Brevet FR3040451A1 — publié le 20170303

Schweinfurt, 10.08.2016 2015P00132FR Description Arrangement de palier avec un corps de roulement à détecteur La présente invention concerne un arrangement de palier comprenant une bague intérieure et une bague extérieure entre lesquelles sont disposés des corps de roulement qui sont accueillis dans une cage de palier, au moins un corps de roulement étant réalisé sous la forme d'un corps de roulement à détecteur, ainsi qu'un corps de roulement à détecteur pour un arrangement de palier de ce type. Dans l'état de la technique, il est connu d'équiper les paliers à roulement de capteurs afin de mesurer les forces qui agissent sur le palier à roulement, par exemple les vitesses de rotation ou les températures. Les capteurs sont ici disposés dans un corps de roulement, par exemple, les capteurs pouvant en outre posséder des antennes afin de communiquer les données mesurées à un récepteur externe. Un inconvénient avec les arrangements de palier équipés d'un corps de roulement à détecteur connus de l'état de la technique réside cependant dans le fait qu'un entretien du corps de roulement à détecteur est très compliqué et, par conséquent, très coûteux. Pour pouvoir accéder au corps de roulement à détecteur, il faut généralement démonter l'ensemble du palier à roulement. Par conséquent, la présente invention a pour objet de réaliser un arrangement de palier qui permet un entretien simplifié et amélioré d'un corps de roulement à détecteur. 3040451 2 Cet objet est réalisé par un arrangement de palier selon la revendication 1, ainsi que par un corps de roulement à détecteur pour un arrangement de palier de ce type selon la revendication 11. Ci-après sera présenté un arrangement de palier muni d'une bague intérieure et d'une bague extérieure entre lesquelles sont disposés des corps de roulement qui sont accueillis dans une cage de palier. Au moins un corps de roulement est ici réalisé sous la forme d'un corps de roulement à détecteur. Des facteurs d'influence qui agissent sur le palier, comme par exemple les vitesses de rotation, les pressions ou les températures, peuvent être mesurés à l'aide du corps de roulement à détecteur et communiqués à un récepteur externe en vue de l'interprétation des données. Selon l'invention, en vue de parvenir à un entretien amélioré du corps de roulement à détecteur, une cage à axes est utilisée à la place de la cage à poches connue de l'état de la technique. Une cage de palier de ce type possède des éléments formant axe qui accueillent au moins partiellement les corps de roulement et l'au moins un corps de roulement à détecteur. La cage à axes permet, au besoin, d'accéder directement au corps de roulement à détecteur sans qu'il soit nécessaire de démonter complètement le palier à roulement. Pour accueillir les éléments formant axe, les corps de roulement possèdent généralement un orifice traversant axial central. Mais comme au moins un module détecteur, lequel sera amplement décrit ci-après, est disposé dans le corps de roulement à détecteur, l'élément formant axe ne peut pas tout simplement être logé par le biais de l'orifice traversant central connu de l'état de la technique dans le corps de roulement à détecteur. Par conséquent, un autre aspect de la présente invention concerne des configurations préférées de l'élément formant axe et/ou du module détecteur. Selon une forme de réalisation préférée, le corps de roulement à détecteur est ainsi réalisé sous la forme d'une douille avec un espace intérieur de douille. Au moins un module détecteur destiné à détecter au moins une grandeur du palier, par exemple la température, les vibrations, la dilatation, etc. est ainsi accueilli dans l'espace intérieur de douille. Selon un autre exemple de réalisation préféré, en vue de disposer l'au moins un module détecteur dans le corps de roulement à détecteur, l'élément formant axe peut être réalisé sous la forme de deux éléments de maintien espacés l'un de l'autre dans une zone d'un lo- 3040451 3 gement du corps de roulement. Les éléments de maintien viennent ici en prise dans des cavités configurées en conséquence du corps de roulement à détecteur. Les éléments de maintien sont avantageusement configurés de telle sorte qu'avec un corps de roulement à détecteur qui possède une douille, ils viennent en prise directement dans la douille et s'étendent dans une zone partielle le long d'un axe de rotation du corps de roulement à détecteur, de sorte qu'en étant espacés l'un de l'autre, ils forment entre eux un espace dans lequel peut être disposé l'au moins un module détecteur. L'au moins un élément de maintien peut ici également être réalisé d'un seul tenant avec un élément latéral de la cage de palier. En variante, au moins un élément de maintien peut bien évidemment aussi être réalisé sous la forme d'un élément séparé. Dans un autre exemple de réalisation préféré, l'élément formant axe est réalisé sous la forme d'un axe ininterrompu pour le corps de roulement à détecteur. L'axe ininterrompu offre l'avantage que le corps de roulement à détecteur, tout comme les autres corps de roulement, peut tout simplement être enfiché sur l'axe lors du montage sans que des fixations supplémentaires soient nécessaires. Le palier à roulement peut ainsi être fabriqué de manière simple. Pour relier l'élément formant axe à demeure à au moins un élément latéral de la cage de palier, l'élément formant axe du corps de roulement à détecteur, tout comme les éléments formant axe des autres corps de roulement, peut être attaché à la cage de palier au moyen d'au moins un élément de sécurité. En vue de pouvoir mettre à disposition un espace suffisant pour l'arrangement d'au moins un module détecteur dans le corps de roulement à détecteur même en présence d'un axe ininterrompu, l'axe est réalisé en forme d'haltère et possède un diamètre réduit dans une zone partielle dans l'espace intérieur de douille. Comme le montre un exemple réalisation supplémentaire, le module détecteur lui-même peut être disposé dans la douille de manière centrée par rapport à un axe de rotation du corps de roulement à détecteur. Le module détecteur s'étend ici avantageusement dans le sens radial sur la totalité de l'espace intérieur de la douille. En variante ou en complément, l'au moins un module détecteur peut être disposé dans l'espace intérieur de douille en périphérie d'un axe de rotation du corps de roulement à détecteur et espacé de celui-ci dans le sens radial. Cela permet notamment d'utiliser un élé- 3040451 4 ment formant axe ininterrompu pour la fixation du corps de roulement à détecteur à la cage de palier. En outre, plusieurs modules détecteurs peuvent également être disposés en périphérie de l'axe de rotation du corps de roulement à détecteur et espacé de celui-ci dans la douille, les modules détecteurs mesurant de préférence des paramètres différents du palier. De plus, il est également possible de configurer le module détecteur en forme d'anneau. Le ou les modules détecteurs peuvent être fixés à une enveloppe intérieure de la douille de manière amovible ou inamovible par fusion de matières et/ou par complémentarité de formes et/ou par force, de sorte qu'un simple remplacement de l'ensemble du système ou aussi d'un seul des modules détecteurs soit possible en cas de nécessité. Selon un autre exemple de réalisation, l'arrangement de palier possède au moins un élément de fourniture de courant et/ou au moins un élément de communication de données, de préférence sans fil, par exemple une antenne, et/ou au moins un amplificateur. L'au moins un élément de fourniture de courant et/ou l'au moins un élément de communication de données sont ici de préférence disposés sur l'au moins un module détecteur ou réalisés intégrés au module détecteur, alors que l'amplificateur est de préférence disposé sur la cage de palier et/ou sur l'une des bagues de palier. Les données de mesure peuvent être transmises sans fil, par exemple sous la forme d'ondes électromagnétiques, à un récepteur, notamment à une station d'interprétation, à l'aide de l'élément de communication de données, de préférence sans fil. Le récepteur est ici disposé de préférence en-dehors du palier à roulement. Pour permettre une communication exempte de perturbations des signaux au récepteur, la cage de palier peut comporter une ouverture de passage, par exemple dans l'un des éléments de maintien. Pour envoyer les données de mesure à un récepteur depuis une zone intérieure du palier même dans le cas des paliers de grande taille, ou pour communiquer avec des stations de mesure éloignées, il peut exister un amplificateur qui peut être disposé sur le corps de roulement à détecteur et/ou sur la cage de palier et/ou sur au moins l'une des bagues de palier. Il devient ainsi possible de disposer sur le corps de roulement à détecteur un élément de communication de données énergétiquement plus faible pour lequel il faut mettre à disposition moins d'énergie. 3040451 Selon un autre exemple de réalisation préféré, l'élément de fourniture de courant est réalisé sous la forme d'une batterie. En complément ou en variante, l'élément de fourniture de courant peut également être réalisé sous la forme d'un générateur à fonctionnement inductif, ce qui offre l'avantage que le courant est généré par le biais du mouvement de rotation inhérent au palier. De l'énergie peut ainsi être mise à disposition du module détecteur pendant toute la durée de vie du palier à roulements. Le générateur à fonctionnement inductif possède ici un rotor qui possède au moins une bobine et un stator qui possède au moins un aimant, le stator étant de préférence relié à la cage de palier ou à l'une des bagues de palier et le rotor de préférence au corps de roulement à détecteur. Un courant électrique peut ainsi être généré du fait du mouvement de rotation du corps de roulement à détecteur par rapport à la cage de palier ou à la bague de palier, lequel peut être mis à disposition dans le module détecteur par le biais de la bobine du rotor. Il est ici préférable que l'au moins une bobine et l'au moins un aimant soient orientés avec un petit espace entre eux afin de permettre une génération de courant particulièrement efficace. Selon un autre exemple de réalisation préféré, la cage de palier possède au moins un premier et un deuxième segment de cage de palier. Les deux segments de cage de palier peuvent ici être reliés l'un à l'autre par fusion de matières et/ou par force et/ou par complémentarité de formes et/ou ne pas être reliés. Si les segments de cage de palier sont reliés l'un à l'autre, ils peuvent alors absorber des charges plus élevées, par exemple, car ils agissent comme une unité fixe. Si, par contre, les segments de cage ne sont pas reliés, ils peuvent notamment être démontés et/ou remplacés plus facilement. La segmentation de la cage de palier offre l'avantage qu'il est possible de fabriquer des pièces détachées plus petites et que le montage aussi bien de la cage de palier que du palier à roulement est simplifié. En même temps, l'entretien du corps de roulement à détecteur est simplifié, car seule une intervention sur le segment de cage de palier équipé du corps de roulement à détecteur est requise en cas de besoin. Un corps de roulement à détecteur est de préférence monté par segment de cage de palier. Il est cependant également possible de monter plusieurs ou aucun corps de roulement à détecteur sur le segment de cage de palier. 3040451 6 Un autre aspect de l'invention concerne un corps de roulement à détecteur pour un arrangement de palier muni d'une cage à axes, lequel possède au moins l'une des caractéristiques décrites ci-dessus. D'autres avantages et formes de réalisation avantageuses sont indiqués dans les revendications secondaires, la description et les dessins. Une combinaison des caractéristiques présentées dans la description ainsi que dans les dessins est ici purement à titre d'exemple et il apparaîtra clairement à l'homme de l'art que les caractéristiques ne doivent pas obligatoirement être présentes dans la combinaison indiquée, mais qu'elles peuvent également être présentes individuellement ou combinées entre elles différemment sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. Le principe de l'invention sera décrit plus en détail ci-après à l'aide des exemples de réalisation représentés dans les dessins. Les exemples de réalisation sont ici indiqués uniquement à titre d'exemple et ne doivent pas fixer le cadre de l'invention. Cela s'applique notamment aux caractéristiques présentées combinées, lesquelles peuvent également être réalisées en tant que caractéristiques autonomes dans le cadre de la présente invention. Le domaine de protection de l'invention est défini exclusivement par les revendications jointes. Le dessin illustre : Figure 1 : une illustration schématique d'une coupe longitudinale à travers un premier exemple de réalisation de l'arrangement de palier selon l'invention ; Figure 2 : une illustration schématique d'une coupe longitudinale à travers un deuxième exemple de réalisation de l'arrangement de palier selon l'invention ; et Figure 3 : une illustration schématique d'une coupe longitudinale à travers un troisième exemple de réalisation de l'arrangement de palier selon l'invention. Dans ce qui suit, les éléments identiques ou fonctionnellement identiques seront identifiés par les mêmes caractères de référence. Les figures 1 à 3 représentent respectivement une illustration schématique d'une coupe longitudinale à travers un arrangement de palier 1 d'un palier à roulement équipé d'un corps de roulement à détecteur 2, lequel est disposé dans une cage de palier 4. Comme ha- 3040451 7 bituellement, la cage de palier 4 est disposée entre une bague intérieure de palier et une bague extérieure de palier (non illustrée) et conçue pour espacer et guider les corps de roulement. Les forces qui agissent sur le palier à roulement, comme par exemple les vitesses de rotation, les températures ou les pressions, peuvent ici être mesurées à l'aide du corps de roulement à détecteur 2 et communiquées à un récepteur externe (non illustré). De plus les figures 1 à 3 montrent que la cage de palier 4 est réalisée sous la forme d'une cage à axes et possède des éléments formant axe qui sont accueillis par un orifice central formé dans les corps de roulement. Mais comme le corps de roulement à détecteur 2 possède au moins un module détecteur 8 qui est conçu pour détecter l'au moins une grandeur de palier, il n'est pas possible d'utiliser un élément formant axe classique. Pour pouvoir tout de même profiter de l'avantage d'une cage à axes, la cage à axes possède dans la zone du corps de roulement à détecteur 2 un élément formant axe 6 qui est spécialement conçu en fonction du support du corps de roulement à détecteur 2. Les figures 1 et 2 représentent ici une première configuration, alors que la Figure 3 indique une deuxième configuration possible de l'élément formant axe 6 et du corps de roulement à détecteur 2. Dans les deux configurations, le corps de roulement à détecteur 2 possède cependant une douille 10 pourvue d'un espace intérieur de douille 12, l'espace intérieur de douille 12 étant conçu pour accueillir au moins un module détecteur 8 qui est fixé sur une enveloppe intérieure 26 de la douille 10. Avec les configurations spéciales des figures 1 et 2, l'élément formant axe 6 est réalisé sous la forme de deux éléments de maintien 14, 16 espacés l'un de l'autre. Les éléments de maintien 14, 16 viennent ici en prise dans l'espace intérieur de douille 12 du corps de roulement à détecteur 2. Les deux éléments de maintien 14, 16 s'étendent ici dans une zone partielle 18, 20 le long d'un axe de rotation D du corps de roulement à détecteur 2, mais ils sont toutefois espacés de manière à former entre eux un espace 22 pour la disposition du module détecteur 8. Les éléments de maintien 14, 16 eux-mêmes sont réalisés d'un seul tenant avec la cage de palier 4, mais ils peuvent cependant aussi être réalisés sous la forme d'éléments à monter séparément. En variante, comme illustré dans la Figure 3, l'élément formant axe 6 peut également être formé sous la forme d'un axe ininterrompu qui possède un diamètre réduit dB dans une zone partielle 24. Des éléments de sécurité 23, 25 par le biais desquels l'élément formant 3040451 8 axe 6 est attaché à la cage de palier 4 sont en outre présents pour une fixation de l'élément formant axe 6. Bien évidemment, une configuration au moins partiellement intégrale avec la cage de palier 4 est là aussi possible. Comme représenté dans les figures 1 et 2, le module détecteur 8 peut à son tour s'étendre de manière centrée par rapport à l'axe de rotation D sur la totalité de l'espace intérieur de douille 12. En variante ou en complément, il est également possible de disposer le module détecteur 8 comme illustré dans la Figure 3, en périphérie de l'axe de rotation D du corps de roulement à détecteur 2 et espacé de celui-ci dans le sens radial. Plusieurs modules détecteurs 8 peuvent ici également être disposés en périphérie dans la douille 10. En variante, il est également possible de configurer le module détecteur 8 en forme d'anneau. Comme également illustré dans les figures 1 à 3, au moins un élément de fourniture de courant 28 sous la forme d'un générateur comprenant un rotor 30 possédant une bobine et comprenant un stator 32 possédant un aimant est formé sur le corps de roulement à détecteur 2. Comme illustré dans les figures 1 à 3, le rotor 30 est ici relié au corps de roulement à détecteur 2, alors que le stator 32 est attaché à la cage de palier 4. Un courant électrique peut ainsi être généré du fait du mouvement de rotation du corps de roulement à détecteur 2 par rapport à la cage de palier 4, lequel peut être mis à disposition dans le module détecteur 8 par le biais de la bobine du rotor 30. Comme illustré dans les figures 1 à 3, le rotor 30 et le stator 32 sont ici disposés avec seulement un petit écart l'un de l'autre afin de permettre une génération de courant particulièrement efficace. Les figures 1 à 3 permettent en outre de constater qu'un élément de communication de données 34, de préférence sans fil, par exemple une antenne, est disposé sur le corps de roulement à détecteur 2, lequel communique sans fil des ondes électromagnétiques, notamment des ondes radioélectriques, à un récepteur externe (non illustré). Comme illustré dans la Figure 1, pour communiquer efficacement le signal au récepteur, une ouverture de passage 36 qui permet une communication exempte de perturbations des signaux depuis l'espace intérieur du palier se trouve dans l'un des éléments de maintien 14 ; 16, de préférence sur l'élément de maintien 16 situé à l'opposé par rapport à l'élément de communication de données 34. 3040451 9 Comme illustré dans la Figure 2, s'il faut franchir de grandes distances ou s'il faut seulement utiliser un élément de communication de données 34 de faible puissance, il est possible de prévoir un amplificateur 38 qui est disposé dans l'ouverture de passage 36, par exemple. En résumé, l'arrangement de palier selon l'invention et le corps de roulement à détecteur associé permettent de réaliser un palier à roulement avec lequel un remplacement du corps de roulement à détecteur est possible de manière simple. Le corps de roulement et l'au moins un corps de roulement à détecteur sont ici accueillis dans une cage à axes de préférence segmentée, laquelle permet un accès aisé au corps de roulement à détecteur et un remplacement facile de celui-ci. Pour accueillir un élément formant axe dans le corps de roulement à détecteur, l'élément formant axe peut être réalisé en forme d'haltère, par exemple, ou disposer de deux éléments de maintien séparés non reliés entre eux, lesquels mettent à disposition entre eux un espace pour le logement d'au moins un module détecteur. 3040451 Schweinfurt, 10.08.2016 2015P00132FR Nomenclature 1 Arrangement de palier 2 Corps de roulement à détecteur 4 Cage de palier 6 Élément formant axe 8 Module détecteur Douille 12 Espace intérieur de douille 14, 16 Élément de maintien 18, 20 Zone partielle 22 Espace 24 Zone partielle 23, 25 Élément de sécurité 26 Enveloppe intérieure 28 Élément de fourniture de courant 30 Rotor 32 Stator 34 Élément de communication de données 36 Ouverture de passage 38 Amplificateur D Axe de rotation dB Petit diamètre d'axe REVENDICATIONS1. Arrangement de palier (1) comprenant une bague intérieure et une bague extérieure entre lesquelles sont disposés des corps de roulement, lesquels sont accueillis dans une cage de palier (4), au moins un corps de roulement étant réalisé sous la forme d'un corps de roulement à détecteur (2), caractérisé en ce que la cage de palier (4) est réalisée sous la forme d'une cage à axes qui possède plusieurs éléments formant axe (6), lesquels accueillent au moins partiellement les corps de roulement et l'au moins un corps de roulement à détecteur (2). 2. Arrangement de palier (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cage de palier (4) possède au moins un premier segment de cage de palier et un deuxième segment de cage de palier. 3. Arrangement de palier (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément formant axe (6) dans la zone d'un logement du corps de roulement à détecteur (2) est réalisé sous la forme de deux éléments de maintien (14 ; 16) espacés l'un de l'autre, les éléments de maintien (14 ; 16) venant en prise dans des cavités (12) configurées en conséquence sur le corps de roulement à détecteur (2). 4. Arrangement de palier (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément formant axe (6) est réalisé sous la forme d'un axe ininterrompu pour un corps de roulement à détecteur (2). 3040451 2 5. Arrangement de palier (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps de roulement à détecteur (2) est réalisé sous la forme d'une douille (10) avec un espace intérieur de douille (12), dans lequel est accueilli au moins un module détecteur (8) destiné à détecter au moins une grandeur du palier. 6. Arrangement de palier (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'au moins un module détecteur (8) est disposé de manière centrée par rapport à un axe de rotation (D) du corps de roulement à détecteurs (2) dans la douille (10). 7. Arrangement de palier (1) selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que l'au moins un module détecteur (8) est disposé dans l'espace intérieur de douille (12) en périphérie d'un axe de rotation (D) du corps de roulement à détecteur (2) et est espacé de celui-ci dans le sens radial. 8. Arrangement de palier (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arrangement de palier (1) possède au moins un élément de fourniture de courant (28) et/ou au moins un élément de communication de données (34) et/ou au moins un amplificateur (38), l'au moins un élément de fourniture de courant (28) et/ou l'au moins un élément de communication de données (34) étant de préférence disposés sur le module détecteur (8). 9. Arrangement de palier (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'élément de fourniture de courant (28) est réalisé sous la forme d'un générateur à fonctionnement inductif et/ou sous la forme d'une batterie. 10. Arrangement de palier (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que le générateur à fonctionnement inductif possède au moins un rotor (30) possédant au moins une bobine et un stator (32) possédant au moins un aimant, le stator (32) étant de préférence disposé sur la cage de palier (4) et le rotor (30) de préférence sur le corps de roulement à détecteur (2). 11. Corps de roulement à détecteur (2) pour un arrangement de palier (1) comprenant une cage à axes selon l'une des revendications précédentes.