WO2006087469A1 - Dispositif de roulement codeur et machine tournante - Google Patents

Dispositif de roulement codeur et machine tournante Download PDF

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WO2006087469A1
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seal
ring
groove
grooves
bearing
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PCT/FR2006/000349
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Stellario Barbera
Jean-Luc Gardelle
Armel Louis Doyer
Francesco Gallucci
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Aktiebolaget Skf
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    • F16C33/76—Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/78—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members
    • F16C33/784—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members mounted to a groove in the inner surface of the outer race and extending toward the inner race
    • F16C33/7843—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members mounted to a groove in the inner surface of the outer race and extending toward the inner race with a single annular sealing disc
    • F16C33/7853—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members mounted to a groove in the inner surface of the outer race and extending toward the inner race with a single annular sealing disc with one or more sealing lips to contact the inner race
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    • F16C41/007—Encoders, e.g. parts with a plurality of alternating magnetic poles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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    • 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
    • G—PHYSICS
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    • 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
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    • F16C2380/00—Electrical apparatus
    • F16C2380/26—Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators

Definitions

  • the present invention relates to a rolling bearing device equipped with an integrated encoder for detecting the relative rotation between the bearing rings. It is thus possible to detect a rotation parameter such as the angular velocity, the displacement, the acceleration of a rotating element integral with the rotating ring.
  • EP 0 890 753 shows in Figure 4 a bearing whose inner ring is equipped with a target gasket mounted in a groove on the inner ring.
  • the material used for producing the active part of the magnetic encoder ring is a ferrite-loaded elastomer and can not provide effective dynamic sealing with the outer ring.
  • an elasto-ferrite is a relatively rigid and abrasive material, little able to ensure a truly effective frictional seal, for example between a seal lip and its range, as is the case in FIG. it is necessary to add an additional seal or to use a bi-material seal to guarantee an effective seal.
  • JP 2004 01 1827 also shows a target gasket mounted on a cylindrical surface of a rotating inner ring, the material used for producing the active part of the magnetic coding ring being a synthetic material loaded with ferrite with the same disadvantages than those mentioned above.
  • EP 0 375 019 shows a target seal mounted in a groove of the outer race of a bearing using a magnetized reinforcement to form a multipolar ring and covered with a flexible material forming a static seal with the groove of the outer race and a frictional dynamic seal with a chamfer of the inner ring.
  • the inner ring does not include means for anchoring an encoder seal on said ring in the case where the latter is the rotating ring of the bearing.
  • the object of the invention is in particular to provide a lightweight sealing device with a low production and mounting cost and provided with a voice wheel or an encoder for detecting the rotation of a ring with respect to the 'other.
  • the object of the invention is in particular to provide a polyvalent target bearing, the target function and the sealing function being provided by a seal having both good static and dynamic sealing characteristics.
  • the rolling device comprises two rings that can rotate relative to one another and at least one seal attached to one of the rings and provided with an active part intended to cooperate with a sensor element of a rotation parameter of the active part.
  • the device comprises, at least on one side of the bearing, a groove in the outer ring and a groove in the inner ring.
  • the grooves are substantially coplanar.
  • the seal is mounted in one of the grooves of one of the rings and cooperates with at least a portion of the other groove of the other ring to provide a dynamic seal.
  • the bearing is therefore particularly economical because of its manufacture in very large series.
  • the coding element and sealing has a bulk substantially identical to that of a seal alone and a mass also relatively low.
  • the seal comprises a sealing portion formed in a material different from the material of the active portion.
  • the active part forms an encoder.
  • the seal is attached to the outer ring.
  • the seal may have a relative displacement with respect to the inner ring.
  • the seal may be attached to the inner ring.
  • the seal may have a relative displacement with respect to the outer ring.
  • the seal may include a deflection portion to provide lubricant recirculation within the bearing.
  • the seal comprises a lip in contact with at least a portion of the groove of the other ring and / or at least one portion forming a narrow passage with a portion of the groove of the other ring.
  • the seal comprises an armature constituting the active part, coated with a flexible material ensuring the seal, said armature ensuring the rigidity of the seal.
  • the active portion is magnetized.
  • the active portion is magnetizable.
  • the active portion is ferromagnetic.
  • the active portion comprises a matrix of synthetic material loaded with a powder of magnetized or magnetizable material.
  • the matrix may comprise a thermoplastic material having a softening temperature greater than 180 °.
  • the matrix may comprise a material selected from the group consisting of polyamide, polyimide, polyethylene-ether-sulfone.
  • the device may comprise two grooves formed in the outer ring on one side and the other of the rolling elements and two grooves in the inner ring on one side and the other of the rolling elements, the groove of the inner ring and the groove of the outer ring disposed on the same side being substantially coplanar, the device comprising two seals, each mounted in one of the grooves of one side and cooperating with the other groove of the other ring of the same side.
  • the invention also relates to a rotating machine, comprising a rolling device disposed between a housing and a rotating part.
  • the device may be of the type described above.
  • FIG. 1 is a half-view in axial section of FIG. a bearing according to one embodiment
  • FIGS. 2 to 5 are partial half-views in axial section of various embodiments of sealing elements
  • FIG. 6 is a half-view in axial section of a bearing according to another embodiment
  • FIG 7 is a partial half-view in axial section of the sealing element of the bearing of Figure 6;
  • FIG 8 is an axial sectional view of the right sealing member of the bearing of Figure 6;
  • FIG 9 is a half-view in axial section of a bearing according to another embodiment;
  • FIG. 10 is a half-view in axial section of the right sealing element of the bearing of FIG. 9;
  • FIG 1 1 is an axial sectional view of the right sealing element of the bearing of Figure 9;
  • FIG. 12 is a half-view in axial section of a bearing according to another embodiment
  • FIG 13 is a half-view in axial section of a bearing according to another embodiment.
  • a bearing comprises an outer ring 10, an inner ring 11, and a plurality of rolling elements 12, here balls, interposed between the rings 10 and 11.
  • a device is provided sealing ring 13, 14, for closing the intermediate space between the rings 10 and 1 1.
  • the outer ring 10 comprises an axial outer surface 10a, a bore 10b, two radial end faces 10c and 10d, a deep groove raceway 10e formed substantially in the middle of the bore 10b and in contact with the rolling elements 12, and two grooves 20 formed radially outwardly from the bore 10b near the end surfaces 10c and 1 Od.
  • the inner ring 11 has a bore 11b, an outer surface 11a, two radial front surfaces 11 and
  • a raceway I the deep groove formed substantially in the middle of the outer axial surface 11a and in contact with the rolling elements 12 and two annular grooves 21 formed at the ends of the axial surface 11a, close to the front surfaces and H d.
  • the grooves 21 are arranged axially substantially at the same level as the grooves 20.
  • the rolling elements 7 are held at regular circumferential spacings by a cage 22.
  • each sealing device 13, 14 comprises a relatively rigid annular disc-shaped insert 16 on which is molded or vulcanized a gasket 17 comprising rubber or other elastomeric material.
  • the gasket 17 forms two opposite peripheral sealing portions 18 and 19 respectively exerting a static seal with the rotating ring 10 and a dynamic seal with the non-rotating ring 11.
  • the peripheral portion 18 is force-fitted into the annular groove 20 of the rotating ring 10 for fixing the sealing device 13, 14 to said rotating ring 10.
  • the inner end portion 19 forms at least one lip 19a, which provides a frictional seal or a labyrinth with the non-rotating ring 1 1.
  • the insert 16 may comprise a matrix of thermoplastic material loaded with a magnetized or magnetizable material powder, preferably a ferrite.
  • the thermoplastic matrix has, preferably, a softening temperature greater than 18O 0 C.
  • the thermoplastic matrix may, for example, be made of polyamide (nylon 66), polyethylene, or polyethylene-ether-sulfone. Thanks to these characteristics, the insert 16, in addition to the reinforcement and the mechanical rigidity of the sealing device, provides the sound wheel or encoder wheel function for a rotation sensor device, associated with the bearing and designed to detect the relative rotation. between the rings 10 and 11.
  • the sealing device 13, 14 is attached to the rotating ring of the bearing to be rotated with said rotating ring 10 and functions both as an annular encoder and as a seal. seal.
  • the insert 16 Before or after overmolding or vulcanization of the liner 17, the insert 16 is magnetized in a polarized manner to form, in predetermined zones or angular sectors, a succession of alternating north and south poles and / or arranged at a distance.
  • the magnetic properties can be imparted to the insert 16 by means of a magnetization apparatus which permanently magnetizes the ferrites in predetermined areas with the desired polar orientation.
  • the encoder seal is operatively assigned to a associated sensor such as a magneto-sensitive sensor 23 mounted on another part.
  • the magnetic flux reaching the sensor varies as the magnetic zones of the insert 16 pass in front of said sensor, which can then provide electrical pulses representative of the rotation data of the rotating ring, in particular the position, speed, angular acceleration, etc.
  • the electrical signals supplied by the sensor are transmitted to an electronic and processing unit to obtain information on the movement of the rotating ring.
  • FIGS. 2 to 5 are illustrated in axial section, by way of nonlimiting examples, four forms that the insert 16 and the elastic lining 17 can take, depending on the geometry of the rings on which the sealing device 13, 14 must be mounted and operating conditions of the rings 10, 11.
  • the insert 16 may have in cross section bends and bends to give it rigidity.
  • the insert 16 comprises a radial portion extending towards the peripheral portion 18 by an axial portion and a short radial flange and extending towards the peripheral portion 19 by an oblique portion and a portion radial.
  • the insert 16 thus has good rigidity.
  • the peripheral portion 18 is inside and the peripheral portion 19 is outside.
  • the peripheral portion 19 comprises a simple rubbing lip.
  • the insert 16 comprises a radial portion extending towards the peripheral portion 18 by a toroidal rim and extending towards the peripheral portion 19 by an oblique portion and a radial portion.
  • the peripheral portion 18 is external and the peripheral portion 19 is internal.
  • the peripheral portion 19 comprises a simple rubbing lip.
  • the insert 16 comprises a radial portion extending towards the peripheral portion 18 by an oblique portion and a short radial portion.
  • the peripheral portion 18 is external and the peripheral portion 19 is internal.
  • the insert 16 comprises a radial portion extending towards the peripheral portion 18 by " an axial recess and a radial flange and extending towards the peripheral portion 19 by an oblique portion and a radial portion.
  • the dynamic sealing portion 19 of the sealing devices 13, 14 comprises a lip 19a rubbing on a frustoconical internal face 21a of the groove 21, a protuberance 19b extending axially opposite the lip 19a and radially substantially at the same level to form a narrow passage with a flange 21b of the groove 21, and a protrusion 19c extending axially towards the rolling elements 12 to form a narrow passage with the outer surface 1 1b of the ring 1 1, near the frustoconical inner face 21 a.
  • the protrusion 19c has towards the ring 10 a sloped surface, of frustoconical shape, ensuring deflection and recirculation of grease when the bearing rotates.
  • a sloped surface of frustoconical shape
  • Each seal is thus force-fitted in each groove 20 of the outer ring and cooperates with the groove 21 of the inner ring located substantially in the same radial plane as the groove 20.
  • a sensor 23 is disposed in the vicinity of the sealing device 14 with a small axial gap.
  • the sealing device 13 is a target gasket with a magnetic or magnetized armature and the sealing device 13 has an ordinary armature 24, for example made of sheet steel.
  • the embodiment illustrated in Figures 9 to 1 1 differs from the previous in that the rotating ring is the inner ring 11 and the non-rotating ring is the outer ring 10.
  • the raceway 10e is formed from the 10b bore and the raceway I is formed from the outer surface
  • the sealing device 14 forming an encoder seal is force-fitted into the groove 21 of the inner ring 11 and the conventional sealing device 13 is force-fitted in the groove 20 of the outer ring 10.
  • the sealing devices 13 and 14 are mounted head to tail, the encoder seal 14 being rotated by the rotating inner ring 1 1, said encoder seal cooperating on the other hand with the groove 20 of the outer ring 10 to ensure dynamic sealing, said groove 20 being substantially located in the same radial plane as the groove 21 of the inner ring January 1 in which is mounted the encoder seal 14.
  • the embodiment illustrated in FIG. 12 differs from that illustrated in FIGS. 9 to 11 in that the two sealing devices 13 and 14 are target joints each having a magnetic or magnetized armature.
  • the sealing devices 13 and 14 are mounted in the grooves 20 of the ring 10.
  • a sensor 25 is furthermore disposed in the vicinity of the sealing device 13 with a small axial gap. In this way, we benefit from a redundancy offering great security.
  • the embodiment illustrated in Figure 13 differs from the previous in that the rings 10 and 1 1 are both rotating and likely to have different speeds.
  • the two sealing devices 13 and 14 are target joints each with a magnetic or magnetized armature.
  • the sealing device 14 is force-fitted in the groove 21 of the inner ring 1 1 and the sealing device 13 is force-fitted in the groove 20 of the outer ring 10. It is thus possible to detect the rotation parameters of each ring and possibly deduce differential angular velocity measurements.
  • the invention is not limited to the embodiments described and illustrated and which are considered as examples of the sealing device and the bearing.
  • peripheral sealing portions 18, 19 may be indifferently formed on the inner or outer peripheral edge of the sealing device depending on whether they are intended for a bearing with a fixed outer ring and a rotating inner ring or vice versa.
  • the side of the bearing having no sealing device 13, 14 providing the encoder function may either have no seal if this side of the bearing is located in a sufficiently protected space pollution, or have a seal conventional non-magnetized, possibly metal frame type.
  • the bearing may comprise a non-magnetized reinforcement encoder seal made of a magnetic material such as steel, said reinforcement having local variations in geometry, for example openings, reliefs, corrugations, capable of generating with a suitable sensor, a periodic signal representative of the rotation parameters of the seal.

Abstract

Dispositif de roulement comprenant deux bagues 10, 11 pouvant tourner l'une par rapport à l'autre et au moins un joint d' étanchéité 13 fixé sur l'une des bagues et pourvu d'une partie active 16 destinée à coopérer avec un élément capteur destiné à détecter un paramètre de rotation de la partie active, caractérisé par le fait qu'il comprend, au moins d'un côté du roulement, une rainure 20 ménagée dans la bague extérieure 10 et une rainure 21 ménagée dans la bague intérieure 11 , lesdites rainures étant sensiblement coplanaires, le joint d'étanchéité 13 étant monté dans l'une des rainures de l'une des bagues et coopérant avec au moins une partie de l'autre rainure de l'autre bague pour assurer une étanchéité dynamique.

Description

Dispositif de roulement codeur et machine tournante
La présente invention concerne un dispositif de palier à roulement équipé d'un codeur intégré pour la détection de la rotation relative entre les bagues du roulement. On peut ainsi détecter un paramètre de rotation tel que la vitesse angulaire, le déplacement, l'accélération d'un élément tournant solidaire de la bague tournante.
Le document EP 0 890 753 montre en figure 4 un roulement dont la bague intérieure est équipée d'un joint cible monté dans une rainure ménagée sur la bague intérieure. La matière utilisée pour la réalisation de la partie active de l'anneau codeur magnétique est un élastomère chargé de ferrite et ne peut assurer une étanchéité dynamique efficace avec la bague extérieure. En effet, un élasto-ferrite est un matériau relativement rigide et abrasif, peu apte à assurer une étanchéité frottante réellement efficace, par exemple entre une lèvre de joint et sa portée, comme c'est le cas sur la figure 6. Il est donc nécessaire d'adjoindre un joint complémentaire ou d'utiliser un joint bi-matière afin de garantir une étanchéité efficace. La figure 7 montre un joint cible comportant une armature métallique emmanchée dans une portée cylindrique de la bague extérieure tournante et revêtue de deux matériaux différents, l'un assurant l'étanchéité et l'autre formant le codeur magnétique pour la génération du signal. Le document JP 2004 01 1 827 montre également un joint cible monté sur une portée cylindrique d'une bague intérieure tournante, la matière utilisée pour la réalisation de la partie active de l'anneau codeur magnétique étant un matériau synthétique chargé de ferrite avec les mêmes inconvénients que ceux évoqués précédemment. Le document EP 0 375 019 montre un joint cible monté dans une rainure de la bague extérieure d'un roulement utilisant une armature magnétisée pour former un anneau multipolaire et recouverte d'un matériau souple formant une étanchéité statique avec la rainure de la bague extérieure et une étanchéité dynamique frottante avec un chanfrein de la bague intérieure. Toutefois, la bague intérieure ne comporte pas de moyens d'ancrage d'un joint codeur sur ladite bague dans le cas où celle-ci est la bague tournante du roulement.
L'invention a notamment pour but de réaliser un dispositif d' étanchéité léger, de faible coût de production et de montage et pourvu d'une roue phonique ou d'un codeur pour la détection de la rotation d'une bague par rapport à l'autre.
L'invention a notamment pour but de réaliser un roulement cible polyvalent, la fonction cible et la fonction étanchéité étant assurées par un joint possédant à la fois de bonnes caractéristiques d' étanchéité statique et dynamique.
Le dispositif de roulement comprend deux bagues pouvant tourner l'une par rapport à l'autre et au moins un joint d'étanchéité fixé sur l'une des bagues et pourvu d'une partie active destiné à coopérer avec un élément capteur d'un paramètre de rotation de la partie active.
Le dispositif comprend, au moins d'un côté du roulement, une rainure ménagée dans la bague extérieure et une rainure ménagée dans la bague intérieure. Les rainures sont sensiblement coplanaires. Le joint d'étanchéité est monté dans l'une des rainures de l'une des bagues et coopère avec au moins une partie de l'autre rainure de l'autre bague pour assurer une étanchéité dynamique.
On peut ainsi associer un roulement de type standard dont les bagues sont pourvues de gorges latérales et un élément formant à la fois joint d'étanchéité statique avec l'une des bagues et dynamique avec l'autre bague et codeur de type magnétique. Le roulement est donc particulièrement économique en raison de sa fabrication en très grande série. L'élément de codage et d'étanchéité présente un encombrement sensiblement identique à celui d'un joint d'étanchéité seul et une masse également relativement faible.
On entend par « étanchéité statique », l'étanchéité réalisée entre deux pièces sans mouvement relatif, et par « étanchéité dynamique », une étanchéité entre deux pièces ayant un mouvement relatif.
Dans un mode de réalisation, le joint d' étanchéité comprend une partie d'étanchéité formée dans une matière différente de la matière de la partie active. La partie active forme un codeur.
Dans un mode de réalisation, le joint d' étanchéité est fixé sur la bague extérieure. Le joint d' étanchéité peut avoir un déplacement relatif par rapport à la bague intérieure. Alternativement, le joint d'étanchéité peut être fixé sur la bague intérieure. Le joint d'étanchéité peut avoir un déplacement relatif par rapport à la bague extérieure. Le joint d' étanchéité peut comprendre une portion de déflexion pour assurer une recirculation de lubrifiant à l'intérieur du roulement.
Avantageusement, le joint d'étanchéité comprend une lèvre en contact avec au moins une partie de la rainure de l'autre bague et/ou au moins une portion formant un passage étroit avec une partie de la rainure de l'autre bague.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le joint d'étanchéité comprend une armature constituant la partie active, revêtue d'un matériau souple assurant l'étanchéité, ladite armature assurant la rigidité du joint d'étanchéité. Dans un mode de réalisation, la partie active est magnétisée.
Dans un autre mode de réalisation, la partie active est magnétisable.
Dans un mode de réalisation, la partie active est ferromagnétique.
Dans un mode de réalisation, la partie active comprend une matrice de matériau synthétique chargée d'une poudre de matériau magnétisé ou magnétisable.
La matrice peut comprendre un matériau thermoplastique présentant une température de ramollissement supérieure à 180°.
La matrice peut comprendre un matériau choisi dans le groupe comprenant polyamide, polyimide, polyéthylène-éther-sulfone.
Le dispositif peut comprendre deux rainures ménagées dans la bague extérieure d'un côté et de l' autre des éléments roulants et deux rainures ménagées dans la bague intérieure d'un côté et de l'autre des éléments roulants, la rainure de la bague intérieure et la rainure de la bague extérieure disposées du même côté étant sensiblement coplanaires, le dispositif comprenant deux joints d'étanchéité, chacun monté dans l'une des rainures d'un des côtés et coopérant avec l'autre rainure de l'autre bague du même côté.
L'invention concerne également une machine tournante, comprenant un dispositif de roulement disposé entre un carter et une pièce tournante. Le dispositif peut être du type décrit ci-dessus.
On bénéficie ainsi d'une machine tournante, par exemple un alternateur ou un moteur électrique équipé d'un roulement cible particulièrement économique, tout en présentant les caractéristiques mécaniques et d'étanchéité souhaitées, le même élément d'étanchéité servant de joint et de codeur magnétique. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d' exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : -la figure 1 est une demi-vue en coupe axiale d'un roulement selon un mode de réalisation;
-les figures 2 à 5 sont des demi-vues partielles en coupe axiale de différentes formes de réalisation d'éléments d'étanchéité
-la figure 6 est une demi-vue en coupe axiale d'un roulement selon un autre mode de réalisation;
-la figure 7 est une demi-vue partielle en coupe axiale de l'élément d'étanchéité du roulement de la figure 6;
-la figure 8 est une vue en coupe axiale de l' élément d'étanchéité de droite du roulement de la figure 6; -la figure 9 est une demi-vue en coupe axiale d'un roulement selon un autre mode de réalisation;
-la figure 10 est une demi-vue en coupe axiale de l'élément d'étanchéité de droite du roulement de la figure 9;
-la figure 1 1 est une vue en coupe axiale de l' élément d'étanchéité de droite du roulement de la figure 9;
-la figure 12 est une demi-vue en coupe axiale d'un roulement selon un autre mode de réalisation;
-la figure 13 est une demi-vue en coupe axiale d'un roulement selon un autre mode de réalisation. Tel qu'illustré sur la figure 1 , un roulement comprend une bague extérieure 10, une bague intérieure 11, et une pluralité d'éléments roulants 12, ici des billes, interposés entre les bagues 10 et 11. Sur chacun des côtés opposés du roulement, est prévu un dispositif d'étanchéité 13, 14, de forme annulaire, pour fermer l'espace intermédiaire entre les bagues 10 et 1 1.
La bague extérieure 10 comprend une surface extérieure axiale 10a, un alésage 10b, deux faces frontales radiales 10c et 1Od, un chemin de roulement à gorge profonde 10e formé sensiblement au milieu de l'alésage 10b et en contact avec les éléments roulants 12, et deux rainures 20 formées radialement vers l'extérieur à partir de l'alésage 10b à proximité des surfaces frontales 10c et 1 Od.
De façon similaire, la bague intérieure 11 comporte un alésage 1 1b, une surface extérieure l i a, deux surfaces frontales radiales l i e et
H d, un chemin de roulement I l e à gorge profonde formé sensiblement au milieu de la surface axiale extérieure l i a et en contact avec les éléments roulants 12 et deux rainures annulaires 21 formées aux extrémités de la surface axiale l i a, à proximité des surfaces frontales l i e et H d. Les rainures 21 sont disposées axialement sensiblement au même niveau que les rainures 20. Les éléments roulants 7 sont maintenus à espacements circonférentiels réguliers par une cage 22.
Comme illustré sur la figure 2, chaque dispositif d' étanchéité 13, 14 comprend un insert 16 en forme de disque annulaire relativement rigide, sur lequel est surmoulée ou vulcanisée une garniture 17 comprenant du caoutchouc ou un autre matériau élastomère. La garniture 17 forme deux portions d'étanchéités périphériques opposées 18 et 19, exerçant respectivement une étanchéité statique avec la bague tournante 10 et une étanchéité dynamique avec la bague non tournante 11. La portion périphérique 18 est insérée à force dans la rainure annulaire 20 de la bague tournante 10 pour fixer le dispositif d'étanchéité 13, 14 à ladite bague tournante 10. La portion d'extrémité intérieure 19 forme au moins une lèvre 19a, qui assure une étanchéité frottante ou un labyrinthe avec la bague non tournante 1 1.
L' insert 16 peut comprendre une matrice de matériau thermoplastique chargée avec une poudre de matériau magnétisé ou magnétisable, préférablement un ferrite. La matrice thermoplastique présente, de façon préférentielle, une température de ramollissement supérieure à 18O0C. La matrice thermoplastique peut, par exemple, être constituée de polyamide (Nylon 66), de polyéthylène, ou encore de polyéthylène-éther-sulfone. Grâce à ces caractéristiques, l'insert 16, outre le renforcement et la rigidité mécanique du dispositif d'étanchéité, assure la fonction de roue phonique ou roue codeuse pour un dispositif capteur de la rotation, associé au roulement et prévu pour détecter la rotation relative entre les bagues 10 et 11. Le dispositif d'étanchéité 13, 14 est fixé à la bague tournante du roulement pour être entraîné en rotation avec ladite bague tournante 10 et fonctionne à la fois en tant que codeur annulaire et en tant que joint d'étanchéité.
Avant ou après le surmoulage ou la vulcanisation de la garniture 17, l'insert 16 est magnétisé de façon polarisée pour former dans des zones ou des secteurs angulaires prédéterminés, une succession de pôles nord-sud alternés et/ou disposés à distance. Les propriétés magnétiques peuvent être conférées à l'insert 16 au moyen d'un appareil de magnétisation qui assure la magnétisation permanente des ferrites dans des zones prédéterminées avec l'orientation polaire désirée.
Une fois le dispositif d'étanchéité 13, 14 monté sur le roulement, le joint codeur est affecté de façon opérationnelle à un capteur associé tel qu'un capteur magnéto-sensible 23 monté sur une autre pièce.
Pendant la rotation de la bague tournante, le flux magnétique atteignant le capteur varie au passage des zones magnétisées de l' insert 16 devant ledit capteur, qui peut alors fournir des impulsions électriques représentatives des données de rotation de la bague tournante, notamment la position, la vitesse, l'accélération angulaire, etc. Les signaux électriques fournis par le capteur sont transmis à une centrale électronique et de traitement pour obtenir une information sur le mouvement de la bague tournante.
Sur les figures 2 à 5, sont illustrées en section axiale, à titre d'exemples non limitatifs, quatre formes que l' insert 16 et la garniture élastique 17 peuvent prendre, en fonction de la géométrie des bagues sur lesquelles le dispositif d'étanchéité 13, 14 doit être monté et des conditions de fonctionnement des bagues 10, 11. L'insert 16 peut présenter en section droite des coudes et des pliures destinés à lui donner de la rigidité.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2, l'insert 16 comprend une portion radiale se prolongeant vers la portion périphérique 18 par une portion axiale et un court rebord radial et se prolongeant vers la portion périphérique 19 par une portion oblique et une portion radiale. L'insert 16 présente ainsi une bonne rigidité.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 3, la portion périphérique 18 est intérieure et la portion périphérique 19 est extérieure. La portion périphérique 19 comprend une simple lèvre frottante. L'insert 16 comprend une portion radiale se prolongeant vers la portion périphérique 18 par un rebord en forme toroïdale et se prolongeant vers la portion périphérique 19 par une portion oblique et une portion radiale. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 4, la portion périphérique 18 est extérieure et la portion périphérique 19 est intérieure. La portion périphérique 19 comprend une simple lèvre frottante. L' insert 16 comprend une portion radiale se prolongeant vers la portion périphérique 18 par une portion oblique et une courte portion radiale.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 5, la portion périphérique 18 est extérieure et la portion périphérique 19 est intérieure. L'insert 16 comprend une portion radiale se prolongeant vers la portion périphérique 18 par" un décrochement axial et un rebord radial et se prolongeant vers la portion périphérique 19 par une portion oblique et une portion radiale.
Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 6 à 8, la portion d'étanchéité dynamique 19 des dispositifs d'étanchéité 13, 14 comprend une lèvre 19a frottant sur une face interne tronconique 21 a de la rainure 21 , une protubérance 19b s' étendant axialement à l'opposé de la lèvre 19a et radialement sensiblement au même niveau pour former un passage étroit avec un rebord 21b de la rainure 21 , et une protubérance 19c s'étendant axialement vers les éléments roulants 12 pour former un passage étroit avec la surface extérieure 1 1b de la bague 1 1 , à proximité de la face interne tronconique 21 a.
Avantageusement, la protubérance 19c présente vers la bague 10 une surface en pente, de forme tronconique, assurant la déflexion et la recirculation de graisse lorsque le roulement tourne. En variante, on peut prévoir trois passages étroits ou encore deux lèvres frottantes et un passage étroit. On assure ainsi une étanchéité extrêmement efficace. Chaque joint est ainsi monté à force dans chaque rainure 20 de la bague extérieure et coopère avec la rainure 21 de la bague intérieure située sensiblement dans le même plan radial que la rainure 20. Un capteur 23 est disposé au voisinage du dispositif d'étanchéité 14 avec un faible entrefer axial. Le dispositif d'étanchéité
14 est un joint cible avec une armature magnétique ou magnétisée et le dispositif d' étanchéité 13 possède une armature 24 ordinaire, par exemple en tôle d' acier.
Le mode de réalisation illustré sur les figures 9 à 1 1 se distingue du précédent en ce que la bague tournante est la bague intérieure 11 et la bague non tournante est la bague extérieure 10. Le chemin de roulement 10e est ménagé à partir de l'alésage 10b et le chemin de roulement I l e est ménagé à partir de la surface extérieure
1 1. Le dispositif d' étanchéité 14 formant joint codeur est monté à force dans la rainure 21 de la bague intérieure 1 1 et le dispositif d'étanchéité 13 conventionnel est monté à force dans la rainure 20 de la bague extérieure 10. En d'autres termes, les dispositifs d'étanchéité 13 et 14 sont montés tête-bêche, le joint codeur 14 étant entraîné en rotation par la bague intérieure tournante 1 1 , ledit joint codeur coopérant d' autre part avec la rainure 20 de la bague extérieure 10 pour assurer l'étanchéité dynamique, ladite rainure 20 étant sensiblement située dans le même plan radial que la rainure 21 de la bague intérieure 1 1 dans laquelle est monté le joint codeur 14.
Le mode de réalisation illustré sur la figure 12 se distingue de celui illustré sur les figures 9 à 1 1 en ce que les deux dispositifs d'étanchéité 13 et 14 sont des joints cibles avec chacun une armature magnétique ou magnétisée. Les dispositifs d'étanchéité 13 et 14 sont montés dans les rainures 20 de la bague 10. Un capteur 25 est, en outre, disposé au voisinage du dispositif d' étanchéité 13 avec un faible entrefer axial. On bénéficie de la sorte d'une redondance offrant une grande sécurité. Le mode de réalisation illustré sur la figure 13 se distingue du précédent en ce que les bagues 10 et 1 1 sont toutes les deux tournantes et susceptibles de présenter des vitesses différentes. Les deux dispositifs d'étanchéité 13 et 14 sont des joints cibles avec chacun une armature magnétique ou magnétisée. Le dispositif d'étanchéité 14 est monté à force dans la rainure 21 de la bague intérieure 1 1 et le dispositif d' étanchéité 13 est monté à force dans la rainure 20 de la bague extérieure 10. On peut ainsi détecter les paramètres de rotation de chaque bague et en déduire éventuellement des mesures de vitesses angulaires différentielles.
L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites et illustrées et qui sont considérées comme des exemples du dispositif d'étanchéité et du roulement.
Bien au contraire, l'invention est susceptible d'être modifiée relativement à la forme, à la dimension et à la disposition des éléments, des détails de construction et des matériaux utilisés. Par exemple, les portions périphériques d'étanchéité 1 8, 19 peuvent être indifféremment formées sur le bord périphérique interne ou externe du dispositif d'étanchéité selon qu'elles sont destinées à un roulement à bague extérieure fixe et à bague intérieure tournante ou inversement.
Bien entendu, le côté du roulement ne comportant pas de dispositif d'étanchéité 13 , 14 assurant la fonction de codeur pourra, soit ne comporter aucun joint si ce côté du roulement est situé dans un espace suffisamment protégé de la pollution, soit comporter un joint conventionnel non magnétisé, éventuellement du type à armature métallique.
On peut également équiper le roulement d'un deuxième dispositif d' étanchéité identique au premier, si l' on souhaite obtenir par sécurité une information redondante sur un roulement dont c'est toujours la même bague qui est fixe et la même bague qui est tournante, ou encore dont on souhaite détecter la rotation de la bague tournante dans un roulement où, selon les moments, ce n' est pas la même bague qui tourne. On peut ainsi prévoir un dispositif d'étanchéité fixé à la bague extérieure et l'autre dispositif d'étanchéité fixé à la bague intérieure. Les bagues peuvent encore tourner toutes les deux en même temps avec une vitesse différentielle que l' on souhaite déterminer.
On peut ainsi, dans des conditions très économiques, transformer un roulement conventionnel, choisi par exemple dans la gamme standard ISO des roulements rigides à une rangée de billes, en roulement cible en fonction des besoins. Il suffit de monter sur un roulement conventionnel un joint cible adapté qui, d'une part, continuera à assurer de par sa structure une étanchéité efficace et, d'autre part, permettra à l'utilisateur, en disposant en face du roulement cible ainsi formé un capteur magnéto-sensible, de détecter la rotation du joint et de mesurer les paramètres de rotation.
Bien que les exemples illustrés concernent des joints codeurs magnétisés, le roulement peut comporter un joint codeur à armature non magnétisée mais réalisé en un matériau magnétique tel que de l'acier, ladite armature comportant des variations locales de géométrie, par exemple des ouvertures, des reliefs, des ondulations, susceptibles de générer avec un capteur adapté, un signal périodique représentatif des paramètres de rotation du joint d'étanchéité.

Claims

REVENDICATIONS
1 -Dispositif de roulement comprenant deux bagues (10, 11) pouvant tourner l'une par rapport à l'autre et au moins un joint d'étanchéité (13) fixé sur l'une des bagues et pourvu d'une partie active (16) destinée à coopérer avec un élément capteur destiné à détecter un paramètre de rotation de la partie active, caractérisé par le fait qu'il comprend, au moins d'un côté du roulement, une rainure (20) ménagée dans la bague extérieure (10) et une rainure (21) ménagée dans la bague intérieure (11), lesdites rainures étant sensiblement coplanaires, le joint d'étanchéité (13) étant monté dans l'une des rainures de l'une des bagues et coopérant avec au moins une partie de l' autre rainure de l'autre bague pour assurer une étanchéité dynamique.
2-Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le joint d'étanchéité (13) comprend une partie d'étanchéité (17) formée dans une matière différente de la matière de la partie active (16).
3-Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le joint d'étanchéité est fixé sur la bague extérieure (10).
4-Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le joint d' étanchéité est fixé sur la bague intérieure (1 1).
5-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le joint d'étanchéité comprend une portion de déflexion pour assurer une recirculation de lubrifiant.
6-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le joint d' étanchéité comprend une lèvre
(19a) en contact avec au moins une partie de la rainure de l'autre bague et/ou au moins une portion formant un passage étroit avec une partie de la rainure de l'autre bague. 7-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le joint d' étanchéité comprend une armature constituant la partie active (16), revêtue d'un matériau souple (17) assurant l'étanchéité, ladite armature assurant la rigidité du dispositif. 8-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la partie active est magnétisée.
9-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la partie active est magnétisable.
10-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la partie active est ferromagnétique.
11 -Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la partie active comprend une matrice de matériau synthétique chargée d'une poudre de matériau magnétisé ou magnétisable. 12-Dispositif selon la revendication 11 , dans lequel la matrice comprend un matériau thermoplastique présentant une température de ramollissement supérieure à 18O0C.
13-Dispositif selon la revendication 11 , dans lequel la matrice comprend un matériau choisi dans le groupe comprenant : polyamide, polyimide, polyéthylène-ether-sulfone.
14-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant deux rainures ménagées dans la bague extérieure d'un côté et de l'autre des éléments roulants et deux rainures ménagées dans la bague intérieure d'un côté et de l'autre des éléments roulants, la rainure de la bague intérieure et la rainure de la bague extérieure disposées du même côté étant sensiblement coplanaires, le dispositif comprenant deux joints d'étanchéité, chacun monté dans l'une des rainures d'un des côtés et coopérant avec l'autre rainure de l'autre bague du même côté. 15-Machine tournante comprenant un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, disposé entre un support fixe et une pièce tournante.
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