Brevet FR2831221A1 — publié le 20030425

La présente invention a pour objet un dispositif de pompa hydraulique basse pression, notamment destiné à équiper une bicyclette à entraînement hydraulique. On connaît déjà des bicyclettes à entraînement hydraulique, de manière générale une telle bicyclette comporte une pompe hydraulique animée par un pédalier et, associé à au moins l'une des deux roues de la bicyclette, un moteur hydraulique alimenté en fluide par ladite pompe. De telles bicyclettes sont par exemple décrites dans les documents US 6.032. 968 et DE 196 12 519, où les pompes sont de type classique à savoir, respectivement, à engrenages et à palettes. Ces bicyclettes présentent l'inconvénient d'une transmission directe, c'est-à-dire que la vitesse est forcément liée à la vitesse d'entraînement de la pompe et donc du pédalage. Pour pallier cet inconvénient, il a été proposé par le document US 5.387. 000, une bicyclette équipée d'une pompe à débit variable pour une vitesse d'entraînement égale, qui permet de moduler les efforts nécessaires à l'actionnement de la pompe, c'est-à-dire de procurer les mêmes effets qu'un dérailleur pour une bicyclette classique à transmission par chaîne Cette pompe comporte ainsi plusieurs pompes disposées radialement en étoile, et qui comprennent chacune un piston apte à être repoussé par le bossage d'une came centrale. Les pistons sont repoussés successivement par le lobe de la came au gré de la rotation de celle-ci. Le débit de la pompe est donc lié à la contenance des chambres des pompes, à la course des pistons et à la vitesse de rotation c'est-à-dire à la fréquence d'actionnement desdits pistons. Pour faire varier le débit à vitesse égale, la came est à géométrie variable, elle comprend à cet effet un excentrique interne monté sur un arbre apte à être entraîné en rotation par le pédalier, et, en contact avec les pistons, un excentrique externe monté sur ledit excentrique interne sur lequel il peut tourner, le changement de géométrie de la came, c'est-à-dire la modification du rayon du bossage, permettant ainsi d'agir sur la course des pistons. Une telle pompe présente plusieurs inconvénients notamment sa grande complexité de conception, ainsi, cette pompe brasse un volume variable de fluide, ce qui nécessite un réservoir tampon, lequel est ménagé dans les tubes du cadre. On notera par ailleurs que cette pompe est limitée quant aux possibilités de démultiplication. La présente invention a pour but de proposer un dispositif de pompe hydraulique basse pression, notamment destiné à équiper une bicyclette à entraînement hydraulique, permettant de remédier aux divers inconvénients précités Le dispositif de pompe hydraulique basse pression pour l'alimentation d'au moins un moteur hydraulique, notamment destiné à équiper une bicyclette à entraînement hydraulique, selon l'invention, est du type comportant plusieurs pompes disposées radialement en étoile, et comprenant chacune un piston apte à être repoussé par le bossage d'une came centrale traversée par un arbre mû en rotation, et il se caractérise essentiellement en ce qu'il comprend un train de plusieurs cames qui présentent chacune un nombre différent de bossages, ledit train de cames étant mobile axialement en sorte de permettre de mettre en regard des pistons l'une ou l'autre desdites cames. Selon une caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention, le train de cames se présente sous la forme de plusieurs plateaux de cames différentes, reliés par des plans inclinés. Selon une autre caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention, les cames diffèrent par leur nombre de bossages. Selon une autre caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention, les cames diffèrent par le rayon des bossages. Selon une autre caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention, il comporte un carter fermé contenant, baignant dans le même fluide, le train de cames et les pompes. Selon un mode de réalisation particulier du dispositif selon l'invention, chacune des pompes radiales comprend une chambre cylindrique communiquant avec une chambre centrale contenant le train de cames, et dans laquelle peut se déplacer axialement un piston rappelé en direction de ladite chambre centrale par l'intermédiaire d'un moyen élastique, tandis que ledit piston est percé d'au moins un canal muni d'un clapet anti-retour apte à laisser passer le fluide de ladite chambre centrale vers ladite chambre cylindrique, laquelle est percée d'au moins une ouverture constituant l'embouchure de sortie du fluide en vue de l'alimentation du ou des moteurs hydrauliques, d'où ledit fluide revient pour se déverser dans ladite chambre centrale. Selon un mode de réalisation préférentiel du dispositif selon l'invention, chacun des pistons est percé de plusieurs canaux de passage du fluide, répartis en cercle autour de son axe et faisant avec celui-ci un angle pour converger vers la chambre de la pompe et déboucher dans une cavité interne qui comporte un clapet antiretour. Selon une autre caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention, l'arbre porte plusieurs trains de cames, chacun associé à une série de pompes radiales, les trains de cames et les pompes étant calés angulairement en sorte d'obtenir un actionnement alternatif desdites pompes lors de la rotation dudit arbre. Selon une autre caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention, il est associé à un distributeur disposé sur la liaison avec le ou les moteurs hydrauliques, qui permet, outre de réaliser un débrayage, une répartition du couple de transmission entre les moteurs lorsqu'il y en a plus d'un, et une inversion de sens de rotation du ou desdits moteurs. Les avantages et les caractéristiques du dispositif selon l'invention, ressortiront plus clairement de la description qui suit et qui se rapporte au dessin annexé, lequel en représente un mode de réalisation non limitatif. Dans le dessin annexé : - la figure 1 représente une vue schématique partielle en coupe selon plan transversal d'un dispositif de pompe selon l'invention. - la figure 2 représente une vue schématique partielle en coupe selon un plan diamétral du même dispositif. En référence à ces figures, on peut voir qu'un dispositif de pompe selon l'invention dans un carter 1 deux séries 2 et 3 de trois pompes 4 à piston 5, et centralement dans une chambre 10, deux trains 6 et 7 de cames mobiles, visibles uniquement sur la figure 2, montés sur un arbre A. Le carter 1 est fermé hermétiquement, il est rempli d'un fluide F incompressible, et est mis en liaison, par l'intermédiaire de conduits flexibles ou non, non représentés, avec un ou plusieurs moteurs hydrauliques, également non représentés, ces conduits assurant la circulation du fluide. Pour chacune des deux séries 2 et 3, les trois pompes 4 sont disposées en étoiles et sont espacées selon des angles égaux, en l'occurrence 120 . On notera qu'il est envisageable d'utiliser un nombre de pompes 4 supérieur à trois par série. Chacune des pompes 4 comporte une chambre cylindrique 40 communiquant avec la chambre centrale 10 et dans laquelle peut se déplacer axialement un piston 5 qui est rappelé en direction de la chambre 10 par l'intermédiaire d'un ressort 41. Chacun des pistons 5 est percé longitudinalement d'un canal 50 muni d'un clapet anti-retour, non représenté, apte à laisser passer le fluide de la chambre 10 vers la chambre 40, mais pas dans le sens inverse. Par ailleurs, chacune des chambres 40 est percée latéralement, du côté opposé à celui débouchant dans la chambre 10, d'une ouverture 42 constituant l'embouchure d'un canal 43 lui-même connecté à un ou plusieurs conduits de sortie du fluide F vers le ou les moteurs hydrauliques, d'où il revient par l'intermédiaire d'un ou de plusieurs autres conduits connectés à la chambre 10. Du point de vue construction, les canaux 43 peuvent déboucher dans une cavité annulaire périphérique, elle-même connectée à un ou plusieurs conduits de sortie du fluide F. On notera que dans d'autres modes de réalisation, les pistons sont percés de plusieurs canaux, lesquels peuvent être disposés autour de l'axe central. Dans un mode de réalisation préférentiel, chaque piston est percé de plusieurs canaux répartis en cercle autour de l'axe central, faisant avec celui-ci un angle de 150 pour converger vers la chambre 40 et déboucher dans une cavité interne au piston qui comporte le clapet anti-retour. On comprendra aisément la cinématique d'une pompe 4, lorsque le ressort 41 repousse le piston 5 dans la chambre 40, du fluide F contenu dans la chambre 10 traverse le piston 5 par le canal 50, aspiré dans la chambre 40, tandis que le déplacement du piston 5 dans le sens de la compression du ressort 41, provoque, du fait du clapet anti-retour, le refoulement du fluide F de la chambre 40 dans le canal 43. De manière avantageuse, le dispositif selon l'invention utilise un volume constant de fluide F, ce qui lui permet de s'affranchir d'un réservoir tampon utilisé dans les dispositifs similaires existants. Le mouvement alternatif d'un piston 5 d'une pompe 4 permet ainsi d'entraîner le fluide F dans un flux d'alimentation du ou des moteurs hydrauliques, les ressorts 41 assurant le temps de remplissage des chambres 40, tandis que le temps de refoulement est assuré par les trains 6 et 7 de cames comme cela va ressortir ciaprès. Chacun des trains 6 et 7 de cames est constitué de plusieurs cames coaxiales, qui diffèrent les unes des autres par leur nombre de bossages. Dans le mode de réalisation représenté, les trains 6 et 7 de cames comportent chacun quatre cames 60,62, 64 et 66 ayant respectivement deux bossages 61, quatre bossages 63, huit bossages 65 et dix bossages 67. Les trains de cames 6 et 7 sont mobiles axialement sur l'arbre A, de préférence indépendamment l'un de l'autre, en sorte de faire interagir l'une ou l'autre des cames avec les pistons 5, lesquels comportent chacun à cet effet un élément de contact 51 apte à glisser sur les cames, tandis que les différents niveaux de cames consistent en des plateaux reliés par des plans inclinés 68. Les trains de cames 6 et 7 sont aptes à être entraînés en rotation par l'arbre A, et selon la position sur ce dernier des trains 6 et 7 de cames, c'est-à-dire selon les cames 60,62, 64 ou 66, qui coopèrent avec les séries 2 et 3 de pompes 4, le débit d'alimentation du ou des moteurs en fluide F varie pour une même vitesse de rotation. Selon les cames utilisées, c'est-à-dire selon le nombre de bossages des cames utilisées, on obtient à vitesse égale de rotation de l'arbre A, une fréquence différente de pompage du fluide. Le dispositif selon l'invention permet ainsi un fonctionnement semblable à celui d'un dérailleur, puisque pour une vitesse donnée il est possible de faire varier le débit. On notera par ailleurs que, de préférence, les cames 60,62, 64 et 66 présentent un nombre de bossages différents et même non multiple du nombre de pompes 4 par série 2 et 3, afin d'obtenir un décalage d'actionnement des pompes 4. En utilisant la came 60 qui présente seulement deux bossages 61, on obtient une fréquence de pompage moindre qu'en utilisant la came 66 qui comporte dix bossages 67. A une vitesse de rotation donnée des cames correspond un débit donné de fluide F, et dans le cas d'une indépendance de mouvement des trains 6 et 7 de cames l'un par rapport à l'autre, cela autorise des combinaisons différentes et donc des débits différents. Il est également possible de jouer non seulement sur le nombre de bossages et bien entendu sur la vitesse d'entraînement, mais également sur la taille des bossages, c'est-à-dire sur leur rayon. Le pilotage des trains de cames peut être assuré de différentes manières, mais de préférence hydrauliquement. Les trains de cames sont liés à l'arbre A par l'intermédiaire d'un coulisseau, ou de deux coulisseaux, un pour chacun des trains de cames dans le cas d'une indépendance de mouvement de ceux-ci, apte à se déplacer longitudinalement sur l'arbre A, sous l'action d'un système à vérin intégré à l'arbre A et raccordé à une commande par l'intermédiaire d'un joint tournant. Il est également possible d'utiliser un pilotage ne passant pas par l'arbre A, agissant directement sur les trains de cames pour les déplacer sur l'arbre A, en les écartant ou en les rapprochant l'un de l'autre. D'autre part, un distributeur est, de manière avantageuse, intercalé entre le dispositif de pompe selon l'invention et le ou les moteurs hydrauliques, en sorte de permettre notamment une inversion de sens de rotation du ou des moteurs sans modification du sens d'entraînement des trains de cames 6 et 7. Lorsque le dispositif selon l'invention est par exemple destiné à équiper une bicyclette à entraînement hydraulique, un distributeur de type trois voies, permet, outre la possibilité de rouler en marche arrière, la fonction roue libre, la répartition du couple entre l'avant et l'arrière dans le cas de deux moteurs, et la fonction frein de parking. Il va de soi que la présente invention ne saurait être limitée à la description qui précède de l'un de ses modes de réalisation, susceptible de subir quelques modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1) Dispositif de pompe hydraulique basse pression pour l'alimentation d'au moins un moteur hydraulique, notamment destiné à équiper une bicyclette à entraînement hydraulique, du type comportant plusieurs pompes (4) disposées radialement en étoile, et comprenant chacune un piston (5) apte à être repoussé par le bossage d'une came centrale traversée par un arbre (A) mû en rotation, caractérisé en ce qu'il comprend un train (6,7) de plusieurs cames (60,62, 64,66) qui présentent chacune un nombre différent de bossages (61,63, 65,67), ledit train (6,7) de cames étant mobile axialement en sorte de permettre de mettre en regard des pistons (5) l'une ou l'autre desdites cames (60,62, 64,66). 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le train de cames (6,7) se présente sous la forme de plusieurs plateaux de cames (60,62, 64,66) différentes, reliés par des plans inclinés (68). 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les cames (60,62, 64,66) diffèrent par leur nombre de bossages (61,63, 65,67). 4) Dispositif selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que les cames (60,62, 64,66) diffèrent par la rayon des bossages (61,63, 65,67). 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un carter fermé (1) contenant, baignant dans le même fluide (F), le train de cames (6, 7) et les pompes (4). 6) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que chacune des pompes radiales (4) comprend une chambre (40) cylindrique communiquant avec une chambre centrale (10) contenant le train (6,7) de cames, et dans laquelle peut se déplacer axialement un piston (5) rappelé en direction de ladite chambre centrale (10) par l'intermédiaire d'un moyen élastique (41), tandis que ledit piston (5) est percé d'au moins un canal (50) muni d'un clapet anti- retour apte à laisser passer le fluide (F) de ladite chambre centrale (10) vers ladite chambre cylindrique (40), laquelle est percée d'au moins une ouverture (42) constituant l'embouchure de sortie du fluide (F) en vue de l'alimentation du ou des moteurs hydrauliques, d'où ledit fluide (F) revient pour se déverser dans ladite chambre centrale (10). 7) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que chacun des pistons (5) est percé de plusieurs canaux de passage du fluide (F), répartis en cercle autour de son axe, faisant avec celui-ci un angle pour converger vers la chambre (40) de la pompe (4) et déboucher dans une cavité interne qui comporte un clapet anti-retour. 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre (A) porte plusieurs trains (6,7) de cames, chacun associé à une série de pompes (4) radiales, les trains (6,7) de cames et les pompes (4) étant calés angulairement en sorte d'obtenir un actionnement alternatif desdites pompes (4) lors de la rotation dudit arbre (A). 9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est associé à un distributeur disposé sur la liaison avec le ou les moteurs hydrauliques, qui permet, outre de réaliser un débrayage, une répartition du couple de transmission entre les moteurs lorsqu'il y en a plus d'un, et une inversion de sens de rotation du ou desdits moteurs.