Brevet FR2977230A1 — publié le 20130104

DISPOSITIF DEBRAYABLE D'ENTRAINEMENT EN ROTATION D'UN ESSIEU D'UN VEHICULE A AU MOINS TROIS ROUES ET A DEUX MOYENS D'ENTRAINEMENT EN ROTATION DE L'ESSIEU L'invention a trait à un dispositif débrayable d'entrainement en rotation d'un essieu d'un véhicule à au moins trois roues et à deux moyens d'entrainement en rotation de l'essieu. En particulier, l'invention concerne un tricycle à assistance électrique en complément du pédalier. Par la suite, il est fait référence à un tricycle, étant entendu que le dispositif peut équiper un autre type de véhicule, par exemple un quad dont le déplacement est assuré par un moteur thermique et par un moteur électrique. Par tricycle, on désigne ici un véhicule à trois roues dont deux sont portées par un même essieu. Cet essieu peut être disposé à l'avant ou à l'arrière du véhicule. La force motrice entrainant en rotation cet essieu est produite par un ou plusieurs utilisateurs qui actionnent un pédalier, connu en soi. Un ou plusieurs moteur(s) électrique(s) participe(nt) à l'entrainement en rotation de l'essieu, au moins de manière complémentaire au pédalage. Dans certaines phases du déplacement, l'entrainement de l'essieu est réalisé exclusivement par le(s) moteur(s) électrique(s). Ce ou ces moteur(s) électrique(s) est(sont) avantageusement alimenté(s) par un jeu de batteries rechargeables. Un tel tricycle, également dénommé triporteur, permet le transport d'une charge relativement volumineuse ou lourde. Il s'agit d'une charge plus importante que celle transportée habituellement par un véhicule à deux roues de type bicyclette ou tandem. Un tel tricycle peut également assurer le transport d'un ou plusieurs passagers. Du fait de l'importance de la charge transportée et des dimensions du tricycle, il peut s'avérer nécessaire d'effectuer à l'arrêt, c'est-à-dire lorsque l'utilisateur ou le moteur électrique n'entraîne pas l'essieu, une marche arrière pour manceuvrer et mettre le tricycle en position de chargement ou de déchargement. Une telle manceuvre n'est pas aisée, même lorsque le moteur électrique n'est pas en fonctionnement, car le dispositif permettant au moteur électrique d'entrainer l'essieu est toujours en prise avec l'essieu. Ceci freine, voire rend impossible, la rotation de l'essieu en sens inverse du sens de rotation assurant le déplacement en avant du tricycle. Un dispositif d'entrainement dénommé « roue libre » est couramment utilisé dans le domaine des véhicules à deux roues à propulsion humaine. Il équipe également les tricycles. Cette roue libre permet, lors d'un déplacement en marche avant, de cesser de pédaler sans pour autant bloquer en rotation l'essieu. La roue libre fonctionne tant avec un pédalier qu'avec un dispositif d'entrainement par un moteur électrique, lorsque la rotation de la roue est motrice par rapport au moteur électrique ou au pédalier, par exemple en descente. On connait également des dispositifs permettant de déconnecter un arbre de rotation de l'organe assurant sa mise en rotation, par exemple d'un moteur électrique. De tels dispositifs sont encombrants et, dans un véhicule à au moins trois roues et à deux moyens d'entrainement en rotation de l'essieu, ils représentent un surpoids non négligeable. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un dispositif peu encombrant, léger et permettant de déconnecter aisément l'essieu de son entrainement en rotation par le pédalier et/ou par le moteur électrique. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif débrayable d'entrainement en rotation d'un essieu d'un véhicule à au moins trois roues et à deux moyens d'entrainement en rotation de l'essieu, comprenant : - un arbre de rotation équipé d'une première roue dentée entraînée en rotation par un pédalier, - une deuxième roue dentée, entraînée en rotation par un moteur électrique, cette deuxième roue entraînant également en rotation l'arbre de rotation, - une troisième roue dentée, montée sur l'arbre de rotation et entraînant en rotation l'essieu du véhicule, par l'intermédiaire d'une chaîne ou d'une courroie crantée, caractérisé en ce que la troisième roue dentée est indépendante en rotation de l'arbre et en ce qu'elle est solidaire en rotation d'un manchon cylindrique entourant radialement au moins un organe de solidarisation en appui sur l'arbre de rotation, cet organe étant adapté au moins pour s'écarter radialement, de manière réversible, de l'arbre de rotation afin de passer d'une première position, dite de repos, où l'organe n'est pas en contact avec le manchon à une deuxième position, dite d'embrayage, où l'organe est en contact avec le manchon. Un tel dispositif permet de solidariser et de désolidariser, de manière réversible, l'arbre de rotation aux roues dentées entraînées par le pédalier ou le moteur, quel que soit le sens de déplacement du véhicule. Ce dispositif permet d'effectuer une marche arrière, lorsque le manchon n'est pas en contact avec l'organe de solidarisation. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel dispositif peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le dispositif comprend au moins trois organes de solidarisation maintenus élastiquement, en position de repos, en appui contre les faces d'une pièce non circulaire. - Le dispositif comprend six cylindres maintenus en position de repos contre les faces d'une pièce hexagonale. - Un ressort de rappel maintient les cylindres en appui contre les faces. - Le ressort est inséré dans une gorge périphérique ménagée dans chaque cylindre. - Le dispositif comprend une pièce de guidage assurant un déplacement radial guidé des cylindres. - La pièce de guidage est configurée en cylindre creux et pourvue de découpes, adaptées pour recevoir les cylindres. - Les pièces constitutives du dispositif sont montées coaxialement à l'arbre de rotation. Des roulements assurent la rotation de certaines pièces du dispositif autour de l'arbre. L'invention concerne également un véhicule à au moins trois roues et à deux moyens d'entrainement en rotation d'un essieu équipé d'au moins un dispositif débrayable d'entraînement en rotation d'un essieu, conforme à l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre d'un dispositif réalisé conformément à un mode de réalisation de l'invention, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue de dessus d'un tricycle dont le châssis est équipé d'un dispositif conforme à l'invention, certains organes tels que le siège ou la caisse de chargement du tricycle n'ont pas été illustrés pour faciliter la lecture, - la figure 2 est une vue, à plus grande échelle, du détail II à la figure 1, - la figure 3 est une vue en perspective éclatée, de certains éléments constitutifs du dispositif conforme à l'invention, en position de prémontage, - la figure 4 est une vue en perspective, sous un autre angle et à une plus petite échelle, des éléments illustrés à la figure 3 en configuration montée, seul le manchon étant représenté en position de prémontage, - la figure 5 est une vue en perspective, à la même échelle, du dispositif monté et - la figure 6 est une coupe, à la même échelle, selon le plan VI-VI, du dispositif illustré à la figure 5. La figure 1 représente un véhicule à au moins trois roues et à deux moyens d'entrainement en rotation d'un essieu, en l'espèce un tricycle 1, équipé d'un dispositif conforme à l'invention. Ce tricycle 1 comprend un châssis 2 réalisé à partir de profilés métalliques ou, en variante, de tubes métalliques ou de profilés en composite. Le tricycle 1 est pourvu, en partie avant, d'une fourche 3 supportant une roue directrice 4 et, en partie arrière, d'un essieu 5 équipé de deux roues motrices 6. Une selle, non illustrée, est située en partie avant, à proximité de la fourche 3, au niveau d'un pédalier 7 et d'un guidon 8 fixé sur la fourche 3. La position de pédalage est ainsi semi-couchée. A l'arrière, se trouve une zone Z2 du châssis 2 propre à recevoir une caisse de transport de charges ou pour le transport des passagers. Cette zone du châssis est supportée par l'essieu 5. Cet essieu 5 est entrainé en rotation par l'intermédiaire d'un pignon 9, solidaire en rotation de l'essieu 5 et mû par une chaîne 10 en prise avec une première roue dentée 11 solidaire en rotation d'un arbre de rotation 12. En variante, l'entraînement entre la roue 11 et le pignon 9 est réalisé par une courroie crantée. Pour plus de lisibilité, la chaîne 10 est représentée partiellement en prise avec la roue 11 à la figure 2. L'arbre de rotation 12 est lui-même entraîné en rotation par une chaîne 13 engrenant par une deuxième roue dentée 14. Cette deuxième chaîne 13 est mue par le pédalier 7. La roue dentée est équipée d'un dispositif de type roue libre, connu en soi et non illustré. Une troisième roue dentée 15 est reliée par une chaîne 16 à un pignon 17 fixé sur un arbre 18 mis en rotation par un moteur électrique 19. Pour faciliter la lecture, les chaînes 13 et 16 ne sont représentées que partiellement engrenées avec les roues 14 et 15 sur la figure 2. En d'autres termes, l'entraînement de l'essieu 5 n'est pas direct mais réalisé par l'intermédiaire de renvois entre le pédalier 7, le moteur électrique 19 et l'arbre de rotation 12. Le pédalier 7 peut comporter, de manière connue, un jeu de plusieurs pignons et un dérailleur, non illustrés, permettant l'entrainement de la chaîne 13 selon plusieurs vitesses, commandées, par exemple, à partir du guidon 8. En variante, on utilise d'autres dispositifs de changement de vitesses connus en soi. Comme illustré à la figure 2, les trois chaînes 10, 13, 16 reliant respectivement l'arbre de rotation 12 à l'essieu 5, au pédalier 7 et au moteur électrique 19 sont parallèles. Elles sont orientées selon une direction parallèle à un axe longitudinal A du tricycle 1. Le moteur électrique 19 est dit d'appoint. Il s'agit d'un moteur électrique, connu en soi, assurant l'entraînement de l'arbre de rotation 12, en complément de l'action de l'utilisateur sur le pédalier 7. Sur l'arbre de rotation 12, entre la première roue dentée 11 entrainant en rotation l'essieu 5 et la deuxième roue dentée 14 entrainée en rotation par le pédalier 7, se trouve un dispositif 20 débrayable. Ce dispositif 20 permet de désaccoupler l'arbre de rotation 12 du moteur électrique 19 et/ou du pédalier 7. Le dispositif 20 est décrit en référence aux figures 2 et 3 qui représentent les principaux éléments constitutifs du dispositif, en position de prémontage. En partie droite de la figure 2, l'arbre de rotation 12 est relié à la roue 14 entraînée par le pédalier 7. Avantageusement, cette roue 14 est équipée d'un dispositif de type roue libre connu en soi et non illustré qui permet, lorsque l'arbre de rotation 12 est moteur par rapport au pédalier 7, par exemple dans une descente, de désaccoupler les deux. En utilisation normale, une mise en rotation de cette roue 14 entraîne une rotation dans le même sens de l'arbre 12. Un disque 21, situé à droite aux figures 2 et 3, participe au maintien en position des éléments constitutifs du dispositif 20 sur l'arbre 12. Le disque 21 forme, de facto, une extrémité du dispositif 20. Ce disque 21, circulaire, est monté coaxialement sur l'arbre 12, de sorte à être libre en rotation par rapport à ce dernier. Avantageusement, il est monté de manière amovible sur l'arbre 12. Le disque 21 est pourvu d'orifices 22 permettant l'insertion de vis 23. L'autre extrémité du dispositif 20 est formée par un autre disque circulaire 24 similaire au précédent. Il est monté coaxial et libre en rotation autour de l'arbre de rotation 12. Le disque 24 est adapté pour être relié au disque 21 par l'intermédiaire des vis 23, celles-ci étant vissées dans des trous taraudés 25, ménagés dans le disque 24. Une telle configuration permet le démontage de ces disques 21, 24. On maintient ainsi en position le dispositif 20 sur l'arbre 12, tout en facilitant l'accès aux divers éléments constitutifs du dispositif 20. En d'autres termes, l'ensemble des pièces constitutives du dispositif 20 est maintenu assemblé par serrage entre les deux disques 21, 24. Un manchon cylindrique 26 est fixé par une extrémité 27 au disque 24. Le disque 24, et donc le manchon 26 sont solidaires en rotation de la roue 11. Le manchon cylindrique 26 est disposé coaxialement autour de l'arbre de rotation 12. Son extrémité 28 opposée au disque 24, est orientée vers le disque 21. Le manchon 26 définit ainsi la longueur du dispositif 20, entre les disques 21, 24, lorsque les disques 21, 24 sont reliés par les vis 23. Les disques 21, 24 et le manchon 26 sont reliés à l'arbre de rotation 12 par des roulements 36 connus en soi et particulièrement visibles à la figure 3, de manière à permettre la rotation des disques 21, 24 autour de l'axe X12 de rotation de l'arbre 12. En d'autres termes, l'arbre de rotation 12 traverse librement en rotation, les deux disques 21, 24 et le manchon 26 lorsque le dispositif est en position de repos, les disques 21, 24 étant reliés ensemble. Une pièce 29 est montée coaxiale et libre en rotation autour de l'arbre de rotation 12. La pièce 29 est en appui contre le disque 21 lorsque le dispositif 20 est monté. Cette pièce 29 est en forme de cylindre creux, ouvert, à base circulaire, comme le manchon 26. La pièce 29 comprend, sur sa hauteur, une série de découpes 30 formant des créneaux. Chaque découpe 30 est de forme rectangulaire et orientée selon une direction parallèle à l'arbre de rotation 12. Les dimensions de cette pièce 29 sont adaptées pour qu'elle s'insère, à jeu minima, dans le manchon 26 tout en autorisant la libre rotation de ce dernier. En d'autres termes, la pièce 29 forme un guide interne au manchon 26. Chaque découpe 30 a des dimensions adaptées pour former un logement de réception adapté pour maintenir un écart angulaire a entre deux cylindres 31 voisins, tout en autorisant un mouvement d'éloignement, radial, des cylindres 31 par rapport à l'axe X12. Dans l'exemple, six cylindres 31 sont représentés, le guide 29 comprenant six découpes 30. En variante, le nombre de découpes 30 et de cylindres 31, ainsi que leurs dimensions, sont différents, pour autant que les découpes, et donc les cylindres 31, sont au moins au nombre de trois. Dans l'exemple, les cylindres 31 sont à base circulaire. Chaque cylindre 31 repose sur une face 32 d'une pièce 33. Ici, la pièce 33 est hexagonale. En variante, la pièce 33 a une autre forme, adaptée à celles des cylindres et à leur nombre, pour autant qu'elle n'est pas circulaire. Les cylindres 31 sont disposés parallèlement les uns aux autres et orientés de sorte que leurs axes longitudinaux respectifs sont parallèles à l'arbre de rotation 12. Ainsi, lorsque l'organe 29 de guidage est en position aligné le long de l'arbre 12 avec la pièce 33, les cylindres 31 sont insérés dans les découpes 30. Ils sont ainsi maintenus et séparés les uns des autres, parallèlement à l'arbre de rotation 12, tout en étant libres en rotation et immobilisés en translation le long de l'arbre 12, lorsque la pièce ou cage 29 est maintenue entre les disques 21, 24, dans le manchon 26. Ainsi l'écart angulaire a entre les cylindres 31 est maintenu. Une gorge périphérique 34 est ménagée radialement dans chaque cylindre 31, en position médiane. Elle forme un logement de réception partielle pour le passage d'un ressort filaire 35, illustré en traits fantômes. Ce ressort 35 permet de maintenir en appui tous les cylindres 31 contre les faces 32 de la pièce 33. La pièce 33 est solidaire en rotation de l'arbre de rotation 12. Avantageusement, elle est clavetée sur ce dernier. En variante, la pièce 33 est fixée sur l'arbre 12 par d'autres techniques connues en soi. Une rotation de l'arbre 12 induit la rotation dans le même sens, de la pièce 33. Il y a alors un déplacement selon une trajectoire circulaire, illustrée par la flèche T des faces 32 de la pièce 33. Cette trajectoire est centrée sur l'axe X12. Or, les cylindres 31, maintenus en appui contre les faces 32 de l'écrou 33 par le ressort 35 et insérés dans leurs logements 30, ne peuvent se déplacer selon la même trajectoire circulaire T. En effet, ils sont maintenus en position dans les découpes 30, seul un déplacement radial étant possible. Le déplacement des faces 32 génère donc, de par la configuration hexagonale de la pièce 33, un déplacement radial, réversible, des cylindres 31 selon la double flèche F. Ces derniers sont repoussés en direction de la face interne 37 du manchon 26. Ce déplacement guidé permet, aux cylindres 31 d'être en appui contre la face radiale interne 37 du manchon 26. Cet appui est suffisant pour entraîner en rotation le manchon 26, par friction. Des roulements 36, montés de part et d'autre de la pièce 33, forment des butées interdisant tout déplacement longitudinal des cylindres 31, en empêchant le déplacement en translation de la cage 29 et en autorisant la rotation des disques 21, 24 autour de l'arbre 12. En d'autres termes, la rotation simultanée de l'arbre 12 et de la pièce hexagonale 33 provoque un éloignement radial des cylindres 31 par rapport à l'arbre 12. Cet éloignement radial est simultané pour tous les cylindres 31. Les cylindres 31, en s'écartant ainsi de l'arbre de rotation 12, s'éloignent de leur position initiale de repos. Ils viennent en contact avec la face interne 37 du manchon 26. Ce dernier entoure radialement un ensemble d'éléments comprenant la pièce 29 de guidage, la pièce hexagonale 33 et les cylindres 31. Les cylindres 31, en fin de course selon la double flèche F, sont en appui bloquant contre la face interne 37 du manchon 26. Dans cette position dite d'embrayage, les cylindres 31 entraînent en rotation, par friction, le manchon 26 dans le même sens de rotation que l'arbre 12. L'entraînement en rotation du manchon 26 induit également l'entraînement en rotation du disque 24. Comme cela est particulièrement visible à la figure 2, le disque 24 est fixé sur la roue 11. Avantageusement, il est solidaire en rotation de cette dernière, tout en étant démontable. Ainsi, la rotation du disque 24 entraîne la rotation de la roue dentée 11. Celle-ci entraîne à son tour l'essieu 5 par l'intermédiaire de la chaîne 10, mettant ainsi le tricycle en mouvement. La mise en rotation de l'arbre 12 est générée, soit par la roue dentée 14 mue par le pédalier 7, soit par la roue dentée 15 qui transmet le mouvement du moteur électrique 19 soit par les deux, lorsque les deux sont enclenchés. Il est à noter qu'un déplacement lent du pédalier 7 ou une rotation lente du moteur électrique 19 ne génère pas un déplacement de la pièce 33, avec une vitesse suffisante, s'opposant à la force de rappel du ressort 35, pour induire le déplacement des cylindres 31. Ainsi, la force de rappel du ressort 35 s'oppose, à faible vitesse de rotation de la pièce 33, à l'éloignement radial des cylindres 31 et donc au contact de ces derniers avec la manchon 26. En d'autres termes, l'enclenchement de la rotation de l'arbre 12, et donc du déplacement du tricycle 1, n'est pas immédiat, dès la mise en mouvement du pédalier 7 et/ou du moteur 19. Ce dispositif est adapté pour s'enclencher à partir d'une différence de vitesse angulaire donnée entre le pédalier 7 et l'arbre de rotation 12. Cette vitesse dépend entre autres, de la force de rappel du ressort 35, de la géométrie des cylindres 31 et de la pièce 33. En absence d'appui, c'est-à-dire en absence de rotation soit du pédalier, soit du moteur électrique 19, il y a absence de rotation de l'arbre de rotation 12, donc de l'essieu 5. En absence de rotation de l'arbre 12, ou pour le moins, à faible vitesse de rotation, le ressort 35 a une force de rappel suffisante pour maintenir à leur position de repos les cylindres 31, c'est-à-dire les éloigner de la face interne 37 du manchon 26 et les ramener en appui contre les faces 32 de la pièce 33. En absence de mouvement de pédalage ou de rotation du moteur électrique, il y a désaccouplement complet de l'arbre de rotation 12, du pédalier 7 et du moteur électrique 19. L'arbre de rotation 12 n'est plus entraîné, par le pédalier 7 ou par le moteur électrique 19. On peut alors effectuer des marches arrière ou des marches avant, simplement en poussant ou en tirant le tricycle. L'entraînement en rotation étant obtenu par friction, il est important d'avoir un accès aux différents éléments du dispositif 20 pour pouvoir changer les pièces d'usure, par exemple les cylindres 31, même si de nombreuses pièces sont métalliques. C'est pourquoi le caractère réversible des vis 23 dans les taraudages 25 est particulièrement avantageux. Ce dispositif 20 peut équiper tout type de tricycle ou de véhicule à au moins trois roues. On peut également équiper, en seconde monte, un tricycle. Le nombre et/ou la taille du dispositif de débrayage est adapté à la configuration du véhicule. Dans l'exemple, celui représenté a un encombrement, hors arbre de rotation 12, d'environ 8 cm de long pour 10 cm de diamètre et un poids de 1,4 kg.5 REVENDICATIONS1.- Dispositif (20) débrayable d'entrainement en rotation d'un essieu (5) d'un véhicule (1) à au moins trois roues et à deux moyens (7, 19) d'entrainement en rotation de l'essieu comprenant : - un arbre de rotation (12) équipé d'une première roue dentée (14) entrainée en rotation par un pédalier (7), - une deuxième roue dentée (15), entraînée en rotation par un moteur électrique (19), cette deuxième roue (15) entraînant également en rotation l'arbre de rotation (12), - une troisième roue dentée (11) montée sur l'arbre de rotation (12) et entrainant en rotation l'essieu (5) du véhicule (1) par l'intermédiaire d'une chaîne (10) ou d'une courroie crantée, caractérisé en ce que la troisième roue dentée (11) est indépendante en rotation de l'arbre (12) et en ce qu'elle est solidaire en rotation d'un manchon (26) cylindrique entourant radialement au moins un organe de solidarisation (31) en appui sur l'arbre de rotation (12), cet organe (31) étant adapté pour s'écarter radialement (F), de manière réversible, de l'arbre de rotation (12) afin de passer d'une première position, dite de repos, où l'organe (31) n'est pas en contact avec le manchon (26), à une deuxième position, dite d'embrayage, où l'organe (31) est en contact avec le manchon (26). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (20) comprend au moins trois organes de solidarisation (31) maintenus élastiquement, en position de repos, en appui contre les faces (32) d'une pièce (33) non circulaire. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif comprend six cylindres (31) maintenus en position de repos contre les faces (32) d'une pièce (33) hexagonale. 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un ressort (35) de rappel maintient les cylindres (31) en appui contre les faces (32). 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le ressort (35) est inséré dans une gorge périphérique (34) ménagée dans chaque cylindre (31). 6.- Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le dispositif (20) comprend une pièce (29) de guidage assurant un déplacement radial guidé (F) des cylindres (31). 7.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la pièce (29) de guidage est configurée en cylindre creux et pourvue de découpes (30), adaptées pour recevoir les cylindres (31).11 8.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pièces constitutives (29, 31) du dispositif (20) sont montées coaxialement à l'arbre de rotation (12). 9.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que 5 des roulements (36) assurent la rotation de certaines pièces (21, 24) du dispositif (20) autour de l'arbre (12). 10.- Véhicule à au moins trois roues et à deux moyens d'entrainement d'un essieu, équipé d'au moins un dispositif (20) débrayable d'entraînement en rotation d'un essieu (5), conforme à l'une quelconque des revendications précédentes. 10