FR3020434A1 - Systeme mecanique comprenant un carter dans lequel au moins un arbre est monte en rotation par l’intermediaire d’au moins un palier a roulement - Google Patents

Systeme mecanique comprenant un carter dans lequel au moins un arbre est monte en rotation par l’intermediaire d’au moins un palier a roulement Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un système mécanique comprenant un carter (1) dans lequel au moins un arbre (2) est monté en rotation par l'intermédiaire d'au moins un palier à roulement (3) comprenant deux organes respectivement intérieur (4) et extérieur (5), ledit organe extérieur étant solidaire du carter (1) et ledit arbre présentant un embout (7) autour duquel ledit organe intérieur est monté, ledit système comprenant une vis (15) présentant une tige (14) fixée dans un alésage (13) de l'embout (7) et une tête (17) disposée en appui sur l'organe intérieur (4) pour assurer le maintien axial du palier à roulement (3) sur ledit embout, ledit système comprenant un dispositif de détermination d'au moins une information relative à la rotation de l'arbre (2), ledit dispositif comprenant un codeur (21) et un capteur (22), le codeur (21) étant solidarisé à l'arbre (2) par l'intermédiaire de la vis (15) de sorte à se déplacer conjointement à l'arbre (2).

Description

L'invention concerne un système mécanique comprenant un carter dans lequel au moins un arbre est monté en rotation par l'intermédiaire d'au moins un palier à roulement comprenant un organe extérieur solidaire du carter et un organe intérieur monté autour de l'arbre, des corps roulants étant disposés entre lesdits organes pour permettre la rotation de l'arbre dans le carter. Dans une application particulière, le système mécanique permet la transmission d'un couple par l'intermédiaire d'un arbre tournant, par exemple en étant une boîte de vitesses de véhicule automobile.
Pour monter un arbre dans le carter d'une boîte de vitesses, notamment un arbre primaire couplé au moteur, on peut prévoir de monter l'organe intérieur autour d'un embout de l'arbre et d'utiliser une vis pour assurer le maintien axial du palier à roulement sur ledit embout. En particulier, la vis présente une tige fixée dans un alésage de l'embout et une tête disposée en appui sur l'organe intérieur. Dans ce type de système mécanique, on peut souhaiter connaître en temps réel et avec une fiabilité optimale au moins une information relative à la rotation de l'arbre, par exemple un paramètre de rotation tel que sa position, sa vitesse, son accélération ou son sens de rotation. Pour ce faire, on connaît des dispositifs comprenant un codeur apte à générer un signal représentatif de sa rotation et un capteur apte à déterminer ladite information par lecture du signal généré. Ainsi, en solidarisant en rotation le codeur à l'arbre et en disposant le capteur à distance de lecture du signal généré, on peut déterminer au moins une information relative à la rotation de l'arbre. Toutefois, dans les systèmes mécaniques considérés, le montage du codeur solidairement à l'arbre s'avère problématique, notamment relativement aux contraintes d'encombrement ainsi qu'à la fiabilité dudit montage pour pouvoir déterminer l'information de façon précise, notamment en garantissant une rotation du codeur qui soit concentrique à celle de l'arbre.
L'invention vise à résoudre les problèmes de l'art antérieur en proposant notamment un système mécanique dans lequel un codeur est intégré de façon peu contraignante pour son environnement tout en garantissant de façon optimale la rotation du codeur solidairement et concentriquement à l'arbre afin de pouvoir déterminer de façon précise une information relative à la rotation dudit arbre. A cet effet, l'invention propose un système mécanique comprenant un carter dans lequel au moins un arbre est monté en rotation par l'intermédiaire d'au moins un palier à roulement comprenant deux organes respectivement intérieur et extérieur entre lesquels des corps roulants sont disposés pour permettre la rotation relative desdits organes, ledit organe extérieur étant solidaire du carter et ledit arbre présentant un embout autour duquel ledit organe intérieur est monté, ledit système comprenant une vis présentant une tige fixée dans un alésage de l'embout et une tête disposée en appui sur l'organe intérieur pour assurer le maintien axial du palier à roulement sur ledit embout, ledit système comprenant un dispositif de détermination d'au moins une information relative à la rotation de l'arbre, ledit dispositif comprenant un codeur apte à générer un signal représentatif de sa rotation et un capteur apte à déterminer ladite information par lecture du signal généré, le codeur étant solidarisé à l'arbre par l'intermédiaire de la vis de sorte à se déplacer conjointement à l'arbre. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures jointes, dans lesquelles : - les figures la et lb sont des représentations schématiques partielles d'un système mécanique selon respectivement une variante d'un premier mode de réalisation de l'invention ; - les figures 2a et 2b sont des représentations schématiques partielles d'un système mécanique selon respectivement une variante d'un deuxième mode de réalisation de l'invention. En relation avec ces figures, on décrit un système mécanique comprenant un carter 1 dans lequel au moins un arbre 2 est monté en rotation par l'intermédiaire d'au moins un palier à roulement 3. Dans une application particulière, le système permet la transmission d'un couple par l'intermédiaire d'un arbre tournant 2, par exemple en étant une boîte de vitesses de véhicule automobile dans le carter 1 de laquelle un arbre primaire 2 est monté en rotation.
Le palier à roulement 3 comprend deux organes respectivement intérieur 4 et extérieur 5 entre lesquels des corps roulants 6 sont disposés pour permettre la rotation relative desdits organes autour d'un axe A. Dans la description, les termes « extérieur » et « intérieur » sont définis par rapport à l'axe A de rotation du palier, respectivement pour une localisation éloignée et proche dudit axe. Dans les modes de réalisation représentés, le palier à roulement 3 est de type conique dans lequel des rouleaux coniques 6 sont utilisés en relation avec des pistes de roulement tronconiques équipant un organe extérieur 5 appelé cuvette et un organe intérieur 4 appelé cône. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à une structure de palier à roulement 3 particulière. Pour assurer le guidage en rotation de l'arbre 2 dans le carter 1, l'organe extérieur 5 est solidaire du carter 1 et l'arbre 2 présente un embout 7 autour duquel l'organe intérieur 4 est monté. Plus précisément, le carter 1 présente un logement 8 dans lequel la paroi périphérique de l'organe extérieur 5 est emmanchée, ledit logement présentant un rebord 9 sur lequel ledit organe est en butée axiale du côté externe. Dans la description, les termes « externe » et « interne » sont définis respectivement pour une localisation vers le bas et vers le haut sur les figures.
L'embout 7 présente une portée périphérique 10 autour de laquelle l'organe intérieur 4 est monté, ladite portée présentant un rebord 11 sur lequel une portée complémentaire 12 dudit organe intérieur est en butée axiale du côté interne. En particulier, la périphérie intérieure de l'organe 4 peut être emmanchée sur la portée 10, le rebord 11 définissant la fin de course dudit emmanchement. L'embout 7 présente un alésage 13 s'étendant notamment à l'intérieur de la portée périphérique 10, dans lequel la tige 14 d'une vis 15 est fixée, par exemple par coopération de filetages 16 formés respectivement autour de ladite tige et dans ledit alésage. Pour assurer le maintien axial du palier 3 autour de l'embout 7, la vis 15 présente une tête 17 disposée en appui sur l'organe intérieur 4, notamment à l'opposé du rebord 11. Ainsi l'organe intérieur 4 est disposé axialement entre le rebord 11 et la tête 17, le serrage de la vis 15 assurant le maintien axial dudit organe et donc du palier 3 sur l'embout 7.
Dans les modes de réalisation représentés, la tête 17 présente une collerette 18 s'étendant radialement vers l'extérieur autour de l'alésage 13, une portée interne 19 de ladite collerette étant disposée en appui sur une portée complémentaire 20 de l'organe intérieur 4. En particulier, la portée complémentaire 20 est disposée axialement en saillie par rapport à l'ouverture de l'alésage 13 pour que l'embout 7 soit en regard de la portée interne 19 en formant un jeu axial permettant le serrage. Le système mécanique comprend un dispositif de détermination d'au moins une information relative à la rotation de l'arbre 2, par exemple un paramètre de rotation tel que sa position, sa vitesse, son accélération ou son sens de rotation. En particulier, cette information peut être utilisée par une unité de gestion du système mécanique, notamment relativement à la gestion de l'embrayage dans une boîte de vitesses robotisée.
Le dispositif de détermination comprend un codeur 21 apte à générer un signal représentatif de sa rotation et un capteur 22 apte à déterminer l'information par lecture du signal généré. En particulier, le codeur 21 peut présenter une piste annulaire de génération du signal.
Selon une réalisation, le codeur 21 est apte à émettre un champ magnétique périodique, par exemple en comprenant une succession alternée de pôles magnétiques Nord et Sud qui sont disposés pour délivrer un signal magnétique pseudo sinusoïdal. A titre d'exemple, le codeur 21 peut être réalisé en matériau polymère chargé en particules magnétiques, notamment en copolymère butadiène nitrile-acrylique (NBR), éventuellement renforcé mécaniquement par des charges telles que du noir de carbone, les particules magnétiques pouvant être à base de ferrite.
En relation avec un tel codeur 21, le document WO-2006/064169 décrit un capteur 22 agencé pour délivrer deux signaux respectivement SIN et COS en quadrature et de même amplitude qui sont chacun représentatifs du champ magnétique, lesdits signaux pouvant être utilisés pour déterminer l'information de rotation du codeur 21. En particulier, le capteur 22 peut comprendre au moins un élément sensible, notamment choisi parmi les sondes magnétosensibles, par exemple à effet Hall et/ou les sondes à base de magnétorésistances à effet tunnel (TM R), de magnétorésistances anisotropes (AMR), de magnétorésistances géantes (GMR).
Le codeur 21 est solidarisé à l'arbre 2 par l'intermédiaire de la vis 15 de sorte à se déplacer conjointement à l'arbre 2 en regard d'une paroi 23 du carter 1. Ainsi, en prévoyant que la vis 15 serve au montage du codeur 21, on limite les contraintes d'intégration dudit codeur à l'intérieur du carter 1, ladite vis garantissant également la fiabilité dudit montage et donc la précision dans la détermination de l'information relative à la rotation de l'arbre 2. En outre, les contraintes d'intégration peuvent être limitées en prévoyant que le capteur 22 soit disposé à l'extérieur du carter 1 en étant à distance de lecture du signal généré par le codeur 21 au travers de la paroi 23. En variante, on peut prévoir que le capteur 22 soit disposé à l'intérieur du carter 1, avec les éléments sensibles en regard d'une paroi 23 ou directement disposés dans ledit carter en regard du codeur 21.
Selon les modes de réalisation représentés, le carter 1 présente un corps structurel, par exemple réalisé en matériau métallique, ledit corps présentant une ouverture dans laquelle la vis 15 est disposée, ladite ouverture étant équipée d'un capot 24 sur lequel le capteur 22 est monté.
La paroi 23 est formée dans le capot 24 en pouvant notamment être conformée pour pouvoir disposer les éléments sensibles du capteur 22 au plus près du codeur 21 afin de limiter la distance de lecture du signal généré. De façon avantageuse, le capot 24 est réalisé en matériau plastique, notamment pour être à base d'un matériau non magnétique afin de ne pas perturber le signal délivré par un codeur 21 magnétique. Dans les modes de réalisation représentés, la concentricité de la rotation du codeur 21 par rapport à celle de l'arbre 2 est fiabilisée en prévoyant, en plus du maintien dudit codeur par fixation de la vis 15 sur l'embout 7, des moyens de centrage dudit codeur par rapport à l'arbre 2. En relation avec les figures 1, la vis 15 présente une portée périphérique 15a qui est centrée dans une portée complémentaire 25 de l'embout 7. Plus précisément, la tête 17 présente une base annulaire autour de laquelle la portée périphérique 15a est formée, la portée complémentaire 25 de l'embout 7 étant formée dans l'ouverture de l'alésage 13.
Sur la figure 1 a, le codeur 21 est fixé sur une paroi externe 26 de la tête 17, notamment en étant surmoulé ou collé sur ladite paroi. Sur les autres figures, le codeur 21 est équipé d'une armature 27 de montage, par exemple réalisée en tôle métallique, le codeur 21 étant fixé, notamment par surmoulage ou par collage, sur une paroi externe 28 de ladite armature. Dans tous ces modes de réalisations, les parois externes 26, 28 s'étendent radialement pour permettre une lecture faciale du signal généré par le codeur 21. L'armature 27 présente au moins une portée 29 de centrage du codeur 21 par rapport à au moins un parmi la vis 15, l'embout 7 et l'organe intérieur 4. En relation avec la figure lb, l'armature 27 présente une couronne 30 disposée sur la paroi externe 26 de la tête 17, ladite couronne présentant un repli annulaire extérieur 31 qui est centré autour de ladite paroi externe.
Les figures 2 représentent un autre mode de réalisation dans lequel la portée 29 de centrage est fixée sur une portée complémentaire 32 de l'organe intérieur 4, l'armature 27 présentant également une portée 33 de maintien qui est interposée en appui axial entre la tête 17 et l'organe intérieur 4 afin que la vis 15 assure sa fonction de maintien. Plus précisément, l'armature 27 comprend une couronne radiale 34 sur laquelle le codeur 21 est fixé. La couronne 34 est bordée intérieurement par une paroi axiale 35 qui s'étend autour de la collerette 18, ladite paroi axiale étant prolongée intérieurement par une paroi radiale 36 qui est interposée entre la portée interne 19 de la collerette 18 et la portée complémentaire 20 de l'organe intérieur 4. Sur la figure 2a, la paroi axiale 35 est équipée d'un repli 37 présentant une portée intérieure 29 de centrage qui est emmanchée sur une portée extérieure 38 de l'organe intérieur 4. Sur la figure 2b, la paroi radiale 36 est prolongée intérieurement par une paroi axiale 39 présentant une portée extérieure 29 de centrage qui est emmanchée sur une portée intérieure 40 de l'organe intérieur 4.

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS1. Système mécanique comprenant un carter (1) dans lequel au moins un arbre (2) est monté en rotation par l'intermédiaire d'au moins un palier à roulement (3) comprenant deux organes respectivement intérieur (4) et extérieur (5) entre lesquels des corps roulants (6) sont disposés pour permettre la rotation relative desdits organes, ledit organe extérieur étant solidaire du carter (1) et ledit arbre présentant un embout (7) autour duquel ledit organe intérieur est monté, ledit système comprenant une vis (15) présentant une tige (14) fixée dans un alésage (13) de l'embout (7) et une tête (17) disposée en appui sur l'organe intérieur (4) pour assurer le maintien axial du palier à roulement (3) sur ledit embout, ledit système comprenant un dispositif de détermination d'au moins une information relative à la rotation de l'arbre (2), ledit dispositif comprenant un codeur (21) apte à générer un signal représentatif de sa rotation et un capteur (22) apte à déterminer ladite information par lecture du signal généré, ledit système étant caractérisé en ce que le codeur (21) est solidarisé à l'arbre (2) par l'intermédiaire de la vis (15) de sorte à se déplacer conjointement à l'arbre (2).
  2. 2. Système mécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le codeur (21) se déplace conjointement à l'arbre (2) en regard d'une paroi (23) du carter (1), le capteur (22) étant disposé à l'extérieur du carter (1) en étant à distance de lecture du signal généré par le codeur (21) au travers de ladite paroi.
  3. 3. Système mécanique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la tige (14) est fixée dans l'alésage (13) par coopération de filetages (16) formés respectivement autour de ladite tige et dans ledit alésage.
  4. 4. Système mécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la tête (17) présente une collerette (18) s'étendant radialement vers l'extérieur autour de l'alésage (13), une portée interne (19) de ladite collerette étant disposée en appui sur une portée complémentaire (20) de l'organe intérieur (4).
  5. 5. Système mécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'embout (7) présente une portée périphérique (10) autour de laquelle l'organe intérieur (4) est monté, ladite portée présentant un rebord (11) sur lequel une portée complémentaire (12) dudit organe intérieur est en butée axiale à l'opposé de la tête (17).
  6. 6. Système mécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la vis (15) présente une portée périphérique (15a) qui est centrée dans une portée complémentaire (25) de l'embout (7).
  7. 7. Système mécanique selon la revendication 6, caractérisé en ce que la tête (17) présente une base annulaire autour de laquelle la portée périphérique (15a) est formée, la portée complémentaire (25) de l'embout (7) étant formée dans l'ouverture de l'alésage (13).
  8. 8. Système mécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le codeur (21) est fixé sur une paroi externe (26) de la tête (17). 20
  9. 9. Système mécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le codeur (21) est équipé d'une armature (27) de montage, ladite armature présentant au moins une portée (29) de centrage dudit codeur par rapport à au moins un parmi la vis (15), l'embout (7) et l'organe intérieur (4). 25
  10. 10. Système mécanique selon les revendications 8 et 9, caractérisé en ce que l'armature (27) présente une couronne (30) disposée sur la paroi externe (26) de la tête (17), ladite couronne présentant un repli annulaire extérieur (31) qui est centré autour de ladite paroi externe. 30
  11. 11. Système mécanique selon la revendication 9, caractérisé en ce que la portée (29) de centrage est fixée sur une portée complémentaire (32) de l'organe intérieur (4). 15
  12. 12. Système mécanique selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que l'armature (27) présente une portée (33) de maintien qui est interposée en appui axial entre la tête (17) et l'organe intérieur (4).
  13. 13. Système mécanique selon l'une quelconque des revendications 2 à 12, caractérisé en ce que le codeur (21) est apte à émettre un champ magnétique périodique, la paroi (23) étant réalisée à base d'un matériau non magnétique.
  14. 14. Système mécanique selon l'une quelconque des revendications 2 à 13, caractérisé en ce que le carter (1) est équipé d'un capot (24) sur lequel le capteur (22) est monté, la paroi (23) étant formée dans ledit capot.
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