Brevet FR2987003A1 — publié le 20130823

DISPOSITIF DE DEMULTIPLICATION POUR VEHICULES MOTORISES. La présente invention se rapporte à un dispositif de démultiplication concernant les véhicules à moteurs suspendus et à transmission finale par chaîne ou par courroie possédant au moins un axe de démultiplication supplémentaire et caractérisé par la présence d'un pignon mené de grand diamètre, tournant sensiblement à la même vitesse qu'au moins une roue arrière du véhicule, ledit pignon mené étant solidaire en rotation de la poulie de courroie ou du pignon de chaîne et collaborant directement ou indirectement avec un pignon menant de petit diamètre solidaire en rotation soit de l'arbre secondaire de la boite de vitesse, soit du vilebrequin, soit du rotor d'un moteur électrique. Il concerne plus particulièrement les motocyclettes, vélomoteurs, scooters, quads et les véhicules à trois roues. Une disposition favorable du dispositif selon l'invention est constituée par la présence d'un arbre supplémentaire solidaire en rotation d'une part du pignon mené de grand diamètre et d'autre part de la poulie de la courroie ou du pignon entraînant la chaîne de transmission finale à la roue arrière. Pour plus de concision dans le texte à venir nous appellerons «AS » l'arbre de transmission supplémentaire selon la présente invention. Dans le cas d'un moteur équipé d'une boite de vitesse, l'AS est constitué de façon non limitative par un arbre de transmission tertiaire situé entre l'arbre de boite secondaire et la transmission finale par chaîne. Dans le cas d'un moteur dépourvu de boite de vitesse ou d'un moteur électrique, le pignon mené de grand diamètre sur l'AS collabore directement, ou indirectement par l'intermédiaire d'une courroie ou d'une chaine dite primaire, avec un pignon menant de petit diamètre solidaire en rotation de l'arbre moteur ou du rotor. Le dispositif selon l'invention consiste également à la combinaison d'une part d'au moins une démultiplication supplémentaire caractérisée par la présence d'un pignon menant coopérant avec un pignon mené et d'autre part avec le fait que la vitesse de rotation dite « sensiblement égale » dudit pignon mené soit comprise dans une fourchette allant de 0.75 à 1.75 fois la vitesse de rotation de la roue arrière. Le dispositif selon l'invention concerne les véhicules équipés d'au moins un bras de suspension opérant entre le moteur dit « suspendu » par l'homme de l'art et la roue arrière. Les ensembles moteur/transmission faisant office de bras de suspension arrière sur les scooters bon 30 marché sont dits « non suspendus ». Le premier but de l'invention consiste à procurer une vitesse de rotation supérieure aux arbres de boite de vitesse afin de réduire le couple exercé sur les pignons de boite et de permettre un gain de dimension et de poids sur l'ensemble de ladite boite, et subséquemment, de permettre à la dite boite de trouver, judicieusement et de façon non 35 limitative, sa place sous le vilebrequin afin de permettre une disposition de l'AS aussi près du vilebrequin que le permettent les diamètres des pignons de rapports de boite. La vitesse de rotation dite « supérieure » de l'arbre primaire de boite sera judicieusement choisie dans une fourchette de 0.50 à 1.50 fois la vitesse de rotation du vilebrequin. Ladite disposition a pour conséquence de déterminer un ensemble moteur/boite favorablement 40 plus court que les dispositions selon l'art antérieur permettant un plus grand choix d'inclinaison du ou des blocs-cylindres. Le second but de l'invention est d'assurer l'essentiel de la fonction démultiplicatrice de manière à ce que la chaîne ou la courroie soit consacrée essentiellement à la fonction de transmission de la puissance. Un autre but selon l'invention, est de faire tourner le moteur en sens inverse de celui des roues du véhicule, de 45 manière à diminuer l'inertie gyroscopique et subséquemment de réduire les effets de couple de renversement favorisant le délestage de la roue avant à l'accélération et le délestage de la roue arrière au freinage. Un agencement favorable selon l'invention réside dans le fait que l'AS soit constitué par un arbre creux externe, de bon diamètre, servant de logement par l'intermédiaire de roulements à aiguilles, ou tout autre accessoire permettant 50 la rotation, à un moyen particulièrement robuste de fixation avec le cadre du véhicule. Ledit moyen de fixation est constitué, à titre non limitatif, soit par un arbre interne de diamètre nécessairement inférieur au diamètre de l'AS, soit par des demi-arbres, soit par des vis. L'arbre de fixation interne peut également servir d'axe d'oscillation au bras oscillant, en particulier et à titre non limitatif, dans le cas de moteurs porteurs assurant tout 55 ou partie de la fonction de rigidité du cadre portant les suspensions du véhicule. Dans l'art antérieur les arbres des boites de vitesse tournent communément de 2,5 à 5 fois moins vite que le vilebrequin et subséquemment subissent deux fois et demie à cinq fois plus de couple que les arbres des boites de vitesse permises par l'invention. Lesdites boites pourront voir leurs dimensions et leur poids réduites proportionnellement à 60 l'augmentation de leur vitesse de rotation. Les boites de vitesse de véhicules motorisés à transmission fmale par chaîne ou courroie de l'art antérieur sont plus lourdes et plus fragiles en proportion que les boites utilisées dans le domaine automobile où les boites tournent sensiblement à la vitesse du moteur. Dans l'art antérieur, YAMAHA, en particulier, avait déjà fait tourner des moteurs en sens inverse de celui des roues dans le but 65 de réduire l'inertie gyroscopique en rajoutant un axe de transmission supplémentaire, mais ledit axe se trouvait entre le vilebrequin et l'arbre primaire de la boite et n'assurait pas la fonction de démultiplication entre la boite et le pignon de sortie de boite. Dans l'art antérieur, CAGNA, en particulier, avait déjà monté le disque du frein arrière sur l'axe du pignon de sortie de boite. Cette disposition appelée « inboard » par l'homme de l'art 70 présentait alors une vitesse de rotation de l'arbre de sortie de boite excessive pour assurer un fonctionnement correct du frein à disque. Dans l'art antérieur, HONDA et BMW, en particulier, ont essayé de combiner l'articulation du bras oscillant et l'axe secondaire de la boite. Mais la vitesse excessive du pignon de sortie de boite provoquait un couple de réaction de transmission qui comprimait défavorablement la suspension arrière lors du 75 passage de la puissance. Les caractéristiques de l'invention ressortiront mieux de la description des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs : La figure 1/3 est une vue schématique en élévation longitudinale d'un dispositif selon l'invention appliqué à un moteur à explosion. 80 La figure 2/3 est une vue schématique déployée à l'horizontale d'un dispositif selon I ' invention. La figure 3/3 est une vue schématique en élévation longitudinale d'un dispositif selon l'invention appliqué à un moteur électrique. Le mode de réalisation choisi et représenté à la figure 1 représente schématiquement le 85 coté droit d'un ensemble bloc moteur/boite d'un deux roues motorisé à transmission par chaîne ou courroie (11) doté d'un dispositif selon l'invention. Le vilebrequin 1 tourne sur son axe A et entraine en rotation un arbre d'équilibrage 2. Un pignon 16 de vilebrequin est figuré de dimension sensiblement égale au pignon 15 qu'il entraîne en rotation sur l'axe de B de l'arbre primaire de la boite de vitesse. L'embrayage 3 est figuré sur l'axe primaire 90 B. Sur l'axe de rotation C, un pignon de petit diamètre 6 de l'arbre secondaire coopère avec un pignon 13 de grand diamètre solidaire en rotation de l'AS 10. Ledit AS tourne sur son axe D et porte également le pignon 7, de la chaîne 11, extérieur à la boite de vitesse. L'ensemble bloc moteur/boite comporte des points de fixations 21 sur le cadre. L'AS est mobile en rotation par rapport à l'axe 17 par l'intermédiaire de roulements internes. Sont 95 également figurés à titre d'exemples non limitatifs, le démarreur 18, le barillet 19 portant les fourchettes de changement de vitesses et l'axe 20 du sélecteur de vitesses. La figure 2 représente schématiquement le dispositif selon l'invention avec ses axes de fonctionnement alignés sur l'horizontale afin d'en faciliter la description. Le vilebrequin 1 tourne sur l'axe A. L'embrayage 3 est positionné sur l'axe de rotation B. Le pignon 100 16, solidaire en rotation du vilebrequin, ou usiné sur ledit vilebrequin, entraine en rotation le pignon 15 sur l'arbre primaire 4 de la boite de vitesse. Sur l'axe C, l'arbre secondaire 5 comporte un pignon de petit diamètre 6 solidaire en rotation de l'arbre 4 ou usiné sur ledit arbre et coopère avec un pignon de grand diamètre 13 sur l'axe D. L'arbre 5 est également solidaire en rotation du pignon 7 de la chaîne 11, extérieur à la boite de vitesse. 105 Les carters 22 de l'ensemble bloc moteur/boite comportent des points de fixations 21 sur le cadre. Les carters 22 du moteur, de la boite ou du carter de transmission supplémentaire selon l'invention sont porteurs de roulements extérieurs sur les axes A, B, C, D et de joints « spy » sur les arbres nécessitant une étanchéité de la lubrification. Dans l'exemple non limitatif de cette figure 2, l'arbre AS 10 comporte une seconde extrémité, extérieure à la 110 lubrification de la boite, porteuse du disque de frein 8. L'AS est de diamètre supérieur à l'arbre 17. Ledit AS est lui-même externe et libre en rotation par l'intermédiaire de roulements à aiguilles, à billes ou à rouleaux par rapport audit arbre 17 figuré fixe par rapport au bras oscillant. L'étrier de frein 9 est représenté solidaire du bras oscillant 12. La figure 3 représente schématiquement et en élévation longitudinale un autre dispositif 115 selon l'invention. Le rotor 1 tourne autour de l'axe A du moteur électrique 23 et entraine un pignon 6 de petit diamètre dans des carters étanches lubrifiés 22. Ledit pignon 6 entraîne en rotation un pignon de grand diamètre 13 sur l'arbre AS 10 de l'axe D. Dans l'exemple non limitatif de cette figure 3, l'arbre AS 10 comporte une seconde extrémité, extérieure à la lubrification du carter 22, porteuse du disque de frein 8. L'AS est de 120 diamètre supérieur à l'arbre 17 et libre en rotation, par l'intermédiaire de roulements, par rapport audit l'arbre 17 fixe par rapport au bras oscillant 12. L'étrier de frein 9 est figuré fixe sur le bras oscillant. En référence aux figures 1, 2 et 3 les éléments identiques ou fonctionnellement équivalents sont repérés par des chiffres de référence identique. 125 La description du fonctionnement correspondant à la figure 1/3 montre un pignon menant (16) monté sur le vilebrequin (1) et tournant favorablement en sens inverse de celui des roues. Les pignons (15 et 16) sont choisis de diamètres sensiblement égaux de manière à faire tourner la boite à une vitesse sensiblement égale à celle du vilebrequin. Par sensiblement égale il faut entendre que la vitesse de rotation de l'arbre primaire de la boite 130 sera choisie entre 0.50 et 1.50 fois la vitesse de rotation du moteur. L'axe de boite secondaire (C) porte un petit pignon menant (6) tournant dans le sens du vilebrequin qui entraine un pignon mené de grand diamètre (13). Le rapport de démultiplication entre (6) et (13) se calculera de manière à ce qu'il induise une vitesse de rotation, du grand pignon mené, sensiblement égale à la vitesse de rotation de la roue arrière. L'expression 135 « sensiblement égale à la vitesse de rotation de la roue arrière » selon l'invention, indique que le pignon mené (13) et son arbre AS (10) tourneront dans la fourchette de 0.75 à 1.75 fois la vitesse de rotation de la roue arrière. Dans un exemple non représenté, l'arbre d'équilibrage (2) n'est pas situé entre le vilebrequin (1) et l'arbre de transmission fmal AF (10) et permet au dit arbre de transmission de se trouver sa place contre le vilebrequin. 140 L'axe 17 peut servir de fixation pour le bras oscillant 12 et/ou de fixation supplémentaire du moteur sur le cadre. La description du fonctionnement correspondant à la figure 2/3 montre un pignon menant (16) tournant sur l'axe (A), avec le vilebrequin (1), dans le sens inverse des roues et entraînant dans le sens des roues, d'une part sur l'axe (B) le pignon mené (15) sur l'arbre 145 de boite primaire (4) et d'autre part un arbre d'équilibrage (2) figuré en avant du vilebrequin, pour plus de clarté de la figure 2. Une partie de l'embrayage tourne avec le pignon (15) et son autre partie est solidaire en rotation de l'arbre primaire (4). L'engrènement des pignons des vitesses de la boite fait tourner l'arbre secondaire (5) sur l'axe (C) dans le sens inverse des roues. L'arbre (5) est porteur d'un pignon menant (6) de 150 petit diamètre ou d'une partie dentée usinée sur ledit arbre. Le rapport de diamètre entre les pignons (6) et (13) assure sensiblement la totalité de la démultiplication, sur le rapport supérieur, entre le vilebrequin (1) et la roue arrière (14), en particulier dans le cas où les pignons (16 et 15) sont de diamètres sensiblement identiques. Les pignons (6 et 13) sont figurés comme faisant partie intégrante de la boite de vitesse. Dans une variante non 155 représentée lesdits pignons (6 et 13) peuvent collaborer dans un carter lubrifié séparé additionnel. Le pignon (13) est solidaire en rotation de son arbre porteur AS (10) sur l'axe (D). Ledit AS figuré creux de façon non limitative porte des roulements extérieurs situés dans les carters moteur/boite (22). A l'intérieur de l'AS des roulements internes choisis favorablement à aiguilles et de façon non limitative, permettent la rotation dudit AS 160 par rapport à l'axe interne (17). L'axe (17) de diamètre nécessairement inférieur à l'AS est constitué, à titre non limitatif, d'un arbre d'une seule pièce de longueur supérieure à l'AS. Dans le cas d'un moteur porteur, les longueurs dépassant à droite et à gauche de l'arbre (17) peuvent servir de fixation pour un bras oscillant. Dans une autre version non figurée d'un moteur non porteur muni d'un cadre traditionnel, les extrémités dépassante de l'arbre 165 (17) peuvent servir de fixation de la boite, du boitier de transmission de l'AS (10) ou de l'ensemble moteur/boite (22), sur ledit cadre et/ou le bras oscillant. L'axe (17) peut aussi faire place à de simples boulons, vis, ou tout autre type de fixation. L'AS (10) dépasse à l'extérieur des carters lubrifiés (22) pour porter en rotation un pignon de chaîne (7) ou une poulie. L'AS permet également de porter en rotation au moins un disque de frein (8). Au 170 moins un étrier de frein (9) sera fixé soit sur le cadre, soit sur les carters (22), soit sur le bras oscillant (12). L'AS (10) est porteur d'un disque de frein (8) agissant sur la roue arrière par l'intermédiaire du brin inférieur de la courroie ou de la chaine (11) et coopérant avec au moins un étrier de frein (9) fixé sur le bras (12) ou sur le moteur (22) ou encore sur le châssis. Dans une variante non représentée les pignons (6 et 13) ne sont pas engrenés 175 en tournant dans des sens inverses et lubrifié à l'intérieur de la boite ou dans un carter séparé. Lesdits pignons (6 et 13) sont au contraire entraînés dans le même sens de rotation par l'intermédiaire d'une chaine sous carter lubrifié ou d'une courroie. Dans cette disposition particulière dite par l'homme de l'art « à chaîne primaire », les arbres de boite et le vilebrequin changent de sens de rotation. Dans une autre version non représentée et à 180 courroie, les poulies d'entraînement (6 et 13) sont à diamètre variable pour constituer ce que l'homme de l'art appelle un variateur. L'essentiel étant que l'AS (10) porteur de la poulie (7) tourne sensiblement à la même vitesse de rotation que la roue arrière du véhicule. Dans une autre version non représentée l'axe de bras (17) n'est pas oscillant sur l'axe D et se trouve en avant, ou en arrière par rapport à l'AS dans une position 185 conventionnelle sur le cadre. Les points d'articulations du ou des bras de suspensions ou leur représentation géométrique, se feront en tout autre points choisis par le concepteur. Dans une version non représentée de moteurs étroits, tels que moteurs en V ou moteurs monocylindre donnés à titre d'exemples non limitatifs, le pignon (13) peut venir se placer à coté des masses du vilebrequin et subséquemment permettre à l'AS (10) de venir se loger 190 contre le vilebrequin. Pour former un ensemble encore plus compact. La description du fonctionnement correspondant à la figure 3/3 montre un pignon (6) solidaire en rotation ou directement usiné sur l'axe A du rotor (1) du moteur électrique (23), tournant dans le sens contraire des roues. Sur l'AS (10) tournant selon l'axe (D), le pignon de démultiplication de grand diamètre (13) coopère directement avec au moins un 195 pignon (6) solidaire en rotation d'au moins un rotor (1) ou directement usiné sur ledit rotor d'au moins un moteur électrique (23). Le rapport de démultiplication entre (6) et 13) permet à l'AS (10) d'avoir une vitesse de rotation sensiblement égale à celle de la roue arrière. L'AS (10) est porteur du pignon menant de la chaîne (11) et d'une façon non limitative du disque de frein (8) coopérant avec au moins un étrier de frein (9). L'AS (10) 200 est porteur en rotation d'un axe (17). Ledit axe (17) permet la fixation, à titre d'exemple non limitatif, d'un bras oscillant(12), ou du cadre du véhicule. Dans une version à courroie les poulies d'entraînement (6 et 13) seront à diamètres variables pour constituer ce que l'homme de l'art appelle un variateur. Dans une autre version non figurée, au moins un moteur électrique à régime de rotation élevé nécessite la présence d'un troisième arbre de 205 démultiplication intermédiaire ou un dédoublement du variateur de manière à ce que dans tous les cas l'AS final (10) selon l'invention ait une vitesse de rotation sensiblement égale à celle de la roue arrière. Une autre version non figurée concernant les véhicules équipés de moteurs hybrides selon l'invention est caractérisée par le fait qu'elle comporte des dispositifs selon l'une ou l'autre des dispositions précitées. REVENDICATIONS1. Dispositif de démultiplication concernant les véhicules à moteurs suspendus et à transmission fmale par chaîne ou courroie et possédant au moins un axe de démultiplication supplémentaire (D) caractérisé par la présence d'une part d'un pignon mené (13) solidaire en rotation de la poulie de courroie ou du pignon (7) 215 de chaîne (11) et d'autre part, collaborant directement ou indirectement avec ledit pignon mené, d'un pignon menant (6) solidaire en rotation, soit de l'arbre secondaire (5) de la boite de vitesse, soit du vilebrequin (1) ou du rotor d'un moteur électrique tournant selon l'axe (A). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par la combinaison d'une part 220 d'un arbre de démultiplication supplémentaire AS (10) solidaire en rotation du pignon mené (13) et du pignon de chaîne (7) et d'autre part du fait que le rapport de démultiplication global soit calculé de manière à ce que ledit arbre supplémentaire tourne dans une fourchette allant de 0.75 à 1.75 fois la vitesse de rotation de la roue arrière. 225 3. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé par l'agencement à l'intérieur de l'arbre supplémentaire AS (10) d'un arbre (17), ou d'autres moyens de fixations situés sur l'axe (D), monté sur roulements à l'intérieur dudit l'arbre AS (10). L'arbre (17) assure la fixation du carter (22) de la boite, ou de l'ensemble moteur/boite, soit sur le cadre, soit sur le bras oscillant, soit sur le 230 cadre et le bras oscillant, ledit arbre (17) de diamètre inférieur est indépendant de la vitesse de rotation de l'arbre creux AS (10) de diamètre supérieur. 4. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'arbre de transmission supplémentaire AS (10) est porteur d'un disque de frein (8) agissant sur la roue arrière par l'intermédiaire du brin inférieur de la courroie ou 235 de la chaine (11) et coopérant avec au moins un étrier de frein (9) fixé sur le bras (12) ou le cadre du véhicule. 5. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé par un rapport des diamètres d'une part du pignon (15) solidaire en rotation de l'embrayage (3), et d'autre part du pignon (16) solidaire en rotation du vilebrequin, compris entre 240 0.50 et 1.50. 6. Dispositif selon les revendications 1 à 4 caractérisé par son application à ce que l'homme de l'art appelle un moteur hybride. 7. Dispositif selon les revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'au moins un moteur électrique à régime de rotation élevée nécessite un troisième arbre de 245 démultiplication intermédiaire ou un dédoublement du variateur de manière à ce que dans tous les cas l'arbre de transmission (10) selon l'invention ait une vitesse de rotation sensiblement égale à celle de la roue arrière. 8. Dispositif selon les revendications 1 à 4 caractérisé par le fait que les poulies d'entraînement (6 et 13) seront à diamètre variable pour constituer ce que 250 l'homme de l'art appelle un variateur. 9. Dispositif selon les revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'arbre d'équilibrage (2) n'est pas situé entre le vilebrequin (1) et l'arbre de transmission fmal (10) et permet au dit arbre de transmission de se trouver sa place contre le vilebrequin. 255 10. Véhicule caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif selon l'une des revendications précédentes.