Brevet FR3116793A1 — publié le 20220603

L’invention concerne un boîtier (600) apte à loger un dispositif de changement de vitesse pour un engin de mobilité, ledit boitier comportant un premier logement (610) pour loger au moins des engrenages (11, 12, 20, 30, Fri, Fi) du dispositif changement de vitesse, ledit boitier comportant un évent (655) de mise à l’air libre du premier logement (610). Figure à publier avec l’abrégé : 4 Boîtier pour dispositif de changement de vitesse pour engin de mobilité Le domaine de la présente invention est celui de la mobilité dite douce, et plus particulièrement celui des engins de mobilités combinant propulsion électrique et force musculaire, par exemple les vélos à assistance électrique. Lors du déplacement en vélo, la force motrice est fournie par le cycliste, elle est transmise aux roues par l'intermédiaire d’un système de manivelle tournant autour d'un axe de pédalier qui entraîne la roue arrière généralement par une chaîne. Des boites de vitesses pour cycles sont connues de l’art antérieur. En particulier la publication FR2975367 A1 divulgue un dispositif de changement de vitesses pour vélos comportant une boîte de vitesses à engrenages et une navette coulissante pour effectuer la sélection du rapport. Le dispositif et les engrenages de la boîte de vitesses sont agencés dans un boîtier commun. Des joints d'étanchéité sont prévus au niveau de la jonction des différentes pièces du boitier. Il existe un besoin pour favoriser la circulation de l’air au niveau des engrenages d’une boite de vitesse pour engin de mobilité, en particulier des engins à pédalier. Il existe également un besoin pour éviter les fuites d’huile de lubrification des engrenages des boites de vitesse pour cycles, et ce dans toutes les positions d’usage ou de repos. Pour répondre au moins en partie à ces besoins, l’invention, selon un premier aspect a pour objet un boîtier apte à loger un dispositif de changement de vitesse pour un engin de mobilité, ledit boitier comportant un premier logement pour loger au moins des engrenages du dispositif changement de vitesse, ledit boitier comportant un évent de mise à l’air libre du premier logement. L’engin de mobilité peut être un engin de mobilité à assistance électrique. L’engin peut alors être utilisé avec ou sans assistance électrique. Le moteur électrique fournit notamment une partie de la puissance de propulsion lorsque la vitesse instantanée de l’engin de mobilité est inférieure à une valeur seuil. Dans une variante l’engin de mobilité ne comporte aucune assistance électrique. Dans le cadre de la présente demande on utilisera indifféremment l’expression engin de mobilité et engin. Selon un mode de réalisation, l’engin comporte au moins une roue, il peut comporter deux, trois ou quatre roues, voire plus. Dans le cadre de la présente invention les termes pilote, conducteur, cycliste sont équivalents. Dans le cadre de la présente demande, les termes « supérieur » et « inférieur » sont liés à la position de l’engin en position de roulage de l’engin de mobilité, les expressions « orientation horizontale », « orientation verticale », « dessus », « dessous », « haut » et « bas » sont liés à la position par rapport au sol. Par engrenages du dispositif changement de vitesse on entend ici les pignons, libres ou solidaires d’un arbre, L’invention préserve une mise à l’air des engrenages du dispositif changement de vitesse dans toutes les positions d’usage ou de repos de l’engin de mobilité. Dans toutes les orientations du boitier les fuite d’huile sont évitées. Les orientations les plus courantes du boitier sont: orientation horizontale correspondant à l’utilisation sur une route sans dénivelé deux orientations verticales possibles lorsque l’engin de mobilité est stocké pendu par la roue ou par la roue arrière, à l’envers, par exemple lorsque le cycliste transporte son vélo sur un toit de voiture ou met son vélo à l’envers pour faire une réparation ou un entretien couchée selon l’inclinaison du sol, lorsque par exemple l’engin de mobilité est posé à terre contre une pédale De façon avantageuse, le boîtier l’invention présente seule ou en combinaison l’une ou l’autre des caractéristiques ci-dessous : l’évent est situé dans une cavité du boitier distincte du premier logement, pour toute orientation du boîtier le volume intérieur au premier logement correspondant au volume d’huile de lubrification des embrayages du dispositif de changement de vitesse est situé en dessous de l’évent, ledit boitier comporte au moins un passage entre la cavité et le premier logement qui permet en particulier à l’air de circuler. Le passage est distinct de l’évent. De façon avantageuse, le boîtier comporte un passage supérieur et un passage inférieur. il comporte au moins un deuxième logement, pour loger notamment un moteur électrique, un réducteur, un actionneur de changement de vitesse et/ou une unité de pilotage de l’engin de mobilité. la cavité est distincte du ou des deuxièmes logements. La cavité est avantageusement centrale. Elle est située dans le boitier entre le premier logement et le ou les deuxièmes logements. La cavité est placée de telle sorte que dans aucune des orientations du boîtier le niveau naturel de l’huile le premier logement n’atteigne le passage vers la cavité. Ainsi est évité le remplissage d’huile de la cavité. Le ou les passages qui permettent à l’air de circuler entre le premier logement et la cavité et peuvent parfois laisser passer de l’huile dans certaines orientations. Néanmoins, si de l’huile reste prisonnière temporairement dans la cavité elle retournera vers le premier logement dès que le passage sera en position permettant une vidange de la cavité par gravité. L’évent est situé dans une zone de la cavité éloignée de toute possibilité de réserve, même faible, d’huile. Une aspiration de l’huile est ainsi empêchée. Selon un autre de ses aspects l’invention a pour objet un engin de mobilité comportant un dispositif changement de vitesse logé dans un boîtier tel que décrit précédemment. L’engin peut comporter une batterie ou tout autre dispositif rechargeable pour alimenter le moteur électrique et/ou l’actionneur du dispositif de changement de vitesse. Ladite batterie est de préférence agencée pour alimenter en énergie les différents organes de l’engin de mobilité, en particulier l’éclairage, un système de localisation et/ou navigation, cette liste étant non limitative. Dans un mode de réalisation particulière, l’engin de mobilité est à assistance électrique et comporte un moteur électrique, muni par exemple d’un réducteur. L’engin de mobilité est en particulier agencé pour que le moteur électrique puisse fournir au moins une partie du couple lorsque la vitesse instantanée de l’engin de mobilité est inférieure à une valeur seuil. Dans un autre mode de réalisation, l’engin de mobilité est sans assistance électrique. Brève description des figures D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels : La est une vue d’un engin de mobilité selon un des aspects de l’invention, la illustre l’ensemble de transmission de l’engin de mobilité de la , la illustre en coupe le chemin de couple pour un mode de réalisation particulier de l’invention, la illustre un boitier logeant un dispositif de changement de vitesse selon l’invention, et les à ] illustrent schématiquement le boitier de la dans différentes orientations. Description détaillée de l’invention La illustre un engin de mobilité 900 selon un des aspects de l’invention. L’engin 900 est ici un vélo à assistance électrique comportant un moteur électrique 300 d’axe de rotation Xm. Ledit moteur électrique est agencé pour assurer une partie de la propulsion dudit engin. Lors du déplacement sans assistance électrique, la force motrice est fournie par le cycliste, elle est transmise aux roues 950 par l'intermédiaire de deux pédales tournant autour d'un axe de pédalier Xp qui entraîne la roue arrière par une chaîne. Comme le montre la , l’engin 900 comporte une unité de pilotage 800 ainsi que plusieurs capteurs 80, situés en particulier au niveau du pédalier, sur le cadre du vélo ou au niveau d’une roue. L’unité de pilotage 800 est notamment agencée pour piloter le moteur électrique 300 et le dispositif de changement de vitesse 100. L’engin 900 ici représenté comporte également un dispositif de stockage d’énergie sous forme d’une batterie 910, un système d’éclairage 920, un pédalier 940 d’axe Xp, un système de localisation et/ou navigation 980 ainsi qu’un système interface homme-machine 990 comportant notamment un écran tactile apte à afficher des informations pour et/ou prendre en compte les demandes dudit utilisateur. Le système interface homme-machine 990 est en particulier relié au système de localisation 980 et sert d’interface de navigation. L’invention n’est pas limitée à un système interface homme-machine particulier, et peut comporter tout système connu de l’homme du métier. Les roues 950 sont munies d’un système de freinage 960, comportant notamment des freins à disque 965. L’engin 900 comporte un ensemble de transmission 700 illustré . L’ensemble de transmission 700 comporte un dispositif de changement de vitesse 100 et un moteur électrique 400 d’axe de rotation Xm pour fournir une partie de la puissance pour la propulsion de l’engin. Comme le montre les Figures 1 et 2, le dispositif de changement de vitesse 100 est logé dans un boîtier 600 selon un autre aspect de l’invention. Le boitier 600 est ici positionné au niveau du pédalier 940 dont l’axe est confondu avec l’axe de sortie X 3 du dispositif de changement de vitesse 100. La illustre en traits pleins le chemin de couple Cwu pour le couple fourni par l’utilisateurs, en particulier sans assistance électrique. L’entrée de couple se fait par un arbre 200p du pédalier 940, le couple passe par un premier pignon de multiplication primaire 11 qui engrène un deuxième pignon de multiplication primaire 12. Le premier pignon de multiplication primaire 11 est solidaire en rotation de l’arbre 200p du pédalier et le deuxième pignon de multiplication primaire 12 est solidaire en rotation d’un arbre primaire 200. Il existe un rapport de réduction permanent entre l’arbre 200p du pédalier et l’arbre primaire 200 L’arbre primaire 200 supporte une série de pignons d’entrée 20 agencés pour engrener avec une série de pignons de sortie 30. Le nombre de pignons d’entrée 20 et de pignons de sortie 30 correspond au nombre de rapports du dispositif de changement de vitesse, ici égale à 7. Dans l’exemple les pignons d’entrée 20 sont référencés Fri de Fr1 à Fr7 et les pignons de sortie 30 Fi de F1 à F7 selon le rapport i sélectionné. Les pignons d’entrée 20 sont libres et les pignons de sortie 30 sont fixes par rapport à un arbre de sortie 230. Tous les pignons de sortie 30 sont ainsi liés au pignon de chaîne 955 par l’arbre de sortie 230. Dans une variante non illustrée le dispositif de changement de vitesse présente en outre un rapport neutre qui, lorsqu’il est enclenché ne permet pas à un mouvement du pédalier de propulser l’engin de mobilité Dans le cadre de la présente demande, par les termes « libre », respectivement « fixe », on entend « libre en rotation par rapport à son axe», respectivement « fixe en rotation par rapport à son axe». Le premier pignon de multiplication primaire 11, le deuxième pignon de multiplication primaire 12, les pignons d’entrée de Fr1 à Fr7 forment ici avec les pignons de sortie de F1 à F7 les engrenages du dispositif changement de vitesse 100. Le couple traverse le pignon libre Fri qui engrène avec le pignon de sortie Fi correspondant au rapport i sélectionné. Le rapport n°1 est sélectionné dans l’exemple de la : le pignon libre Fr1 qui engrène avec le pignon de sortie F1. Le rapport n° 1 correspond ici à un ratio de 1, sans que cette valeur soit limitative de l’invention. Enfin, le couple est transmis à la roue 950 par la couronne 955 reliée par une chaine ou une courroie. De façon similaire, le chemin de couple Cwa de l’assistance électrique est représenté en traits pointillés. Le couple en provenance de l’utilisateur est le même que précédemment. Cependant, il est cette fois associé à celui en provenance du moteur électrique 400. Dans l’exemple illustré le moteur électrique 400 est relié au pignon de sortie F1 correspondant à un rapport n°1 du dispositif de changement de vitesse 100. Le moteur électrique 400 est relié au pignon de sortie F1 via une pluralité de pignons 40 d’un réducteur 400. La pluralité de pignons 40 est formée dans l’exemple décrit de cinq pignons : un premier pignon 41 co-axial au moteur électrique 400, un deuxième pignon 42 engrenant avec le premier pignon, le deuxième pignon 42 étant un pignon d’entrée du réducteur 300 , un troisième pignon 43 , pignon de sortie du réducteur 400, solidaire en rotation du deuxième pignon 42, le troisième pignon 43 engrenant avec un quatrième pignon 44, et un cinquième pignon 45 engrenant avec ledit troisième pignon 43, le cinquième pignon 45 étant solidaire en rotation du quatrième pignon. La illustre plus en détail le boîtier 600 de l’engin de mobilité 900 de la . Le boitier 600 comporte un carter 660 délimitant un premier logement 610 et plusieurs deuxièmes logements, distincts les uns des autres. Le premier logement 610 est agencé pour loger les engrenages du dispositif changement de vitesse 100. Les deuxième logements 640, 630, 615, et 680 sont agencés pour loger respectivement le moteur électrique 400, respectivement le réducteur 300, l’actionneur de changement de vitesse 150 et l’unité de pilotage 800 de l’engin de mobilité. Les deuxièmes logements sont de préférence étanches, en particulier celui agencé pour contenir l’unité de pilotage 800. Le carter 660 logeant le dispositif changement de vitesse 100 est fermé par deux flasques latéraux 667. Le boitier 600 est illustré vide et avec seulement un flasque 667sur les Figures 4 et 5a à 5d afin de rendre mieux visibles les différents premier et deuxièmes logements. Le premier logement 610 présente deux trous en regard dans les flasques latéraux 667 pour accueillir l’axe de pédalier de l’engin de mobilité 900. Le boitier 600 comporte également un évent 655 de mise à l’air libre situé dans une cavité 650 ainsi qu’un passage supérieur 651 et un passage inférieur 652 entre la cavité et le premier logement 610. Selon des variantes, l’évent 655 peut faire partie d’une paroi interne du carter 660 ou d’un des flasques latéraux 667. La cavité 650 est située dans le boitier 600 entre le premier logement 610 et les deuxièmes logements. Elle est ainsi centrale au boitier 600. L’invention préserve une mise à l’air des engrenages du dispositif changement de vitesse dans toutes les positions d’usage ou de repos de l’engin de mobilité. Dans toutes les orientations du boitier les fuite d’huile sont évitées. Les orientations les plus courantes du boitier sont: orientation horizontale correspondant à l’utilisation sur une route sans dénivelé deux orientations verticales possibles lorsque l’engin de mobilité est stocké pendu par la roue ou par la roue arrière, à l’envers, par exemple lorsque le cycliste transporte son vélo sur un toit de voiture ou met son vélo à l’envers pour faire une réparation ou un entretien Les Figures 5a et 5d représentent une orientation de boitier 600 correspondant à un vélo, comme l’engin de mobilité 900 de la , suspendu par la roue 950 avant, respectivement par la roue 950 arrière. L’orientation du boitier 600 sur la correspond à un roulage sur une route sans dénivelé. L’orientation du boitier 600 sur la correspond à un vélo posé par terre sur sa pédale, les roues étant ici surélevées par rapport au pédalier 940. Le niveau L correspond à la surface du volume Vi qui est rempli par l’huile de lubrification des embrayages du dispositif de changement de vitesse 100 selon différentes positions de l’engin de mobilité, correspondant à différentes orientations du boitier 600. L’huile par gravité se trouve alors dans le volume Vi dans une partie basse du premier logement 610. Le volume d’huile Vi est notamment compris entre 50ml et 60ml. Comme illustré pour ces orientations du boitier, et pour tout autre orientation du boitier 600, le volume Vi est situé en dessous de l’évent 655. Le volume Vi, est également situé en dessous du passage supérieur 651 et du passage inférieur 652, évitant ainsi un écoulement d’huile entre le premier logement 610 et la cavité 650. Les modes de réalisation décrits ci-dessus concernent un vélo à assistance électrique, l’invention n’est pas limitée à un type d’engin de mobilité. Boîtier (600) apte à loger un dispositif de changement de vitesse (100) pour un engin de mobilité (900), ledit boitier comportant un premier logement (610) pour loger au moins des engrenages (11, 12, 20, 30, Fri, Fi) du dispositif changement de vitesse (100), ledit boitier comportant un évent (655) de mise à l’air libre . Boîtier selon la revendication 1, tel que l’évent (655) est situé dans une cavité (650) du boitier distincte du premier logement (610). Boîtier selon la revendication 1 ou 2, tel que, pour toute orientation du boîtier le volume ( Vi ) intérieur au premier logement (610) correspondant au volume d’huile de lubrification des embrayages du dispositif de changement de vitesse (100) est situé en dessous de l’évent (655). Boîtier selon l’une des revendications 2 ou 3, comportant au moins un passage (651, 652) entre la cavité (650) et le premier logement (610), notamment situé au dessus du volume ( Vi ) intérieur au premier logement (610) correspondant au volume d’huile de lubrification des embrayages. Boîtier selon la revendication précédente, comportant un passage supérieur (651) et un passage inférieur (652). Boîtier selon l’une des revendications précédentes tel qu’il comporte au moins un deuxième logement (640, 630, 615, 680), pour loger notamment un moteur électrique (400), un réducteur (300), un actionneur de changement de vitesse (150) et/ou une unité de pilotage (800) de l’engin de mobilité. Boîtier selon la revendication précédente, la cavité (650) étant distincte du ou des deuxième logement (640, 630, 615, 680). Engin de mobilité (900), notamment engin de mobilité à assistance électrique, comportant un dispositif changement de vitesse (100) logé dans un boîtier (600) selon l’une quelconque des revendications précédentes. Engin de mobilité (900) à assistance électrique selon la revendication précédente, comportant un moteur électrique (400) d’axe de rotation (Xm) et une batterie (910) agencée pour alimenter ledit moteur et un actionneur (150) du dispositif de changement de vitesse (100).