EP2008113A1 - Dispositif de roulement instrumenté - Google Patents

Dispositif de roulement instrumenté

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Publication number
EP2008113A1
EP2008113A1 EP07731054A EP07731054A EP2008113A1 EP 2008113 A1 EP2008113 A1 EP 2008113A1 EP 07731054 A EP07731054 A EP 07731054A EP 07731054 A EP07731054 A EP 07731054A EP 2008113 A1 EP2008113 A1 EP 2008113A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
radial
sensor unit
rotating ring
groove
circuit board
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07731054A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Sylvain Chaussat
Olivier Joubert
Laeticia Petit
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SKF AB
Original Assignee
SKF AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FR0603498A external-priority patent/FR2900208B1/fr
Application filed by SKF AB filed Critical SKF AB
Publication of EP2008113A1 publication Critical patent/EP2008113A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F16C41/007—Encoders, e.g. parts with a plurality of alternating magnetic poles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72—Sealings
    • F16C33/76—Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/80—Labyrinth sealings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P1/00—Details of instruments
    • G01P1/02—Housings
    • G01P1/026—Housings for speed measuring devices, e.g. pulse generator
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/443—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed mounted in bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/04—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
    • F16C19/06—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls

Definitions

  • the invention relates to the field of instrumented bearings intended to detect the parameters of rotation, for example the angular velocity, the displacement, etc., of an element integral with the rotating ring of the bearing.
  • such instrumented bearings comprise the actual bearing on which is fixed a sensor unit comprising a sensor cooperating with an encoder element fixed on a rotating part of the bearing or on a part connected to the rotating ring of the bearing.
  • the sensor unit is often made of injection molded plastic and houses the sensor or sensors electrically connected to a signal processing circuit board.
  • the sensor unit often includes a connector for outputting signals from the instrumented bearing to an external signal operating system.
  • a ring of tongues provided with hooks or a continuous annular rib which is mounted inside a groove of said non-rotating ring.
  • FR-A-2 723 621 which describes an instrumented bearing provided with such a sensor block.
  • This device has the particular disadvantage of comprising a sensor block which is provided with a region axially bearing against a radial front surface of the non-rotating race of the bearing. This can be particularly troublesome, especially for bearings of reduced dimensions, for which we use this front surface as a reference surface bearing against a shoulder or other surface of an associated housing.
  • the object of the invention is to remedy these drawbacks.
  • the invention also aims to provide an instrumented rolling device particularly easy to assemble, simple and economical.
  • the present invention also aims to provide an instrumented rolling device with a limited risk of separation of the constituent elements.
  • the instrumented rolling device comprises a rotating ring, a non-rotating ring, and a detection assembly provided with a sensor unit comprising an outer annular portion and an axial retaining means of the sensor unit on the non-rotating ring disposed on the annular portion. external.
  • the outer diameter of the outer annular portion is smaller than the inside diameter of a front radial surface of the non-rotating ring.
  • a bearing which comprises, after mounting of the sensor unit, a non-rotating ring having a completely clear radial front surface.
  • the outer annular portion of the sensor unit is devoid of element located radially between an inner edge and an outer edge of the non-rotating ring, and axially outside the bearing.
  • the front side surface of the non-rotating ring remains completely free, which greatly facilitates the mounting of the bearing inside the associated housing.
  • the axial retention means comprises a circumferentially continuous radial rib engaging frictional engagement with a groove of the non-rotating ring.
  • the rib comprises a chamfer having an angle of inclination less than or equal to that of an entrance chamfer of the groove. This facilitates the penetration of the rib inside the bearing, and more particularly inside the groove of the non-rotating ring, and the introduction of the sensor block.
  • the outer annular portion includes a front surface at least a portion of which is in frictional contact with the groove and a retaining surface of which at least a portion is in frictional contact with the groove. Said surfaces form means for holding the sensor block in position on the non-rotating ring.
  • the front surface of the outer annular portion and the rib constitute the relative locking means of the sensor block and the non-rotating ring.
  • the sensor unit is provided with an inner annular portion forming a narrow passage with a radial front surface of the rotating ring, and a radial portion disposed between the inner annular portion and the outer annular portion.
  • the rib, the radial portion and the inner and outer annular portions define a sealed annular space for a sensor.
  • the non-rotating ring comprises an additional groove identical to the groove associated with the rib, and inside which is mounted a sealing flange.
  • the sensor unit comprises a connector and at least one positioning element inside which the connector is mounted. I / positioning member extends axially with respect to a radial portion of the sensor block, in the opposite direction to the rings.
  • the positioning member has an outer diameter smaller than the inside diameter of the front radial surface of the non-rotating ring.
  • the sensor block comprises a printed circuit board, a radial portion of said partition sensor block being disposed between the connector and the printed circuit board.
  • the sensor block is made of polybutylene tetraphatalate, preferably filled with mineral fibers, for example glass fibers.
  • the instrumented rolling device comprises a concentric rotating ring and a non-rotating ring, each equipped with a raceway, a row of rolling elements arranged between the raceways, and a detection assembly provided with a sensor block.
  • the detection assembly comprises an insert connector provided with pins and a rear face in contact with a first face of the sensor unit, and a printed circuit board in contact with a second face of the sensor unit opposite to the first.
  • the connector pins pass through openings in the printed circuit board and in the sensor block between the first and second faces. Seams provide the axial connection between the connector and the printed circuit board while maintaining in axial contact the connector, the sensor block and the printed circuit board.
  • the connector and printed circuit board can be used for bearings of different diameters.
  • the bearing itself can be standard type, deep groove, manufactured in very large series. This provides a versatile product, modular and simple structure, using standardized elements.
  • the sensor unit comprises a partition disposed between the connector and the printed circuit board.
  • the axial connection between the connector and the printed circuit board thus acts like a rivet holding the connector, the sensor block partition and the printed circuit board together.
  • the printed circuit board may be in contact with an inner radial face of the partition.
  • the printed circuit board supports at least one sensor for cooperating with an encoder element attached to the rotating ring.
  • the encoder element can be attached to a rotating part integral with the rotating ring.
  • the sensor unit comprises a radial annular portion, an outer axial annular portion and an inner axial annular portion.
  • the radial annular portion is disposed between the outer and inner axial annular portions.
  • the sensor block has a C shape in axial section.
  • the radial annular portion may form the partition disposed between the connector and the printed circuit board.
  • the sensor unit can be formed integrally, for example by injection molding.
  • the sensor unit comprises an axial retaining tab of the printed circuit board.
  • the sensor unit comprises at least one positioning element of the connector, said positioning element being disposed on the first face of the sensor unit. This facilitates the assembly of the connector and the sensor block.
  • the diameter of the sensor block is smaller than the large diameter of the radial lateral face of the ring supporting the sensor unit. The radial size of the detection assembly remains low.
  • the sensor unit comprises at least one retaining lug of the printed circuit board, said lug coming from an inner wall of the sensor unit and extending radially to come into contact with the printed circuit board. .
  • the sensor unit may comprise two retaining pins of the radially extending circuit board, one inwardly and the other outwardly, for contacting the printed circuit board.
  • At least one opening is provided in a wall of the sensor unit to increase the radial flexibility of the sensor unit.
  • the opening may be provided near the or lugs to facilitate the axial movement of the printed circuit board relative to the sensor unit during the pre-assembly of these two elements.
  • the invention also relates to an instrumented bearing mounting method, comprising a concentric rotating ring and a non-rotating ring, each provided with a raceway, a row of rolling elements arranged between the raceways, and a set detection device with a sensor block.
  • a connector with pins is reported, the connector pins passing through holes in the sensor block between two opposite faces of the sensor unit, a rear face of the connector being in contact with a first face of the sensor unit, there is a printed circuit board in contact with a second face of the sensor unit, the connector pins passing through orifices in the printed circuit board, and the connector and the printed circuit board are axially connected by soldering points while maintaining in axial contact the connector, the sensor unit and the printed circuit board.
  • a detection assembly comprising numerous standard elements independent of the type and of the rolling diameter and which can be fixed on the snap bearing in an axial movement that is relatively easy to automate.
  • the printed circuit board is brought by an axial movement in the sensor unit, which causes the temporary spacing of retaining lugs of the sensor block that can move radially, then the return to the initial position, thus ensuring a maintenance of the printed circuit board relative to the sensor unit before the solder connection.
  • the radial portion of the sensor unit comprises, on its second face, at least one rib.
  • Said rib provides a stiffening of the sensor block and allows a relatively coarse first positioning of the printed circuit board in its mounting area. It is of course possible to provide a greater number of ribs extending angularly and / or radially.
  • the ribs may also have a chamfer facilitating the angular positioning of the printed circuit board to its final position.
  • FIG 1 is an axial sectional view of an instrumented bearing according to I-I of Figure 3;
  • FIG 2 is a perspective view of the bearing of Figure 1;
  • FIG. 3 is a front view in elevation of the detection assembly of the bearing of FIG. 1;
  • FIG. 4 is a perspective view of the sensor unit of the bearing detection assembly of FIG. 1;
  • FIG 5 is a detail view of the axial section of FIG 1.
  • the instrumented rolling bearing 1 comprises a bearing 2 and a detection assembly 3 associated with the bearing 2.
  • the bearing 2 comprises an outer ring
  • an inner ring 5 a row of rolling elements 6, here balls, a cage 7 for maintaining the regular circumferential spacing of the rolling elements 6 and a sealing flange 8 fixed in a groove 9 of the outer ring 4 and forming a narrow passage with an axial bearing of the inner ring 5.
  • the rings 4 and 5 each comprise a race 4a, 5a, respectively on their bore and on their axial outer surface.
  • the races 4a and 5a have a toroidal shape and can be formed by machining a tube portion or an annular blank.
  • the outer ring 4 also comprises two grooves 9 and 10, close to radial front surfaces of said ring 4.
  • the grooves 9 and 10 are symmetrical to each other with respect to a plane passing through the center of the rolling elements 6.
  • the rings 4 and 5 are symmetrical with respect to a plane passing through the center of the rolling elements 6.
  • the rings 4 and 5 each comprise a front radial surface 4b, 5b on the side of the groove 10.
  • the radial front surfaces 4b and 5b are substantially coplanar.
  • the rings 4 and 5 may also each comprise a frontal radial surface, these surfaces being substantially coplanar.
  • the ring 5 comprises a cylindrical bore 5c and the ring 4 comprises a cylindrical axial outer surface
  • the outer ring 4 and the inner ring 5 are concentric.
  • the detection assembly 3 is fixed in the groove 10 and has a smaller radial size than the bearing 2.
  • the detection assembly 3 has an outer surface of smaller diameter than the outer surface 4c of the outer ring 4 and a bore of diameter greater than the bore 5c of the inner ring 5.
  • the detection assembly 3 comprises a sensor unit 1 1, a connector 12 and a printed circuit board 13.
  • the sensor unit 11 has a generally annular shape with a C section with a branch or radial portion l ia disposed between a branch or axial portion of large diameter l lb and a branch or axial portion of small diameter I l e.
  • the axial branch of small diameter binds has a length less than that of the axial branch of large diameter 1 lb.
  • the axial leg of large diameter l lb is provided at its free end, on its outer surface, a bead or rib 1 Id, preferably circumferentially continuous, projecting into the groove 10 of the outer ring 4 and thus ensuring the maintenance of the sensor block 1 1 relative to the outer ring 4, while leaving free the radial surface 4b of the ring 4.
  • the outside diameter of the axial portion of large diameter 1 1b is smaller than the inside diameter of the front radial surface 4b of the ring 4.
  • the portion of the large diameter portion 1 1b located axially outside of the bearing 2 is devoid of elements extending radially projecting outwards. This portion thus has an outer surface free of asperities, i.e. substantially smooth.
  • the annular axial portion of large diameter 11b leaves the radial surface 4b of the outer ring 4 completely free, so that it can be used as a reference surface and bear in a shoulder or other internal radial surface an associated dwelling.
  • said rib Hd comprises a chamfer I 1, here produced in the form of a frustoconical surface extending inwardly, which has an inclination angle less than or equal to that of a chamfer 4d disposed at an axial end of the ring 4.
  • the chamfer I connects it to an inclined surface 11g of the rib H d. Thanks to the chamfer H e, it facilitates not only the penetration of the rib Hd inside the groove 10 but also the introduction of the sensor block 11 on the non-rotating ring 4.
  • the angle of inclination of chamfer I here it is of the order of 25 °, while the chamfer 4 is approximately 45 °.
  • angle of inclination here, the angle formed by the surface of the chamfer and a surface extending horizontally, for example the outer surface of the axial portion of large diameter H b.
  • a small-diameter edge of the chamfer I 1 of the rib 1 I d is connected to a substantially radial front surface H f of the large-diameter axial portion 11 b, which comes into contact with a substantially radial wall 10 a of the axial groove 10.
  • the front surface H f here is entirely in axial abutment against the wall 10a of the groove 10.
  • only a portion of the front surface H f can bear against said wall 10a.
  • the rib H d comes into contact with a wall 10b of the groove located axially on the chamfer side 4d.
  • the walls 10a and 10b converge radially toward a bottom 10c of the groove 10.
  • the outer annular axial portion 1b of the sensor block 11 thus cooperates by frictional contact with the groove 10. through the rib 1 I d and the radial front surface H f.
  • the rib Hd of the axial portion of large diameter 1b interferes with two walls 10a and 10b of the groove 10 opposite axially.
  • the centering and the axial positioning of the sensor unit 1 1 are therefore carried out solely thanks to the groove 10 of the outer ring 4 of the bearing, without it being furthermore necessary to bear against the radial front surface 4b of said ring.
  • the front surface 1 thus forms a stop surface for the axial positioning of the sensor unit 1 1 against the groove 10 of the outer ring 4, and the surface 11 g forms a retaining surface of the rib H d inside the said groove 10.
  • the abutment front surface 11 and the wall 10a of the groove 10 on the one hand, and the retaining surface 11g and the wall 10b of said groove on the other hand, co-operate to frictionally achieve the centering and the angular immobilization of the sensor unit 11 inside the groove 10.
  • the front surface Hf and the retaining surface 11g of the rib Hd form means for holding the sensor block 11 relative to the ring 14, in the axial, radial and circumferential directions, cooperating with holding means complementary to said ring formed by the walls 10a and 10b.
  • the small diameter axial branch I forms a narrow passage with the radial front face 5b of the inner ring 5.
  • the sensor block 11 defines an annular space open towards the bearing 2. More specifically, the annular space is delimited by the axial portion of large diameter 11b, the axial portion of small diameter I and the radial portion 11a connecting said portions.
  • the printed circuit board 13 is disposed in the bottom of said annular space in contact with the radial portion 11a of the sensor unit 11.
  • the printed circuit board 13 supports at least one sensor element 14, for example of the Hall effect type.
  • the sensor unit 11 further comprises a positioning element 15 intended to cooperate with the connector 12.
  • the positioning element 15 is in the form of a hollow parallelepiped defining a rectangular space in which the connector 12 is arranged.
  • positioning element 15 protrudes axially with respect to the radial portion 11a of the sensor unit 11, in a direction opposite to the rolling bearing 2.
  • the positioning element 15 occupies a limited angular sector, unlike the rest of the annular sensor unit 11.
  • the positioning element 15 extends axially over a length much shorter than that of the connector
  • the positioning element 15 thus defines an open housing for the connector 12. This housing is completed by an opening 17 arranged through the radial portion 11a of the sensor unit 11 and thus opening into the space where the printed circuit board 13 is disposed. Holes 18 are provided in the printed circuit board. 13, so as to come opposite the opening 17 once the card is in place.
  • the sensor unit 1 1 can be obtained by injection molding of a synthetic material.
  • the connector 12 includes an insulating portion 19 and a plurality of conductive pins 20.
  • the insulating part 19 has an overall rectangular parallelepiped shape inserted between the positioning element 15 of the sensor unit 1 1 and in contact with the radial wall 1 i a.
  • the insulating portion 19 is open on its radial face opposite to the radial wall l i a of the sensor unit 1 1 to have a concavity allowing the insertion of an electrical plug.
  • the pins 20 pass through the opening 17 formed in the radial wall 11a and the holes 18 formed in the printed circuit board 13 and are slightly projecting beyond the printed circuit board 13 while being fixed thereto. by a weld 21, for example tin type.
  • the pins 20 of the connector 12 thus form an axial mechanical connection between the insulating part 19 of the connector 12 on one side of the radial wall 11a and the printed circuit board 13 on the other side.
  • the insulating portion of the connector 19 and the printed circuit board are thus kept axially in contact with said radial portion 1 i a which forms a partition wall.
  • an encoder element 22 is fixed on the inner ring 5. More precisely, the encoder element 22 comprises a support 23, by for example, an L-shaped sheet metal cup fitted on a radial outer surface of the outer ring 5, on the side of the detection assembly 3.
  • the support 23 comprises an axial portion fitted and a radial portion directed outwards from of the axial portion.
  • the encoder element 22 is completed by an active part
  • the active part 24 can be in the form of a ring
  • the active part 24 is slightly projecting axially relative to the inner ring 5 and is radially disposed in the space delimited by the axial portions of large diameter 1 1b and small diameter lie of the sensor unit 1 1.
  • the active part 24 is separated from the sensor 14 by a small axial gap.
  • the encoder 22 leaves the radial surface 5b of the ring 5 free.
  • a radial air gap could be provided with a sensor 14 disposed inside or outside the active part
  • the printed circuit board 13 occupies a limited angular sector of the annular space defined by the sensor unit 1 1. It is desirable to guide the printed circuit board 13 angularly with respect to the sensor block 1 1 during assembly.
  • the sensor unit 11 comprises a plurality of ribs 25 projecting radially from the internal face of the radial portion 11a, in other words projecting towards the bearing 2.
  • the ribs 25 may have arcuate portions and / or radial or oblique portions.
  • the ribs 25 leave a single angular space sufficient to house the integrated circuit card 13.
  • the ribs 25 are connected by short radial portions to the axial portion of small diameter, which they thus contribute to stiffening.
  • the ribs 25 also make it possible to increase the rigidity of the radial portion li a.
  • the ribs 25 thus provide both a role of stiffening the sensor block 1 1 as a whole and coarse angular positioning of the integrated circuit card 13.
  • the ribs 25 are three in number and leave between two small angular sectors insufficient to receive the integrated circuit card 13 and a larger angular sector slightly larger than that required for the printed circuit board 13. The angular positioning of the printed circuit board 13, whether done automatically or manually, is simplified.
  • the sensor unit 1 1 comprises two lugs 26 and 27, radially projecting respectively outwardly and inwardly from the axial portion of small diameter l i e and the axial portion of large diameter 11b.
  • the lugs 26 and 27 are in the form of a rounded protuberance protruding slightly and thus reduce the radial space available for the insertion of the printed circuit board 13.
  • the lugs 26 and 27 are arranged opposite each other in the angular sector intended to receive the printed circuit board 13.
  • the lugs 26 and 27 extend axially over a portion of the axial length of the axial portions 1 1b and I l e.
  • two local openings 28 in the form of a circular arc or circumflex accent are formed in the radial portion 11a, angularly at the lugs 26 and 27.
  • the axial portions 1 lb and 1c thus have a much higher radial elasticity, which allows the lugs 26 and 27 to move slightly apart when the circuit board 13 passes through an axial movement when of its assembly, then to resume their original position, thus ensuring a maintenance of the printed circuit board 13 during its assembly and before soldering.
  • the connector 12 may be assembled with the sensor unit 1 1, before or after the pre-assembly of the integrated circuit card 13, and may be temporarily retained by virtue of the positioning element 15 which, by its shape, has a very slight flexibility allowing it to exert sufficient friction on the insulating part 19 of the connector 12. It is then possible to form the soldering points 21, while slightly tightening the connector 12 and the integrated circuit card 13 against the wall radial lia which forms a partition wall between these elements. Once the weld has been performed, the detection assembly 3 is in the form of a non-removable system and presents a risk of losing a particularly small part.
  • the hole 17 allowing the passage of the pins 20 through the radial portion 11a is angularly offset relative to the lugs 26 and 27 and with respect to the openings 28, which allows, d ' on the one hand, to avoid a too pronounced weakening of the sensor block 1 1 which would be caused by an excessive proximity of the bore 17 and the openings 28 which are all formed in the radial wall 11a and, on the other hand, to ensure a restraint effective of the integrated circuit card 13 which has a certain angular dimension and which is retained axially at one end by the welds 21, and at the other end by the pins 26 and 27. It is thus avoided that excessive torsional forces do not are applied to the printed circuit board 13.
  • the welds 21 and the pins 20 thus provide a dual function of electrical connection for the signal transmission from the sensor 14 or an electronic processing circuit on the one hand, and mechanical connection on the other hand, to hold together the connector 12, the sensor unit 11 and the printed circuit board 13.
  • Standard connectors manufactured in very large series and therefore low cost can be used.
  • the printed circuit board may also be suitable for several standard bearing sizes. Only the sensor unit is adapted to the size of the bearing.
  • the set of detections is well suited to the use of conventional single row ball and deep groove type bearings, using the groove 10 of the bearing 2 initially provided for mounting a seal.
  • the bead or rib Hd which allows to fix the sensor block 11 to the groove 10 of the outer ring, can be obtained by molding, and this relatively economically.
  • the centering and the axial positioning of the sensor unit 11 can only be carried out thanks to the groove 10 of the outer ring 4 of the bearing.
  • the instrumented bearing is very compact radially and can be easily inserted into a housing.
  • the sensor unit 11 leaves on the radial surface 4b of the outer ring 4 completely free, so that it can be used as a reference face and bear in a shoulder or other internal radial surface of the housing .
  • the sensor block allows accurate positioning of the insert connector, thanks to the projecting housing formed on the outer front surface of the sensor unit.
  • the axial portion of large diameter 1 1b being constituted by an annular thin wall which has a relatively large axial dimension, for example of the order of half of the axial dimension of the bearing 2, it is easily deformable radially inward which facilitates the mounting of the rib
  • the annular axial portion of large diameter 11b tends to move outwardly, and is centered on the large diameter portion of the bore stage of the outer ring 4.
  • the rib H d is thus preloaded radially against the groove 10, which makes it possible locally to form a tight connection between the sensor unit 1 1 and the outer ring 4.
  • PBT polybutylene tetraphthalate
  • This material offers both a good stability to moisture uptake and a good frictional adhesion to the steel, which favors effective fixing in the groove 10 of the sensor unit 11, including in the circumferential direction.
  • the welds transmit the axial force to the integrated circuit board that bears against the radial partition of the sensor unit.
  • the integrated circuit card remains perfectly positioned axially with very small risks of air gap variations between the sensor or sensors and the encoder ring, such air gap variations being likely to affect the reliability of the measurements.
  • the sensors are suitably protected by the sensor block and by the narrow passage formed with the inner ring.
  • an instrumented bearing provided with at least one means for generating a frictional force which makes it possible, by cooperation with the groove, to perform axial positioning and centering of the sensor unit relative to the ring. outer, so as to leave completely free a radial front surface of the outer ring, so that it can come fully supported in a shoulder of the housing associated with the bearing.

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Abstract

Le dispositif de roulement instrumenté comprend une bague tournante 5, une bague non tournante 4, et un ensemble de détection 3 muni d'un bloc capteur 1 1 comprenant une portion annulaire externe 1 1b et un moyen de retenue axiale du bloc capteur sur la bague non tournante disposé sur la portion annulaire externe 1 1 b. Le diamètre extérieur de la portion annulaire externe 11b est inférieur au diamètre intérieur d'une surface radiale frontale 4b de la bague non tournante.

Description

Dispositif de roulement instrumenté
L' invention concerne le domaine des roulements instrumentés destinés à détecter les paramètres de rotation, par exemple la vitesse angulaire, le déplacement, etc., d'un élément solidaire de la bague tournante du roulement.
De manière connue en soi, de tels roulements instrumentés comportent le roulement proprement dit sur lequel on vient fixer un bloc capteur comportant un capteur coopérant avec un élément codeur fixé sur une partie tournante du roulement ou sur une pièce liée à la bague tournante du roulement.
Le bloc capteur est souvent réalisé en matière plastique moulée par injection et abrite le ou les capteurs reliés électriquement à un circuit imprimé de traitement du signal. Le bloc capteur comporte souvent un connecteur destiné à la sortie des signaux émis par le roulement instrumenté vers un système d' exploitation du signal extérieur.
Pour réaliser la fixation du bloc capteur sur la bague non tournante du roulement, il est généralement prévu une couronne de languettes munies de crochets ou d'une nervure annulaire continue venant se monter à l'intérieur d'une rainure de ladite bague non tournante. Pour plus de détails, on pourra par exemple se référer à la demande de brevet FR-A-2 723 621 qui décrit un roulement instrumenté pourvu d'un tel bloc capteur.
Ce dispositif présente notamment l'inconvénient de comprendre un bloc capteur qui est pourvu d'une zone venant axialement en appui contre une surface radiale frontale de la bague non tournante du roulement. Ceci peut s'avérer particulièrement gênant, notamment pour les roulements de dimensions réduites, pour lesquels on utilise cette surface frontale comme surface de référence venant en appui contre un épaulement ou une autre surface d'un logement associé.
L' invention a pour but de remédier à ces inconvénients.
L' invention a également pour but de proposer un dispositif de roulement instrumenté particulièrement facile à monter, simple et économique.
La présente invention a encore pour but de prévoir un dispositif de roulement instrumenté présentant un risque limité de désolidarisation des éléments le constituant. Le dispositif de roulement instrumenté comprend une bague tournante, une bague non tournante, et un ensemble de détection muni d'un bloc capteur comprenant une portion annulaire externe et un moyen de retenue axiale du bloc capteur sur la bague non tournante disposé sur la portion annulaire externe. Le diamètre extérieur de la portion annulaire externe est inférieur au diamètre intérieur d'une surface radiale frontale de la bague non tournante.
Ainsi, on dispose d'un roulement qui comprend, après montage du bloc capteur, une bague non tournante présentant une surface frontale radiale entièrement dégagée. En d'autres termes, la portion annulaire externe du bloc capteur est dépourvue d' élément situé radialement entre un bord interne et un bord externe de la bague non tournante, et axialement à l'extérieur du roulement. Ainsi, la surface latérale frontale de la bague non tournante reste totalement libre, ce qui facilite grandement le montage du roulement à l'intérieur du logement associé.
Dans un mode de réalisation, le moyen de retenue axiale comprend une nervure radiale circonférentiellement continue et venant en contact de friction avec une rainure de la bague non tournante. Dans un mode de réalisation, la nervure comprend un chanfrein présentant un angle d'inclinaison inférieur ou égal à celui d'un chanfrein d'entrée de la rainure. On facilite ainsi la pénétration de la nervure à l'intérieur du roulement, et plus particulièrement à l'intérieur de la rainure de la bague non tournante, ainsi que la mise en place du bloc capteur.
Dans un mode de réalisation, la portion annulaire externe comprend une surface frontale dont au moins une partie est en contact de friction avec la rainure et une surface de retenue dont au moins une partie est en contact de friction avec la rainure. Lesdites surfaces forment moyens de maintien en position du bloc capteur sur la bague non tournante.
Ainsi, il devient possible d'obtenir la fixation dans les sens axial, radial et circonférentiel du bloc capteur relativement à la bague non tournante, sans qu'il soit nécessaire de prévoir d'organe additionnel. En d'autres termes, la surface frontale de la portion annulaire externe et la nervure constituent les moyens de blocage relatifs du bloc capteur et de la bague non tournante.
Dans un mode de réalisation, le bloc capteur est pourvu d'une portion annulaire interne venant former un passage étroit avec une surface radiale frontale de la bague tournante, et d'une portion radiale disposée entre la portion annulaire interne et la portion annulaire externe. La nervure, la portion radiale et les portions annulaires interne et externe délimitent un espace annulaire étanche pour un capteur.
Dans un mode de réalisation, la bague non tournante comprend une rainure additionnelle identique à la rainure associée à la nervure, et à l'intérieur de laquelle est monté un flasque d'étanchéité. Dans un mode de réalisation, le bloc capteur comprend un connecteur et au moins un élément de positionnement à l'intérieur duquel est monté le connecteur. I/élément de positionnement s'étend axialement par rapport à une portion radiale du bloc capteur, en direction opposée aux bagues.
Dans un mode de réalisation, l'élément de positionnement présente un diamètre extérieur inférieur au diamètre intérieur de la surface radiale frontale de la bague non tournante.
Dans un mode de réalisation, le bloc capteur comprend une carte de circuit imprimé, une portion radiale dudit bloc capteur formant cloison étant disposée entre le connecteur et la carte de circuit imprimé.
Dans un mode de réalisation, le bloc capteur est réalisé en polybutylène tétraphatalate, de préférence chargé en fibres minérales, par exemple des fibres de verre.
Le dispositif de roulement instrumenté comprend une bague tournante et une bague non tournante, concentriques, munies chacune d'un chemin de roulement, une rangée d'éléments roulants disposés entre les chemins de roulement, et un ensemble de détection muni d'un bloc capteur. L'ensemble de détection comprend un connecteur rapporté muni de broches et d'une face arrière en contact avec une première face du bloc capteur, et une carte de circuit imprimé en contact avec une deuxième face du bloc capteur opposée à la première. Les broches du connecteur traversent des orifices ménagés dans la carte de circuit imprimé et dans le bloc capteur entre les première et deuxième faces. Des points de soudure assurent la liaison axiale entre le connecteur et la carte de circuit imprimé en maintenant en contact axial le connecteur, le bloc capteur et la carte de circuit imprimé. i u if i i i bu u r # U U U j ;
Le montage de la carte de circuit imprimé, du bloc capteur et du connecteur est extrêmement simple, le connecteur et la carte de circuit imprimé peuvent être utilisés pour des roulements de différents diamètres. Le roulement lui-même peut être de type standard, à gorge profonde, fabriqué en très grande série. On dispose ainsi d'un produit polyvalent, de structure modulaire et simple, utilisant des éléments standardisés.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le bloc capteur comprend une cloison disposée entre le connecteur et la carte de circuit imprimé. La liaison axiale entre le connecteur et la carte de circuit imprimé agit ainsi à l'instar d'un rivet maintenant le connecteur, la cloison du bloc capteur et la carte de circuit imprimé ensemble. La carte de circuit imprimé peut être en contact avec une face radiale interne de la cloison. Dans un mode de réalisation, la carte de circuit imprimé supporte au moins un capteur destiné à coopérer avec un élément codeur fixé à la bague tournante. Alternativement, l'élément codeur peut être fixé à une pièce tournante solidaire de la bague tournante.
Dans un mode de réalisation, le bloc capteur comprend une portion annulaire radiale, une portion annulaire axiale externe et une portion annulaire axiale interne. La portion annulaire radiale est disposée entre les portions annulaires axiales externe et interne. Le bloc capteur présente une forme de C en coupe axiale. La portion annulaire radiale peut former la cloison disposée entre le connecteur et la carte de circuit imprimé. Le bloc capteur peut être formé de façon monobloc, par exemple par moulage par injection.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le bloc capteur comprend une languette de retenue axiale de la carte de circuit imprimé. Dans un mode de réalisation, le bloc capteur comprend au moins un élément de positionnement du connecteur, ledit élément de positionnement étant disposé sur la première face du bloc capteur. On facilite ainsi l'assemblage du connecteur et du bloc capteur. Dans un mode de réalisation, le diamètre du bloc capteur est inférieur au grand diamètre de la face latérale radiale de la bague supportant le bloc capteur. L'encombrement radial de l'ensemble de détection reste faible.
Dans un mode de réalisation, le bloc capteur comprend au moins un ergot de retenue de la carte de circuit imprimé, ledit ergot étant issu d'une paroi interne du bloc capteur et s 'étendant radialement pour venir en contact avec la carte de circuit imprimé. On facilite ainsi le pré-montage de la carte de circuit imprimé et du bloc capteur. Le bloc capteur peut comprendre deux ergots de retenue de la carte de circuit imprimé s'étendant radialement, l'un vers l'intérieur, et l'autre vers l'extérieur, pour venir en contact avec la carte de circuit imprimé.
Dans un mode de réalisation, au moins une ouverture est ménagée dans une paroi du bloc capteur pour accroître la souplesse radiale du bloc capteur. L'ouverture peut être prévue à proximité du ou des ergots pour faciliter le mouvement axial de la carte de circuit imprimé par rapport au bloc capteur lors du pré-montage de ces deux éléments.
L'invention concerne également un procédé de montage de roulement instrumenté, comprenant une bague tournante et une bague non tournante, concentriques, munies chacune d'un chemin de roulement, une rangée d'éléments roulants disposés entre les chemins de roulement, et un ensemble de détection muni d'un bloc capteur.
On rapporte un connecteur muni de broches, les broches du connecteur traversant des orifices ménagés dans le bloc capteur entre deux faces opposées du bloc capteur, une face arrière du connecteur étant en contact avec une première face du bloc capteur, on rapporte une carte de circuit imprimé en contact avec une deuxième face du bloc capteur, les broches du connecteur traversant des orifices ménagés dans la carte de circuit imprimé, et on lie axialement le connecteur et la carte de circuit imprimé par des points de soudure en maintenant en contact axial le connecteur, le bloc capteur et la carte de circuit imprimé.
On obtient ainsi un ensemble de détection comprenant de nombreux éléments standards indépendants du type et du diamètre de roulement et qui peut être fixé sur le roulement par encliquetage dans un mouvement axial relativement facile à automatiser.
Dans un mode de réalisation, on amène la carte de circuit imprimé par un mouvement axial dans le bloc capteur, ce qui provoque l'écartement temporaire d'ergots de retenue du bloc capteur susceptibles de se déplacer radialement, puis le retour en position initiale, assurant ainsi un maintien de la carte de circuit imprimé par rapport au bloc capteur avant la liaison par soudure.
Dans un mode de réalisation, la portion radiale du bloc capteur comporte, sur sa deuxième face, au moins une nervure. Ladite nervure assure une rigidification du bloc capteur et permet un premier positionnement relativement grossier de la carte de circuit imprimé dans sa zone de montage. On peut bien entendu prévoir un nombre plus élevé de nervures s'étendant angulairement et/ou radialement. Les nervures peuvent également présenter un chanfrein facilitant le positionnement angulaire de la carte de circuit imprimé vers sa position définitive. L'invention sera mieux comprise à l' étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels :
-la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un roulement instrumenté selon I-I de la figure 3 ;
-la figure 2 est une vue en perspective du roulement de la figure 1 ;
-la figure 3 est une vue de face en élévation de l'ensemble de détection du roulement de la figure 1 ; -la figure 4 est une vue en perspective du bloc capteur de l'ensemble de détection du roulement de la figure 1 ; et
-la figure 5 est une vue de détail de la coupe axiale de la figure 1.
Comme on peut le voir sur les figures, le palier à roulement instrumenté 1 comprend un roulement 2 et un ensemble de détection 3 associé au roulement 2. Le roulement 2 comprend une bague extérieure
4, une bague intérieure 5, une rangée d'éléments roulants 6, ici des billes, une cage 7 de maintien de l'espacement circonférentiel régulier des éléments roulants 6 et un flasque d' étanchéité 8 fixé dans une rainure 9 de la bague extérieure 4 et formant un passage étroit avec une portée axiale de la bague intérieure 5.
Les bagues 4 et 5 comprennent chacune un chemin de roulement 4a, 5a, respectivement sur leur alésage et sur leur surface extérieure axiale. Les chemins de roulement 4a et 5a présentent une forme toroïdale et peuvent être formés par usinage d'une portion de tube ou d'une ébauche annulaire.
La bague extérieure 4 comprend également deux rainures 9 et 10, à proximité de surfaces frontales radiales de ladite bague extérieure 4. Les rainures 9 et 10 sont symétriques entre elles par rapport à un plan passant par le centre les éléments roulants 6.
Les bagues 4 et 5 sont symétriques par rapport à un plan passant par le centre des éléments roulants 6. Les bagues 4 et 5 comprennent chacune une surface radiale frontale 4b, 5b du côté de la rainure 10. Les surfaces radiales frontales 4b et 5b sont sensiblement coplanaires. Du côté opposé, les bagues 4 et 5 peuvent également comprendre chacune une surface radiale frontale, ces surfaces étant sensiblement coplanaires. La bague 5 comprend un alésage cylindrique 5c et la bague 4 comprend une surface extérieure axiale cylindrique
4c. La bague extérieure 4 et la bague intérieure 5 sont concentriques.
L'ensemble de détection 3 est fixé dans la rainure 10 et présente un encombrement radial inférieur à celui du roulement 2. En d'autres termes, l'ensemble de détection 3 présente une surface extérieure de diamètre inférieur à celui de la surface extérieure 4c de la bague extérieure 4 et un alésage de diamètre supérieur à l'alésage 5c de la bague intérieure 5.
L'ensemble de détection 3 comprend un bloc capteur 1 1, un connecteur 12 et une carte de circuit imprimé 13. Le bloc capteur 11 présente une forme générale annulaire à section en C avec une branche ou portion radiale l ia disposée entre une branche ou portion axiale de grand diamètre l lb et une branche ou portion axiale de petit diamètre I l e. La branche axiale de petit diamètre l i e présente une longueur inférieure à celle de la branche axiale de grand diamètre l lb. La branche axiale de grand diamètre l lb est pourvue à son extrémité libre, sur sa surface extérieure, d'un bourrelet ou nervure 1 Id, de préférence circonférentiellement continue, en saillie dans la rainure 10 de la bague extérieure 4 et assurant ainsi le maintien du bloc capteur 1 1 par rapport à la bague extérieure 4, tout en laissant libre la surface radiale 4b de la bague 4.
En d'autres termes, le diamètre extérieur de la portion axiale de grand diamètre 1 1b est inférieur au diamètre intérieur de la surface radiale frontale 4b de la bague 4. La partie de la portion de grand diamètre 1 1b située axialement à l'extérieur du roulement 2 est dépourvue d'éléments s'étendant radialement en saillie vers l'extérieur. Cette partie présente ainsi une surface extérieure dépourvue d'aspérités, i.e. sensiblement lisse. Ainsi, la portion axiale annulaire de grand diamètre 11b laisse la surface radiale 4b de la bague extérieure 4 complètement libre, de telle sorte que celle-ci peut être utilisée comme surface de référence et venir en appui dans un épaulement ou toute autre surface radiale interne d'un logement associé. Pour faciliter la pénétration de la nervure H d à l' intérieur de la rainure 10 de la bague extérieure 4, ladite nervure Hd comprend un chanfrein I l e, réalisé ici sous la forme d'une surface tronconique s'étendant vers l'intérieur, qui présente un angle d'inclinaison inférieur ou égal à celui d'un chanfrein 4d disposé à une extrémité axiale de la bague 4. Le chanfrein I l e se raccorde sur une surface inclinée l l g de la nervure H d. Grâce au chanfrein H e, on facilite non seulement la pénétration de la nervure Hd à l'intérieur de la rainure 10 mais également la mise en place du bloc capteur 11 sur la bague non tournante 4. L'angle d'inclinaison de chanfrein I l e est ici de l'ordre de 25°, tandis que le chanfrein 4 vaut approximativement 45°.
On entend ici par angle d'inclinaison, l'angle formé par la surface du chanfrein et une surface s' étendant horizontalement, par exemple la surface extérieure de la portion axiale de grand diamètre H b. Un bord de petit diamètre du chanfrein I l e de la nervure 1 I d se raccorde sur une surface frontale H f sensiblement radiale de la portion axiale de grand diamètre 11b, qui vient en contact avec une paroi 10a sensiblement radiale de la rainure 10 située axial ement du côté des éléments roulants 6. La surface frontale H f est ici entièrement en appui axial contre la paroi 10a de la rainure 10. Bien entendu, en variante, seulement une partie de la surface frontale H f peut venir en appui contre ladite paroi 10a. La nervure H d vient en contact avec une paroi 10b de la rainure située axial ement du côté du chanfrein 4d. Les parois 10a et 10b sont convergentes radialement vers un fond 10c de la rainure 10. A l'intérieur de la bague extérieure 4, la portion axiale annulaire externe l lb du bloc capteur 11 vient donc coopérer par contact de friction avec la rainure 10 par l'intermédiaire de la nervure 1 I d et de la surface frontale radiale H f. Ainsi, la nervure Hd de la portion axiale de grand diamètre l lb interfère avec deux parois 10a et 10b de la rainure 1 0 opposées axialement. Le centrage et le positionnement axial du bloc capteur 1 1 sont donc effectués uniquement grâce à la rainure 10 de la bague extérieure 4 du roulement, sans qu'il soit en outre nécessaire de venir en appui sur la surface frontale radiale 4b de ladite bague.
La surface frontale 1 I f forme ainsi une surface de butée pour le positionnement axial du bloc capteur 1 1 contre la rainure 10 de la bague extérieure 4, et la surface l l g forme une surface de retenue de la nervure H d à l'intérieur de ladite rainure 10. La surface frontale l lf de butée et la paroi 10a de la rainure 10 d'une part, et la surface de retenue l l g et la paroi 10b de ladite rainure d'autre part, coopèrent pour obtenir par friction le centrage et l'immobilisation angulaire du bloc capteur l i a l'intérieur de la rainure 10. En d'autres termes, la surface frontale Hf et la surface de retenue 11g de la nervure Hd forment des moyens de maintien du bloc capteur 11 relativement à la bague 14, dans les sens axial, radial et circonférentiel, coopérant avec des moyens de maintien complémentaires de ladite bague constitués par les parois 10a et 10b.
La branche axiale de petit diamètre I l e vient former un passage étroit avec la face frontale radiale 5b de la bague intérieure 5. Le bloc capteur 11 définit un espace annulaire ouvert en direction du roulement 2. Plus précisément, l'espace annulaire est délimité par la portion axiale de grand diamètre 11b, la portion axiale de petit diamètre I le et la portion radiale l i a reliant lesdites portions.
La carte de circuit imprimé 13 est disposée dans le fond dudit espace annulaire en contact avec la portion radiale l i a du bloc capteur 11. La carte de circuit imprimé 13 supporte au moins un élément capteur 14, par exemple du type à effet Hall.
Le bloc capteur 11 comprend en outre un élément de positionnement 15 destiné à coopérer avec le connecteur 12. L'élément de positionnement 15 se présente sous la forme d'un parallélépipède creux délimitant un espace rectangulaire dans lequel est disposé le connecteur 12. L'élément de positionnement 15 est en saillie axialement par rapport à la portion radiale l i a du bloc capteur 11 , en direction opposée au roulement 2. L'élément de positionnement 15 occupe un secteur angulaire limité, contrairement au reste du bloc capteur 11 annulaire. L'élément de positionnement 15 s'étend axialement sur une longueur nettement inférieure à celle du connecteur
12 et sert de guidage lors du montage du connecteur 12. L'élément de positionnement 15 définit ainsi un logement ouvert pour le connecteur 12. Ce logement est complété par une ouverture 17 ménagée de façon traversante à travers la portion radiale l i a du bloc capteur 11 et débouchant ainsi dans l' espace où est disposée la carte de circuit imprimé 13. Des trous 18 sont prévus dans la carte de circuit imprimé 13, de façon à venir en regard de l'ouverture 17 une fois la carte mise en place. Le bloc capteur 1 1 peut être obtenu par moulage par injection d'un matériau synthétique.
Le connecteur 12 comprend une partie isolante 19 et une pluralité de broches 20 conductrices. La partie isolante 19 présente une forme globale de parallélépipède rectangle insérée entre l'élément de positionnement 15 du bloc capteur 1 1 et en contact avec la paroi radiale l i a. La partie isolante 19 est ouverte sur sa face radiale opposée à la paroi radiale l i a du bloc capteur 1 1 pour présenter une concavité permettant l'insertion d'une fiche électrique. Les broches 20, fixées à demeure dans une paroi radiale 19a de fond de la partie isolante 19, sont en saillie de part et d'autre de la paroi radiale 19a de la partie isolante 19.
Les broches 20 traversent l'ouverture 17 ménagée dans la paroi radiale l ia et les trous 18 ménagés dans la carte de circuit imprimé 13 et sont légèrement en saillie au-delà de la carte de circuit imprimé 13 tout en étant fixés à celles-ci par une soudure 21 ,. par exemple du type à l' étain. Les broches 20 du connecteur 12 forment ainsi une liaison mécanique axiale entre la partie isolante 19 du connecteur 12 d'un côté de la paroi radiale l i a et la carte de circuit imprimé 13 de l'autre côté. La partie isolante du connecteur 19 et la carte de circuit imprimé sont donc maintenues axialement en contact avec ladite portion radiale l i a qui forme une cloison de séparation.
En outre, un élément codeur 22 est fixé sur la bague intérieure 5. Plus précisément, l' élément codeur 22 comprend un support 23 , par exemple une coupelle en tôle à section en L emmanchée sur une surface extérieure radiale de la bague extérieure 5, du côté de l'ensemble de détection 3. Le support 23 comprend une portion axiale emmanchée et une portion radiale dirigée vers l' extérieur à partir de la portion axiale. L'élément codeur 22 se complète par une partie active
24 fixée, par exemple par surmoulage, sur la portion radiale du support
23. La partie active 24 peut se présenter sous la forme d'un anneau
• multipolaire, par exemple en plasto-ferrite. La partie active 24 est légèrement en saillie axiale par rapport à la bague intérieure 5 et est radialement disposée dans l'espace délimité par les portions axiales de grand diamètre 1 1b et de petit diamètre l i e du bloc capteur 1 1. La partie active 24 est séparée du capteur 14 par un faible entrefer axial. Le codeur 22 laisse libre la surface radiale 5b de la bague 5.
A titre de variante, on pourrait prévoir un entrefer radial avec un capteur 14 disposé à l'intérieur ou à l'extérieur de la partie active
24.
Comme on le voit sur la figure 3, la carte de circuit imprimé 13 occupe un secteur angulaire limité de l' espace annulaire défini par le bloc capteur 1 1. Il est souhaitable de guider la carte de circuit imprimé 13 angulairement par rapport au bloc capteur 1 1 lors du montage. Le bloc capteur 11 comprend une pluralité de nervures 25 en saillie radialement par rapport à la face interne de la portion radiale l i a, en d'autres termes en saillie en direction du roulement 2. Les nervures 25 peuvent présenter des portions en arc de cercle et/ou des portions radiales ou encore obliques. Les nervures 25 laissent subsister un seul espace angulaire suffisant pour y loger la carte de circuit intégré 13.
Dans l'exemple illustré aux figures 3 et 4, les nervures 25 se raccordent par de courtes portions radiales à la portion axiale de petit diamètre l i e qu'elles contribuent ainsi à rigidifier. Les nervures 25 permettent également d'accroître la rigidité de la portion radiale l i a. Les nervures 25 assurent ainsi à la fois un rôle de rigidification du bloc capteur 1 1 dans son ensemble et de positionnement angulaire grossier de la carte de circuit intégré 13. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 3 et 4, les nervures 25 sont au nombre de trois et laissent subsister entre elles deux petits secteurs angulaires insuffisants pour recevoir la carte de circuit intégré 13 et un secteur angulaire plus important légèrement supérieur à celui nécessaire à la carte de circuit imprimé 13. Le positionnement angulaire de la carte de circuit imprimé 13, qu'il soit effectué de façon automatique ou manuelle, s'en trouve simplifié.
Par ailleurs, le bloc capteur 1 1 comprend deux ergots 26 et 27, en saillie radiale respectivement vers l'extérieur et vers l 'intérieur à partir de la portion axiale de petit diamètre l i e et de la portion axiale de grand diamètre 11b. Les ergots 26 et 27 se présentent sous la forme d'un bossage arrondi en légère saillie et réduisent ainsi de façon ponctuelle l' espace radial disponible pour l'insertion de la carte de circuit imprimé 13. En effet, les ergots 26 et 27 sont disposés l'un en face de l'autre dans le secteur angulaire prévu pour recevoir la carte de circuit imprimé 13. Les ergots 26 et 27 s'étendent axialement sur une partie de la longueur axiale des portions axiales 1 1b et I l e.
Pour favoriser une certaine élasticité radiale desdites portions axiales l lb et l i e aux droits des ergots 26 et 27, deux ouvertures locales 28 en forme d'arc de cercle ou d'accent circonflexe sont ménagées dans la portion radiale l i a, angulairement au niveau des ergots 26 et 27. Localement, les portions axiales l lb et l i e présentent ainsi une élasticité radiale nettement plus élevée, ce qui permet aux ergots 26 et 27 de s'écarter légèrement lors du passage de la carte du circuit imprimé 13 par un mouvement axial lors de son montage, puis de reprendre leur position d'origine, assurant ainsi un maintien de la carte de circuit imprimé 13 lors de son montage et avant la soudure.
Le connecteur 12 peut être assemblé avec le bloc capteur 1 1 , avant ou après le pré-montage de la carte de circuit intégré 13, et peut être retenu de façon provisoire grâce à l' élément de positionnement 15 qui, de par sa forme, présente une très légère souplesse lui permettant d'exercer un frottement suffisant sur la partie isolante 19 du connecteur 12. On peut venir ensuite former les points de soudure 21 , tout en serrant légèrement le connecteur 12 et la carte de circuit intégré 13 contre la paroi radiale l i a qui forme une cloison de séparation entre ces éléments. Une fois la soudure effectuée, l'ensemble de détection 3 se présente sous la forme d'un système indémontable et présente un risque de perte de pièce particulièrement faible. Comme on peut le remarquer sur les figures 3 et 4, le trou 17 permettant le passage des broches 20 à travers la portion radiale l i a est décalé angulairement par rapport aux ergots 26 et 27 et par rapport aux ouvertures 28, ce qui permet, d'une part, d'éviter un affaiblissement trop prononcé du bloc capteur 1 1 qui serait provoqué par une proximité excessive du perçage 17 et des ouvertures 28 qui sont tous ménagés dans la paroi radiale l i a et, d' autre part, d' assurer une retenue efficace de la carte de circuit intégré 13 qui présente une certaine dimension angulaire et qui est retenue axialement à une extrémité par les soudures 21 , et à l' autre extrémité par les ergots 26 et 27. On évite ainsi que des efforts de torsion excessifs ne soient appliqués à la carte dé circuit imprimé 13.
Les soudures 21 et les broches 20 assurent ainsi une double fonction de liaison électrique pour la transmission de signal en provenance du capteur 14 ou d'un circuit électronique de traitement d'une part, et de liaison mécanique d'autre part, pour maintenir ensemble le connecteur 12, le bloc capteur 11 et la carte de circuit imprimé 13.
On peut utiliser des connecteurs standards fabriqués en très grande série et donc à faible coût. La carte de circuit imprimé peut également convenir à plusieurs dimensions de roulements standards. Seul le bloc capteur est adapté à la dimension du roulement. L'ensemble des détections est bien adapté à l'utilisation de roulements conventionnels de type à simple rangée de billes et gorge profonde, en utilisant la rainure 10 du roulement 2 prévue initialement pour le montage d'un joint d'étanchéité. Le bourrelet ou nervure Hd, qui permet de fixer le bloc capteur 11 à la rainure 10 de la bague extérieure, peut être obtenu par moulage, et ce de façon relativement économique. Le centrage et le positionnement axial du bloc capteur 11 peuvent être effectués uniquement grâce à la rainure 10 de la bague extérieure 4 du roulement. Le roulement instrumenté est très compact radialement et peut être inséré facilement dans un logement.
Par ailleurs, le bloc capteur 11 laisse sur la surface radiale 4b de la bague extérieure 4 complètement libre, de telle sorte que celle-ci peut être utilisée comme face de référence et venir en appui dans un épaulement ou une autre surface radiale interne du logement.
En d'autres termes, la surface radiale frontale 4b de la bague extérieure 4, qui est sensiblement coplanaire avec la surface radiale 5b de la bague intérieure 5, reste libre. Le bloc capteur permet le positionnement précis du connecteur rapporté, grâce au logement en saillie formé sur la surface frontale extérieure du bloc capteur.
Par ailleurs, la portion axiale de grand diamètre 1 1b étant constituée par une paroi mince annulaire qui présente une dimension axiale relativement importante, par exemple de l'ordre de la moitié de la dimension axiale du roulement 2, celle-ci est facilement déformable radialement vers l'intérieur ce qui facilite le montage de la nervure
I Id à l'intérieur de la rainure 10.
En outre, après montage de la nervure Hd à l'intérieur de la rainure 10, la portion axiale annulaire de grand diamètre 11b tend à s'écarter vers l'extérieur, et vient se centrer sur la portion de grand diamètre de l'alésage étage de la bague extérieure 4. La nervure H d est ainsi précontrainte radialement contre la rainure 10, ce qui permet de former localement une liaison étanche entre le bloc capteur 1 1 et la bague extérieure 4.
Grâce à cette liaison étanche et au positionnement axial de la portion axiale de petit diamètre I l e relativement à la surface frontale radiale 5b, l'espace annulaire à l'intérieur duquel sont montés la carte 13 de circuit imprimé, le capteur 14 et l'élément codeur 22 est sensiblement étanche. L'intrusion d'éventuels éléments polluants est donc limitée.
Avantageusement, on utilise pour la fabrication du bloc capteur
I I un polybutylène tétraphtalate (PBT), par exemple chargé de fibres de verre ou de fibres de carbone, par exemple à 30 %. Ce matériau offre à la fois une bonne stabilité à la reprise d'humidité et une bonne adhérence de friction sur l'acier, ce qui favorise une fixation efficace dans la rainure 10 du bloc capteur 11 , y compris dans le sens circonférentiel.
Lorsqu'on introduit une prise femelle dans le connecteur 12, on peut, sans risques significatifs, exercer un effort axial important, ledit effort étant repris par la cloison radiale l i a du bloc capteur 1 1 sur laquelle vient en appui le connecteur. Lors du retrait de la prise femelle, les soudures transmettent l'effort axial à la carte de circuit intégré qui est en appui contre la cloison radiale du bloc capteur. La carte de circuit intégré reste donc parfaitement positionnée axialement avec des risques très réduits de variations d'entrefer entre le ou les capteurs et l'anneau codeur, de telles variations d'entrefer étant susceptibles d'affecter la fiabilité des mesures. En outre, les capteurs sont convenablement protégés par le bloc capteur et par le passage étroit formé avec la bague intérieure.
Grâce à l'invention, on dispose d'un roulement instrumenté pourvu d' au moins un moyen de génération d'un effort de friction qui permet par coopération avec la rainure de réaliser le positionnement axial et le centrage du bloc capteur relativement à la bague extérieure, de manière à laisser complètement libre une surface radiale frontale de la bague extérieure, de telle sorte qu'elle puisse venir entièrement en appui dans un épaulement du logement associé au roulement.

Claims

REVENDICATIONS
1 -Dispositif de roulement instrumenté (1 ) comprenant une bague tournante (5), une bague non tournante (4), et un ensemble de détection (3) muni d'un bloc capteur (1 1) comprenant une portion annulaire externe (l lb) et un moyen de retenue axiale du bloc capteur sur la bague non tournante disposé sur la portion annulaire externe (l lb), caractérisé en ce que le diamètre extérieur de la portion annulaire externe (l lb) est inférieur au diamètre intérieur d'une surface radiale frontale (4b) de la bague non tournante. 2-Dispositif selon la revendication 1 , dans lequel le moyen de retenue axiale comprend une nervure (H d) radiale circonférentiellement continue et venant en contact avec une rainure (10) de la bague non tournante (4).
3-Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la nervure (1 1 d) comprend un chanfrein présentant un angle d'inclinaison inférieur ou égal à celui d'un chanfrein (4d) d'entrée de la rainure.
4-Dispositif selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la portion annulaire externe (l lb) comprend une surface frontale (l l f) dont au moins une partie est en contact de friction avec la rainure (10) et une surface de retenue (l l g) dont au moins une partie est en contact de friction avec la rainure, ladite surface de retenue (l l g) et ladite surface frontale (l lf) formant moyens de maintien en position du bloc capteur relativement à la bague non tournante.
5-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel le bloc capteur (11) est pourvu d'une portion annulaire interne (I l e) venant former un passage étroit avec une surface radiale frontale (5b) de la bague tournante (5), et d'une portion radiale (l i a) disposée entre la portion annulaire interne (H c) et la portion annulaire externe (Hb), la nervure (l l d), la portion radiale (l i a) et les portions annulaires interne et externe (I l e, l lb) délimitant un espace annulaire étanche pour un capteur (14).
6-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel la bague non tournante (4) comprend une rainure (9) additionnelle identique à la rainure (10) associée à la nervure (Hd), et à l'intérieur de laquelle est monté un flasque d'étanchéité (8).
7-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le bloc capteur (11 ) comprend un connecteur (12 ) et au moins un élément de positionnement (15) à l'intérieur duquel est monté le connecteur (12), l'élément de positionnement (15) s'étendant axialement par rapport à une portion radiale (l ia) du bloc capteur, en direction opposée aux bagues (4, 5).
8-Dispositif selon la revendication 7, dans lequel l'élément de positionnement (15) présente un diamètre extérieur inférieur au diamètre intérieur de la surface radiale frontale (4b) de la bague non tournante.
9-Dispositif selon la revendication 7 ou 8, dans lequel le bloc capteur (11) comprend une carte de circuit imprimé (13), une portion radiale (l i a) dudit bloc capteur formant cloison étant disposée entre le connecteur (12) et la carte de circuit imprimé (13).
10-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le bloc capteur (11) est réalisé en polybutylène tétraphatalate, de préférence chargé en fibres minérales.
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