Brevet FR2759665A1 — publié le 19980821

La présente invention concerne les transmissions automatiques pour véhicules à roues propulsés par le conducteur, du type des bicyclettes simples ou en tandem, tricycles, triporteurs et autres véhicules à pédales, désignés par la suite sous le terme générique de cycles. Les transmissions utilisées pour des véhicules de ce type sont généralement constituées d'une chaîne entraînée par un plateau solidaire d'un pédalier et engrenant sur un pignon solidaire, par l'intermédiaire d'un système de roue libre, de la roue arrière du cycle. Des dispositifs de dérailleurs plus ou moins complexes permettent au conducteur de faire passer la chaîne d'un plateau à un autre et/ou d'un pignon à un autre, dans le but de faire varier le rapport des diamètres entre le plateau menant et le pignon mené, pour adapter ce rapport à l'effort du conducteur ou à la configuration de la route sur laquelle circule le cycle. Ces transmissions connues présentent l'inconvénient principal qu'elles ne peuvent être utilisées que lorsque le cycle est en mouvement, c'est à dire lorsque le plateau ou le pignon considéré est en rotation. Il en résulte que lorsque le conducteur désire ou doit s'arrêter, le rapport de transmission reste celui qui était engagé avant l'arrêt du cycle, et n'est donc pas obligatoirement le rapport de transmission idéal pour effectuer un redémarrage. Le conducteur doit alors, par exemple, soulever la roue arrière du cycle, et actionner le pédalier pour pouvoir obtenir le rapport de transmission voulu. De telles manoeuvres, outre qu'elles peuvent être dangereuses, sont pénibles à effectuer pour une utilisation urbaine du cycle, où les arrêts sont fréquents. On connaît du document EP-A-O 540 480 un dispositif de changement de vitesse automatique pour bicyclettes, comportant un plateau entraîné par un pédalier et relié par une chaîne à un ensemble de pignons solidaires, par l'intermédiaire d'un système de roue libre, de la roue arrière de la bicyclette. Un dispositif de dérailleur est susceptible de faire passer la chaîne d'un pignon à un autre. Ce dispositif de dérailleur est commandé par l'extrémité d'un câble à gaine dont l'autre extrémité est reliée à une fourchette actionnée par un mécanisme disposé dans l'axe du pédalier. La position de la fourchette le long de cet axe est fonction du couple exercé par le conducteur sur le pédalier, de sorte que le rapport de transmission varie par valeurs discrètes en fonction de l'effort fourni par le conducteur. Une telle disposition présente encore des inconvénients puisque le changement de pignon intervient de façon plus ou moins brusque, et en dehors de la volonté du conducteur, ce qui peut le surprendre et lui faire perdre son équilibre. La présente invention se place dans ce contexte et a pour objet de proposer un dispositif de transmission automatique pour cycle, dans lequel le rapport de transmission est en permanence adapté à la vitesse du cycle, sans changement brusque, et de façon facilement réglable par le conducteur. Dans ce but, la présente invention a pour objet un dispositif de transmission automatique pour cycle comportant un cadre, au moins une roue directrice et un pédalier comportant un axe de pédalier reçu à rotation sur le cadre et susceptible d'être actionné par un conducteur pour entraîner au moins une roue motrice du cycle par l'intermédiaire d'un élément souple de transmission de force engrenant avec au moins un pignon ou une poulie solidaire, par l'intermédiaire d'un système de roue libre, de la roue motrice du cycle. Selon l'invention, le pédalier comporte deux flasques dont l'écartement axial est variable, l'élément souple de transmission de force étant entraîné par frottement sur les faces en regard des deux flasques, ces faces en regard des deux flasques étant sensiblement tronconiques. Selon une caractéristique de l'invention, un premier flasque est fixe axialement et solidaire de l'axe du pédalier, le deuxième flasque est susceptible de coulisser axialement sur l'axe du pédalier, et l'élément souple de transmission de force est une courroie de section trapézoïdale. De façon préférentielle, la position axiale du deuxième flasque sur l'axe du pédalier est déterminée par l'action d'un moyen de vérin en fonction de la vitesse du cycle. De préférence, le moyen de vérin comprend un piston susceptible de coulisser à l'encontre de l'action de moyens élastiques, de façon étanche dans un alésage et définissant dans cet alésage une chambre de travail. Selon un mode de réalisation avantageux, la chambre de travail est remplie d'un fluide hydraulique, la pression du fluide hydraulique dans cette chambre de travail étant une fonction de la vitesse du cycle. De préférence, la chambre est reliée par une canalisation à un dispositif générateur de pression entraîné par la roue motrice du cycle. On pourra avantageusement prévoir que le dispositif générateur de pression soit une pompe à palettes ou à engrenages, et on pourra disposer une restriction variable sur la canalisation entre le dispositif générateur de pression et la chambre de travail. On pourra également prévoir qu'une dérivation soit branchée entre la sortie du dispositif générateur de pression et la restriction variable pour retourner l'excédent de fluide hydraulique vers un réservoir dans lequel puise le dispositif générateur de pression, une restriction fixe pouvant être disposée sur cette dérivation. Pour chacun de ces modes de réalisation, on pourra prévoir, en outre, un système de tension de l'élément souple de transmission de force. D'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront plus clairement de la description qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif, en référence aux dessins annexés sur lesquels: - La Figure 1 représente une vue partielle de côté d'un cycle incorporant un dispositif de transmission conforme à la présente invention; - La Figure 2 représente une vue à plus grande échelle du dispositif de transmission équipant le cycle de la Figure 1; - La Figure 3 représente une vue de côté du pédalier du cycle représenté sur la Figure 1; - La Figure 4 représente une vue en coupe du pédalier représenté sur la Figure 3; - La Figure 5 représente une vue éclatée du pédalier représenté sur la Figure 4; - Les Figures 6A, 6B et 6C représentent les différents états de fonctionnement du pédalier représenté sur les Figures 3 à 5, et - La Figure 7 représente schématiquement le circuit hydraulique du dispositif de transmission conforme à la présente invention. En référence aux Figures, on a représenté un cycle C, et plus particulièrement une bicyclette, comportant un cadre 10 supportant une roue avant orientable 12 et une roue arrière 14 susceptible d'être entraînée en rotation par un pignon 16 lui-même entraîné en rotation par un élément souple de transmission de force 18, lui-même entraîné par un pédalier, désigné dans son ensemble par la référence 20. La liaison entre le pignon 16 et la roue arrière 14 est effectuée, de façon connue, par l'intermédiaire d'un dispositif de roue libre, constitué d'un système d'embrayage unidirectionnel autorisant l'entraînement du pignon 16 et de la roue 14 par l'élément 18, mais pas l'entraînement de l'élément 18 par la roue 14. Conformément à la présente invention, le pignon 16 de la roue arrière 14 engrène avec l'élément de transmission de force 18, qui est constitué d'une courroie, par exemple crantée, de section substantiellement trapézoïdale. Lorsque la courroie n'est pas crantée, le pignon 16 peut être favorablement remplacé par une simple poulie. La courroie 18 est entraînée par le pédalier 20 comme on va maintenant le décrire. Le pédalier 20 est principalement constitué, comme on le voit mieux sur les Figures 4 et 5, de deux flasques tronconiques 22 et 24. Le flasque tronconique 22 est fixe axialement et solidaire de l'axe 26 du pédalier 20, lui-même solidaire des pédales 28 par l'intermédiaire des manivelles 30. Le flasque tronconique 24 -dit ciaprès mobile- peut être solidaire en rotation de l'axe 26 du pédalier 20, mais il est essentiellement susceptible de coulisser axialement sur cet axe 26, en étant guidé, par exemple, par un système de cannelures axiales. Le flasque fixe 22 est, par exemple, formé avec une partie cylindrique centrale 32 sur laquelle peut coulisser le flasque mobile 24, muni d'une ouverture 34 de forme complémentaire à celle de la partie cylindrique 32. Le flasque mobile 24 est sollicité en position de repos en éloignement du flasque fixe 22 par un ressort de compression 36, de sorte que, dans cette position de repos, les sommets de leurs parties tronconiques soient éloignés l'un de l'autre, ainsi qu'on l'a représenté sur la Figure 6A. Le flasque mobile 24 est, d'autre part, solidaire axialement d'un piston 38, coulissant de façon étanche dans un alésage 40 et y définissant une chambre 42. Dans le mode de réalisation représenté sur les Figures, la chambre 42 est remplie d'un fluide hydraulique, et elle est reliée par une canalisation 44 à la sortie d'une pompe hydraulique 48, une restriction réglable 50 (Figures 1 et 7) étant disposée entre la sortie de la pompe 48 et la canalisation 44. Une dérivation 52 est branchée entre la sortie de la pompe 48 et la restriction 50 pour retourner l'excédent de fluide hydraulique vers un réservoir 54 dans lequel puise la pompe 48. Une restriction fixe 51 pourra avantageusement être disposée sur cette dérivation 52. Le réservoir 54 et la canalisation 52 pourront avantageusement être logés dans le cadre 10 du cycle C, comme on l'a représenté sur la Figure 1, ou, tout au moins, à proximité de la pompe 48. On pourra prévoir d'obturer le réservoir à l'aide d'un bouchon muni d'une membrane étanche souple, permettant les variations de volume d'air à l'intérieur du réservoir sans autoriser les fuites de fluide en cas de renversement du cycle, par exemple pour des opérations d'entretien. Un élément de friction 60 est favorablement disposé entre entre le piston 38 et le point d'appui 64 fixé au flasque mobile 24. Cet élément de friction 60 pourra être constitué par un roulement à billes, par un palier ou par un simple revêtement glissant de type Téflone. La pompe 48 est du type à palettes ou à engrenages. Elle possède un stator solidaire du cadre 10 du cycle C, par exemple de la fourche arrière sur laquelle est montée la roue arrière 14, et un rotor solidaire de cette roue arrière 14. On comprend donc que la pompe 48 délivre le fluide hydraulique qu'elle prélève du réservoir 54 sous une pression qui est proportionnelle à la vitesse de rotation de la roue arrière 14 par rapport au cadre 10, et donc par rapport à la route sur laquelle roule le cycle C. Enfin, le cadre 10 porte un système 56 de tension de la courroie 18, constitué, dans l'exemple représenté, de deux galets 58 sur lesquels passe la courroie 18 et montés libres en rotation aux extrémités d'un axe 60, pivotant par son milieu sur le cadre 10 et sollicité par un ressort hélicoïdal 62 dans le sens de la flèche F sur la Figure 2 de façon à assurer une tension minimale de la courroie 18. D'après les explications qui précèdent, on aura compris comment l'invention peut être mise en oeuvre. Lorsque le cycle est à l'arrêt, le pédalier 20 et la roue arrière 14 sont immobiles par rapport au cadre 10. Le ressort 36 sollicite le flasque mobile 24 en éloignement du flasque fixe 22, de sorte que ces deux flasques occupent la position relative qui est représentée sur la Figure 6A. Dans cette position relative, la courroie 18 est en appui sur le prolongement cylindrique 32, et s'inscrit sur une circonférence la plus proche de l'axe 26 du pédalier. Simultanément, le système 56 de tension de la courroie 18 occupe la position extrême représentée en traits pleins sur la Figure 2. Lorsque le conducteur désire utiliser le cycle, il appuie sur les pédales 28, ce qui a pour effet de faire tourner le pédalier 20, et donc les flasques 22 et 24. Ces derniers entraînent la courroie 18 qui engrène sur le pignon 16 qui entraîne à son tour le roue arrière 14. Au début de ce mouvement, la courroie 18 occupe entre les flasques 22 et 24 sa position la plus proche de l'axe 26 du pédalier, ce qui a pour conséquence que le rapport de transmission entre le pédalier 20 et le pignon 16 est à sa valeur minimale, de sorte que le conducteur n'a à fournir qu'un effort minimal pour effectuer le démarrage du cycle. Si le conducteur augmente son effort sur les pédales 28 pour augmenter la vitesse du cycle, cette augmentation de vitesse de la roue arrière 14 fait alors fonctionner la pompe 48, qui délivre du fluide sous pression dans la canalisation 44 et dans la chambre 42. Cette pression s'exerce sur la section du piston 38, à l'encontre de l'action du ressort 36, de sorte que le piston 38 coulisse dans son alésage 40 et entraîne avec lui le flasque mobile 24, en rapprochement du flasque fixe 22. Ce mouvement relatif des flasques 22 et 24 résulte dans le fait que la courroie 18 glisse sur les flasques 22 et 24, et vient occuper une position intermédiaire, telle que celle qui est représentée sur la Figure 6B, où elle s'éloigne de l'axe 26 du pédalier 20. Dans cette position, le conducteur doit fournir un effort supérieur sur les pédales 28, mais le rapport de transmission entre le pédalier 20 et le pignon 16 a alors une valeur supérieure à la valeur précédente, ce qui permet au conducteur d'effectuer un plus grand nombre de tours de la roue arrière 14 pour un même nombre de tours du pédalier 20. Le conducteur dispose donc ainsi automatiquement d'un rapport de transmission plus important, lui permettant d'aller plus vite. Si le conducteur continue d'augmenter son effort sur les pédales 28, le phénomène que l'on vient de décrire se poursuit : la vitesse croissante de la roue arrière 14 provoque une vitesse croissante de la pompe 48, qui délivre une pression croissante dans la chambre 42, qui repousse d'avantage le piston 38 et le flasque mobile 24 vers le flasque fixe 22. La courroie 18 continue de glisser vers l'extérieur sur les flasques 22 et 24, jusqu'à occuper une position extrême représentée sur la Figure 6C. Dans cette position, le rapport de transmission entre le pédalier 20 et le pignon 16 atteint sa valeur maximale, et le système 56 de tension de la courroie 18 occupe la position extrême représentée en pointillés sur la Figure 2, après avoir tourné dans le sens contralre à celui de la flèche F. Si par contre le conducteur relâche son effort sur les pédales 28, le phénomène inverse à celui que l'on vient de décrire se produit. La vitesse décroissante de la roue arrière 14 provoque une vitesse décroissante de la pompe 48, qui délivre une pression décroissante dans la chambre 42. L'action du ressort 36 devient alors prépondérante sur celle de la pression dans la chambre 42, et repousse alors le flasque mobile 24 en éloignement du flasque fixe 22. La courroie 18, sous l'action du système de tension 56, glisse sur les flasques 22 et 24 en se rapprochant de l'axe 26, pour reprendre la position intermédiaire représentée sur la Figure 6B, ou la position extrême de repos représentée sur la Figure 6A. On a donc bien réalisé un dispositif de transmission automatique pour cycle, dans lequel le rapport de transmission est en permanence adapté à la vitesse du cycle, puisqu'il est fonction de cette vitesse. Le rapport de transmission varie de façon continue et sans changement brusque, pouvant prendre toute valeur entre deux valeurs extrêmes. Si le conducteur estime que le rapport de transmission ainsi obtenu automatiquement ne lui convient pas parfaitement, il pourra agir sur la restriction réglable 50, pour modifier la répartition de pression de fluide entre la canalisation 44 et la dérivation 52, et ainsi modifier la fonction linéaire entre la vitesse du cycle et le rapport de transmission, ou plus précisément modifier la pente de cette fonction linéaire. Dans un mode de réalisation, le réservoir de fluide hydraulique comprend quelques cm3 d'une huile telle que celle utilisée dans les circuits de freinage des véhicules automobiles. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été décrits, mais elle est susceptible au contraire de recevoir de nombreuses modifications qui apparaîtront à l'homme du métier. C'est ainsi, par exemple, que l'on pourra prévoir un réglage de la pente de la fonction linéaire entre la vitesse du cycle et le rapport de transmission par un réglage de la précontrainte du ressort 36, ou de sa raideur. On pourra également prévoir que cette fonction ne soit pas linéaire. On pourra également prévoir, de façon à obtenir une plage plus large de variation du rapport de transmission, que le cycle soit équipé de deux ou plusieurs pignons sur la roue arrière, un dispositif de dérailleur classique étant alors prévu pour faire passer la courroie de l'un à l'autre de ces pignons. Il est également possible de prévoir à l'arrière un dispositif équivalent aux deux flasques liés au pédalier, mais fonctionnant de façon inverse. On pourra aussi prévoir que la courroie de transmission soit ou non crantée, ce que le pignon 16 soit remplacé par une poulie. Dans une variante possible, la pression du fluide pompé pourra être utilisée pour assister le freinage, par exemple de la roue arrière motrice, en fonction de la vitesse du cycle. En outre, un blocage imprévu de cette roue pourra être aisément détecté. De même, le moyen de vérin actionnant le flasque mobile peut être asservi à la vitesse du cycle par tout autre moyen que l'utilisation d'un fluide hydraulique. Ainsi, un moyen pneumatique peut valablement être mis en oeuvre. On pourra également prévoir que ce moyen de vérin soit un dispositif mécanique du type vis-écrou à commande électrique. De même, le système de roue libre peut être inversé et être disposé au niveau du pédalier. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de transmission automatique pour cycle (C) comportant un cadre (10), au moins une roue directrice (12) et un pédalier (20) comportant un axe de pédalier (26) reçu à rotation sur le cadre (10) et susceptible d'être actionné par un conducteur pour entraîner au moins une roue motrice (14) du cycle (C) par l'intermédiaire d'un élément souple de transmission de force (18) engrenant avec au moins un pignon ou une poulie (16) solidaire, par l'intermédiaire d'un système de roue libre, de la roue motrice (14) du cycle (C), caractérisé en ce que le pédalier (20) comporte deux flasques (22, 24) dont l'écartement axial est variable, l'élément souple de transmission de force (18) étant entraîné par frottement sur les faces en regard des deux flasques (22, 24), ces faces en regard des deux flasques (22, 24) étant tronconiques. 2 - Dispositif de transmission automatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que un premier flasque (22) est fixe axialement et solidaire de l'axe (26) du pédalier (20), en ce que le deuxième flasque (24) est susceptible de coulisser axialement sur l'axe (26) du pédalier (20), et en ce que l'élément souple de transmission de force (18) est une courroie (18) de section trapézoïdale. 3 - Dispositif de transmission automatique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la position axiale du deuxième flasque (24) sur l'axe (26) du pédalier (20) est déterminée par l'action d'un moyen de vérin en fonction de la vitesse du cycle (C). 4 - Dispositif de transmission automatique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de vérin comprend un piston (38) susceptible de coulisser à l'encontre de l'action de moyens élastiques (36), de façon étanche dans un alésage (40) et définissant dans cet alésage (40) une chambre de travail (42). 5 - Dispositif de transmission automatique selon la revendication 4, caractérisé en ce que la chambre de travail (42) est remplie d'un fluide hydraulique, la pression du fluide hydraulique dans cette chambre de travail (42) étant une fonction de la vitesse du cycle (C). 6 - Dispositif de transmission automatique selon la revendication 5, caractérisé en ce que la chambre de travail (42) est reliée par une canalisation (44) à un dispositif générateur de pression (48) entraîné par la roue motrice (14) du cycle (C). 7 - Dispositif de transmission automatique selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif générateur de pression (48) est une pompe (48) à palettes ou à engrenages. 8 - Dispositif de transmission automatique selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'une restriction variable (50) est disposée sur la canalisation (44) entre le dispositif générateur de pression (48) et la chambre de travail (42). 9 - Dispositif de transmission automatique selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'une dérivation (52) est branchée entre la sortie du dispositif générateur de pression (48) et la restriction variable (50) pour retourner l'excédent de fluide hydraulique vers un réservoir (54) dans lequel puise le dispositif générateur de pression (48). 10 - Dispositif de transmission automatique selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'une restriction fixe (51) est disposée sur la dérivation (52). 11 - Dispositif de transmission automatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un système (56) de tension de l'élément souple de transmission de force (18).