FR2766251A1 - Belt drive transmission for bicycles - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF D'ENTRAINEMENT ET DE TRANSMISSION
La présente invention concerne un nouveau dispositif d'entraînement et de transmission, destiné notamment à remplacer les systèmes classiques de bicyclette.DRIVE AND TRANSMISSION DEVICE
The present invention relates to a new drive and transmission device, intended in particular to replace conventional bicycle systems.
Dans ces systèmes actuels à transmission par chaîne entre un plateau de pédalier et un pignon de roue arrière,le changement de développement par l'intermédiaire d'un ou deux dérailleurs est mécanique et manuel. Et il n'est pas raisonnablement envisageable de motoriser ces dérailleurs du fait qu'il serait très difficile d'obtenir l'efficacité maximale d'un asservissement électronique. In these current systems with chain transmission between a bottom bracket and a rear wheel sprocket, the change in development via one or two derailleurs is mechanical and manual. And it is not reasonably conceivable to motorize these derailleurs because it would be very difficult to obtain the maximum efficiency of an electronic servo.
I1 existe par ailleurs un dispositif d'entraînement et de transmission à poulies extensibles comportant une poulie motrice et une poulie menée accouplées par une courroie de section trapézoïdale dont les flancs s'appliquent sur des faces internes en
V d'une paire de flasques équipant chaque poulie. Le changement du rapport de transmission du dispositif est obtenu par variation de l'écartement desdits flasques d'une même paire. Un inconvénient de ce dispositif connu est qu'il n'est pas utilisable de façon satisfaisante lorsque les couples s'exerçant sur les poulies sont trop importants ou subissent des variations brusques, en raison du patinage qui en résulte fatalement ; et il n'est donc pas applicable tel quel à la bicyclette.I1 also exists a drive and transmission device with extendable pulleys comprising a driving pulley and a driven pulley coupled by a belt of trapezoidal section whose flanks are applied on internal faces in
V of a pair of flanges fitted to each pulley. The change in the transmission ratio of the device is obtained by varying the spacing of said flanges of the same pair. A drawback of this known device is that it cannot be used satisfactorily when the torques exerted on the pulleys are too large or undergo abrupt variations, due to the slippage which inevitably results therefrom; and it is therefore not applicable as such to the bicycle.
Selon l'invention, ce dispositif a été amélioré en vue d'obtenir un nouveau dispositif d'entraînement et de transmission susceptible de former un tout cohérent et efficace avec un dispositif électronique de commande qui, par contrôle et/ou détection de caractéristiques de fonctionnement, assure les modifications du rapport de transmission en fonction d'un programme déterminé, les caractéristiques de fonctionnement prises en compte dans le cas d'une bicyclette pouvant être notamment la vitesse, la cadence de pédalage, le couple de pédalage, etc. According to the invention, this device has been improved with a view to obtaining a new drive and transmission device capable of forming a coherent and effective whole with an electronic control device which, by controlling and / or detecting operating characteristics. , ensures the modifications of the transmission ratio according to a determined program, the operating characteristics taken into account in the case of a bicycle which can be in particular the speed, the pedaling cadence, the pedaling torque, etc.
A cet effet, le dispositif d'entraînement et de transmission selon l'invention comprend une poulie motrice et une poulie menée accouplées par une courroie, laquelle courroie a une section de forme générale trapézoïdale de manière à présenter une largeur décroissante de l'extérieur vers l'intérieur, afin de s'appuyer par ses faces latérales sur les faces internes en V de flasques latéraux des poulies, lesquels flasques latéraux dans l'une des poulies sont commandables en écartement afin de modifier le rayon de passage de ladite courroie autour de la poulie et, par conséquent, le rapport de transmission entre la poulie menée et la poulie motrice, et il est caractérisé en ce que la courroie est crantée intérieurement, et en ce que chacune desdites poulies à flasques latéraux comprend en outre une pluralité de barrettes transversales engagées de chaque côté dans des lumières radiales desdits flasques, dans lesquelles elles sont libres de se déplacer en translation radiale, a l'encontre d'une force de rappel dirigée radialement vers l'extérieur, lesdites barrettes ayant pour fonction de s'engrener dans les crans de ladite courroie. To this end, the drive and transmission device according to the invention comprises a driving pulley and a driven pulley coupled by a belt, which belt has a generally trapezoidal cross section so as to have a decreasing width from the outside towards the interior, in order to rest by its lateral faces on the internal V-shaped faces of lateral flanges of the pulleys, which lateral flanges in one of the pulleys are controllable in spacing in order to modify the radius of passage of said belt around the pulley and, consequently, the transmission ratio between the driven pulley and the driving pulley, and it is characterized in that the belt is notched internally, and in that each of said pulleys with lateral flanges further comprises a plurality of bars transverse engaged on each side in radial openings of said flanges, in which they are free to move in transl radial ation, against a restoring force directed radially outwards, said bars having the function of meshing in the notches of said belt.
Les modifications contrôlées d'écartement des flasques peuvent être obtenues dans des conditions très satisfaisantes au moyen d'un système mécanique tel qu'un ensemble comprenant un moteur et une vis sans fin qu'il est aisé d'asservir électroniquement. Controlled modifications in the spacing of the flanges can be obtained under very satisfactory conditions by means of a mechanical system such as an assembly comprising a motor and a worm which it is easy to electronically control.
En vue notamment d'obtenir une tension contrôlée de la chaîne, dans l'autre poulie, l'écartement des flasques peut être variable, à l'encontre d'une force de rappel assurant le pincement de la courroie entre lesdits flasques. With a view in particular to obtaining a controlled tension of the chain, in the other pulley, the spacing of the flanges can be variable, against a restoring force ensuring the pinching of the belt between said flanges.
De préférence, la poulie à flasques commandables en écartement est la poulie menée. Preferably, the pulley with controllable flanges in spacing is the driven pulley.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention
- au moins l'une des poulies motrice et menée peut être accouplée avec un axe par l'intermédiaire d'un moyen multiplicateur ou réducteur de vitesse, lequel est par exemple un train d'engrenages épicycloïdal à plusieurs satellites
- la poulie menée peut être accouplée avec un ensemble de roue libre
- le dispositif est piloté par des moyens de détection et de commande à programmateur
- le dispositif comprend en outre une commande manuelle prioritaire sur lesdits moyens de détection et de commande à programmateur
- le dispositif équipe une bicyclette, le système de poulie motrice étant intégré dans l'ensemble de pédalier, et le système de poulie menée accouplé à la roue arrière.According to other features of the invention
- at least one of the driving and driven pulleys can be coupled with an axis by means of a speed multiplier or reducer means, which is for example an epicyclic gear train with several satellites
- the driven pulley can be coupled with a freewheel assembly
- the device is controlled by means of detection and control with programmer
- The device further comprises a manual priority control over said means of detection and programmer control
- The device equips a bicycle, the drive pulley system being integrated into the bottom bracket assembly, and the driven pulley system coupled to the rear wheel.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description suivante d'une forme de réalisation établie à titre d'exemple non limitatif, et faite en relation avec les dessins joints dans lesquels
la Fig. 1 est une vue de côté schématique d'un dispositif selon l'invention, tel qu'il peut se présenter en ses moyens essentiels dans une application à la bicyclette
la Fig. 2 est une vue schématique en coupe radiale selon la ligne II-II de la Fig. 1
la Fig. 3 est une vue schématique en coupe axiale d'un système de pédalier dans un dispositif selon l'invention tel que celui de la Fig. 1
les Figs. 4 et 5 sont des vues schématiques en coupe axiale illustrant respectivement un moyen multiplicateur et la poulie dans le système de pédalier de la Fig. 3
la Fig. 6 est une vue schématique en coupe axiale de l'ensemble de poulie menée dans un dispositif selon l'invention tel que celui de la Fig. 1 ; et
la Fig. 7 est une même vue schématique que la
Fig. 6, qui en diffère seulement par le mécanisme de la poulie menée.Other characteristics and advantages of the invention will appear in the following description of an embodiment established by way of nonlimiting example, and made in relation to the accompanying drawings in which
Fig. 1 is a schematic side view of a device according to the invention, as it can appear in its essential means in an application to the bicycle
Fig. 2 is a schematic view in radial section along line II-II of FIG. 1
Fig. 3 is a schematic view in axial section of a bottom bracket system in a device according to the invention such as that of FIG. 1
Figs. 4 and 5 are schematic views in axial section illustrating respectively a multiplier means and the pulley in the bottom bracket system of FIG. 3
Fig. 6 is a schematic view in axial section of the pulley assembly carried out in a device according to the invention such as that of FIG. 1; and
Fig. 7 is the same schematic view as the
Fig. 6, which differs from it only in the mechanism of the driven pulley.
Bien qu'elle puisse être mise en oeuvre dans différents domaines, l'invention a été illustrée et va maintenant être décrite dans le cadre de son application à la bicyclette. Although it can be implemented in different fields, the invention has been illustrated and will now be described in the context of its application to the bicycle.
Ainsi donc, à la Fig. 1, le dispositif représenté comprend un ensemble de pédalier P et un ensemble d'entraînement de roue arrière A. Thus, in FIG. 1, the device shown comprises a bottom bracket P and a rear wheel drive assembly A.
L'ensemble de pédalier P comprend un axe de pédalier 7, Figs. 3 à 5, aux extrémités duquel sont fixés des bras de pédale 8. L'axe 7 est monté libre en rotation dans des paliers 9, et il porte une poulie extensible 2 que l'on appellera poulie motrice du fait qu'elle fait partie de l'ensemble d'entraînement. The bottom bracket assembly P includes a bottom bracket pin 7, Figs. 3 to 5, at the ends of which pedal arms 8 are fixed. The shaft 7 is mounted to rotate freely in bearings 9, and it carries an extensible pulley 2 which will be called drive pulley because it is part of the drive assembly.
L'ensemble d'entraînement de roue arrière A comprend une poulie extensible 4 que l'on appellera poulie menée du fait qu'elle est entraînée en rotation par l'intermédiaire d'une courroie d'accouplement 6 de section en forme de trapèze isocèle. The rear wheel drive assembly A comprises an extensible pulley 4 which will be called driven pulley because it is rotated by means of a coupling belt 6 of section in the shape of an isosceles trapezoid .
Chacune des poulies 2, 4 comprend deux flasques dont l'écartement est variable, l'un étant mobile axialement, et dont les faces en regard sont inclinées en V de manière à former des surfaces d'appui pour les flancs de la courroie 6. Each of the pulleys 2, 4 comprises two flanges, the spacing of which is variable, one being axially movable, and the opposite faces of which are inclined in a V so as to form bearing surfaces for the sides of the belt 6.
Selon l'invention, chaque poulie comporte en outre une pluralité de barrettes transversales 10 montées entre ses deux flasques et ayant pour fonction de coopérer avec des crans 61 ménagés dans la face interne 60 de la courroie 6. L'agencement des barrettes 10, du fait qu'il est strictement identique dans les deux poulies motrice et menée 2 et 4, ne va être décrit en détail que dans la poulie motrice, en référence pour l'essentiel à la Fig. 2. Pour les mêmes raisons, les éléments de cet agencement dans la poulie menée 4 des
Figs. 6 et 7 seront assortis des mêmes références.According to the invention, each pulley further comprises a plurality of transverse bars 10 mounted between its two flanges and having the function of cooperating with notches 61 formed in the internal face 60 of the belt 6. The arrangement of the bars 10, of the fact that it is strictly identical in the two driving and driven pulleys 2 and 4, will only be described in detail in the driving pulley, with reference essentially to FIG. 2. For the same reasons, the elements of this arrangement in the driven pulley 4 of
Figs. 6 and 7 will have the same references.
Les barrettes 10, par exemple au nombre de trois angulairement écartées de 120 , sont engagées de chaque côté dans des lumières oblongues 11 orientées radialement dans chaque flasque 21, 22, afin d'avoir une liberté de déplacement en translation radiale, à l'encontre de ressorts de rappel 12 qui les sollicitent vers l'extérieur. Ainsi, lorsqu'unie barrette 10 arrive en situation d'engagement avec la courroie 6, elle est contrainte à prendre une position en correspondance avec le rayon de passage circonférenciel de la courroie dans la poulie, tout en restant appliquée contre la courroie avec laquelle elle peut donc s'engrener. The bars 10, for example three in number angularly spaced 120, are engaged on each side in oblong slots 11 oriented radially in each flange 21, 22, in order to have freedom of movement in radial translation, against return springs 12 which urge them outwards. Thus, when a strip 10 comes into engagement with the belt 6, it is forced to assume a position corresponding to the circumferential radius of passage of the belt in the pulley, while remaining applied against the belt with which it can therefore mesh.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'efficacité de l'engrènement est avantageusement augmentée du fait que les lumières 11 ont une largeur permettant un certain jeu transversal des barrettes 10, suffisant pour qu'elles puissent à tous coups s'engager dans un cran 61. Au surplus, l'indentation de la courroie 6 peut elle aussi être conformée en vue de favoriser 1'engrènement, le sommet des dents 62 pouvant par exemple être arrondi ou en forme de dièdre. According to another characteristic of the invention, the efficiency of the meshing is advantageously increased by the fact that the slots 11 have a width allowing a certain transverse play of the bars 10, sufficient for them to be able to engage in a notch 61. In addition, the indentation of the belt 6 can also be shaped in order to promote the meshing, the top of the teeth 62 can for example be rounded or dihedral.
En pratique, les logements des ressorts de rappel 12 peuvent consister en un profond sillon circonférentiel 13 dans chaque flasque 21, 22, formé entre le corps de ceux-ci et une joue externe 14, laquelle dans le flasque mobile axialement 22 comporte des lumières 140 correspondant aux lumières 11 pour permettre le passage en dépassement d'une extrémité des barrettes. In practice, the housings of the return springs 12 can consist of a deep circumferential groove 13 in each flange 21, 22, formed between the body of the latter and an outer cheek 14, which in the axially movable flange 22 has slots 140 corresponding to the lights 11 to allow passing one end of the bars.
Bien que des ressorts de rappel 12 propres à chaque barrette soient représentés à la Fig. 2 à des fins de facilité de compréhension, il est nettement préférable, selon une autre caractéristique de l'invention, de prévoir dans chaque flasque de chaque poulie un moyen de rappel commun à toutes les barrettes, sous la forme d'un ressort spiral monté dans le sillon 13, à la spire extérieure duquel chaque barrette 10 est assujettie. Ceci a pour effet que dans chaque poulie, l'ensemble des barrettes sont positionnées sur une même circonférence, et non pas les seules barrettes engagées avec la courroie 6. Although return springs 12 specific to each bar are shown in FIG. 2 for ease of understanding, it is clearly preferable, according to another characteristic of the invention, to provide in each flange of each pulley a return means common to all the bars, in the form of a spiral spring mounted in the groove 13, to the outer turn of which each bar 10 is subject. This has the effect that in each pulley, all of the bars are positioned on the same circumference, and not the only bars engaged with the belt 6.
L'ensemble de pédalier P va être maintenant décrit en détail, en considérant plus spécialement les Figs. 3 à 5. Bien que la poulie motrice 2 puisse être entraînée directement par l'axe de pédalier 7, en étant montée solidaire en rotation avec lui, elle est représentée ici dans un agencement où elle est accouplée à l'axe 7 par l'intermédiaire d'un multiplicateur de vitesse 15. The bottom bracket P will now be described in detail, with particular regard to Figs. 3 to 5. Although the driving pulley 2 can be driven directly by the bottom bracket pin 7, by being mounted integral in rotation with it, it is shown here in an arrangement where it is coupled to the pin 7 by the through a speed multiplier 15.
A cet effet, elle est montée comme l'illustre la Fig. 5 libre en rotation par rapport à l'axe 7, par l'intermédiaire de paliers 30.For this purpose, it is mounted as illustrated in FIG. 5 free to rotate relative to the axis 7, by means of bearings 30.
Le multiplicateur de vitesse 15, tel qu'il apparaît à la Fig. 4, comprend une couronne fixe 150, dentée intérieurement, qui coopère avec des satellites 151 montés sur un porte-satellites 152 solidaire de l'axe 7. Les satellites 151 entraînent un pignon central 153 couplé avec la poulie 2. Dans celle-ci, le flasque fixe 21 est monolythique avec le moyeu 20 sur lequel est monté coulissant le flasque mobile 22. Le flasque mobile 22 est sollicité vers le flasque fixe 21 par un ressort hélicoïdal 23 monté autour du moyeu et bloqué en extrémité de celui-ci par un rebord périphérique 24. The speed multiplier 15, as it appears in FIG. 4, comprises a fixed crown 150, internally toothed, which cooperates with satellites 151 mounted on a planet carrier 152 secured to the axis 7. The satellites 151 drive a central pinion 153 coupled with the pulley 2. In the latter, the fixed flange 21 is monolithic with the hub 20 on which the movable flange 22 is slidably mounted. The movable flange 22 is biased towards the fixed flange 21 by a helical spring 23 mounted around the hub and locked at the end thereof by a peripheral edge 24.
Considérant les Figs. 6 et 7, elles illustrent deux formes de réalisation de la poulie menée 4 et de son agencement dans un dispositif selon l'invention. A la Fig. 6, la poulie menée 4 est accouplée à un ensemble de roue libre 17 par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse 16. Celui-ci, tel que représenté, comprend une couronne dentée intérieurement 160, montée sur l'axe de roue libre 170 et solidaire en rotation de celui-ci, entraînée par des satellites 161, eux-mêmes entraînés par un pignon central 162 de l'axe de poulie. Considering Figs. 6 and 7, they illustrate two embodiments of the driven pulley 4 and its arrangement in a device according to the invention. In Fig. 6, the driven pulley 4 is coupled to a freewheel assembly 17 by means of a speed reducer 16. The latter, as shown, comprises an internally toothed ring 160, mounted on the freewheel axis 170 and integral in rotation with the latter, driven by satellites 161, themselves driven by a central pinion 162 of the pulley axis.
A la Fig. 7, le réducteur de vitesse 16 est intégré partiellement dans la poulie menée 4 qui comprend latéralement une couronne 165 dentée intérieurement coopérant avec des satellites 166 pour entraîner un pignon central 171 monté sur l'axe de roue libre 170. Bien entendu, dans un agencement plus simple, la poulie menée 4 peut être couplée directement à un arbre de sortie ou à l'axe de roue libre 170. In Fig. 7, the speed reducer 16 is partially integrated in the driven pulley 4 which laterally comprises a ring 165 internally toothed cooperating with satellites 166 to drive a central pinion 171 mounted on the freewheel axis 170. Of course, in an arrangement simpler, the driven pulley 4 can be directly coupled to an output shaft or to the freewheel axle 170.
La poulie menée 4, comme la poulie motrice 2, a son flasque fixe 41 formant une seule pièce avec le moyeu 40 sur lequel est monté coulissant le flasque mobile 42. Mais contrairement à l'écartement des flasques 21 et 22 dans la poulie motrice, qui est imposé par la courroie 6, contre l'action du ressort 23 pour avoir une fonction de régulation de la tension dans ladite courroie, l'écartement des flasques 41 et 42 dans la poulie menée 4 est commandé, de préférence électriquement, afin de faire varier le rapport de transmission du dispositif. La poulie 4 de la Fig. 6 est équipée à cet effet d'un moteur électrique 43 dont l'arbre de sortie est une vis sans fin 44. Le moteur 43 est au moins logé partiellement à l'intérieur du moyeu 40, la vis sans fin 44 étant positionnée axialement. The driven pulley 4, like the driving pulley 2, has its fixed flange 41 forming a single piece with the hub 40 on which the movable flange 42 is slidably mounted. But unlike the spacing of the flanges 21 and 22 in the driving pulley, which is imposed by the belt 6, against the action of the spring 23 to have a function of regulating the tension in said belt, the spacing of the flanges 41 and 42 in the driven pulley 4 is controlled, preferably electrically, in order to vary the transmission ratio of the device. The pulley 4 of FIG. 6 is equipped for this purpose with an electric motor 43, the output shaft of which is an endless screw 44. The motor 43 is at least partially housed inside the hub 40, the endless screw 44 being positioned axially.
Elle coopère avec un élément 45 comportant un écrou central et des bras de liaison radiaux sortant du moyeu par des lumières longitudinales et fixés à la base du flasque mobile 42.It cooperates with an element 45 comprising a central nut and radial link arms emerging from the hub by longitudinal slots and fixed to the base of the movable flange 42.
A la Fig. 7, le flasque mobile 42 est placé à l'opposé de la couronne 165. Il comprend au moins un bras diamétral interne 47 traversant la paroi du moyeu par des fentes longitudinales 48. Le bras 47 est fixé à l'extrémité de la tige 50 disposée axialement d'un vérin électrique 49 logé entièrement à l'intérieur du moyeu. In Fig. 7, the movable flange 42 is placed opposite the crown 165. It comprises at least one internal diametral arm 47 passing through the wall of the hub by longitudinal slots 48. The arm 47 is fixed to the end of the rod 50 axially disposed with an electric actuator 49 housed entirely inside the hub.
Il est avantageusement prévu un dispositif de détection et de commande par programmateur pour piloter le moteur 43 ou le vérin 49 dans un sens ou dans l'autre. De préférence, le dispositif d'asservissement est doublé d'une commande manuelle que le cycliste a la possibilité d'utiliser prioritairement. Advantageously, a detection and control device by programmer is provided to drive the motor 43 or the jack 49 in one direction or the other. Preferably, the servo device is coupled with a manual control that the cyclist can use as a priority.
A titre d'exemple non limitatif, les diamètres de passage de courroie sur la poulie motrice 2 peuvent varier dans une plage allant de 50 mm à 78 mm et sur la poulie menée 4, dans une plage allant de 45 mm à 75 mm, un multiplicateur de vitesse avant, plus éventuellement un réducteur de vitesse arrière étant choisis avec des rapports tels que le dispositif soit équivalent à un équipement de bicyclette classique comprenant deux plateaux avant de respectivement 54 et 40 dents, et des pignons arrière de 12 dents pour le plus petit et 24 dents pour le plus grand. By way of nonlimiting example, the diameters of belt passage on the driving pulley 2 can vary in a range going from 50 mm to 78 mm and on the driven pulley 4, in a range going from 45 mm to 75 mm, a front speed multiplier, plus optionally a rear speed reducer being chosen with ratios such that the device is equivalent to conventional bicycle equipment comprising two front plates of respectively 54 and 40 teeth, and rear sprockets of 12 teeth for the most small and 24 teeth for the largest.
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Legal Events
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ST | Notification of lapse | ||
RN | Application for restoration | ||
IC | Decision of the director general to declare irreceivable or to reject an appeal |