Brevet FR3047051A1 — publié le 20170728

- 1 - Procédé et dispositif d'assemblage d'un capteur de température DESCRIPTION Domaine technique de l'invention La présente invention concerne un procédé et un dispositif destinés à installer un moyen à capteur, 10 notamment un capteur de température. La présente invention décrit une application particulière d'un capteur de température, sans qu'elle soit limitée à ce dernier. Ladite demande concerne le 15 secteur du transport ferroviaire et plus particulièrement, la lecture et la surveillance associée de la température au voisinage d'un roulement à rouleaux d'un essieu d'un véhicule ferroviaire. 20 Bien qu'elle soit particulièrement appropriée une utilisation dans le domaine ferroviaire, la présente invention peut néanmoins être appliquée à tout autre secteur technique apparenté comme, par exemple (sans aucune limitation), le secteur industriel ou le 25 secteur du tout-terrain. Dans toutes les applications mentionnées, l'invention peut être utilisée à la fois 3047051 - 2 - si la bague interne du roulement est rotative alors que la bague externe du roulement est fixe, ou inversement. De plus, l'invention peut être utilisée pour tout type d'éléments de roulement connus (billes, rouleaux, 5 rouleaux coniques, etc.). Art antérieur Il est bien connu, notamment dans le secteur des véhicules ferroviaires, que les roulements à rouleaux destinés aux essieux des véhicules ferroviaires sont soumis à de fortes contraintes. Plus particulièrement, les roulements utilisés sur les essieux ferroviaires se présentent généralement par paires et sont interposés entre la suspension et la roue du véhicule. Le roulement prend appui dans un logement, ou une "boîte d'essieu", et la contrainte transmise par la suspension crée une augmentation significative de la température pendant le fonctionnement. Cette température doit être surveillée en permanence, étant donné que la mesure d'une température excessive indique un défaut de fonctionnement du système. Plus précisément, trois seuils d'alarme sont utilisés: un premier seuil d'alarme est atteint lorsqu'une 25 valeur de température absolue prédéterminée est dépassée, 3047051 - 3 - un deuxième seuil d'alarme est atteint lorsque la différence entre la température du roulement et la température de l'environnement externe dépasse une autre valeur prédéterminée, 5 et enfin, un troisième seuil d'alarme est atteint lorsqu'une différence de température prédéterminée entre les deux roulements d'un même essieu ferroviaire est dépassée. 10 Cette exigence révèle un besoin bien défini de surveiller en continu la température des roulements afin de déterminer la température en un point proche de la zone de chaque roulement soumise aux plus fortes contraintes. 15 La température est surveillée à l'aide d'un capteur de température pour chaque roulement, lequel capteur est électriquement connecté à une unité de commande utilisant les valeurs de température lues par 20 les capteurs pour gérer l'activation des alarmes liées aux seuils de température précités lorsqu'ils sont dépassés. Le capteur de température est pourvu d'un élément 25 sensible à la température inséré dans le boîtier contenant le roulement et lit la température dudit 3047051 - 4 - boîtier à proximité du point du roulement qui est soumis à la contrainte la plus forte. Il est nécessaire que le capteur soit fixé de 5 manière stable au boîtier, que son câble électrique ne tourne pas pendant l'assemblage et qu'il soit fermé hermétiquement de manière appropriée. Le fait de ne pas respecter ces conditions produit un effet défavorable évident sur la transmission de signaux de température. 10 Le fait de respecter ces exigences complique l'assemblage du capteur de température, car cela exige de respecter des tolérances très précises et, dans tous les cas, un processus d'assemblage assez long et 15 fastidieux. Il existe notamment deux solutions connues pour garantir que le capteur de température soit en contact stable avec la surface dont la mesure de température doit être effectuée. 20 Une première solution consiste à munir le capteur d'une protubérance ayant un diamètre, et plus particulièrement une longueur bien précise, et à munir le boîtier d'un orifice de dimension tout aussi précise, de manière à garantir un bon raccordement avec la protubérance du capteur. Le capteur peut être fixé au boîtier au moyen d'une bride appropriée et de vis de 3047051 - 5 - fixation. Cela signifie que le boîtier est conçu pour comporter au moins trois orifices dont l'un présente une grande précision. 5 Pour éviter ces tolérances d'usinage contraignantes, une deuxième solution connue consiste à visser le capteur dans l'orifice ménagé dans le boîtier. Les deux composants peuvent ainsi être dotés d'un filetage sans tolérance restrictive. Cependant, 10 l'inconvénient de cette solution est que le câble du capteur ne peut pas être assemblé sur ce dernier, ou intégré au capteur, et qu'il ne doit être connecté au capteur qu'après l'opération d'assemblage afin d'éviter que le câble ne tourne pendant l'assemblage. Cela exige 15 l'utilisation de connecteurs électriques supplémentaires pour un raccordement ultérieur du câble au capteur de température. Résumé de l'invention 20 L'un des objets de la présente invention est de fournir un procédé d'assemblage d'un moyen à capteur sur un boîtier, notamment d'un capteur de température sur une boîte d'essieu d'un essieu de train, qui permette de remédier de manière simple et peu onéreuse 25 aux problèmes techniques décrits ci-dessus. 3047051 - 6 - L'invention concerne un procédé d'assemblage d'un moyen à capteur sur un boîtier de l'invention dans lequel : - le moyen à capteur est muni d'un corps ayant une 5 protubérance, et d'un câble électrique de connexion connecté de façon permanente au corps ; et - le boîtier est muni d'un trou aveugle configuré pour que la protubérance du moyen à capteur s'engage dans celui-ci. 10 Conformément l'invention, le procédé d'assemblage du moyen à capteur sur le boîtier comprend les étapes suivantes qui consistent à : a) insérer la protubérance dans le trou aveugle du 15 boîtier en amenant une paroi d'extrémité de la protubérance en contact avec une paroi inférieure du trou aveugle, b) visser jusqu'à une première valeur de couple de serrage une douille d'un dispositif d'assemblage du 20 moyen à capteur sur le boîtier, la douille présentant un filetage externe s'engageant sur un filetage interne du trou aveugle du boîtier et un filetage interne dans lequel s'engage un filetage externe de la protubérance du moyen à capteur, tous les filetages présentant le 25 même pas, et 3047051 - 7 - c) visser un moyen de serrage du dispositif de montage jusqu'à une deuxième valeur de couple de serrage. 5 Par l'exécution des étapes du procédé conforme à l'invention, des moyens à capteurs dont le câble électrique est déjà connecté sont utilisés. Les moyens à capteur peuvent être vissés dans le boîtier sans que des tolérances d'usinage excessivement contraignantes 10 ne soient nécessaires et sans faire tourner le câble électrique pendant l'assemblage. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux du procédé d'assemblage, la douille (31) 15 n'est pas vissée dans le filetage interne (23) du boîtier (20) lors de l'étape a). Selon un autre mode de réalisation du procédé d'assemblage, le contact entre la paroi d'extrémité 20 (14) de la protubérance (12) et la paroi inférieure (22) du trou aveugle (21), à la fin de l'étape b), est assuré par serrage du moyen à capteur (10) au moyen d'une tête hexagonale (16) du corps (11) du moyen à capteur (10). 25 3047051 - 8 - Selon un autre aspect, l'invention concerne également un dispositif d'assemblage destiné à être utilisé dans le procédé d'assemblage d'un moyen capteur sur un boîtier tel que décrit ci-dessus, le 5 dispositif d'assemblage comprenant : une douille présentant un filetage externe s'engageant sur un filetage interne d'un trou aveugle du boîtier et un filetage interne dans lequel s'engage un filetage externe d'une protubérance du moyen 10 capteur (10), dans lequel tous les filetages présentent le même pas, et - un moyen de serrage. Selon un mode de réalisation du dispositif 15 d'assemblage, ledit pas des filetages est exactement égal à 1,5 mm. Il est également avantageux que ledit moyen de serrage est un écrou hexagonal. 20 Selon un autre aspect, l'invention concerne également un moyen à capteur comprenant un corps, présentant une protubérance et un câble électrique de connexion connecté de manière permanente au corps, 25 approprié pour le procédé d'assemblage sur un boîtier conforme à l'invention. 3047051 - 9 - Avantageusement, le moyen à capteur est un capteur de température destiné à des applications sur des roulements à rouleaux d'essieux de véhicules 5 ferroviaires. Brève description des dessins Certains modes de réalisation préférés non limitatifs de l'invention sont décrits ci-après en 10 référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une coupe transversale axiale partielle représentant le capteur de température, le boîtier, et le dispositif d'assemblage destiné au 15 capteur de température au cours d'une première phase du procédé d'assemblage du capteur de température sur le boîtier, conformément à un mode de réalisation préféré de l'invention, 20 la figure 2 représente la même section transversale axiale partielle que celle de la figure 1, illustrant une deuxième phase du procédé d'assemblage, - les figures 3a et 3b représentent une phase 25 ultérieure possible du procédé d'assemblage à partir des figures précédentes, 3047051 - 10 - - la figure 4 représente une phase finale du même procédé d'assemblage. 5 Description détaillée Le procédé d'assemblage d'un moyen à capteur 10 sur un boîtier 20 est décrit ci-après en référence aux figures, et plus particulièrement à la figure 1. 10 Il est préférable que le moyen à capteur 10 soit un capteur de température destiné à être utilisé sur le roulement à rouleaux des essieux sur des véhicules ferroviaires. Le capteur de température est utilisé pour surveiller la température à proximité de la zone 15 du roulement qui est soumise à la contrainte la plus forte, en transmettant les données lues à une unité de commande (d'un type connu, qui n'est donc pas représentée sur les figures annexées). L'unité de commande gère ces données et active les alarmes 20 appropriées si la température lue est supérieure certains seuils, comme décrit dans l'introduction de la présente description. Cependant, il n'est pas nécessaire que le moyen à capteur soit un capteur de température, celui-ci pouvant également être utilisé 25 pour d'autres applications dans le domaine ferroviaire. 3047051 Les moyens à capteurs 10 sont munis d'un corps 11 ayant une protubérance 11 qui contient l'élément sensible à la température. La protubérance 12 comporte un filetage externe 13 utilisé pour l'assemblage (comme 5 décrit ci-après) et une paroi d'extrémité 14 conçue pour venir au contact de la surface du boîtier pour lequel la température doit être mesurée. Les moyens à capteurs 10 comportent également un 10 câble électrique 15 destiné à une connexion à l'unité de commande. Le câble électrique 15 est connecté de manière stable au corps 11 pour éviter la nécessité d'utiliser des connecteurs électriques supplémentaires entre le capteur et le câble, garantissant ainsi la 15 continuité du signal électrique. Le boîtier 20, représenté schématiquement sur les figures comme présentant une forme prismatique mais pouvant bien sûr présenter une forme quelconque, est de 20 préférence la boîte à essieu précitée, ou le boîtier contenant le roulement de l'essieu ferroviaire. Le boîtier est muni d'un trou aveugle 21 dont la forme permet à la protubérance 12 des moyens à capteurs 10 de s'y engager. En particulier, le trou aveugle 21 25 présente un filetage interne 23 utilisé pour l'assemblage (comme décrit ci-après) et une paroi 3047051 - 12 - inférieure 22 qui vient au contact de l'élément détecteur du capteur ou de la paroi d'extrémité 14 de ce dernier. 5 La figure 1 représente également le dispositif d'assemblage 30 permettant la mise en oeuvre du procédé d'assemblage de la présente invention. Le dispositif est principalement formé d'une douille 31 et d'un moyen de serrage 34, tel qu'un écrou de serrage hexagonal 10 classique. La douille 31 est une douille filetée creuse qui est coaxiale avec le capteur de température (ou avec les moyens à capteurs 10 génériques). La douille présente un filetage externe 32 qui s'engage sur le filetage interne 23 du trou aveugle 21 dans le boîtier 15 20 et un filetage interne 33 dans lequel s'engage le filetage externe 13 de la protubérance 12 des moyens à capteurs 10. Une caractéristique fondamentale du dispositif est 20 que le filetage externe 32 et le filetage interne 33 de la douille 31 présentent le même pas. Par conséquent, le filetage externe 13 de la protubérance du capteur et le filetage interne 23 du trou aveugle 21 ménagé dans le boîtier 20 présentent également le même pas. En 25 d'autres termes, les filetages 13, 23, 32, 33 présentent tous le même pas. Il est préférable que le 3047051 - 13 - pas commun des filetages puisse être la valeur standard classique de 1,5 mm. La douille 31 comporte donc deux filetages coaxiaux, le filetage externe étant utilisé pour fixer de manière stable la douille au boîtier et 5 le filetage interne étant utilisé pour maintenir les moyens à capteurs à la bonne position. Comme cela a été mis en évidence, le fait que les deux filetages de la douille présentent le même pas permet à la protubérance 12 des moyens à capteurs d'être maintenue à la bonne 10 position axiale lorsque la douille est vissée dans le boîtier, sans faire tourner celui-ci et par conséquent, sans mettre en rotation le câble électrique 15 utilisé pour la connexion à l'unité de commande. 15 Le procédé d'assemblage de moyens à capteurs est décrit ci-après en référence aux figures 1 à 4, et plus particulièrement comme indiqué ci-après: - La figure 1 représente une première phase (a) 20 lors de laquelle le moyen à capteur est assemblé sur le boîtier, faisant intervenir l'insertion (pouvant être manuelle) de la protubérance 12 dans l'orifice 21 ménagé dans le boîtier 20, en amenant la paroi d'extrémité 14 de la protubérance 12 au contact de la 25 paroi inférieure 22 du trou aveugle 21. Lors de cette phase du procédé, la douille 31 est maintenue statique, 3047051 - 14 - c'est-à-dire qu'elle n'est pas vissée dans le filetage interne 23 du boîtier 20. - La figure 2 représente la phase suivante (b) du procédé, qui consiste à visser la douille 31 sur le 5 boîtier 20 jusqu'à une première valeur de couple de serrage, c'est-à-dire en amenant une paroi d'extrémité 35 de la douille 31 au contact d'une paroi d'extrémité 24 du boîtier 20. Le fait que le filetage externe 32 et le filetage interne 33 de la douille présentent le même 10 pas permet de faire en sorte que les moyens à capteurs 10 soient maintenus à la bonne position axiale sans rotation, et par conséquent sans mise en rotation du câble électrique 15 utilisé pour la connexion à l'unité de commande. 15 - De préférence, à la fin de cette phase, la paroi d'extrémité 14 de la protubérance 12 est amenée au contact de la paroi inférieure 22 du trou aveugle 21 par une légère rotation des moyens à capteurs 10 l'aide d'une tête hexagonale 16 du corps 11, comme 20 illustré sur les figures 3a et 3b. Enfin, la dernière phase (c) du procédé d'assemblage représenté sur la figure 4 consiste serrer des moyens de serrage 34, tels que l'écrou hexagonal du dispositif d'assemblage 30, jusqu'à une 25 deuxième valeur de couple de serrage, en amenant celui-ci au contact de la douille 31. 3047051 - 15 - Les avantages du procédé d'assemblage décrit ci-dessus et du dispositif associé apparaissent clairement. En premier lieu, le présent procédé évite 5 la nécessité d'un usinage quelconque des composants (moyens à capteurs et boîtier) exigeant des tolérances de précision. De plus, le capteur peut être assemblé avec le câble électrique en vue d'une connexion l'unité de commande déjà fixée. En effet, l'utilisation 10 de la douille comportant des filetages interne et externe présentant le même pas permet de serrer le capteur sur le boîtier sans provoquer de rotation microscopique quelconque de celui-ci. Les micro-rotations potentielles du capteur ne posent aucun 15 problème en ce qui concerne le câble électrique et peuvent être corrigées ultérieurement en agissant sur l'hexagone du corps du capteur. Enfin, le procédé d'assemblage est simple et sa mise en oeuvre est rapide, et nécessite un dispositif d'assemblage qui est 20 également simple à réaliser. Enfin, le procédé est également avantageux d'un point de vue économique. En plus des modes de réalisation décrits ci-dessus, de nombreuses autres variantes de l'invention 25 sont envisageables. Lesdits modes de réalisation sont proposés à titre non limitatif d'exemple de 3047051 - 16 - l'invention, de ses applications ou de ses configurations possibles. En effet, bien que la description présentée ci-dessus permette à l'homme du métier de mettre en oeuvre la présente invention du 5 moins conformément à un exemple de configuration de cette dernière, de nombreuses variantes des composants décrits pourraient être utilisées sans que l'on s'écarte du cadre de l'invention tel qu'il est décrit dans les revendications annexées interprétées 10 littéralement et/ou en conformité avec leurs équivalents légaux. REVENDICATIONS1. Procédé d'assemblage d'un moyen à capteur (10) sur un boîtier (20), dans lequel - le moyen à capteur (10) est muni d'un corps (11) ayant une protubérance (12), et d'un câble électrique de connexion (15) connecté de façon permanente au corps (11) ; - le boîtier (20) est muni d'un trou aveugle (21) 10 configuré pour que la protubérance (18) du moyen capteur (10) s'engage dans celui-ci, le procédé d'assemblage étant caractérisé par les étapes consistant à : a) insérer la protubérance (12) dans le trou 15 aveugle (21) du boîtier (20) en amenant une paroi d'extrémité (14) de la protubérance (12) en contact avec une paroi inférieure (22) du trou aveugle (21), b) visser jusqu'à une première valeur de couple de serrage une douille (31) d'un dispositif d'assemblage 20 (30) du moyen à capteur (10) sur le boîtier (20), la douille (31) présentant un filetage externe (32) s'engageant sur un filetage interne (23) du trou aveugle (21) du boîtier (20) et un filetage interne (33) dans lequel s'engage un filetage externe (13) de 25 la protubérance (12) du moyen à capteur (10), tous les filetages (13, 23, 32, 33) présentant le même pas, 3047051 - 18 - c) visser un moyen de serrage (34) du dispositif de montage (30) jusqu'à une deuxième valeur de couple de serrage. 5 2. Procédé d'assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lors de l'étape a), la douille (31) n'est pas vissée dans le filetage interne (23) du boîtier (20). 3. Procédé d'assemblage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'à la fin de l'étape b), le contact entre la paroi d'extrémité (14) de la protubérance (12) et la paroi inférieure (22) du trou aveugle (21) est assuré par serrage du moyen à capteur (10) au moyen d'une tête hexagonale (16) du corps (11) du moyen à capteur (10). 4. Dispositif d'assemblage (30) destiné à être utilisé dans un procédé d'assemblage d'un moyen capteur (10) sur un boîtier (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, le dispositif d'assemblage comprenant : - une douille (31) présentant un filetage externe (32) s'engageant sur un filetage interne (23) d'un trou 25 aveugle (21) du boîtier (20) et un filetage interne (33) dans lequel s'engage un filetage externe (13) 3047051 - 19 - d'une protubérance (12) du moyen à capteur (10), dans lequel tous les filetages (13, 23, 32, 33) présentent le même pas, - un moyen de serrage (34). 5 5. Dispositif d'assemblage (30) selon la revendication 4, dans lequel ledit pas des filetages (13, 23, 32, 33) est exactement égal à 1,5 mm. 10 6. Dispositif d'assemblage (30) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel ledit moyen de serrage (34) est un écrou hexagonal. 7. Moyen à capteur (10) comprenant un corps 15 (11), présentant une protubérance (12) et un câble électrique de connexion (15) connecté de manière permanente au corps (11), approprié pour un procédé d'assemblage sur un boîtier (20), le procédé d'assemblage étant conforme à l'une quelconque des 20 revendications 1 à 3. 8. Moyen à capteur (10) selon la revendication 7, qui est un capteur de température destiné à des applications sur des roulements à rouleaux d'essieux de 25 véhicules ferroviaires.