Brevet FR3152787A1 — publié le 20250314

Cette roue de transmission (7) comprend une couronne extérieure (17) apte à venir en prise avec une courroie ou chaîne de transmission, et une couronne intérieure (23), apte à coopérer avec un organe moteur ou avec une roue motrice, la couronne extérieure (17) comprenant une pluralité de dents intérieures (21) et la couronne intérieure (23) comprenant une pluralité de dents extérieures (24). Les dents intérieures (21) et extérieures (24) sont séparées par un espace rempli d’un matériau élastomère (29) fixé aux couronnes extérieure (17) et intérieure (23). Figure pour l’abrégé : Fig ure 6 Roue et ensemble de transmission, notamment pour vélo La présente invention se situe dans le domaine de la mécanique, et plus précisément dans le domaine de la transmission du couple fourni par un organe moteur à une roue motrice. Dans de nombreux domaines se pose la question de transmettre le couple fourni par un organe moteur à une roue motrice. C’est le cas notamment dans le domaine des vélos, où il s’agit de transmettre le couple fourni par le cycliste et/ou par une assistance électrique à la roue motrice : cette transmission est réalisée par un ensemble comprenant une roue de transmission menante, une roue de transmission menée, et un organe de transmission tel qu’une courroie ou une chaîne reliant entre elles ces roues de transmission. Pour diverses raisons, liées notamment au montage des roues de transmission sur le vélo, à la déformation du cadre du vélo, aux changements de vitesses pouvant entraîner un déplacement de la courroie ou de la chaîne parallèlement aux axes de rotation des roues de transmission, il peut se produire un désalignement entre les roues de transmission. Ce désalignement peut être de type parallèle, c’est-à-dire que les axes de rotation des deux-roues de transmission demeurent parallèles l’un à l’autre, mais les gorges ou dents d’entraînement de ces deux roues sont situées dans des plans parallèles distincts. Ce désalignement peut aussi être de type angulaire, c’est-à-dire que les axes de rotation des deux roues de transmission sont inclinés l’un par rapport à l’autre, les gorges ou dents d’entraînement de ces deux roues étant alors elles-mêmes situées dans des plans distincts inclinés l’un par rapport à l’autre. Dans ces deux cas, les deux roues de transmission et la courroie ou chaîne de transmission ne sont plus situées dans un plan unique, ce qui engendre des problèmes d’usure prématurée par frottement mécanique des différentes parties de l’ensemble de transmission, et notamment des dents ou gorges des roues de transmission, et de la courroie ou chaîne de transmission. La présente invention a notamment pour but de fournir une solution techniquement simple permettant de remédier à ces inconvénients. On atteint ce but ainsi que d’autres avantages qui résulteront de description qui va suivre, avec une roue de transmission, comprenant une couronne extérieure apte à venir en prise avec une courroie ou chaîne de transmission, et une couronne intérieure, apte à coopérer avec un organe moteur ou avec une roue motrice, la couronne extérieure comprenant une pluralité de dents intérieures et la couronne intérieure comprenant une pluralité de dents extérieures, remarquable en ce que les dents intérieures et extérieures sont séparées par un espace rempli d’un matériau élastomère fixé aux couronnes extérieure et intérieure. Suivant d’autres caractéristiques de la présente invention, prises seules ou en combinaison : - le volume défini par le matériau élastomère présente une géométrie permettant une transmission réactive de couple entre les deux couronnes, tout en permettant un débattement angulaire de l’axe de rotation de la couronne extérieure par rapport à l’axe de rotation de la couronne intérieure. Par « transmission réactive », on entend une transmission directe et immédiate, c’est-à-dire assurant une rotation simultanée des couronnes comme si elles formaient un seul ensemble solide. On obtient de la sorte une roue de transmission ayant une double fonction : transmission intégrale du couple moteur et compensation du désalignement avec l’autre roue de transmission ; - ledit matériau élastomère est plein dans les zones d’entraînement mutuel des dents des couronnes extérieure et intérieure, et ajouré dans les zones d’absence d’entraînement mutuel : cette configuration permet d’obtenir d’une part une rigidité du matériau élastomère entre les zones d’entraînement des dents, favorable à la transmission intégrale du couple moteur, et d’autre part une souplesse de ce matériau élastomère dans les zones d’absence d’entraînement mutuel, favorable au débattement angulaire de la couronne extérieure par rapport à la couronne intérieure ; - les surfaces de coopération des couronnes extérieure et intérieure avec le matériau élastomère sont sphériques : cette géométrie particulière correspond à la cinématique de déplacement angulaire de la couronne extérieure par rapport à la couronne intérieure, et permet de répartir de manière homogène les efforts appliqués par les deux couronnes au matériau élastomère ; - la couronne extérieure comprend des crans aptes à coopérer avec une courroie de transmission : cette configuration est particulièrement adaptée pour des vélos de ville, classiques ou à assistance électrique, dans lesquels le système de changement de vitesses est en général logé à l’intérieur du moyeu de la roue de transmission menée, et autorise un nombre limité de vitesses différentes ; - des flasques anti-déraillement sont disposés de manière alternée entre les crans de la couronne extérieure : ces flasques, en combinaison avec la possibilité de débattement angulaire de la couronne extérieure, permettent de limiter le risque que la courroie ou la chaîne de transmission ne s’échappe de la roue de transmission ; - la couronne extérieure et la couronne intérieure sont formées dans des matériaux, pris seuls ou en combinaison, choisis dans le groupe comprenant les métaux tels que l’aluminium, les alliages métalliques, et les matières plastiques : l’utilisation de ces matériaux permet d’obtenir un bon compromis poids/robustesse de la roue de transmission. La présente invention se rapporte également à un ensemble de transmission, remarquable en ce qu’il comprend une roue de transmission menante et une roue de transmission menée conformes à ce qui précède, et une courroie ou une chaîne reliant ces deux roues : la présence de deux roues de transmission selon l’invention dans un tel ensemble permet d’optimiser la fonction de compensation de désalignement d’une roue par rapport à l’autre. La présente invention se rapporte également à un véhicule choisi dans le groupe comprenant les vélos classiques, les vélos à assistance électrique, les vélos cargos, les motos, remarquable en ce qu’il comprend un ensemble de transmission conforme à ce qui précède : un tel véhicule nécessitera moins d’entretien du fait de la moindre usure des dents extérieures de la roue de transmission, et de la courroie ou chaîne de transmission ; il présentera en outre un meilleur rendement moteur, du fait de la réduction des frottements mécaniques de la courroie ou chaîne sur les roues de transmission. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière de la description qui va suivre, et à l’examen des dessins ci-annexés, dans lesquels : FIG. 1 représente, en perspective vue de l’arrière d’un vélo, une courroie de transmission disposée sur deux roues de transmission de la technique antérieure correctement alignées, FIG. 2 représente, en perspective vue de l’arrière d’un vélo, deux roues de transmission de la technique antérieure présentant un désalignement parallèle, la courroie de transmission ayant été ôtée, FIG. 3 représente, en vue de dessus, deux roues de transmission crantées de la technique antérieure présentant un désalignement parallèle, FIG. 4 représente, en vue de dessus, deux roues de transmission à gorges de la technique antérieure présentant un désalignement angulaire, FIG. 5 représente, en perspective, une roue de transmission selon invention, FIG. 6 représente, en perspective partiellement arrachée, la roue de transmission de la FIG. 5 , FIG. 7 représente une vue de côté d’une partie de la roue de transmission des figures 5 et 6, FIG. 8 représente une vue en coupe axiale de la roue de transmission des figures 5 à 7, prise selon la ligne VIII-VIII de la FIG. 7 , FIG. 9 représente une vue en coupe axiale de la couronne crantée extérieure de la roue de transmission des figures 5 à 8, coopérant avec une courroie de transmission, FIG. 10 est une vue analogue à celle de la FIG. 8 , permettant de visualiser la roue de transmission lorsque la couronne extérieure de cette roue se décale angulairement par rapport à la couronne intérieure. On se reporte à présent à la FIG. 1 , sur laquelle on peut voir une roue arrière 1 de vélo montée sur un cadre 3, cette roue arrière 1 étant munie d’une roue de transmission crantée menée 5, pouvant être entraînée en rotation par une roue de transmission menante 7 par l’intermédiaire d’une courroie crantée 9. Dans la configuration visible sur la FIG. 1 , les roues de transmission menante 7 et menée 5 sont correctement alignées, c’est-à-dire que les crans de ces roues 5, 7 et la courroie crantée 9 sont tous situés sensiblement dans un même plan. Dans la configuration visible sur la FIG. 2 , les roues de transmission menante 7 et menée 5 présentent un désalignement parallèle l’une par rapport à l’autre, c’est-à-dire qu’elles sont décalées l’une par rapport à l’autre en translation selon la direction de leurs axes de rotation. Ce désalignement parallèle est également représenté de manière schématique sur la FIG. 3 . La flèche F visible sur la FIG. 2 indique de manière schématique la trajectoire de la courroie crantée 9 destinée à coopérer avec les deux roues de transmission crantées 5, 7. Comme on peut le voir, cette flèche F présente un coude 11, symbolisant le décalage angulaire du plan de la courroie crantée 9 par rapport aux plans des crans respectifs 13, 15 de chacune des roues de transmission 5, 7. Dans cette configuration de décalage parallèle des deux roues de transmission 5, 7, la courroie crantée 9 ne travaille pas de manière optimale car elle est alors soumise à des frottements accrus dans les zones de coopération avec les crans 13, 15 des deux roues de transmission 5, 7. De plus, il existe un risque non négligeable que la courroie crantée 9, qui circule en biais par rapport aux plans des deux roues de transmission 5, 7, ne s’échappe de ces roues, conduisant à une situation de déraillement. Une autre configuration dans laquelle ce risque existe est celle visible à la FIG. 4 , sur laquelle on peut voir deux roues de transmission 5, 7 - des poulies à gorges en l’espèce - qui présentent un désalignement angulaire : les axes de rotation A1, A2 de chacune de ces roues 5, 7 sont inclinés l’un par rapport à l’autre, au lieu d’être parallèle. Dans cette configuration également, la courroie de transmission 9 reliant les deux poulies 5, 7 risque de s’user prématurément, et de sortir des gorges des deux poulies. Aux inconvénients susmentionnés, s’ajoute que la configuration de désalignement des roues de transmission 5, 7 peut être génératrice de bruit, et conduire à une perte de rendement de l’énergie motrice transmise par la roue de transmission menante 7 à la roue de transmission menée 5. On a représenté sur les figures 5 à 9 une roue de transmission 7 selon l’invention permettant de remédier aux inconvénients susmentionnés. Comme cela est visible sur les figures 5 à 7, cette route de transmission comporte une couronne extérieure 17 munie sur sa périphérie radialement extérieure d’une pluralité de crans 15 répartis de manière régulière, aptes à coopérer avec une courroie crantée. De manière préférée, ces crans 15 sont fermés latéralement par des flasques anti-déraillement 19, disposés de manière alternée d’un cran 15 à l’autre. Sur sa partie radialement intérieure, la couronne extérieure 17 est munie d’une pluralité de dents intérieures 21 réparties de manière régulière. Cette couronne extérieure 17, munie de ses crans 15, de ses flasques 19 et de ses dents intérieures 21, peut-être formée d’un seul bloc, par usinage ou moulage d’un matériau métallique tel que l’aluminium ou d’une matière plastique. La roue de transmission 7 selon invention comporte par ailleurs une couronne intérieure 23, munie à sa périphérie radialement extérieure d’une pluralité de dents extérieures 24. Cette couronne intérieure 23 peut-être formée dans le même matériau que la couronne extérieure 17, ou bien être formée en deux parties comme cela est visible sur la FIG. 6 , à savoir une partie radialement intérieure annulaire métallique 25, sur laquelle peut être surmoulée une partie radialement extérieure en matière plastique 27. Comme cela est plus particulièrement visible sur les figures 6 à 8, l’espace situé entre les couronnes extérieure et intérieure est rempli d’un matériau élastomère 29. Plus précisément, comme cela est visible en particulier sur la FIG. 7 , ce matériau 29 remplit l’espace situé entre les dents intérieures 21 de la couronne extérieure 17, et les dents extérieures 24 de la couronne intérieure 23. La flèche F2 visible sur la FIG. 7 représente le couple de rotation qui est imprimé à la roue de transmission 7, qui en l’espèce est une roue menante. Ce couple de rotation peut être imprimé par un moteur notamment électrique, ou bien par la force d’un cycliste. Comme on peut le voir sur la FIG. 7 , dans l’espace d’entraînement mutuel d’une dent intérieure 21 de la couronne extérieure 17 par une dent extérieure 24a de la couronne intérieure 23, c’est-à-dire dans l’espace de transmission du couple moteur de la couronne intérieure 23 à la couronne extérieure 17 où le matériau élastomère 29 travaille en compression, ce matériau élastomère 29 est plein. Au contraire, dans l’espace suivant situé entre la même dent intérieure 21 de la couronne extérieure 17, et la dent extérieure suivante 24b de la couronne intérieure 21, où le matériau élastomère 29 ne travaille pas en compression, ce matériau élastomère 29 présente au moins un ajourement 30, c’est-à-dire une zone sans matière. Le matériau élastomère 29 peut-être du caoutchouc synthétique présentant typiquement une dureté de l’ordre de 65 shore A. Ce matériau élastomère 29 peut être relié aux parois circonférentielles radialement intérieure 31 de la couronne extérieure 17 et radialement extérieure 33 de la couronne intérieure 23 en utilisant un produit adhésif particulier, assurant une fixation robuste et durable de ce matériau avec les deux couronnes 17, 23. En se reportant à présent à la FIG. 8 , on peut voir que, de préférence, les parois circonférentielles 31, 33 des couronnes extérieure 17 et intérieure 23 coopérant avec le matériau élastomère 29, présentent de préférence une section axiale (par rapport à l’axe de rotation de la roue de transmission) sphérique, autorisant une liaison de type rotule ou cardan entre les deux couronnes. En se reportant à la FIG. 9 , on peut voir que les flasques anti-déraillement 19 disposés entre les crans 15 de la roue de transmission 7, présentent une dimension radiale permettant à leurs bords libres 35 de coopérer avec les parties inclinées 37a, 37b de la section trapézoïdale d’une courroie crantée 9 - ces parties inclinées 37a, 37b pouvant typiquement présenter un angle de l’ordre de 65° l’une par rapport à l’autre. Le mode de fonctionnement et les avantages de la roue de transmission 7 qui vient d’être décrite résultent de ce qui précède. Cette roue de transmission 7 peut être une roue menante, auquel cas le couple moteur est reçu par la couronne intérieure 23 (et est transmis à la couronne extérieure 17 par le matériau élastomère 29), ou bien une roue menée, auquel cas le couple moteur est reçu par la couronne extérieure 17 (et est transmis à la couronne intérieure 23 par le matériau élastomère 29). Dans le cas d’un vélo classique ou à assistance électrique, la roue menante 7 peut-être entraînée par les pieds du cycliste, et la roue menée est fixée sur la roue arrière du vélo. Les crans 13 disposés à la périphérie extérieure chaque roue de transmission 5, 7 sont destinés à coopérer avec une courroie crantée 9 reliant entre elles les deux roues de transmission 5, 7. En cas de désalignement parallèle ou angulaire d’une roue de transmission par rapport à l’autre, la couronne extérieure 17 de chaque roue de transmission peut se désaligner angulairement d’un angle α comme représenté à la FIG. 10 par rapport à sa couronne intérieure associée 23, ceci grâce à la présence du matériau élastomère 29 qui autorise un mouvement angulaire de la couronne extérieure 17 par rapport à la couronne intérieure 23. Cette inclinaison de chaque roue de transmission 5, 7 par rapport à son axe de rotation, qui a lieu lors de la mise sous tension de la courroie crantée 9 sous l’effet moteur de la roue menante 7, permet de replacer la courroie 9 et les deux roues de transmission 5, 7 dans un même plan. Ce mouvement angulaire est facilité par les ajourements 30 formés dans le matériau élastomère 29, procurant à celui-ci une certaine souplesse favorable aux déplacements de la couronne extérieure 17 selon une direction parallèle à l’axe de rotation de la roue de transmission 7. La partie pleine du matériau élastomère 29, située dans les zones d’entraînement mutuel des dents 21, 24 des couronnes extérieure 17 et intérieure 23, travaillant en compression, offre une rigidité suffisante pour permettre une transmission intégrale des efforts entre ces dents 21, 24, de sorte que les couronnes extérieure 17 et intérieure 23 fonctionnent en rotation à la manière d’un bloc unique. En d’autres termes, le matériau élastomère 29 remplit d’une part la fonction de décalage angulaire de la couronne extérieure 17 par rapport à la couronne intérieure 23, et d’autre part de transmission intégrale du couple moteur entre ces deux couronnes 17, 23. Ces deux fonctions peuvent ainsi être obtenues de manière simple et économique, par simple injection puis vulcanisation du matériau élastomère 29 dans l’espace séparant les deux couronnes 17, 23. La géométrie de cet espace, ainsi que la forme et la localisation des ajourements 30 formés dans le matériau élastomère 29, peuvent être optimisées grâce aux outils de dimensionnement assistés par ordinateur dont dispose l’homme du métier, de manière à atteindre la souplesse requise des mouvements de la couronne extérieure 17 par rapport à la couronne intérieure 23. On notera que la section sphérique des parois radialement intérieure 31 de la couronne extérieure 17 et radialement extérieure 33 de la couronne intérieure 23 correspond au profil de la course de la couronne extérieure 17 par rapport à la couronne intérieure 23, et permet ainsi d’optimiser la répartition des efforts dans le matériau élastomère 29. La présence des flasques 19 disposés de manière alternée entre les crans 15 de la couronne extérieure 17, et coopérant avec les parties inclinées 37a, 37b de la courroie crantée 9, permettent de limiter le risque de sortie de cette courroie crantée 9 de ces crans 15 en cas de désalignement des roues de transmission. Comme on aura compris à la lumière de ce qui précède, la présente invention fournit une solution simple et peu coûteuse pour résoudre le problème de désalignement parallèle et/ou axial des roues de transmission 5, 7 entre elles. Les enseignements de la présente invention pourraient s’appliquer également à des roues de transmission du type poulie à gorge coopérant avec une courroie lisse, ou bien à des roues de transmission de type pignons coopérant avec une chaîne. Un ensemble comprenant deux roues de transmission selon l’invention reliées entre elles par une courroie ou par une chaîne sont particulièrement adaptées à un vélo ou à un vélo-cargo classique ou à assistance électrique. On note toutefois qu’un tel ensemble pourrait avoir d’autres applications, et être installé par exemple sur une moto, ou bien dans un véhicule automobile, ou bien encore dans l’industrie. Roue de transmission (5, 7), comprenant une couronne extérieure (17) apte à venir en prise avec une courroie (9) ou chaîne de transmission, et une couronne intérieure (23), apte à coopérer avec un organe moteur ou avec une roue motrice, la couronne extérieure (17) comprenant une pluralité de dents intérieures (21) et la couronne intérieure (23) comprenant une pluralité de dents extérieures (24), caractérisée en ce que les dents intérieures (21) et extérieures (24) sont séparées par un espace rempli d’un matériau élastomère (29) fixé aux couronnes extérieure (17) et intérieure (23). Roue de transmission (5, 7) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le volume défini par le matériau élastomère (29) présente une géométrie permettant une transmission réactive de couple entre les deux couronnes (17, 23), tout en permettant un débattement angulaire de l’axe de rotation de la couronne extérieure (17) par rapport à l’axe de rotation de la couronne intérieure (23). Roue de transmission (5, 7) selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit matériau élastomère (29) est plein dans les zones d’entraînement mutuel des dents (21, 24) des couronnes extérieure (17) et intérieure (23), et ajouré (30) dans les zones d’absence d’entraînement mutuel. Roue de transmission (5, 7) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les surfaces de coopération des couronnes extérieure (17) et intérieure (23) avec le matériau élastomère (29) sont sphériques. Roue de transmission (5, 7) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couronne extérieure (17) comprend des crans (13, 15) aptes à coopérer avec une courroie de transmission (9). Roue de transmission (5, 7) selon la revendication 5, caractérisée en que des flasques anti-déraillement (19) sont disposés de manière alternée entre les crans (13, 15) de la couronne extérieure (17). Roue de transmission (5, 7) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couronne extérieure (17) et la couronne intérieure (23) sont formées dans des matériaux, pris seuls ou en combinaison, choisis dans le groupe comprenant les métaux tels que l’aluminium, les alliages métalliques, et les matières plastiques. Ensemble de transmission, caractérisé en ce qu’il comprend une roue de transmission menante (7) et une roue de transmission menée (5) conformes à l’une quelconque des revendications précédentes, et une courroie (9) ou une chaîne reliant ces deux roues (5, 7). Véhicule choisi dans le groupe comprenant les vélos classiques, les vélos à assistance électrique, les vélos cargos, les motos, caractérisé en ce qu’il comprend un ensemble de transmission conforme à la revendication 8.