Brevet FR3035694A1 — publié le 20161104

Palier équipé d'un dispositif de détection de déplacement en rotation La présente invention concerne le domaine des paliers, en particulier les paliers à roulement comprenant une bague intérieure, une bague extérieure et au moins une rangée d'éléments roulants, tels que des rouleaux et/ou des billes, disposés entre lesdites bagues. En particulier, l'invention concerne le domaine des paliers de large diamètre, devant supporter de fortes charges axiales et radiales, utilisés notamment dans des machines ou des installations pour constituer des paliers d'orientation à axes verticaux de rotation, par exemple des tunneliers ou des machines d'extraction minières. Le brevet EP 0 814 338 divulgue un palier dans lequel la bague intérieure est munie fixement d'un élément codeur en forme de ruban circonférentiel et la bague extérieure est munie, également fixement, d'un élément capteur en regard de l'élément codeur, pour détecter la rotation desdites bagues l'une par rapport à l'autre. Selon un mode de réalisation de l'invention, il est proposé un palier comprenant au moins une première bague et une seconde bague, aptes à tourner concentriquement l'une par rapport à l'autre, ce palier étant équipé d'au moins un dispositif embarqué de détection de déplacement en rotation desdites bagues l'une par rapport à l'autre. Ce dispositif de détection comprend un élément codeur monté sur la première bague, ainsi qu'un élément capteur monté sur la seconde bague, en regard de l'élément codeur, l'élément capteur étant fixé sur un support intermédiaire et ce support intermédiaire étant fixé dans un trou de cette seconde bague, le dispositif embarqué comprenant en outre des moyens de réglage de la position de l'élément capteur sur le support intermédiaire. Les moyens de réglage peuvent être agencés pour permettre le réglage de la distance entre l'élément capteur par rapport à l'élément codeur. 3035694 2 L'élément capteur peut être prévu en appui sur une surface de réception du support intermédiaire et peut présenter des passages allongés de réglage traversés par des vis de fixation. Le support intermédiaire peut être muni de moyens d'étanchéité 5 pour empêcher une communication entre l'espace entre lesdites bagues dans lequel se situe ledit élément codeur et la partie dudit trou séparée de cet espace par ledit support intermédiaire. Des moyens d'étanchéité peuvent être interposés entre le support intermédiaire et ladite seconde bague. 10 Le dispositif de détection peut comprendre un fil de connexion électrique relié audit élément capteur et s'étendant dans ledit trou, des moyens d'étanchéité étant interposés entre le support intermédiaire et le fil de connexion électrique. Ledit support intermédiaire peut être prévu en appui sur un 15 épaulement annulaire de positionnement aménagé dans ledit trou. Le dispositif de détection peut comprendre un boîtier électronique relié audit élément capteur par un fil de connexion électrique s'étendant dans ledit trou et monté sur ladite seconde bague. Ledit élément codeur peut comprendre un ruban linéaire collé 20 sur une surface cylindrique de ladite première bague et comprenant au moins un cavalier de retenue fixé sur cette première bague et passant devant ce ruban. Ledit élément codeur peut comprendre un ruban magnétisé, successivement en pôles (+) et en pôles (-). 25 Un palier selon la présente invention va maintenant être décrit à titre d'exemple non limitatif, illustré par le dessin sur lequel : - la figure 1 représente une demie-vue en coupe axiale d'un palier à roulement équipé d'un dispositif de détection en rotation ; - la figure 2 représente une vue éclatée en perspective du 30 dispositif de détection en rotation ; - la figure 3 représente une coupe d'une partie principale du dispositif de détection en rotation, située dans un plan contenant l'axe du palier, référencée sur la figure 4 ; 3035694 3 - la figure 4 représente une vue en bout d'un support intermédiaire du dispositif de détection en rotation ; et - la figure 5 représente une coupe située dans un plan axial décalé par rapport à la coupe de la figure 3, selon V-V de la figure 4. 5 Comme illustré sur la figure 1, un palier à roulement 1 comprend une bague extérieure 2 et une bague intérieure 3, disposées concentriquement et aptes à se déplacer en rotation de l'une par rapport à l'autre selon un axe de rotation (non représenté). Les bagues 2 et 3 peuvent être respectivement montées sur des châssis (non 10 représentés) afin de permettre une rotation selon ledit axe de rotation et transmettre les charges entre ces châssis. Par exemple, la bague extérieure 2 et le châssis qui la porte sont fixes. Dans la description qui suit, cet axe de rotation va être considéré dans une position verticale. 15 Pour supporter les charges axiales, le palier à roulement 1 comprend, par exemple, une rangée supérieure 5 d'éléments roulants 6, tels que des rouleaux, roulant sur des pistes annulaires radiales 7 et 8 respectivement de la bague extérieure 2 et de la bague intérieure 3, ainsi qu'une rangée inférieure 9 d'éléments roulants 10, tels que des 20 rouleaux, roulant sur des pistes annulaires radiales 11 et 12 respectivement de la bague extérieure 2 et de la bague intérieure 3. Pour supporter les charges radiales, le palier à roulement 1 comprend, par exemple, une rangée intermédiaire 13 d'éléments roulants 14, tels que des rouleaux, roulant sur des pistes cylindriques 25 15 et 16 respectivement de la bague extérieure 2 et de la bague intérieure 3. Dans l'exemple de réalisation illustré, la bague intérieure 3 comprend une portion annulaire extérieure en saillie 17 qui présente, axialement de part et d'autre, les pistes radiales 8 et 12 et qui 30 présente, sur sa face extérieure, la piste cylindrique 16. La bague extérieure 2 est axialement en deux parties 18 et 19 reliées entre elles par exemple par des boulons (non représentés) et présentant respectivement les pistes radiales 7 et 11, la partie 19 présentant la piste cylindrique 15. 3035694 4 Pour assurer l'étanchéité de l'espace annulaire entre les bagues 2 et 3, dans lequel se situent les rangées d'éléments roulants 5, 9 et 13, le palier à roulement 1 comprend un joint annulaire inférieur d'étanchéité 20 adjacent à une extrémité annulaire inférieure de cet 5 espace inter-bague et un joint annulaire supérieur d'étanchéité 21 qui est adjacent à une extrémité annulaire supérieure de cet espace inter-bague. Le palier à roulement 1 est équipé d'un dispositif embarqué 22 de détection de déplacement en rotation des bagues 2 et 3 l'une par 10 rapport à l'autre. Ce dispositif embarqué de détection 22 comprend un élément codeur 23 monté sur la bague intérieure 3, ainsi qu'un élément capteur 24 monté sur la bague extérieure, en regard de l'élément codeur 23. Comme illustré plus précisément sur les figures 2 et 3, 15 l'élément codeur 23 se présente sous la forme d'un ruban linéaire et est fixé à plat, par collage, contre le fond 25 à surface cylindrique d'une gorge annulaire 26 aménagée localement dans une surface cylindrique extérieure 27 de la bague intérieure 3, située entre la rangée 5 d'éléments roulants 6 et une surface radiale annulaire 20 supérieure 28 de la bague intérieure 3, la gorge 26 étant à faible distance de cette surface radiale annulaire 28. La longueur du ruban linéaire formant l'élément codeur 23, qui prend une forme annulaire, est telle que ses extrémités sont, de préférence, situées de façon adjacente, en contact ou à faible distance. 25 Le dispositif embarqué de détection 22 comprend un support intermédiaire 35 de montage de l'élément capteur 24 sur la bague extérieure 2. Comme illustré plus précisément sur les figures 2, 3 et 4, le support intermédiaire 35 est installé dans un trou radial traversant 36 30 de la bague extérieure 2, plus précisément dans une portion intérieure agrandie 36a de ce trou radial 36 située du côté d'une surface cylindrique intérieure 37 de la bague extérieure 2, cette surface intérieure 37 étant située en regard de la surface cylindrique extérieure 27 de la bague intérieure 3. 3035694 5 Le support intermédiaire 35 comprend deux corps cylindriques 38 et 39 empilés selon l'axe du trou radial 36, le corps 38 étant du côté de la surface cylindrique intérieure 37 de la bague extérieure 2 et le corps 39 étant en appui sur un épaulement annulaire 40, de 5 positionnement radial, aménagé dans le trou 36 et orienté du côté de la surface cylindrique 37, de telle sorte que les corps 38 et 39 sont mis en place par le côté intérieur de la bague extérieure 2. Le support intermédiaire 35 est fixé dans la bague extérieure 2 par deux vis 41 parallèles à l'axe du trou radial 36, diamétralement 10 opposées, qui traversent les corps 38 et 39 et sont en prise dans l'épaulement annulaire 40, les têtes des vis 41 étant encastrées dans le corps 38. Le corps 38 présente un passage de montage 42, traversant dans le sens de l'axe du trou radial 36. 15 L'élément capteur 24, qui se présente sous la forme d'un parallélépipède, est installé dans le passage de montage 42, à plat sur une surface 43 de ce passage 42 s'étendant parallèlement à l'axe du trou radial 36, de façon que sa face active 44 soit en regard de l'élément codeur 23. 20 Comme illustré plus précisément sur les figures 2, 4 et 5, l'élément capteur 24 présente deux fentes oblongues espacées 45, qui sont traversées par des vis de fixation 46 vissées dans le corps 38 pour appliquer l'élément capteur 24 sur la surface 43 du passage 42, ces vis 46 étant perpendiculaires à la surface de réception 43 et espacées 25 perpendiculairement à l'axe du trou radial 36. Pour la mise en place des vis 46 et l'introduction d'un outil de manoeuvre, le corps 38 présente des passages traversants 47 aménagés en face de la surface 43 de réception de l'élément capteur 24. Le corps 39 présente un passage traversant 48 s'étendant dans 30 le sens de l'axe du trou radial 36. Le dispositif embarqué de détection 22 comprend un fil de connexion électrique 49 qui s'étend dans le trou radial 36 et dont une extrémité est reliée à l'élément capteur 24. 3035694 6 Pour empêcher une communication entre l'espace séparant les bagues 2 et 3, dans lequel se situe l'élément codeur 23 et la face active 44 de l'élément capteur 24, et la portion extérieure 36b du trou radial 36 située de l'autre côté du support intermédiaire 35 par rapport à cet 5 espace, sont prévus des joints annulaires d'étanchéité 50 et 51 interposés entre les corps 38 et 39 et la paroi de la partie agrandie du trou radial 36. En outre, un presse-étoupe d'étanchéité 52, représenté schématiquement, est traversé par le fil de connexion électrique 49 et est interposé entre ce fil 49 et une paroi intérieure 53 du passage 48 du 10 corps 39. La mise en place du dispositif de détection 22 tel que décrit ci-dessus peut être effectuée de la manière suivante. On met en place et on fixe l'élément capteur 24 dans la partie 38 du support intermédiaire 35 grâce aux vis 46, en prenant soin de 15 placer sa face active 44 dans une position souhaitée. Cette position souhaitée déterminera par conséquent une orientation souhaitée et une distance souhaitée de la face active 44 de l'élément capteur 24 par rapport à l'élément codeur 23. On installe le presse-étoupe 52 entre le corps 39 et le fil de 20 connexion électrique 49. On empile les corps 38 et 39 dans la portion agrandie 36a du trou radial 36 pour former le support intermédiaire 35, en prenant soin d'étendre le fil de connexion électrique dans la portion 36b du trou radial 36. On fixe le support intermédiaire grâce aux vis 41. 25 Après quoi, les bagues 2 et 3 du palier 1 sont accouplées. Si la position souhaitée de l'élément capteur 24 par rapport à l'élément codeur 23 n'est pas atteinte, on sépare les bagues 2 et 3 du palier 1, on démonte le corps intermédiaire 35, on desserre les vis 46, on déplace l'élément capteur 4 sur la surface de réception 43 du corps 30 38, de façon à amener l'élément capteur 24 dans une autre position souhaitée de réglage, puis on resserre les vis 46. On remonte le corps intermédiaire 35 dans le trou radial 36 de la bague extérieure 2 et on ré-accouple les bagues 2 et 3 du palier 1. 3035694 7 Comme illustré sur les figures 1 et 2, le dispositif embarqué de détection 22 comprend un boîtier électronique 54 installé dans un boîtier 55 fixé sur une surface extérieure axiale 56 de la bague extérieure 2, le boîtier électronique 54 étant relié à l'autre extrémité 5 du fil de connexion électrique 49. Le boîtier électronique 54 est en outre installé dans une boîte de protection 57 également fixée de façon étanche sur la surface extérieure 56 de la bague extérieure 2. L'élément codeur 23, du type magnétique, est polarisé, dans le 10 sens circonférentiel, de façon à former une succession de pôles (+) et de pôles (-) en alternance. L'élément capteur 24 est capable de détecter le champ magnétique créé par l'élément codeur 23. Les signaux électriques issus de l'élément capteur 24 sont transmis au boîtier électronique 54 par le 15 fils de connexion électrique 49. Le boîtier électronique 54 est capable d'analyser ces signaux électriques de façon à transformer la mesure du déplacement linéaire de l'élément codeur 23 solidaire de la bague intérieure 3, par rapport à l'élément capteur 24 porté par la bague extérieure 2, en des signaux de 20 position angulaire ou de vitesse angulaire de la bague intérieure 3 par rapport à la bague extérieure 2 du palier 1. Ces signaux de position angulaire ou de vitesse angulaire peuvent ensuite être exploités et par exemple envoyés à un afficheur ou à un automate électronique, par voie filaire ou par radio. 25 Dans la description ci-dessus, le palier à roulement comprend trois rangées d'éléments roulants. Néanmoins, la présente invention peut être appliquée à un palier à roulement comprenant au moins une rangée d'éléments roulants. L'invention peut également s'appliquer à un palier sans éléments roulants interposés entre les bagues, par 30 exemple comme pour un palier lisse ou une rotule. Par ailleurs, le dispositif embarqué de détection pourrait être inversé, l'élément codeur étant monté sur la bague extérieure et l'élément capteur étant monté sur la bague intérieure. REVENDICATIONS1. Palier comprenant au moins une première bague (3) et une seconde bague (2), aptes à tourner concentriquement l'une par rapport à l'autre, caractérisé par le fait qu'il est équipé d'au moins un dispositif embarqué (22) de détection de déplacement en rotation desdites bagues l'une par rapport à l'autre, ce dispositif de détection comprenant un élément codeur (23) monté sur la première bague (3), ainsi qu'un élément capteur (24) monté sur la seconde bague (2), en regard de l'élément codeur, l'élément capteur étant fixé sur un support intermédiaire (35) et ce support intermédiaire étant fixé dans un trou (36) de cette seconde bague, le dispositif embarqué comprenant en outre des moyens de réglage (45, 46) de la position de l'élément capteur sur le support intermédiaire. 2. Palier selon la revendication 1, dans lequel les moyens de réglage sont agencés pour permettre le réglage de la distance entre l'élément capteur (24) par rapport à l'élément codeur (23). 3. Palier selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel l'élément capteur (24) est en appui sur une surface de réception (43) du support intermédiaire (35) et présente des passages allongés de réglage (45) traversés par des vis de fixation (46). 4. Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le support intermédiaire (35) est muni de moyens d'étanchéité (50, 51, 52) pour empêcher une communication entre l'espace entre lesdites bagues dans lequel se situe ledit élément codeur et la partie dudit trou séparée de cet espace par ledit support intermédiaire. 5. Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant des moyens d'étanchéité (50, 51) interposés entre le support intermédiaire (35) et ladite seconde bague (2). 6. Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de détection comprend un fil de connexion électrique (49) relié audit élément capteur (24) et s'étendant dans ledit trou (36), des moyens d'étanchéité (52) étant 3035694 9 interposés entre le support intermédiaire et le fil de connexion électrique. 7. Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit support intermédiaire (35) est en appui 5 sur un épaulement annulaire (40) aménagé dans ledit trou (36). 8. Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de détection comprend un boîtier électronique (54) relié audit élément capteur (24) par un fil de connexion électrique (49) s'étendant dans ledit trou et monté sur ladite 10 seconde bague (18). 9. Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit élément codeur (23) comprend un ruban linéaire collé sur une surface cylindrique (25) de ladite première bague (2). 15 10. Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit élément codeur (23) comprend un ruban magnétisé, successivement en pôles (+) et en pôles (-).