Brevet FR3035460A1 — publié le 20161028

Palier équipé d'un dispositif de détection de déplacement en translation 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. Sous l'effet des fortes charges, les parties des paliers, qui coopèrent pour transmettre les charges, notamment les pistes de roulement des éléments roulants, s'usent. Cette usure engendre des déplacements des bagues l'une par rapport à l'autre et en conséquence des déplacements relatifs des châssis ou pièces reliés aux bagues. De tels déplacements nuisent au bon fonctionnement des paliers, avec le risque que les bagues des paliers entrent en contact et que les châssis ou pièces portant ces bagues se heurtent. Par ailleurs, il est courant de procéder au changement des paliers lorsqu'ils sont usés. De telles interventions sont onéreuses, notamment du fait du temps nécessaire d'immobilisation des machines ou des installations. Il est donc souhaitable que de tels changements n'interviennent ni trop tôt ni trop tard. L'un des objectifs de la présente invention est de résoudre les difficultés ci-dessus. Il est proposé un palier qui comprend au moins une bague intérieure et une bague extérieure, aptes à tourner concentriquement l'une par rapport à l'autre. Ce palier est équipé d'au moins un dispositif embarqué de détection de déplacement en translation desdites bagues l'une par rapport à l'autre, ce dispositif de détection comprenant un élément 3035460 2 codeur linéaire monté sur l'une desdites bagues, ainsi qu'un élément capteur monté sur l'autre bague en vis-à-vis de l'élément codeur. Ledit élément codeur peut comprendre une portion de bande magnétisée présentant une piste codée axialement, successivement en 5 pôle (+) et en pole (-). Ladite portion de bande peut être insérée dans un support étanche fixé sur la bague correspondante. Ledit support peut être inséré dans un évidement de la bague correspondante. 10 Le support peut comprendre un cadre recouvert d'un film. Lesdits moyens de détection peuvent comprendre un boîtier électronique relié audit élément capteur embarqué sur la bague correspondante. Ledit boîtier électronique peut comprendre un afficheur. 15 Ledit élément capteur peut être installé dans un trou radial de la bague correspondante. Ledit élément capteur peut être monté réglable radialement dans ledit trou radial. Ledit boîtier électronique peut être inséré dans un évidement 20 aménagé dans la bague qui le porte, à l'opposé dudit élément codeur, dans lequel débouche ledit trou radial. 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 demi-vue en coupe axiale d'un 25 palier à roulement équipé d'un dispositif de détection de déplacement en translation ; - la figure 2 représente une coupe axiale agrandie du dispositif de détection de la figure 1 ; et - la figure 3 représente une vue éclatée en perspective du 30 dispositif de détection ci-dessus. Comme illustré sur la figure 1, un palier à roulement 1 comprend une bague intérieure 2 et une bague extérieure 3, disposées concentriquement selon un axe de rotation (non représenté) qui va être considéré à titre d'exemple comme étant dans une position verticale. 3035460 3 Les bagues 2 et 3 sont destinées à être fixées sur des châssis (non représentés) afin de permettre une rotation de l'un par rapport à l'autre et transmettre des charges entre eux. Pour supporter les charges radiales, le palier à roulement 1 5 comprend, par exemple, une rangée 4 d'éléments roulants 5, tels que des billes, roulant sur les pistes annulaires 6 et 7 aménagées respectivement sous la forme de rainures dans des faces cylindriques en vis-à-vis 8 et 9 de la bague intérieure 2 et de la bague extérieure 3. Pour supporter les charges axiales, le palier à roulement 1 10 comprend, par exemple, une rangée 10 d'éléments roulants 11, tels que des rouleaux, roulant sur des pistes annulaires radiales en vis-à-vis 12 et 13 respectivement de la bague intérieure 2 et de la bague extérieure 3. La piste radiale 12 de la bague intérieure 2 est située axialement vers l'extérieur du roulement, de telle sorte que des forces du haut 15 vers le bas exercées sur la bague intérieure 2 sont reprises par la bague extérieure 3 via la rangée 10 d'éléments roulants 11. L'espace annulaire entre les bagues 2 et 3, dans lequel se déplacent les rangées 4 et 10 d'éléments roulants 5 et 11, est rendu étanche grâce à des joints annulaires d'étanchéité 14 et 15 prévus dans 20 les zones annulaires d'extrémité de cet espace annulaire, le joint d'étanchéité 14 étant du côté et à distance de la rangée 4 d'éléments roulants 5 et le joint d'étanchéité 15 étant du côté et à distance de la rangée 10 d'éléments roulants 11. Le palier à roulement 1 est équipé d'un dispositif embarqué 16 25 de détection de déplacement en translation axiale des bagues 2 et 3 l'une par rapport à l'autre. Selon l'exemple représenté, ce dispositif de détection 14 est apte à détecter des déplacements axiaux des bagues 2 et 3 l'une par rapport à l'autre, c'est-à-dire dans la direction de l'axe de rotation du palier 1. 30 Le dispositif de détection 16 comprend un élément codeur linéaire 17 qui est porté par la bague extérieure 3 et un élément capteur 18 qui est porté par la bague intérieure 2 et placé à distance et en regard de l'élément codeur 15 et qui est sensible à l'élément codeur 17. 3035460 4 L'élément codeur 17 est placé dans l'espace annulaire entre les bagues 2 et 3, dans lequel se déplacent les rangées 4 et 10 d'éléments roulants 5 et 11, et l'élément capteur 18 débouche dans cet espace annulaire. 5 Comme illustré plus précisément sur les figures 2 et 3, l'élément codeur 17 comprend une portion linéaire de bande 19 qui est fixée à plat, par exemple par l'intermédiaire d'une couche de colle, contre le fond d'un évidement axial 20 aménagé dans la surface cylindrique intérieure 9 de la bague extérieure 3, dans une zone située 10 entre la rangée 4 d'éléments roulants 5 et le joint d'étanchéité 14. La portion linéaire de bande 19 est entourée par un cadre 21 en appui sur le fond de l'évidement axial 20. Ce cadre 21 est recouvert d'un film 22, qui recouvre également la portion linéaire de bande 19. Le cadre 21 et le film 22 sont traversés par des vis de fixation 23, par 15 exemple à têtes encastrées, vissées dans la bague extérieure 3. Ainsi, la portion linéaire de bande 19 est installée dans une cavité étanche. Selon une variante de réalisation, la portion linéaire de bande 19 pourrait être collée contre le fond d'une cavité aménagée dans un 20 support plat recouvert d'un film, cet ensemble étant monté à plat sur le méplat axial 20 par des vis. La portion linéaire de bande 17 constituant l'élément codeur 17 est magnétisée et comporte une piste à codage incrémental axial, codée axialement successivement en pôles (+) et en pôles (-). 25 L'élément capteur 18 se présente sous la forme d'un cylindre 24 qui est vissé dans une douille 25, cette dernière étant vissée dans un trou radial traversant 26 de la bague intérieure 2 et présentant un épaulement annulaire 27 en appui contre un épaulement annulaire 28 constituant le fond d'un lamage 29 aménagé dans le trou radial 30 traversant 26 depuis la paroi cylindrique extérieure 8 de la bague intérieure 2. Le trou radial traversant 26 débouche dans l'espace annulaire entre les bagues 2 et 3, dans lequel se déplacent les rangées 4 et 10 d'éléments roulants 5 et 11, au travers de la face cylindrique 8 de la bague intérieure 2. 3035460 5 De façon à maintenir le cylindre 24 dans une position radiale souhaitée de réglage, dans laquelle son extrémité 24a est à une distance prédéterminée de l'élément codeur 17, ce cylindre 24 est muni, dans le lamage 29, d'un écrou 30 en appui sur la douille 25 et un 5 contre-écrou 31 en appui sur l'écrou 30. Comme illustré sur les figures 1 et 3, le dispositif de détection 14 comprend en outre un boîtier électronique 32 qui est monté sur la bague intérieure 2. Plus précisément, la bague intérieure 2 présente un évidement 33 aménagé dans la surface cylindrique intérieure 34 de la 10 bague intérieure 2 et dans lequel débouche le trou radial 26. Le boîtier électronique 32 est encastré de façon étanche dans une ouverture 35a d'un support intermédiaire 35 qui est encastré de façon étanche dans l'évidement 33 et fixé à la bague intérieure 2 par des vis 36. Le boîtier électronique 32 est relié à l'élément capteur 18 par 15 l'intermédiaire de fils de connexion électrique 38 s'étendant à l'intérieur de l'évidement 33, au-dessous et/ ou au travers du support 35 et/ou au-dessous du boîtier électronique 32. Le boîtier électronique 32 contient un circuit électronique (non représenté) et une pile d'alimentation électrique (non représentée), ce 20 circuit électronique étant apte à analyser les signaux issus de l'élément capteur 18 et à délivrer une valeur sur l'afficheur 37. Lors de la rotation des bagues 2 et 3 l'une par rapport à l'autre, les chemins de roulements précités sur lesquels roulent les éléments roulants 5 et 11 des rangées 4 et 10 s'usent. Il se produit en 25 conséquence un déplacement selon l'axe de rotation, vers le bas, de la bague intérieure 2 par rapport à la bague extérieure 3 et, en conséquence, un déplacement en translation vers le bas de l'élément capteur 18 par rapport à l'élément codeur 17. L'élément codeur 18 délivre au boîtier électronique 32 des 30 signaux électriques correspondant aux codes de la piste à codage incrémental axial de la portion linéaire de bande 19 de l'élément codeur 17. Le circuit électronique du boîtier électronique 32 calcule la valeur du déplacement en translation correspondant ou de la position 3035460 6 verticale correspondante, à partir d'une position verticale d'origine de la bague intérieure 2 par rapport à la bague extérieure 3, et délivre cette valeur à l'afficheur 37, de telle sorte qu'un utilisateur puisse lire cette valeur et être informé de l'usure du palier 1. 5 Lorsque la valeur affichée atteint un seuil prédéterminé, l'utilisateur, qui relève cette valeur, est alors informé de ce que le palier 1 a atteint une usure prédéterminée telle qu'il convient de procéder à une intervention de changement de ce palier 1. Selon une variante de réalisation, ce seuil prédéterminé d'usure 10 du palier 1 peut être programmé dans le circuit électronique du boîtier électronique 32, de façon que ce dernier délivre un signal particulier lumineux ou sonore lorsque ce seuil d'usure est atteint, par exemple par l'allumage d'une diode spécifique ou un clignotement de la valeur affichée. 15 Selon une variante de réalisation, la valeur de l'usure du palier 1 peut être transmise à un afficheur déporté, par exemple par voie filaire ou par télétransmission, le circuit électronique du boîtier électronique 32 comprenant un émetteur radio à cet effet. Dans la description ci-dessus, le palier à roulement comprend 20 deux 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 exemple un palier lisse ou une rotule. 25 REVENDICATIONS1. Palier comprenant au moins une bague intérieure (2) et une bague extérieure (3), 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 (16) de détection de déplacement en translation desdites bagues l'une par rapport à l'autre, ce dispositif de détection comprenant un élément codeur linéaire (17) monté sur l'une desdites bagues, ainsi qu'un élément capteur (18) monté sur l'autre bague en vis-à-vis de l'élément codeur. 2. Palier selon la revendication 1, dans lequel ledit élément codeur (17) comprend une portion de bande magnétisée (19) présentant une piste codée axialement, successivement en pôles (+) et en pôles (- ). 3. Palier selon la revendication 2, dans lequel ladite portion de bande (19) est insérée dans un support étanche (21, 22) fixé sur la bague correspondante. 4. Palier selon la revendication 3, dans lequel ledit support (21, 22) est inséré dans un évidement (20) de la bague correspondante. 5. Palier selon l'une des revendications 3 et 4, dans lequel le support comprend un cadre recouvert (21) d'un film (22). 6. Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif embarqué comprend un boîtier électronique (32) relié audit élément capteur (18) embarqué sur la bague correspondante. 7. Palier selon la revendication 6, dans lequel ledit boîtier électronique (32) comprend un afficheur (37). 8. Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit élément capteur (18) est installé dans un trou radial (26) de la bague correspondante. 9. Palier selon la revendication 8, dans lequel ledit élément capteur (18) est monté réglable radialement dans ledit trou radial (26). 10. Palier selon l'une des revendications 8 et 9, dans lequel ledit boîtier électronique (32) est inséré dans un évidement (33) 3035460 8 aménagé dans cette bague, à l'opposé dudit élément codeur (17), dans lequel débouche ledit trou radial (26).