Brevet FR2766251A1 — publié le 19990122

DISPOSITIF D'ENTRAINEMENT ET DE TRANSMISSION La présente invention concerne un nouveau dispositif d'entraînement et de transmission, destiné notamment à remplacer les systèmes classiques de bicyclette. Dans ces systèmes actuels à transmission par chaîne entre un plateau de pédalier et un pignon de roue arrière,le changement de développement par l'intermédiaire d'un ou deux dérailleurs est mécanique et manuel. Et il n'est pas raisonnablement envisageable de motoriser ces dérailleurs du fait qu'il serait très difficile d'obtenir l'efficacité maximale d'un asservissement électronique. I1 existe par ailleurs un dispositif d'entraînement et de transmission à poulies extensibles comportant une poulie motrice et une poulie menée accouplées par une courroie de section trapézoïdale dont les flancs s'appliquent sur des faces internes en V d'une paire de flasques équipant chaque poulie. Le changement du rapport de transmission du dispositif est obtenu par variation de l'écartement desdits flasques d'une même paire. Un inconvénient de ce dispositif connu est qu'il n'est pas utilisable de façon satisfaisante lorsque les couples s'exerçant sur les poulies sont trop importants ou subissent des variations brusques, en raison du patinage qui en résulte fatalement ; et il n'est donc pas applicable tel quel à la bicyclette. Selon l'invention, ce dispositif a été amélioré en vue d'obtenir un nouveau dispositif d'entraînement et de transmission susceptible de former un tout cohérent et efficace avec un dispositif électronique de commande qui, par contrôle et/ou détection de caractéristiques de fonctionnement, assure les modifications du rapport de transmission en fonction d'un programme déterminé, les caractéristiques de fonctionnement prises en compte dans le cas d'une bicyclette pouvant être notamment la vitesse, la cadence de pédalage, le couple de pédalage, etc. A cet effet, le dispositif d'entraînement et de transmission selon l'invention comprend une poulie motrice et une poulie menée accouplées par une courroie, laquelle courroie a une section de forme générale trapézoïdale de manière à présenter une largeur décroissante de l'extérieur vers l'intérieur, afin de s'appuyer par ses faces latérales sur les faces internes en V de flasques latéraux des poulies, lesquels flasques latéraux dans l'une des poulies sont commandables en écartement afin de modifier le rayon de passage de ladite courroie autour de la poulie et, par conséquent, le rapport de transmission entre la poulie menée et la poulie motrice, et il est caractérisé en ce que la courroie est crantée intérieurement, et en ce que chacune desdites poulies à flasques latéraux comprend en outre une pluralité de barrettes transversales engagées de chaque côté dans des lumières radiales desdits flasques, dans lesquelles elles sont libres de se déplacer en translation radiale, a l'encontre d'une force de rappel dirigée radialement vers l'extérieur, lesdites barrettes ayant pour fonction de s'engrener dans les crans de ladite courroie. Les modifications contrôlées d'écartement des flasques peuvent être obtenues dans des conditions très satisfaisantes au moyen d'un système mécanique tel qu'un ensemble comprenant un moteur et une vis sans fin qu'il est aisé d'asservir électroniquement. En vue notamment d'obtenir une tension contrôlée de la chaîne, dans l'autre poulie, l'écartement des flasques peut être variable, à l'encontre d'une force de rappel assurant le pincement de la courroie entre lesdits flasques. De préférence, la poulie à flasques commandables en écartement est la poulie menée. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - au moins l'une des poulies motrice et menée peut être accouplée avec un axe par l'intermédiaire d'un moyen multiplicateur ou réducteur de vitesse, lequel est par exemple un train d'engrenages épicycloïdal à plusieurs satellites - la poulie menée peut être accouplée avec un ensemble de roue libre - le dispositif est piloté par des moyens de détection et de commande à programmateur - le dispositif comprend en outre une commande manuelle prioritaire sur lesdits moyens de détection et de commande à programmateur - le dispositif équipe une bicyclette, le système de poulie motrice étant intégré dans l'ensemble de pédalier, et le système de poulie menée accouplé à la roue arrière. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description suivante d'une forme de réalisation établie à titre d'exemple non limitatif, et faite en relation avec les dessins joints dans lesquels la Fig. 1 est une vue de côté schématique d'un dispositif selon l'invention, tel qu'il peut se présenter en ses moyens essentiels dans une application à la bicyclette la Fig. 2 est une vue schématique en coupe radiale selon la ligne II-II de la Fig. 1 la Fig. 3 est une vue schématique en coupe axiale d'un système de pédalier dans un dispositif selon l'invention tel que celui de la Fig. 1 les Figs. 4 et 5 sont des vues schématiques en coupe axiale illustrant respectivement un moyen multiplicateur et la poulie dans le système de pédalier de la Fig. 3 la Fig. 6 est une vue schématique en coupe axiale de l'ensemble de poulie menée dans un dispositif selon l'invention tel que celui de la Fig. 1 ; et la Fig. 7 est une même vue schématique que la Fig. 6, qui en diffère seulement par le mécanisme de la poulie menée. Bien qu'elle puisse être mise en oeuvre dans différents domaines, l'invention a été illustrée et va maintenant être décrite dans le cadre de son application à la bicyclette. Ainsi donc, à la Fig. 1, le dispositif représenté comprend un ensemble de pédalier P et un ensemble d'entraînement de roue arrière A. L'ensemble de pédalier P comprend un axe de pédalier 7, Figs. 3 à 5, aux extrémités duquel sont fixés des bras de pédale 8. L'axe 7 est monté libre en rotation dans des paliers 9, et il porte une poulie extensible 2 que l'on appellera poulie motrice du fait qu'elle fait partie de l'ensemble d'entraînement. L'ensemble d'entraînement de roue arrière A comprend une poulie extensible 4 que l'on appellera poulie menée du fait qu'elle est entraînée en rotation par l'intermédiaire d'une courroie d'accouplement 6 de section en forme de trapèze isocèle. Chacune des poulies 2, 4 comprend deux flasques dont l'écartement est variable, l'un étant mobile axialement, et dont les faces en regard sont inclinées en V de manière à former des surfaces d'appui pour les flancs de la courroie 6. Selon l'invention, chaque poulie comporte en outre une pluralité de barrettes transversales 10 montées entre ses deux flasques et ayant pour fonction de coopérer avec des crans 61 ménagés dans la face interne 60 de la courroie 6. L'agencement des barrettes 10, du fait qu'il est strictement identique dans les deux poulies motrice et menée 2 et 4, ne va être décrit en détail que dans la poulie motrice, en référence pour l'essentiel à la Fig. 2. Pour les mêmes raisons, les éléments de cet agencement dans la poulie menée 4 des Figs. 6 et 7 seront assortis des mêmes références. Les barrettes 10, par exemple au nombre de trois angulairement écartées de 120 , sont engagées de chaque côté dans des lumières oblongues 11 orientées radialement dans chaque flasque 21, 22, afin d'avoir une liberté de déplacement en translation radiale, à l'encontre de ressorts de rappel 12 qui les sollicitent vers l'extérieur. Ainsi, lorsqu'unie barrette 10 arrive en situation d'engagement avec la courroie 6, elle est contrainte à prendre une position en correspondance avec le rayon de passage circonférenciel de la courroie dans la poulie, tout en restant appliquée contre la courroie avec laquelle elle peut donc s'engrener. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'efficacité de l'engrènement est avantageusement augmentée du fait que les lumières 11 ont une largeur permettant un certain jeu transversal des barrettes 10, suffisant pour qu'elles puissent à tous coups s'engager dans un cran 61. Au surplus, l'indentation de la courroie 6 peut elle aussi être conformée en vue de favoriser 1'engrènement, le sommet des dents 62 pouvant par exemple être arrondi ou en forme de dièdre. En pratique, les logements des ressorts de rappel 12 peuvent consister en un profond sillon circonférentiel 13 dans chaque flasque 21, 22, formé entre le corps de ceux-ci et une joue externe 14, laquelle dans le flasque mobile axialement 22 comporte des lumières 140 correspondant aux lumières 11 pour permettre le passage en dépassement d'une extrémité des barrettes. Bien que des ressorts de rappel 12 propres à chaque barrette soient représentés à la Fig. 2 à des fins de facilité de compréhension, il est nettement préférable, selon une autre caractéristique de l'invention, de prévoir dans chaque flasque de chaque poulie un moyen de rappel commun à toutes les barrettes, sous la forme d'un ressort spiral monté dans le sillon 13, à la spire extérieure duquel chaque barrette 10 est assujettie. Ceci a pour effet que dans chaque poulie, l'ensemble des barrettes sont positionnées sur une même circonférence, et non pas les seules barrettes engagées avec la courroie 6. L'ensemble de pédalier P va être maintenant décrit en détail, en considérant plus spécialement les Figs. 3 à 5. Bien que la poulie motrice 2 puisse être entraînée directement par l'axe de pédalier 7, en étant montée solidaire en rotation avec lui, elle est représentée ici dans un agencement où elle est accouplée à l'axe 7 par l'intermédiaire d'un multiplicateur de vitesse 15. A cet effet, elle est montée comme l'illustre la Fig. 5 libre en rotation par rapport à l'axe 7, par l'intermédiaire de paliers 30. Le multiplicateur de vitesse 15, tel qu'il apparaît à la Fig. 4, comprend une couronne fixe 150, dentée intérieurement, qui coopère avec des satellites 151 montés sur un porte-satellites 152 solidaire de l'axe 7. Les satellites 151 entraînent un pignon central 153 couplé avec la poulie 2. Dans celle-ci, le flasque fixe 21 est monolythique avec le moyeu 20 sur lequel est monté coulissant le flasque mobile 22. Le flasque mobile 22 est sollicité vers le flasque fixe 21 par un ressort hélicoïdal 23 monté autour du moyeu et bloqué en extrémité de celui-ci par un rebord périphérique 24. Considérant les Figs. 6 et 7, elles illustrent deux formes de réalisation de la poulie menée 4 et de son agencement dans un dispositif selon l'invention. A la Fig. 6, la poulie menée 4 est accouplée à un ensemble de roue libre 17 par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse 16. Celui-ci, tel que représenté, comprend une couronne dentée intérieurement 160, montée sur l'axe de roue libre 170 et solidaire en rotation de celui-ci, entraînée par des satellites 161, eux-mêmes entraînés par un pignon central 162 de l'axe de poulie. A la Fig. 7, le réducteur de vitesse 16 est intégré partiellement dans la poulie menée 4 qui comprend latéralement une couronne 165 dentée intérieurement coopérant avec des satellites 166 pour entraîner un pignon central 171 monté sur l'axe de roue libre 170. Bien entendu, dans un agencement plus simple, la poulie menée 4 peut être couplée directement à un arbre de sortie ou à l'axe de roue libre 170. La poulie menée 4, comme la poulie motrice 2, a son flasque fixe 41 formant une seule pièce avec le moyeu 40 sur lequel est monté coulissant le flasque mobile 42. Mais contrairement à l'écartement des flasques 21 et 22 dans la poulie motrice, qui est imposé par la courroie 6, contre l'action du ressort 23 pour avoir une fonction de régulation de la tension dans ladite courroie, l'écartement des flasques 41 et 42 dans la poulie menée 4 est commandé, de préférence électriquement, afin de faire varier le rapport de transmission du dispositif. La poulie 4 de la Fig. 6 est équipée à cet effet d'un moteur électrique 43 dont l'arbre de sortie est une vis sans fin 44. Le moteur 43 est au moins logé partiellement à l'intérieur du moyeu 40, la vis sans fin 44 étant positionnée axialement. Elle coopère avec un élément 45 comportant un écrou central et des bras de liaison radiaux sortant du moyeu par des lumières longitudinales et fixés à la base du flasque mobile 42. A la Fig. 7, le flasque mobile 42 est placé à l'opposé de la couronne 165. Il comprend au moins un bras diamétral interne 47 traversant la paroi du moyeu par des fentes longitudinales 48. Le bras 47 est fixé à l'extrémité de la tige 50 disposée axialement d'un vérin électrique 49 logé entièrement à l'intérieur du moyeu. Il est avantageusement prévu un dispositif de détection et de commande par programmateur pour piloter le moteur 43 ou le vérin 49 dans un sens ou dans l'autre. De préférence, le dispositif d'asservissement est doublé d'une commande manuelle que le cycliste a la possibilité d'utiliser prioritairement. A titre d'exemple non limitatif, les diamètres de passage de courroie sur la poulie motrice 2 peuvent varier dans une plage allant de 50 mm à 78 mm et sur la poulie menée 4, dans une plage allant de 45 mm à 75 mm, un multiplicateur de vitesse avant, plus éventuellement un réducteur de vitesse arrière étant choisis avec des rapports tels que le dispositif soit équivalent à un équipement de bicyclette classique comprenant deux plateaux avant de respectivement 54 et 40 dents, et des pignons arrière de 12 dents pour le plus petit et 24 dents pour le plus grand. REVENDICATIONS 1) Dispositif d'entraînement et de transmission comprenant une poulie motrice (2) et une poulie menée (4) accouplées par une courroie (6), laquelle courroie (6) a une section de forme générale trapézoïdale de manière à présenter une largeur décroissante de l'extérieur vers l'intérieur, afin de s'appuyer par ses faces latérales sur les faces internes en V de flasques latéraux des poulies (2, 4), lesquels flasques latéraux dans l'une des poulies (2, 4) sont commandables en écartement afin de modifier le rayon de passage de ladite courroie autour de la poulie et, par conséquent, le rapport de transmission entre la poulie menée (4) et la poulie motrice (2), caractérisé en ce que la courroie (6) est crantée intérieurement, et en ce que chacune desdites poulies (2, 4) comprend en outre une pluralité de barrettes transversales (10) engagées de chaque côté dans des lumières oblongues (11) dans lesdits flasques orientées radialement, dans lesquelles elles ont la possibilité de se déplacer en translation radiale, à l'encontre d'une force de rappel dirigée radialement vers l'extérieur, les barrettes (10) ayant pour fonction de s'engrener dans les crans (61) de ladite courroie (6). 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite force de rappel sollicitant les barrrettes (10) vers l'extérieur est obtenue dans chaque poulie (2, 4) au moyen d'un ressort spiral de chaque côté, à la spire exterieure duquel sont assujetties lesdites barrettes. 3) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdites lumières (11) ont une largeur permettant un léger jeu transversal des barrettes (10), afin que celles-ci trouvent à tous coups à s'engager dans un cran (61) de la courroie (6). 4) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'indentation de la courroie (6) est conformée de manière à favoriser l'engrènement des barrettes (10) dans les crans (61). 5) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que dans l'autre poulie (2), l'écartement des flasques (21, 22) est variable, à l'encontre d'une force de rappel assurant le pincement de la courroie (6) entre lesdits flasques (21, 22). 6) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'au moins l'une des poulies motrice et menée (2, 4) est accouplée avec un axe par l'intermédiaire d'un moyen multiplicateur de vitesse (15) ou d'un moyen réducteur de vitesse (16). 7) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la poulie menée (4) est accouplée avec un ensemble de roue libre (17). 8) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est piloté par des moyens de détection et de commande à programmateur. 9) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une commande manuelle prioritaire sur lesdits moyens de détection et de commande à programmateur. 10) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il équipe une bicyclette, le système de poulie motrice étant intégré dans l'ensemble de pédalier (P), et le système de poulie menée accouplé à la roue arrière.