Brevet FR2903652A1 — publié le 20080118

La présente invention porte sur les transmissions mécaniques par chaîne. Elle concerne plus précisément un mécanisme permettant d'améliorer le rendement mécanique d'une transmission par chaîne utilisée sur des bicyclettes possédant au moins un plateau denté menant et une pluralité de couronnes dentées menées. Pour faciliter la compréhension de l'invention, nous décrirons cette dernière appliquée aux transmissions de bicyclette mais il est bien entendu que l'invention peut s'appliquer à tous les domaines techniques utilisant ou pouvant utiliser la transmission mécanique par chaîne mais aussi par courroie. Les bicyclettes utilisent aujourd'hui deux grands principes de changement de rapport de transmission. Le premier principe concerne des mécanismes internes au moyeu arrière qui sont appelés changement de vitesse dans le moyeu. De tels mécanismes sont présents dans les brevets FR 1 277 645. Le second principe, pour lequel s'applique l'invention, concerne les mécanismes externes utilisant un ou plusieurs plateaux dentés menants couplés à une pluralité de couronnes dentées menées montées sur l'organe à entraîner, la roue arrière dans notre cas. Le changement de rapport de transmission s'effectue par la mise en mouvement du dérailleur arrière, chargé de déplacer la chaîne sur la couronne dentée souhaitée, et ou par la mise en mouvement du dérailleur avant, chargé de déplacer la chaîne sur le plateau denté menant souhaité. Les technologies actuelles permettent d'employer de un à trois plateaux dentés menants pouvant entraîner jusqu'à dix couronnes dentées menées donc de permettre, en théorie, d'utiliser jusqu'à trente combinaisons plateau-couronne différentes. Par exemple, les vtt utilisent trois plateaux menants de 22-32-44 dents et la roue libre arrière est composé de dix couronnes de 11-12-13-15-17-19-21-24-28-32 dents. En utilisation, toutes les combinaisons de développements ne présentent pas le même rendement de transmission. Ce rendement de transmission dépend surtout de l'alignement entre le plateau menant et la couronne dentée menée utilisée. Le rendement de transmission est très bon lorsque le plateau et la couronne utilisés sont bien alignés par exemple lorsque l'on emploie les rapports de transmission suivants : 44/13 ; 32/17 ou 22/21 ; car dans ces cas, la chaîne travaille en traction pure avec un excellent rendement. Le rendement de transmission devient très mauvais lorsque le plateau et la couronne utilisés ne sont pas alignés, par exemple lorsque l'on emploie les rapports de transmission suivants : 44/32 ou 22/11. Dans ces cas, le mauvais alignement du plateau et de la couronne engendre un travail de la chaîne en traction et flexion générant ainsi d'importantes pertes par frottement au niveau des maillons de la chaîne donc un mauvais rendement. Ce problème, en plus de diminuer la puissance transmise à la roue arrière, génère une usure rapide des organes de transmissions ( plateaux, chaîne, couronnes et dérailleur arrière).De plus, ce phénomène nécessite l'emploi de chaîne possédant une souplesse en flexion qui malheureusement diminue la précision des changements de vitesse. Lors de la conception des transmissions par chaîne ou courroie, l'homme de métier connaît bien cette problématique et utilise parfois un montage dit flottant de l'organe menant ou de l'organe mené pour garantir un fonctionnement optimal de la transmission. Le montage flottant consiste à permettre un mouvement de translation des organes menés ou menants, parallèlement à leurs axes de rotation, afin d'obtenir un bon alignement entre les organes de transmissions ( plateaux, chaîne, couronnes). Ainsi, nous pouvons rencontrer l'application de cette idée dans les convoyeur à bande où les poulies menantes sont montée flottante sur le tambour moteur(société Interoll). De même, les chaînes de tronçonneuses sont parfois mise en mouvement par un pignon menant monté flottant en sortie de l'embrayage afin de diminuer l'usure du pignon et de la chaîne (société OREGON). 2 2903652 Dans le domaine du cycle, la demande brevet GB 2 280 002 présente une transmission de bicyclette par chaîne munie de couronnes dentées menées flottantes et la demande US 6 173 982 présente une transmission de bicyclette par chaîne munie de plateaux dentés menants flottants. Ces deux demandes n'utilisent aucun mécanisme pour déplacer latéralement les 5 organes de transmission (plateau ou couronne) et permettre ainsi un bon alignement de la chaîne. Le déplacement des organes de transmission se fait uniquement par l'action de la composante latérale de la chaîne provenant du biais de la chaîne. Mais, même lors des biais extrêmes, cette composante reste faible puisque le désalignement entre le plateau et la couronne utilisés est au plus de l'ordre de 30mm. L'effort latéral engendré par le biais dépend 10 de l'effort appliqué sur la pédale par le cycliste, de la longueur de la manivelle , du rayon du plateau menant et du désalignement. Ainsi l'effort latéral varie entre ON (lorsque la transmission est alignée) et 33 N lorsque la transmission fonctionne au maximum de ses possibilités de désalignement. La transmission étant en prise, les organes devant se déplacer ne sont pas libres et doivent vaincre les forces de frottement engendrées par leur déplacement 15 latéral. Ainsi la présence de ces frottements et la faiblesse de l'effort latéral font que les organes flottants ne pourront se déplacer facilement par l'action de cet effort latéral. La seule solution pour ces deux mécanismes est l'emploi de matériaux à très faible coefficient de frottement qui possède deux inconvénients majeurs qui sont la durabilité et le prix. Le fonctionnement de tels mécanismes devient difficile dans une utilisation tout terrain (VTT) 20 car les projections de terre, en venant se déposer sur les pièces, augmentent énormément les coefficients de frottement ce qui rend difficile le fonctionnement de ce type de mécanisme. De plus, la demande US 6 173 982 repose sur l'emploi de branches de manivelle composées de nombreuses pièces mobiles dont la complexité diminue encore la durabilité et grève le prix de revient d'un tel mécanisme. 25 Afin d'éviter les inconvénients présentés ci-dessus les demandes de brevet WO 95/13209 et DE 3838359 utilisent un mécanisme afin d'engendrer le déplacement latéral des organes de transmission (plateau ou couronne) et permettre ainsi un bon alignement de la chaîne. D'une part, sur les deux demandes de brevet WO 95/13209 et DE 3838359 les 30 mécanismes engendrant le déplacement latéral sont situés au niveau de la boîte de pédalier, zone particulièrement exposée aux projections d'eau et de boue. Le fonctionnement de tels mécanismes devient difficile dans une utilisation tout terrain (VTT) car les projections de terre, en venant se déposer sur les pièces, augmentent énormément les coefficients de frottement et diminue la durabilité du mécanisme. 35 D'autre part, sur les deux demandes de brevet WO 95/13209 et DE 3838359 les mécanismes engendrant le déplacement latéral agissent par une action franche, sur l'ensemble des organes et ceci même à l'arrêt. Sur ces mécanismes le déplacement du ou des plateaux est quasi instantané puisque c'est le mécanisme portant le plateau qui se déplace dans son ensemble. Le cycliste effectue ainsi bien moins d'un tour de manivelle pour obtenir le 40 changement de position voulu du ou des plateaux. Mais de ce fait ces mécanismes nécessitent des efforts de commande importants, des pièces volumineuses et lourdes et des usinages précis donc chers. L'objectif de la présente invention est de proposer un mécanisme économique et 45 durable utilisant un ou plusieurs plateaux dentés menants flottants évitant les inconvénients vus ci-dessus et garantissant un fonctionnement optimal dans les utilisations les plus difficiles (vtt). Ces objectifs sont atteints en employant un pédalier muni d'un ou plusieurs plateaux dentés menants flottants, c'est à dire pouvant se déplacer latéralement parallèlement à l'axe de rotation du pédalier de la bicyclette, dont le déplacement latéral n'est pas assuré par la 50 composante latérale de la chaîne mais par un actionneur chargé de déplacer le ou lesdits plateaux. 3 2903652 D'une part, pour garantir le bon fonctionnement dans les conditions extrêmes (VTT), l'actionneur de la présente invention se situe dans une zone éloignée de la boite de pédalier moins exposée aux projections de terre ce qui améliore la durabilité et la fiabilité du mécanisme. 5 D'autre part, l'actionneur de la présente invention, chargé de déplacer le ou les dits plateaux, n'agit pas par une action franche sur l'ensemble des organes. Sur le dit mécanisme, l'actionneur n'agit que sur une partie très localisée du ou des plateau et de plus, le déplacement du ou des plateaux n'est pas instantané. Le cycliste doit effectué de l'ordre d'un tour de manivelle pour obtenir le changement de position voulu du ou des plateaux. De ce fait, 10 le mécanisme de la présente invention ne nécessite pas d'effort de commande important, ce qui a pour effet d'employer des pièces peu volumineuses et légères, sans usinage précis. De ce fait l'actionneur a un prix de revient bien moindre que les technologies antérieures. 15 Les caractéristiques de l'invention ressortiront de la description ci après d'un exemple de réalisation illustré dans les dessins ci-annexés. Dans ces dessins : - La figure 1 est une vue simplifiée de face représentant l'architecture générale d'une bicyclette. 20 - La figure 2 est une vue de dessus simplifiée du système de transmission selon l'art antérieur. - La figure 3 est une vue de face du pédalier des bicyclettes selon l'invention. - La figure 4 est une vue de dessus du pédalier des bicyclettes selon l'invention. - Les figures 56 sont des vues en coupe partielle présentant la transmission avant 25 dans ses deux positions extrêmes. - La figure 7 est une vue de dessus simplifiée du système de transmission selon l'invention. - La figure 8 est une vue en coupe partielle présentant la transmission avant selon l'invention lorsque la bicyclette possède un double plateau avant. 30 - La figure 9 est une variante de la transmission avant selon l'invention où l'actionneur est encore plus éloigné de l'axe du pédalier. La figure 1 présente une bicyclette 1 selon l'art antérieur. Ainsi la transmission 35 permettant de faire tourner la roue arrière 2 se compose d'un pédalier 3, d'une chaîne 4 et d'une roue-libre 5 montée sur la roue arrière 2. Le changement de rapport est assuré sur la roue-libre par le dérailleur arrière 6 et sur le pédalier 3 par le dérailleur avant 9. Sur la figure 2 se trouve représentée une transmission selon l'art antérieur possédant 40 un plateau menant denté 8 fixé sur un pédalier 3 et entraînant via une chaîne 4 la roue-libre 5. La roue libre 5 se compose d'une pluralité de couronnes dentées 7. La ligne 10 représente la chaîne 4 lorsque le cycliste utilise la plus petite couronne dentée menée 7. Dans ce cas, l'alignement plateau-chaîne-couronne est idéal et le rendement de la transmission est très bon. La ligne 11 représente la chaîne 4 lorsque le cycliste utilise la plus grande couronne dentée 45 menée 7. Dans ce cas, l'alignement plateau-chaîne-couronne n'est pas idéal et le rendement de la transmission est mauvais. Comme le montre les figures 3 et 4, le pédalier 3 est composé d'une manivelle 12 possédant une pluralité de branche 13. Il est à noter que cette manivelle 12 pourrait être de 2903652 4 type monobloc(sans branche) sans sortir du cadre de la présente invention. Chaque branche 13 est munie d'un axe 14, parallèle à l'axe de rotation 15 du pédalier 3. Le plateau menant denté 8 est monté glissant sur les axes 14 et peut être déplacé sur ce dernier par l'intermédiaire de l'actionneur 16 que nous décrirons plus avant. Il est à noter que dans notre exemple de 5 réalisation l'axe 14 est rond mais qu'il peut prendre tout autre forme (ovale, polygonale, ...). Sous l'action de l'actionneur 16, le plateau menant denté 8 peut prendre une position latérale comprise entre les positions extrêmes 17 et 18. La composition et le fonctionnement de l'actionneur 16, permettant le déplacement latéral du plateau menant dentée 8 apparaît clairement dans les figures 5 et 6. Dans cet 10 exemple de réalisation, l'actionneur 16 est intégré dans le tube vertical 19 du cadre 1 de la bicyclette. Ce choix technique permet en fait de protéger le dit mécanisme des chocs et des projections de boue notamment dans l'utilisation de l'invention pour des bicyclettes tout terrain (vtt ). Il est à noter que le dit actionneur pourrait être monté de façon externe sur le tube vertical 19 sans sortir du cadre de l'invention. Il pourrait de même être monté de façon 15 externe ou interne sur le tube diagonal 20. L'actionneur 16 comporte un corps principal 21, intégré dans le tube vertical 19. Un arbre 22 est guidé en translation dans le corps 21. Un galet 23 est monté à l'extrémité droite de l'arbre 22. Ce galet 23 est monté tournant sur l'arbre 22. Le galet 23 possède une échancrure 24 dans laquelle prend place le plateau menant denté 8. Le plateau menant denté 8 20 intègre des coussinets 25 chargés de guider en translation le plateau 8 le long des axes 14. La figure 5 présente l'invention lorsque le plateau menant denté 8 coopère avec la plus grande couronne dentée menée 7. La figure 6 présente l'invention lorsque le plateau menant dentée 8 coopère avec la plus petite couronne dentée menée 7. La mise en position du plateau 8 en ligne avec la couronne dentée menée 7 sélectionnée par le dérailleur arrière 6 est 25 réalisée par l'actionneur 16 via un câble de commande 26. Un ressort 27 en appui dans le corps 21 assure constamment le contact entre l'extrémité du câble 28 et l'arbre 22. Il est à noter que le déplacement du câble de commande 26 est lié à la commande du dérailleur arrière 6. Ainsi tout déplacement du dit dérailleur arrière 6 implique de façon simultanée la bonne mise en position du plateau 8 en ligne avec la couronne dentée menée 7 sélectionnée. 30 Bien sûr, si l'on désire laisser au cycliste le choix du positionnement du plateau 8, le déplacement du câble de commande 26 peut être indépendant de la commande du dérailleur arrière 6. L'actionneur 16 n'agit que sur une zone 34 très localisée de contact avec le ou les plateaux et de plus, de ce fait le déplacement du ou des plateaux n'est pas instantané. Le 35 cycliste doit effectuer de l'ordre d'un tour de manivelle pour obtenir le changement de position voulu du ou des plateaux. Ainsi, le mécanisme de la présente invention ne nécessite pas d'effort de commande important. L'axe de rotation du galet 23 n'est pas confondu avec l'axe de rotation 15 du pédalier 9, ainsi la zone de contact 34 est éloignée de l'axe de rotation 15 du pédalier 3 ce qui diminue sensiblement sa vulnérabilité au projection de terre 40 ou de pierres (VTT). De plus, la commande de l'actionneur 16 par l'utilisateur peut-être également réalisée par un actionneur électrique ou hydraulique sans sortir du cadre de l'invention. Afin de mieux comprendre le mécanisme, nous allons maintenant décrire son 45 fonctionnement. L'utilisateur de la bicyclette 1 utilise, par exemple pour gravir une difficulté, le plus petit développement que lui permet la transmission de sa bicyclette. Ainsi, comme le montre la figure 7 dans notre exemple de réalisation, la chaîne 4 se trouve positionnée sur la couronne 50 dentée 7 possédant le plus grand nombre de dents et le plateau menant denté 8 se trouve en ligne avec cette dernière . Dans ce cas l'actionneur 16 est positionné comme sur la figure 5, c'est à dire que le plateau menant denté 8 se trouve à l'extrémité gauche des axes 14. Pour 2903652 5 passer de ce petit développement à un développement plus important, le cycliste déclenche la mise en position de la chaîne 4 sur une couronne dentée 7 possédant un plus petit nombre de dents via l'organe de commande du dérailleur arrière 5. De façon simultanée ou après un laps de temps garantissant le bon engrènement de la chaîne 4 sur la nouvelle roue dentée utilisée, 5 l'organe de commande de l'actionneur 16 génère alors la mise en mouvement du câble de commande 26 selon la flèche 29. Sous l'action du ressort 27, l'arbre 22 se déplace vers la gauche le long de l'axe 33. Le galet 23 entre en contact avec le plateau menant 8 au niveau de la zone 34 très localisée de contact et tourne alors sur l'arbre 22. Cette rotation du galet diminue ainsi les efforts et évite l'usure des matériaux en contact. Le galet 23 transmet alors 10 un effort de poussée au plateau menant 8 ce qui a pour effet de déplacer ce dernier selon la flèche 30. Ainsi, comme le montre la figure 7, tout déplacement latéral 31 de la chaîne 4 sur les couronnes dentées 7 provoque un déplacement 32 du plateau menant 8 sur les axes 14. De ce fait, les lignes de chaîne 10 et 11 représentant respectivement les développements extrêmes (le plus grand et le plus petit) se caractérisent par des alignements plateau-chaînecouronne idéals garantissant un rendement de transmission très bon. Il en est de même pour tout autre développement utilisé puisque l'actionneur 16 positionne le plateau menant 8 entre ces deux positions extrêmes en garantissant une ligne de chaîne optimale quelle que soit la couronne dentée 7 utilisée. L'actionneur 16 fonctionne de façon réversible en se déplaçant vers la gauche lorsque 20 le câble 26 se détend et en se déplaçant vers la droite lorsque le câble 26 se tend. L'invention s'applique à tout type de transmission utilisant un ou plusieurs plateaux dentés menants flottants. La figure 8 montre l'invention pour une transmission comprenant deux plateaux menants 81 et 82 . Pour les transmission utilisant plus d'un plateau menant, il 25 est à noter que la bicyclette est alors munie d'un dérailleur avant conventionnel non représenté, bien connu de l'homme de métier et ne faisant pas partie de l'invention. La figure 9 présente une variante de l'invention permettant d'éloigner encore plus l'actionneur 16 de l'axe du pédalier 15 ce qui diminue sensiblement sa vulnérabilité au projection de terre ou de pierres (VTT).L'actionneur 16 agit non pas sur un partie du plateau 8 30 comme dans les modes de réalisation précédents mais sur une couronne 35 solidaire du plateau 8 ou des plateaux 81 et 82. 6 Revendications 1) Transmission mécanique par chaîne utilisée sur des bicyclettes comportant un dérailleur arrière 6, une chaîne 4, une pluralité de couronnes dentées menées 7 et un pédalier 9 possédant au moins un plateau denté 8 menant se déplaçant latéralement parallèlement à l'axe de rotation 15 du pédalier 9 au moyen d'au moins un actionneur 16 muni d'au moins un galet tournant 23 caractérisée en ce que l'axe de rotation du galet 23 n'est pas confondu avec l'axe de rotation 15 du pédalier 9. 2) Transmission mécanique selon la revendication 1 caractérisée en ce que le galet tournant 23 possède une échancrure 24 dans laquelle prend place le plateau denté menant 8. 3) Transmission mécanique selon les revendications 1 et 2 caractérisée en ce que l'actionneur 16 n'agit que sur une zone 34 très localisée de contact avec le ou les plateaux 8. 4) Transmission mécanique selon les revendications 1 et 2 caractérisée en ce que l'actionneur 16 agit sur une couronne 35 solidaire du plateau 8 . 5) Transmission mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes utilisée sur des bicyclettes munies d'un tube vertical 19 et /ou d'un tube diagonal 20 caractérisée en ce que l'actionneur 16 est monté de façon interne dans le tube vertical 19 ou dans le tube diagonal 20. 6) Transmission mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes utilisée sur des bicyclettes munies d'un tube vertical 19 et /ou d'un tube diagonal 20 caractérisée en ce que caractérisée en ce que l'actionneur 16 est monté de façon externe sur le tube vertical 19 et/ou sur le tube diagonal 20. 7) Transmission mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que l'actionneur 16 et le dérailleur arrière 6 se déplace de façon simultanée. 25 30 35