10) comprend au moins un câble (13) ou une antenne (113) qui s'étend le long de la cage de roulement (6) dans la chambre de roulement (5). 10. Procédé de fabrication d'un roulement instrumenté (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le procédé comprend des étapes suivantes : a) fabriquer la bague extérieure (2), la bague intérieure (3) et les corps roulants (5) ; b) intégrer au moins en partie le dispositif de mesure (10) à la cage de roulement (6) ; c) assembler le roulement instrumenté (1).