FR3166609A1 - Systéme de transmission variable pour cycle et cycle a pédales associé - Google Patents

Systéme de transmission variable pour cycle et cycle a pédales associé

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FR3166609A1
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Yassine BOUHRAM
Vincent BELLARBRE
Abdelmounaim LAKHDAR
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    • B62M11/04—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio
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Abstract

L’invention concerne un système de transmission variable (10) comprenant : - un galet d’entrée (11) conique relié à un axe de galet d’entrée (11-1) agencé pour entrainer le galet d’entrée conique en rotation, - un galet de sortie (12) conique relié à un axe de galet de sortie (12-1) agencé pour entrainer l’axe de galet de sortie (12-1) en rotation, - un galet intermédiaire (13), un moyen de déplacement (14) agencé pour coulisser d’une position de transmission initiale dans laquelle le galet intermédiaire (13) est en contact avec le plus petit diamètre (11-2) du galet d’entrée (11) conique et avec le plus grand diamètre (12-3) du galet de sortie (12) conique, à une position de transmission finale dans laquelle le galet intermédiaire (13) est en contact avec le plus grand diamètre (11-3) du galet d’entrée (11) conique et avec le plus petit diamètre (12-2) du galet de sortie (12) conique. Figure à publier avec l’abrégé : figure 1

Description

SYSTÉME DE TRANSMISSION VARIABLE POUR CYCLE ET CYCLE A PÉDALES ASSOCIÉ
L’invention concerne le domaine des transmissions variables, notamment pour cycles. En particulier, la présente invention concerne une transmission variable pour un cycle à deux roues. La solution développée par le demandeur vise à remplacer le dérailleur traditionnel des cycles par un nouveau système de transmission de mouvement. Ce système se caractérise par sa fluidité de changement de vitesses, son large choix de rapports de réduction (vitesse/couple), sa discrétion (silencieux) et son installation sur le pédalier, évitant ainsi les chocs et les dommages courants avec les dérailleurs traditionnels.
L’invention concerne en outre un cycle à pédales qui comprend un tel système de transmission variable.
Ci-après, nous décrivons l’art antérieur connu à partir duquel l’invention a été développée.
Depuis quelques années, les véhicules associés aux mobilités dites douces telles que les deux-roues, les bicyclettes, les tandems, les vélo cargos, les trottinettes, etc., ainsi que pour le transport de marchandise (par exemple les chariots motorisés ou les remorques à assistance électrique) ont connu un essor majeur. Bien souvent, une assistance électrique est prévue et joue un rôle important dans la diminution des émissions polluantes et sonores, dans la facilité d’utilisation de ces véhicules, tout en assurant une réduction de l’impact environnemental des utilisateurs. Pour faciliter les déplacements dans les centres urbains, les avancées technologiques ont permis l’émergence de solutions performante et efficace, qui permettent d’accompagner une utilisation de plus en plus fréquente et intensifiée des vélos. Un outil qui est de plus en plus populaire en raison de sa polyvalence, de sa durabilité et de son faible impact environnemental.
L’utilisation toujours plus importante au quotidien des cycles, qu’ils soient à assistance électrique ou non, s’accompagne du développement de la partie cycle et plus particulièrement du système de transmission pour améliorer l’expérience de conduite de l’utilisateur.
Afin d’améliorer l’intégration de systèmes de transmission variable et le rapport de transmission des solutions ont vu le jour.
Par exemple, la demande de brevet n°WO2024120815 qui se rapporte au domaine de la transmission variable pour véhicule terrestre à assistance électrique, propose une solution visant une optimisation spatiale et une intégration d’une transmission variable, afin de faciliter son utilisation au sein d’un véhicule. Pour cela, cette solution intègre une transmission variable mettant en œuvre au moins un galet conique ou tronconique d’entrée, un galet conique ou tronconique de sortie et une couronne coopérant avec les galets coniques ou tronconiques et se déplaçant axialement pour varier le rapport de transmission. Dans cette solution, la génératrice de chaque galet en contact avec la couronne est parallèle aux arbres d’entrée et de sortie de la transmission variable. Ainsi, le déplacement de la couronne est parallèle aux arbres d’entrée et de sortie, ce qui permet une conception simple et compacte du système de variation du rapport de transmission.
D’autres demandes de brevet tel que le document brevet n°CN103711854 décrit une transmission variable avec des galets tronconiques et une couronne. L’implémentation de ces galets coniques et de la couronne nécessite un mouvement complexe de la couronne qui n’est pas parallèle aux axes des arbres d’entrée et de sortie, ce qui implique une complexité d’assemblage et de mise en œuvre. De plus, une telle couronne n’a pas une position naturellement stable ; elle doit être maintenue en place par des éléments extérieurs.
Cependant, l’utilisation d’une couronne extérieure présente tout de même un encombrement radial important et la variation du rapport de transmission n’est pas assez importante. Enfin, le rapport de transmission peut également être amélioré.
L’invention a pour but de remédier aux inconvénients de l’art antérieur. En particulier, l’invention a pour but de proposer un système de transmission variable qui présente un encombrement réduit une fois intégré à un cycle, et offrant une large gamme de rapports de vitesse, s'adaptant aux besoins spécifiques du cycliste en termes de vitesse et de couple et qui permet de s’affranchir d’un dérailleur classique.
L’invention a en outre pour but de proposer un cycle à pédales comprenant un tel système de transmission.
L’invention vise à pallier ces inconvénients. Ce qui suit présente un résumé simplifié d'aspects, de modes de réalisation et d'exemples sélectionnés de la présente invention dans le but de fournir une compréhension de base de l'invention. Cependant, ce résumé ne constitue pas un aperçu exhaustif de tous les aspects, modes de réalisation et exemples de l'invention. Son seul but est de présenter des aspects, modes de réalisation et exemples sélectionnés de l'invention sous une forme concise en guise d'introduction à la description plus détaillée des aspects, modes de réalisation et exemples de l'invention qui suivent le résumé.
L’invention vise en particulier un système de transmission variable comprenant :
  • un galet d’entrée conique relié à un axe de galet d’entrée agencé pour entrainer le galet d’entrée conique en rotation, ledit galet d’entrée étant en outre agencé pour former une liaison mécanique avec un bâti,
  • un galet de sortie conique relié à un axe de galet de sortie agencé pour entrainer l’axe de galet de sortie en rotation, l’axe de galet d’entrée et l’axe de galet de sortie étant sensiblement parallèles,
  • un galet intermédiaire, positionné entre les galets d’entrée et de sortie conique, le galet intermédiaire étant agencé pour transmettre le mouvement de rotation du galet d’entrée conique au galet de sortie conique,
ledit galet intermédiaire comprenant un outre un axe de de galet intermédiaire agencé pour former une liaison mécanique avec un axe de bâti par l’intermédiaire d’un moyen de déplacement agencé pour coulisser, le long de l’axe de bâti de manière à permettre une translation du galet intermédiaire d’une position de transmission initiale dans laquelle le galet intermédiaire est en contact avec le plus petit diamètre du galet d’entrée conique et avec le plus grand diamètre du galet de sortie conique, à une position de transmission finale dans laquelle le galet intermédiaire est en contact avec le plus grand diamètre du galet d’entrée conique et avec le plus petit diamètre du galet de sortie conique.
Le système selon l’invention permet une fluidité accrue lors du passage de vitesses qui se fait ainsi sans à-coups tout en permettant un élargissement des rapports de réduction vitesse/couple et assurant ainsi une large gamme de rapports de vitesse.
Selon d’autres caractéristiques optionnelles du système, ce dernier peut inclure facultativement une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, seules ou en combinaison :
  • Le galet d’entrée conique et le galet de sortie conique coopèrent par friction avec le galet intermédiaire. Cela permet d’assurer un fonctionnement silencieux du système.
  • Le galet intermédiaire est une roue sans denture. Cela permet d’assurer une transmission de puissance optimale, plus souple, tout en permettant de se passer d’une couronne extérieure limitant ainsi l’encombrement du système.
  • Un actionneur de précontrainte agencé pour permettre un réglage d’une pression prédéterminée des galets d’entrée et de sortie coniques par rapport au galet intermédiaire. Cela permet d’assurer une pression de contact entre les éléments afin d’assurer une transmission de puissance efficace.
  • Des surfaces de contact de l’axe de galet d’entrée et de l’axe de galet de sortie avec le galet intermédiaire sont respectivement parallèles avec l’axe de galet intermédiaire. Cela permet d’assurer un contact permanent et une friction constante entre le galet intermédiaire, lorsque celle-ci se déplace, et les galets d’entrée et de sortie coniques.
  • Le plus petit diamètre du galet d’entrée conique fait sensiblement face au plus grand diamètre du galet de sortie conique et le plus grand diamètre du galet d’entrée conique fait sensiblement face au plus petit diamètre du galet de sortie conique. Cela permet de diminuer la vitesse de rotation transmise et d’augmenter le couple lorsque le galet intermédiaire est positionné au niveau du plus petit diamètre du galet d’entrée conique et au niveau du plus grand diamètre du galet de sortie conique et d’augmenter la vitesse de rotation transmise tout en diminuant le couple lorsque le galet intermédiaire est positionné au niveau du plus grand diamètre du galet d’entrée conique et au niveau du plus petit diamètre du galet de sortie conique.
  • L’axe de galet de sortie est agencé pour former une liaison mécanique avec un pignon de chaîne, une poulie de courroie, ou une roue.
  • Le galet d’entrée est relié à l’axe de galet d’entrée par un train épicycloïdal. Le train épicycloïdal est de préférence agencé dans le galet d’entrée. Cela permet d’améliorer le rapport de réduction vitesse/couple tout en réduisant l’encombrement du système.
  • Le train épicycloïdal comporte un porte-satellites relié à l’axe de galet d’entrée, un planétaire solaire fixe relié au bâti, des satellites maintenus en position par le porte-satellites et une couronne reliée au galet d’entrée. Cela permet de répartir les contraintes d’engrènement sur les satellites et ainsi limiter l’usure des satellites.
Selon un deuxième objet, l’invention porte sur un cycle à pédales comprenant un bâti, une paire de pédales et un système de transmission variable selon l’invention, la paire de pédales étant montée sur l’axe de galet d’entrée, ledit galet d’entrée étant en outre relié au bâti. Le système de transmission selon l’invention permet, par son encombrement réduit, une intégration aisée dans le cadre ou bâti du cycle à pédales assurant ainsi une protection contre les agressions extérieures (chocs, impacts) et permet ainsi de se passer d’un dérailleur traditionnel bien plus exposé et vulnérable.
Selon d’autres caractéristiques optionnelles du procédé, ce dernier peut inclure facultativement les caractéristiques suivantes :
  • un levier de vitesse relié au moyen de déplacement de manière à commander le mouvement de translation du galet intermédiaire.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre et en référence au dessin annexé, donné à titre illustratif et nullement limitatif.
FIG. 1LaFIG. 1représente un schéma d’un premier mode de réalisation d’un système de transmission variable selon l’invention.
FIG. 2LaFIG. 2représente un schéma d’un deuxième mode de réalisation d’un système de transmission variable selon l’invention.
Les figures ne respectent pas nécessairement les échelles, notamment en épaisseur, et ce à des fins d’illustration.
Des aspects de la présente invention sont décrits en référence à des schémas fonctionnels d'appareils (systèmes) selon des modes de réalisation de l'invention.
Ci-après, nous décrivons un résumé de l’invention et le vocabulaire associé, avant de présenter les inconvénients de l’art antérieur, puis enfin de montrer plus en détail comment l’invention y remédie.
Ainsi, comme illustré enFIG. 1, l’invention concerne un système de transmission variable 10 qui comprend un galet d’entrée 11 conique, un axe de galet d’entrée 11-1, un galet de sortie 12, un axe de galet de sortie 12-1, un galet intermédiaire 13, un axe de galet intermédiaire 13-1 et un moyen de déplacement 14.
Selon l’invention, le galet d’entrée 11 conique est relié à un axe de galet d’entrée 11-1 agencé pour entrainer le galet d’entrée 11 conique en rotation. En outre, le galet d’entrée 11 est agencé pour former une liaison mécanique avec un bâti 2. Par exemple, le galet d’entrée 11 peut comprendre un ou plusieurs éléments permettant d’assurer une liaison mécanique fixe avec le bâti 2 tout en permettant une rotation du galet d’entrée 11 conique. Le bâti peut correspondre à une partie d’un cadre pour cycle au sein duquel le système de transmission 10 peut être positionné.
Le système de transmission 10 selon l’invention comprend en outre un galet de sortie 12 conique relié à un axe de galet de sortie 12-1 agencé pour entrainer l’axe de galet de sortie 12-1 en rotation. Afin d’assurer une transmission optimale, l’axe de galet d’entrée 11-1 et l’axe de galet de sortie 12-1 sont sensiblement parallèles.
De manière préférée, l’axe de galet de sortie 12-1 peut être agencé pour former une liaison mécanique avec un pignon de chaîne, une poulie de courroie, ou une roue.
Dans l’invention la transmission mécanique du mouvement du galet d’entrée 11 conique vers le galet de sortie 12 conique est assurée par le galet intermédiaire 13. En effet, le galet intermédiaire 13 est positionné entre les galets d’entrée 11 et de sortie 12 conique, et est agencé pour transmettre le mouvement de rotation du galet d’entrée 11 conique au galet de sortie 12 conique.
A titre d’exemple non limitatif, le galet d’entrée 11 conique et le galet de sortie 12 conique peuvent coopérer par friction avec le galet intermédiaire 13. Pour cela, le galet intermédiaire 13 peut être une roue sans denture. En effet, comme cela est illustré sur les figures 1 et 2, le galet intermédiaire 13 présente une surface de contact avec les galets d’entrée 11 conique et de sortie 12 conique qui permet la transmission du mouvement entre lesdits galets.
Afin d’assurer une transmission du mouvement optimale, les surfaces de contact de l’axe de galet d’entrée 11-1 et de l’axe de galet de sortie 12-1 avec le galet intermédiaire 13-1 peuvent être respectivement parallèles avec l’axe de galet intermédiaire 13-1.
Dans le cadre de l’invention, l’axe de de galet intermédiaire 13-1 est relié au galet intermédiaire et est agencé pour former une liaison mécanique avec l’axe de bâti 15 par l’intermédiaire du moyen de déplacement 14. Le moyen de déplacement 14 est agencé pour coulisser, le long de l’axe de bâti 15 de manière à permettre une translation du galet intermédiaire 13 d’une position de transmission initiale, à une position de transmission finale. Le changement de vitesse est ainsi permis par la translation du moyen de déplacement 14 le long des galets d’entrée 11 conique et de sortie 12 conique.
Pour cela, le moyen de déplacement 14 peut comprendre une vis à filet trapézoïdal 16 dont la rotation permet d’assurer la translation dudit moyen de déplacement 14 modifiant ainsi la position du galet intermédiaire 13 et, par voie de conséquence, le rapport de vitesse.
Dans la position initiale, le galet intermédiaire 13 est en contact avec le plus petit diamètre 11-2 du galet d’entrée 11 conique et avec le plus grand diamètre 12-3 du galet de sortie 12 conique.
Dans la position finale, le galet intermédiaire 13 est en contact avec le plus grand diamètre 11-3 du galet d’entrée 11 conique et avec le plus petit diamètre 12-2 du galet de sortie 12 conique.
Dans un mode de réalisation du système de transmission 10 selon l’invention, le plus petit diamètre 11-2 du galet d’entrée 11 conique peut faire sensiblement face au plus grand diamètre 12-3 du galet de sortie 12 conique et le plus grand diamètre 11-3 du galet d’entrée 11 conique peut faire sensiblement face au plus petit diamètre 12-2 du galet de sortie 12 conique.
Afin d’assurer le maintien d’une pression de contact et d’assurer la transmission par friction, le système de transmission variable 10 selon l’invention peut comprendre un actionneur de précontrainte agencé pour permettre un réglage d’une pression prédéterminée des galets d’entrée 11 et de sortie 12 coniques par rapport au galet intermédiaire 13. En outre, afin d’assurer un tel maintien, l’actionneur de précontrainte peut comprendre un ressort agencé entre le galet de sortie 12 conique et l’axe de galet de sortie 12-1.
Dans un mode de réalisation particulier du système de transmission selon l’invention, le galet d’entrée 11 peut être relié à l’axe de galet d’entrée 11-1 par un train épicycloïdal. Le train épicycloïdal est de préférence agencé dans le galet d’entrée 11-1 afin d’optimiser l’encombrement du système de transmission.
En complément, le train épicycloïdal peut comporter un porte-satellites 25 relié à l’axe de galet d’entrée 11-1, un planétaire solaire 23 fixe relié au bâti 2, des satellites 24 maintenus en position par le porte-satellites 25 et une couronne 26 reliée au galet d’entrée 11. Le planétaire solaire peut par exemple être un engrenage central et les satellites peuvent correspondre à des engrenages planétaires. Les différents éléments du train épicycloïdal coopèrent de préférence par des liaisons mécaniques de type engrenage. Les satellites peuvent en outre être agencés autour de l’axe de galet d’entrée 11-1 afin d’optimiser encore plus l’espace disponible.
Selon un deuxième aspect, l’invention porte sur un cycle à pédales comprenant un bâti 2, une paire de pédales 21-1, 21-2 et un système de transmission variable 10 selon l’invention. La paire de pédales 21-1, 21-2 est montée sur l’axe de galet d’entrée 11-1, plus particulièrement aux extrémités de l’axe du galet d’entrée 11. Le système de transmission 10 est intégré à l’intérieur du bâti afin d’assurer une protection efficace lors de l’utilisation du cycle, ainsi le galet d’entrée 11 est en outre relié directement au bâti 2.
Dans un mode de réalisation du cycle à pédales selon l’invention, ledit cycle à pédales peut comprendre un levier de vitesse relié au moyen de déplacement 14, de manière à commander le mouvement de translation du galet intermédiaire 13.
A titre d’exemple non limitatif, la rotation du levier de vitesse peut entrainer en rotation la vis à filet trapézoïdal 16 qui assure la translation du moyen de déplacement 14 afin de modifier le rapport de vitesse.
L’invention peut faire l’objet de nombreuses variantes et applications autres que celles décrites ci-dessus. En particulier, sauf indication contraire, les différentes caractéristiques structurelles et fonctionnelles de chacune des mises en œuvre décrite ci-dessus ne doivent pas être considérées comme combinées et/ou étroitement et/ou inextricablement liées les unes aux autres, mais au contraire comme de simples juxtapositions. En outre, les caractéristiques structurelles et/ou fonctionnelles des différents modes de réalisation décrits ci-dessus peuvent faire l’objet en tout ou partie de toute juxtaposition différente ou de toute combinaison différente.

Claims (11)

  1. Système de transmission variable (10) comprenant :
    • un galet d’entrée (11) conique relié à un axe de galet d’entrée (11-1) agencé pour entrainer le galet d’entrée (11) conique en rotation, ledit galet d’entrée (11) étant en outre agencé pour former une liaison mécanique avec un bâti (2),
    • un galet de sortie (12) conique relié à un axe de galet de sortie (12-1) agencé pour entrainer l’axe de galet de sortie (12-1) en rotation, l’axe de galet d’entrée (11-1) et l’axe de galet de sortie (12-1) étant sensiblement parallèles,
    • un galet intermédiaire (13), positionné entre les galets d’entrée (11) et de sortie (12) conique, le galet intermédiaire (13) étant agencé pour transmettre le mouvement de rotation du galet d’entrée (11) conique au galet de sortie (12) conique,
    ledit galet intermédiaire comprenant un outre un axe de de galet intermédiaire (13-1) agencé pour former une liaison mécanique avec un axe de bâti (15) par l’intermédiaire d’un moyen de déplacement (14) agencé pour coulisser, le long de l’axe de bâti (15) de manière à permettre une translation du galet intermédiaire (13) d’une position de transmission initiale dans laquelle le galet intermédiaire (13) est en contact avec le plus petit diamètre (11-2) du galet d’entrée (11) conique et avec le plus grand diamètre (12-3) du galet de sortie (12) conique, à une position de transmission finale dans laquelle le galet intermédiaire (13) est en contact avec le plus grand diamètre (11-3) du galet d’entrée (11) conique et avec le plus petit diamètre (12-2) du galet de sortie (12) conique.
  2. Système de transmission variable (10) selon la revendication 1, dans lequel le galet d’entrée (11) conique et le galet de sortie (12) conique coopèrent par friction avec le galet intermédiaire (13).
  3. Système de transmission variable (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le galet intermédiaire (13) est une roue sans denture.
  4. Système de transmission variable (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, ledit système comprenant un actionneur de précontrainte agencé pour permettre un réglage d’une pression prédéterminée des galets d’entrée (11) et de sortie (12) coniques par rapport au galet intermédiaire (13).
  5. Système de transmission variable (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel des surfaces de contact de l’axe de galet d’entrée (11-1) et de l’axe de galet de sortie (12-1) avec le galet intermédiaire (13-1) sont respectivement parallèles avec l’axe de galet intermédiaire (13-1).
  6. Système de transmission variable (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le plus petit diamètre (11-2) du galet d’entrée (11) conique fait sensiblement face au plus grand diamètre (12-3) du galet de sortie (12) conique et le plus grand diamètre (11-3) du galet d’entrée (11) conique fait sensiblement face au plus petit diamètre (12-2) du galet de sortie (12) conique.
  7. Système de transmission variable selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l’axe de galet de sortie (12-1) est agencé pour former une liaison mécanique avec un pignon de chaîne, une poulie de courroie, ou une roue.
  8. Système de transmission variable selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le galet d’entrée (11) est relié à l’axe de galet d’entrée (11-1) par un train épicycloïdal.
  9. Système de transmission variable selon la revendication 8, dans lequel le train épicycloïdal comporte un porte-satellites (25) relié à l’axe de galet d’entrée (11-1), un planétaire solaire (23) fixe relié au bâti (2), des satellites (24) maintenus en position par le porte-satellites (25) et une couronne (26) reliée au galet d’entrée (11).
  10. Cycle à pédales (1) comprenant un bâti (2), une paire de pédales (21-1, 21-2) et un système de transmission variable (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, la paire de pédales (21-1, 21-2) étant montée sur l’axe de galet d’entrée (11-1), ledit galet d’entrée (11) étant en outre relié au bâti (2).
  11. Cycle à pédales (1) selon la revendication 10, ledit cycle à pédales comprenant un levier de vitesse relié au moyen de déplacement (14) de manière à commander le mouvement de translation du galet intermédiaire (13).
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Citations (6)

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