ITTO940165A1 - Dispositivo di rilevazione radiale della velocita' di rotazione di un cuscinetto e cuscinetto munito di un tale dispositivo integrato. - Google Patents

Dispositivo di rilevazione radiale della velocita' di rotazione di un cuscinetto e cuscinetto munito di un tale dispositivo integrato. Download PDF

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ITTO940165A1
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sensor
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axial
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Christian Rigaux
Pascal Lhote
Claude Caillault
Christophe Houdayer
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Abstract

Il dispositivo di rilevazione (9) della velocità di rotazione di un cuscinetto comprende un elemento codificatore (10), dotato di un anello multipolare (13) che presenta una magnetizzazione assiale e che è reso solidale con l'anello rotante (1) del cuscinetto, un elemento sensore (11) dotato di un sensore passivo con bobina (15) avvolta in concentratore anulare (16) di flusso magnetico con sezione a U e di un porta - sensore (12) solidale con l'anello non rotante (2) del cuscinetto. L'anello multipolare e l'elemento sensore sono disposti radialmente con un traferro. Il concentratore (16) di flusso magnetico comprende una parte cilindrica (16) delimitata assialmente da due bracci collettori (16a, 16b) situati radialmente all'esterno della parte cilindrica. Almeno uno dei bracci collettori comprende dei denti sulla sua periferia. Il braccio (16a) del concentratore di flusso, situato dal lato degli elementi volventi (3), è inclinato verso la corona attigua di elementi volventi.

Description

DESCRIZIONE dell'Invenzione Industriale dal titolo: "Dispositivo di rilevazione radiale della velocità di rotazione di un cuscinetto e cuscinetto munito di un tale dispositivo Integrato"
La presente Invenzione riguarda un dispositivo di rilevazione della velocità di rotazione di un cuscinetto, ad esempio di un cuscinetto di ruota di veicolo accoppiato ad un sistema di frenatura anti-bloccaggio di tipo ABS. Più particolarmente l'invenzione riguarda un dispositivo di rilevazione di tipo radiale nel quale un codificatore, reso solidale eoa l'anello rotante del cuscinetto, si trova di fronte radialmente ad un sensore reso solidale con l'anello non rotante del cuscinetto.
Gli inventori hanno constatata che la disposizione radiala tra 11 codificatore e 1 sensori Integrati nel cuscinetto à particolarmente interessantenel caso in cui 11 suddetto cuscinetto è sottoposto a degli sforzi che hanno la tendenza ad esporre l'anello esterno e quello interna del cuscinetto obliquamente l'uno rispetto all'altro (quando un cuscinetto viene disposto obliquamente, gli assi dell'anello Interno e dell'anello esterno non coincidono più ma formano un piccolo angolo l'uno rispetta all'altro). Questo fenomeno si verifica frequentemente nel cuscinetti di ruota di cui è dotato un veicolo quando 11 veicolo è sottoposto a delle curve con una forte accelerazione laterale.
Uno schema esplicativo (figura 6) permette di comprendere meglio la scelta della rilevazione radiala della velocità di rotazione di un cuscinetto. Nello schema l'anello esterno e quello interna del cuscinetto sono rappresentati mediante 1 loro rispettivi assi X, X' che formano un angolo di diposizione obliqua. Il codificatore solidale con l’anello esterno (o interno) .rotante del cuscinetto si trova in posizione A' deviata dalla sua posizione normale A. Nel caso di una rilevazione radiale, la superficie di rilevazione B del sensore fisso è orientata radialmente di fronte al codificatore, Il traferro radiale er tra 11 sensore s il codificatore varia di Δer quando il cuscinetto viene disposto obliquamente. Nel caso di una rilevazione assiale, il sensore solidale con l'anello non rotante presenta una superficie di rilevazione C orientata assialmente di frante al codificatore ruotante. Il traferro assiale ea fra il sensore e il codificatore cambia di Δea quando 11 cuscinetto è disposto obliquamente.
Dalla figura 6 risulta che il rapporto Δer/Δea è uguale al valore trigonometrico tgα. Poiché l'angolo di inclinazione α è molto piccolo (generalmente Inferiore a 10°), la variazione di traferro radialeΔec è nettamente Inferiore alla variazione di traferro assialeΔ ea, ne deriva che la rilevazione radiale è molto meno sensibile alla disposizione obliqua del cuscinetto che non la rilevazione assiale. Nello stato della tecnica sono noti del dispositivi di rilevazione della velocità di rotazione associati a dei cuscinetti, sia di tipo assiale che di tipo radiale, scelti solamente in funzione delle strutture dei cuscinetti da equipaggiare senza tener conto del problema di disposizione obliqua del cuscinetto.
Si pud citare ad esempio la domanda di brevetto francese n° 2.675.862 (Jaeger) relativa ad un cuscinetto con sensore tachimetrico. Il dispositivo di.rilevazione comprenda un anello multipolare reso solidale con l’anello rotante del cuscinetto e un pellicola imprigionatain due pezzi anulari concentratori di flusso magnetico per formare 11 sensore solidale con l'anello non ruotante del cuscinetto. Il sensore e 11 codificatore (anello multipolare) possono trovarsi l'uno di fronte all'altro radialmente o assialmente ad una estremità del cuscinetto. Questa dispositivo di rilevazione presenta una struttura complessa In particolare per quanto riguarda 1 concentratori di flusso e un Ingombro rilevante che richiede una lavorazione particolare dell'anello esterno del cuscinetto al fine dell'Integrazione del dispositivo. Inoltre 11 dispositivo non comprende alcuna guarnizione di tenuta che permetta di proteggerlo dall'ambiente esterno.
L'oggetto della presente Invenzione è quello di realizzare un dispositivo di rilevazione radiale della velocità di rotazione di un cuscinetto, che presenta una struttura semplice e compatta per consentire 11 suo montaggio nello spazio disponibile tra l'anello esterno e quello Interno del cuscinetto con una buona prestazione di rilevazione.
L'Invenzione ha anche per oggetto un dispositivo di rilevazione radiale della velocità di rotazione di un cuscinetto 11 cui codificatore non è sottoposto a sollecitazioni Interne di trazione in caso di dilatazione differenziala del codificatore e dal suo supporto.
Un altro oggetto dell'Invenzione è quello di realizzare un dispositivo di rilevazione radiale nel quale 11 sensore e 11 codificatore sono perfettamente Isolati dall'ambiente esterno mediante del mezzi di tenuta efficaci.
L'invenzione ha infine per oggetto un cuscinetto munito dì un dispositivo integrato di rilevazione radiale della velocità di rotazione del cuscinetto.
Secondo l'Invenzione 11 dispositivo di rilevazione della velocità di un cuscinetto comprende un elemento codificatore, dotato di un anello multipolare reso solidale con l'anello rotante del cuscinetto, e un elemento sensore, dotato di un sensore passivo composto da unjl·bobina avvolta in un concentratore anulare di flusso magnetico con sezione a U e reso solidale con l'anello non rotante del cuscinetto. L'anello multipolare e 11 sensore sono disposti radialmente l'uno di fronte all'altro con un traferro
Secondo l'invenzione il concentratore di flusso magnetico presenta una parte cilindrica delimitata assialmente da due bracci collettori di flusso situati radialmente all'esterno della parta cilindrica. Almeno uno del bracci collettori presenta dal denti sulla sua periferia orientata radialmente di fronte all'anello multipolare che presenta una magnetizzazione assiale In moda alternato sulla sua circonferenza. Il braccio collettore del concentratore di flusso, situato dal lato degli elementi volventi del cuscinetto, è inclinato verso la corona di elementi volventi, ciò che permette di approfittare al massimo dello spazio disponibile tra l’anello esterno e quello internò del cuscinetto per aumentare il numero di spire della bobina induttiva del sensore passivo.
Preferibilmente 11 sensore è situato radialmente all'interno dell'anello multipolare coassialmente rispetto a questo. L'anello multipolare è disposto radialmente all'Interno di un supporto metallico che comprende una parte assiale tubolare sulla quale l'anello multipolare viene reso solidale.
Preferibilmente l'astensione assiale dell'anello multipolare è superiore all'estensione assiale del sensore passivo (gruppo bobina-concentratore di flusso).
Secondo l'Invenzione il sensore isolato dall'ambiente esterno del cuscinetto per mezzo di una guarnizione di tenuta, ad esempla del tipo e labbro strisciante L'invenzione sarà compresa meglio con lo studio della descrizione particolareggiata di due forme di attuazione prese a titolo di esempi assolutamente non limitativi e illustrati dal disegni allegati,nel quali:
la figura 1 è una vista in sezione assiale di un cuscinetto di mozzo di ruota di veicolo dotato di un dispositivo di rilevazione, seconda l'Invenzione,
la figura 2 è una vista particolareggiata del dispositivo di rilevazione della figura 1,
la figura 3 è una variante del dispositivo di rilevazione della figura 2,
la figura 4 è una vista in sezione assiale di un cuscinetto dotato di un dispositivo di rilevazione secondo una seconda forma di attuazione dell'invenzione,
la figura 5 è una vista particolareggiata del dispositivo di rilevazione della figura 4 e,
la figura 6 è uno schema esplicito che illustra l'influenza della disposizione obliqua del cuscinetto sulla variazione di traferro radiale e assiale tra il sensore e il codificatore del dispositivo di rilevazione.
Come Illustrato nella figura 1, l'Invenzione può essere applicata ad un cuscinetto di ruota. 11 cuscinetto comprende un anello esterno rotante 1, due .semianelli non rotanti 2, assemblati fianco a fianco assialmente,e due corone di sfere 3 ripartite clrconferenziBlmente tra l'anello esterno lei aemianelli Interni 2 par mezzo di una gabbia 4. L'anello esterno rotante 1 presenta una superficie portante 5 che coopera con le sfere di rotolamento 3, un collare anulare 6 dotato di perforazioni assiali 7, 8f che cooperano con delle viti o bulloni (non rappresentate) allo scopo di effettuare il montaggio di una ruota a di un disco di freno (non rappresentati) sul lato esterno dalla parte opposta della superficie portante assiale 5 dell'anello esterno 1.
Il cuscinetto è dotata di un dispositivo di rilevazione 9 di tipo radiale della velocità di rotazione di cuscinetto allo scopo di fornire del segnali elettrici rappresentativi della velocità di rotazione dall'anello esterno 1 del cuscinetto, dunque della ruota interessata dal veicolo, ad un'unità di elaborazione del segnale di cui è dotato 11 veicolo.
Con riferimento inoltre alla figura 2, il dispositivo di rilevazione 9 comprende un elemento codificatore 10 reso solidale con la superficie interna cilindrica 5a dell'anello esterno 1 sulla parte di estremità della superficie portante assiale 5, un elemento sensore 11 reso solidale con l'anello Interno 2 per mezzo di un porta-sensore 12 reso solidale con la faccia esterna cilindrica 2a dell'anello interno fisso 2. L’elemento codificatore 10 comprende un anello multipolare 13 con magnetizzazione assiale, ad esempio di plastoferite, sovrastampato sulla faccia interna di un inserto metallico tubolare 14 dotato di fori periferici 14a che migliorano l'ancoraggio dell'anello multipolare. L'inserto metallico tubolare 14 è innestato nella superficie cilindrica interna 5 dell'anello esterno rotante 1. L'elemento sensore 11 è costituito da un sensore di tipo passivo con bobine 15 e da un concentratore anulare di flusso 16 che è anulare con sezione retta a forma di U, 1 cui bracci 16a e T6b costituiscono 1 bracci collettori di flusso magnetico per la bobina di induzione 15 che è avvolta all'interno della U.
Il concentratore di flusso 16 comprende una parte assiale 16c le cui estremità sono delimitate dal bracci collettori di flusso 16a e 16b che si estendono sostanzialmente in senso radiale verso l'esterno. Il braccio collettore 16a, che si trova dal lato delle corone di sfere di rotolamento 3, è inclinato verso le corone di sfere per approfittare dello spazio disponibile fra l'anello esterno 1, quello interno 2 e la corona attigua di sfere 3. L'altro braccio collettore 16b dal concentratore 16 .si estende sostanzialmente in senso radiale con del denti sulla periferia e di fronte radialmente all'anello multipolare 13 L'estensione assiale dell'anello multipolare 13 è superiore all'estensione dell'elemento sensore 11, cld che significa che la distanza assiale fra le estremità del bracci collettori 16a e 16b è inferiore all'estensione assiale dell'anello multipolare 13. 11 fatto di avere un'estensione assiale dell'anello multipolare sufficientemente grande rispetto all'estensione assiale dell'elemento sensore 11 consente un leggero spostamento assiale relativo .fra l'elemento sensore 11 e l'elemento codificatore 10 quando 11 cuscinetto viene disposto obliquamente (vedere figura 6) senza che la qualità di rilevazione risulti diminuita. L'elemento sensore 11 si trova concentricamente all'Interno dell'anello multipolare 13 con un traferro radiale tra di assi·
Il porta-sensore 12 è preferibilmente realizzato mediante stampaggio di un materiale plastico su un supporto metallico anulare 17 di Innesto e di rinforzo meccanico. Il porta-sensore 12 comprende vantaggiosamente una testa di collegamento 18 (figure 1) per realizzare il collegamento elettronico fra il dispositivo di rilevazione 9 integrato al cuscinetto e l'unità di elaborazione del segnale non rappresentata.
Il porta-sensore 12 presenta una superficie portante tubolare esterna 19 che ricopre esternamente l'estremità della superficie portante assiale 5 dell'anello esterno rotante 1, senza contatto con questa. Sulla superficie cilindrica esterna 5b dell'anello esterno 1» all'estremità della sua superficie portante assiale 5, à Innestato un supporto metallico anulare 20 dotato di una guarnizione di tenuta anulare 21 con labbro strisciante che coopera con un gomito anulare del pezzo metallico anulare 17 del porta-sensore 12 allo scopo di realizzare la tenuta del dispositivo di rilevazione 9 rispetto all'esterno. Il supporto metallico 20 della guarnizione di tenuta 21 forma inoltre,con la superficie portante tubolare 19 del porta-sensore 12, una guarnizione a labirinto che Impedisce a delle particelle Inquinanti o a degli schizzi, che provengono dall'ambiente esterno, di raggiungere la guarnizione di tenuta 21.
La figura 3 illustra una variante di attuazione del dispositivo di rilevazione 9. Nel confronti della figura 211 solo cambiamento consiste nella struttura dell'elemento sensore 10 in cui l'Inserto metallico 14 è sostituito da un supporto metallico 22 con una superficie portante tubolare di Innesto 22a che può essere paragonato all'inserto metallica 14 della figura 2, una parte di collegamento radiale 22b estendendosi Internamente, seguita da una seconda parte tubolare assiale 22c sulla cui superficie interna è sovrastampato l'anello multipolare 13. La seconda parta tubolare 22c dal supporto metallico 22 comprenda del fori periferici 22d allo scopo di migliorare l'ancoraggio dell'anello multipolare nel supporto metallico 22. La struttura dell'elemento codificatore 10 permette di evitare 11 contatto diretto fra l'anello esterno 1 del cuscinetto e l'anello multipolare di materiale plastico, ciò che permette di ridurre maggiormente della sollecitazioni meccaniche interne subite a causa della dilatazione differenziale termica tra 1 differenti pezzi.
Nelle figure 4 e 5 è Illustrata una seconda forma di attuazione dell'invenzions, che è dal tutto paragonabile alla prima forma descritta in precedenza. In questo esempio il cuclnetto interessato non è concepito in modo particolare per equipaggiare un mozzo di ruota di veicolo. Questo cuscinetto comprende un anello esterno fisso 23, due semianelll interni rotanti 24, resi solidali con un albero rotante non rappresentato, e due corone di elementi volventi sotto forma di sfere 25 comprese tra l'anello esterno 23 e 1 semianelli interni 24. Un'estremità (a sinistra della figura 4) viene resa ermetica mediante una guarnizione di tenuta 26 classica e l'altra estremità del cuscinetto è dotata di un dispositivo di rilevazione 27 di tipo radiale dalla velocità di rotazione del cuscinetto
L'elemento codificatore 10 comprende un anello multipolare 13 e un supporto metallico 28 che comprende una parte tubolare di innesto 28s, una parte radiale 28b, con un'Inclinazione verso le corone di elementi vol ti25 parte tubolare 28c sulla cui faccia inferiore è sovrastampato l'anello multipolare 13. La parte tubolare 28c presenta dei foci periferici 28d che migliorano l'ancoraggio dell'anello multipolare. L'inclinazione della parte radiale 28b del supporto metallico 28 permette di aumentare l'estensione assiale dell'anello multipolare 23 e dell'elemento sensore 11 approfittando dello spazio disponibile In vicinanza della corona di sfere 25. L'elemento sensore 11 comprende una bobina di Induzione 15 e un concentratore di flusso magnetico 16 del tutto simile alla struttura descritta In precedenza. L'elemento sensore 11 è disposto coassialmente all'Interno dell'anello multipolare 13 con un traferro radiale. Il portasensore 12 comprende un inserto metallico di innesto 29, una testa di collegamento 18 e un supporto metallico 30 per una guarnizione di tenuta 31, 11 supporto metallico 30 essendo ancorato nel porta-sensore 12
Nel montaggio l'elemento codificatore 10 viene Innestato grazie alla parte tubolare 28a del supporto metallico 28 sulla superficie esterna cilindrica 24a dell'anello Interno rotante 24· Il porta-sensore 12 è innescato per mezzo dell'inserto metallico 29 sulla superficie Interna cilindrica 23a dell'anello esterno 23. La guarnizione di tenuta 31·è del tipo a labbro strisciante e coopera con il gomito formato tra la parte tubolare di innesto 28a e la parte radiale 28b del supporto metallico 28 dell'elemento codificatore 10
Il gruppo formato dall'elemento codificatore 10 e dall'elemento sensore 11 è ospitato all'interno dello spazio tra l'anello esterno 1, 23 e quello interno 2, 24 da un lato di una delle corone di elementi volventi 3, 25. Grazie all'Invenzione non è necessario effettuare una lavorazione particolare degli anelli di rotolamento per integrare il dispositivo 9, 27, In cui la qualità e la potenza del seguale fornito sono soddisfacenti. L'ansilo multipolare 13 è a magnetizzazione assiale con 1 poli magnetici S, N che vengono di fronte alle estremità libere del bracci collettori 16a, 16b del concentratore di flusso magnetico 16.L'inclinazione di un braccio 16a del concsntratore di flusso verso la corona attigua di elementi volventi 3, 25 e la rilevazione radiale consente contemporaneamente la migliore utilizzazione possibile dello spazio disponibile per ottimizzare il dimensionamento e 11 numero di spire della bobina di Induzione 15 (potenza ottimale del segnale fornito) e per ridurre al minimo le variazioni di traferro tra l'anello multipolare 13 e l'elemento sensore 11. che potrebbero derivare da una disposizione obliqua del cuscinetto.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di rilevazione della velocità di rotazione di un cuscinetto, che comprende un elemento codificatore (10), dotato di un anello multipolare (13) che presenta una magnetizzazione assiale e che è reso solidale con l'anello rotante (1, 24) del cuscinetto, un elemento sensore (11), dotato di un sensore passivo con bobina (15) avvolta in un concentratore anulare (16) di flusso magnetico con sezione a U e di un porta-sensore (12) solidale con l'anello non rotante (2, 23) del cuscinetto, l'anello multipolare e l'elemento sensore essendo disposti l'uno di fronte all'altro con un traferro, caratterizzato dal fatta che il concentratore (16) di flusso magnetico comprende una parte cilindrica (16c)de limitata assialmente da due bracci collettori (16a, I6b) situati all'esterno della parte cilindrica, almeno uno del bracci collettori comprendendo dei denti sulla sue periferia, il braccio (16a) del concentratore di flusso situato dal lato degli elementi volventi (3, 25), essendo inclinato verso la corona attigua di elementi volventi.
  2. 2. Dispositivo di rilevazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'elemento sensore (11) è situato radialmente all'Interno dell'anello multipolare (13) coassialmente rispetto a questo e dal fatto che l'anello mulltpolare è solidale con una parte assiale tubolare (14, 22c, 28c) di un supporto metallico anulare (14, 22, 28).
  3. 3. Dispositivo di rilevazione secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la suddetta parte tubolare assiale comprende del fori periferici (14a, 22d, 28d) che consente l'ancoraggio dell'anello multipolare (13).
  4. 4. Dispositivo di rilevazione secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che la suddetta parte assiale tubolare è costituita da un inserto metallico (14) innestato direttamente sull'anello rotante (1) del cuscinetto.
  5. 5. Dispositivo di rilevazione secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che il supporta metallico (22, 28) comprende: .inoltre una parte tubolare di innesto (22af 28a) su una superiflcie cilindrica (5a) dell'anello rotante (1, 24) del cuscinetto e una parte radiale di collegamento (22b, 28b) tra la parte assiale tubolare (22c, 28c) che sostiene l'anello multipolare (16) a la parte tubolare di Innesto
  6. 6. Dispositiva di rilevazione secondo una delle rivendicazioni precedenti,.caratterizzato dal fatto che l'estensione assiale dell'aaello multipolare (13) è superiore all'estensione assiale dell'elemento sensore (11).
  7. 7. Dispositivo di rilevazione seconda una delle rivendicazioni precedenti! caratterizzato dal fatto che esso comprende una guarnizione di tenuta (21( 31) con labbro strisciante che permette di isolare il gruppo formato dall'elemento codificatore (IO) e dall'elemento sensore (11) dall'ambiente esterno al cuscinetto
  8. 8. Diapositiva di rilevazione secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che la guarnizione di tenuta (21) è solidale con un supporto metallico anulare (20) che presenta una parte tubolare di Innesto sull'anello rotante (1) del cuscinetto, il labbro di tenuta cooperando con un elemento metallico (17) anulare che fa parte del porta-sensore (12).
  9. 9. Dispositivo di rilevazione secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che la guarnizione dì tenuta (31) è solidale con un supporto metallico anulare (30)ancorato nel porta-sensore (12) e coopera con il supporto metallico (28) dell'elemento codificatore (10).
  10. 10. Cuscinetto dotato di un dispositivo di rilevazione (9, 27) della velocità di rotazione del suo anello rotante rispetto al suo anello non rotante secondo una delle rivendicazioni precedenti.
IT94TO000165A 1993-03-10 1994-03-09 Dispositivo di rilevazione radiale della velocita' di rotazione di un cuscinetto e cuscinetto munito di un tale dispositivo integrato. IT1268051B1 (it)

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