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WO2024120815A1 - Transmission variable avec galets coniques ou tronconiques et une couronne - Google Patents

Transmission variable avec galets coniques ou tronconiques et une couronne Download PDF

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Publication number
WO2024120815A1
WO2024120815A1 PCT/EP2023/082489 EP2023082489W WO2024120815A1 WO 2024120815 A1 WO2024120815 A1 WO 2024120815A1 EP 2023082489 W EP2023082489 W EP 2023082489W WO 2024120815 A1 WO2024120815 A1 WO 2024120815A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
roller
input
output
variable transmission
crown
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/082489
Other languages
English (en)
Inventor
Stephane Venturi
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IFP Energies Nouvelles filed Critical IFP Energies Nouvelles
Publication of WO2024120815A1 publication Critical patent/WO2024120815A1/fr

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/06—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/065—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with a plurality of driving or driven shafts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M11/00—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels
    • B62M11/04—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio
    • B62M11/12—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with frictionally-engaging wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M11/00—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels
    • B62M11/04—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio
    • B62M11/14—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with planetary gears
    • B62M11/145—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with planetary gears built in, or adjacent to, the bottom bracket
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H15/00—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by friction between rotary members
    • F16H15/48—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by friction between rotary members with members having orbital motion
    • F16H15/50—Gearings providing a continuous range of gear ratios
    • F16H15/52—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of another member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/021—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings toothed gearing combined with continuously variable friction gearing

Definitions

  • the present invention relates to the field of variable transmissions, particularly for vehicles.
  • the present invention relates to a variable transmission for an electrically assisted land vehicle.
  • electrically assisted vehicles have been increasingly used, both for motor vehicles and for vehicles associated with so-called soft mobility such as two-wheelers, bicycles, tandems, scooters, tricycles, cargo bikes, scooters, etc., as well as for the transport of goods (for example motorized trolleys or electrically assisted trailers).
  • This electrical assistance plays an important role in reducing polluting and noise emissions, in the ease of use of these vehicles, while ensuring a reduction in the environmental impact of users.
  • two-wheeled vehicles such as bicycles, scooters, etc.
  • at least one electric machine which delivers additional torque assistance for driving the vehicle.
  • the electric machine can be associated with the crankset, or directly associated with the driven wheel so as to assist the cyclist in these movements.
  • Gearboxes generally made up of a set of gears and usually used for motor vehicles, have the main disadvantage of not allowing continuous variation of the reduction ratios (fixed and discrete reduction ratios),
  • CVT continuously variable transmissions are automatic gearboxes which do not have a predefined number of gears; on the contrary, the transmission ratio of such transmissions remains positive and varies continuously over the entire period.
  • CVT continuously variable transmissions have a limited opening (limited value between the longest transmission ratio and the shortest transmission ratio)
  • IVT Infinitely variable transmissions IVT (from the English “infinitly variable transmission”) are transmissions ensuring an infinite variation range, which allow you to go from negative transmission ratios (for reverse gear for example) to positive transmission ratios (for forward gear for example) continuously, passing through the zero transmission ratio (which corresponds to neutral, a ratio which no longer allows the driving element to transmit torque to the vehicle).
  • variable transmissions are called variable transmissions in the following application, they are particularly suitable for continuous variation of the transmission ratio, which favors their use in vehicles or for all types of applications.
  • CVT and IVT variable transmissions can in particular be obtained mechanically (for example by using an epicyclic gear train), pneumatically, hydraulically, or electrically.
  • One possibility of designing a mechanical IVT transmission is to associate the use of a CVT type toroidal variator for example with an epicyclic gear train, as used in the IVT transmission marketed in particular by the company Torotrack (Great Britain), And as described in particular in patent applications EP1042624, EP1 155248, EP1846672, EP2882982.
  • CVT and IVT variable transmissions using an epicyclic gear train are respectively denoted CVP for continuously variable planetary gear, and IVP for infinitely variable planetary gear. ).
  • epicyclic trains using conical or frustoconical rollers as satellites have been developed.
  • varying the diameter of the conical or frustoconical rollers is used to continuously vary the transmission ratio.
  • patent applications CN10371 1854 and CN103807394 describe variable transmissions with frustoconical rollers and a crown.
  • the implementation of these conical rollers and the crown requires a complex movement of the crown which is not parallel to the axes of the input and output shafts, which implies complexity of assembly and implementation.
  • such a crown does not have a naturally stable position; it must be held in place by external elements.
  • the aim of the invention is to design a compact and simple continuously variable transmission (in particular for variation of the transmission ratio and for assembly), in order to facilitate its use within a vehicle.
  • the present invention relates to a variable transmission using at least one conical or frustoconical input roller, a conical or frustoconical output roller and a crown cooperating with the conical or frustoconical rollers and moving axially to vary the gear ratio. transmission.
  • the generator of each roller in contact with the crown is parallel to the input and output shafts of the variable transmission.
  • the movement of the ring gear is parallel to the input and output shafts, which allows a simple and compact design of the transmission ratio variation system.
  • the invention further relates to a land vehicle implementing such a variable transmission.
  • the invention relates to a variable transmission, in particular for a vehicle, comprising an input shaft, at least one conical or frustoconical input roller driven by an input roller axis cooperating with said input shaft by means of a first gear, an output shaft, at least one conical or frustoconical output roller driving an output roller axis cooperating with said output shaft by means of a second gear and a crown cooperating by friction with each input roller and each output roller.
  • Said crown cooperates with each input roller and each output roller at the level of a generator parallel to said input shaft and said output shaft, and in that said variable transmission comprises means for moving said crown parallel to said shaft input and said output shaft.
  • each input roller and each output roller are arranged in the axial direction of said ring, such that the smallest diameter of each input roller substantially faces the largest diameter of the roller. output and that the largest diameter of each input roller substantially faces the smallest diameter of the output roller.
  • said means for moving the crown comprises at least one adjustment actuator or at least one fork for axially moving said crown.
  • each input roller and/or each output roller comprises a ramp mechanism for adjusting the contact pressure with said crown.
  • said input shaft is coaxial with said output shaft.
  • said input shaft and/or said output shaft is coaxial with said ring gear.
  • said input shaft and/or said output shaft is outside of said ring gear.
  • the invention relates to a land vehicle, preferably electrically assisted, comprising at least one wheel, a first drive source, optionally an electric machine connected to an electric battery, and a variable transmission according to one of the characteristics previous to transmit a rotation between said first drive source and/or possibly the electric machine and said at least one wheel.
  • said first drive source is a crankset, and the variable transmission is arranged in said crankset.
  • said land vehicle is a two-wheeler or a tricycle, in particular a bicycle.
  • said land vehicle is electrically assisted, comprising a powertrain formed by said electric machine and said variable transmission.
  • Figure 1 illustrates a sectional view of a variable transmission according to a first embodiment of the invention.
  • FIGS. 2A to 2D illustrate different embodiments of a variable transmission according to the invention.
  • FIGS. 3A to 3C illustrate different embodiments of a variable transmission according to the invention.
  • FIGS. 4A to 4D illustrate different embodiments of a variable transmission according to the invention.
  • FIGS. 5A and 5B illustrate different embodiments of a variable transmission according to the invention.
  • the present invention relates to a variable transmission.
  • the present invention relates to a transmission of the CVT continuously variable transmission or IVT infinitely variable transmission type.
  • the transmission comprises:
  • An input shaft capable of being connected to a drive, for example an electric machine or a pedal board,
  • each input roller is driven by an input roller axis (each input roller is mounted on an axis input roller), and each input roller axis cooperates with the input shaft by means of a gear (called input gear),
  • An output shaft capable of directly or indirectly driving a load, for example a wheel of a vehicle,
  • each output roller drives an output roller axis (each output roller is mounted on an output roller axis), and each output roller axis cooperates with the shaft output by means of a gear (called output gear), and
  • a crown which cooperates by friction with each entry roller and each exit roller, the crown surrounding the entry and exit rollers (we speak of crown, because it is the interior part of the crown which cooperates with each roller input and each output roller).
  • a transmission is made between the input shaft and the output shaft.
  • the movement is transmitted successively from the input shaft, to the input roller axis and therefore to the input roller, then to the crown, then to the output roller and therefore to the output roller axis , and finally to the output shaft.
  • This transmission therefore uses two gears and two friction cooperations.
  • This transmission is made variable by moving the crown along the generators of the input and output rollers.
  • the conical or frustoconical shape of the entry and exit rollers makes it possible to vary the distance between the axis of the entry rollers and the point of contact of the entry roller with the crown, as well as between the axis of the output rollers and the point of contact of the output roller with the crown and consequently to vary the transmission ratio between each input roller and the crown, and between the crown and each output roller.
  • the crown cooperates with each input roller and each output roller at the level of a generator of each input roller and each output roller, this generator being parallel to the input and output shafts variable transmission.
  • the contact force between the ring gear and each roller is perpendicular to the input shaft and the output shaft.
  • the axis of each input roller and the axis of each output roller is inclined relative to a parallel to the input and output shafts of the variable transmission.
  • the entry and exit rollers are arranged in such a way that their external generators, in contact with the crown, are parallel to each other and are parallel to the axis of rotation of the crown. This allows the crown to be naturally maintained automatically in its axial position.
  • the crown moves axially parallel to said input and output shafts.
  • the variable transmission includes a means of moving the crown.
  • This axial displacement movement is a translation, which allows the variation of the transmission ratio.
  • the design of the variable transmission is simplified: the movement of the ring gear is not in a different direction than that of the input shaft and the output shaft.
  • the variable transmission is compact.
  • the number of input rollers can be different or equal to the number of output rollers. Additionally or alternatively, the sum of the number of input rollers and the number of output rollers can be between 2 and 8, or even more if the dimensions of the transmission allow it. A plurality of input and/or output rollers allows for better distribution of forces within the transmission.
  • variable transmission when the variable transmission comprises several input rollers, these input rollers can be distributed regularly or not around the axis of the crown (that is to say the axis of rotation and axial movement of the crown). Additionally or alternatively, when the variable transmission has several output rollers, these output rollers can be distributed regularly or not around the axis of the crown. Additionally or alternatively, when the variable transmission comprises several input rollers and several output rollers, these input and output rollers can be distributed alternately (in other words an input roller is located between two output rollers and vice versa) or not around the axis of the crown.
  • the entry and exit rollers can be arranged in an axial direction of the crown such that the smallest diameter of each entry roller faces the largest diameter of each output roller, and such that the largest diameter of each input roller faces the smallest diameter of each output roller.
  • the input and output rollers are arranged head to tail, or otherwise expressed in reverse.
  • the means for moving the crown may comprise at least one adjustment actuator or at least one fork for the axial movement of the crown.
  • the adjustment actuator can also be called an adjustment roller, which can be a roller driving the crown in axial movement, the roller being slidably mounted on an axis parallel to the input shaft and the output shaft.
  • a fork may be such as that used within a gearbox.
  • variable transmission may comprise control means capable of controlling the position of the adjustment actuator or the fork.
  • control means may in particular be electric, pneumatic, hydraulic or mechanical.
  • each input roller and/or each output roller may comprise a ramp mechanism to adjust the contact pressure between the roller and the crown.
  • the contact pressure can advantageously be adjusted according to the torque to be transmitted.
  • This device allows, under the effect of the transmitted torque, to induce a slight movement of the input roller or the output roller along its axis, thus causing a jamming effect in the crown.
  • This jamming effect results in increasing the contact pressure between the crown and the input roller or the output roller.
  • the input shaft can be coaxial with the output shaft.
  • This coaxiality allows in particular a simplification of the variable transmission, and if necessary allows installation within a crankset.
  • the output shaft can be pivotally connected to the input shaft.
  • the input and output shafts may not be coaxial (but are parallel). This implementation avoids having to manage concentric guidance, and can make it possible, if necessary, to implement the output tray differently.
  • the input shaft can be coaxial with the crown, possibly allowing installation within a crankset.
  • the input shaft may not be coaxial with the ring gear (but they are parallel).
  • This variant makes it possible to limit the ground clearance of the transmission.
  • the input shaft when the input shaft is not coaxial with the ring gear, it can be inside the ring gear (in other words, the input shaft passes through the ring gear), thus minimizing the radial dimensions of the variable transmission, and if necessary allows installation within a crankset.
  • the input shaft when the input shaft is not coaxial with the ring gear, it may be outside the ring gear. In other words, the input shaft does not pass through the ring gear.
  • This implementation makes it possible to avoid having to manage concentric guides, to limit the ground clearance of the transmission, and can make it possible, if necessary, to implement the output plate differently.
  • the output shaft can be coaxial with the crown, allowing installation within a crankset if necessary.
  • the output shaft can not be coaxial with the crown (but they are parallel). This variant makes it possible to limit the ground clearance of the transmission.
  • the output shaft when the output shaft is not coaxial with the ring gear, it can be inside the ring gear (in other words, the output shaft passes through the ring gear), thus minimizing the bulk radial of the variable transmission and allowing, if necessary, installation within a crankset.
  • the output shaft when the output shaft is not coaxial with the ring gear, it may be outside the ring gear. In other words, the output shaft does not pass through the ring gear.
  • This implementation makes it possible to avoid having to manage concentric guides, to limit the ground clearance of the transmission, and can make it possible, if necessary, to implement the output plate differently.
  • the input and output shafts and the crown can be coaxial.
  • the input and output shafts are arranged in the center of the crown. This configuration of the invention allows a compact diameter of the variable transmission.
  • the two gears respectively input gear and output gear
  • the gears can be external gears or internal gears (i.e. with external or internal teeth), preferably external gears to limit the radial size.
  • each gear can be located on the side of each input or output roller having the largest diameter. This configuration may be preferred if a low multiplication ratio is used between the input shaft and the input roller. Alternatively, each gear can be located on the side of each input or output roller having the smallest diameter. This configuration may be preferred if a high multiplication ratio is used between the input shaft and the input roller.
  • a high multiplication ratio can be provided between the input shaft and the input roller (at the level of the gear between these two elements) in order to increase the speed of the roller entry. This reduces the torque to be transmitted between the input roller and the crown.
  • variable transmission can be mounted in a casing (for example, in the context of a bicycle: at the level of the crankset, or in a casing of a powertrain comprising an electric machine and the variable transmission) .
  • the input and output shafts as well as the axes of the input and output rollers can be in pivot connection relative to the casing, and the crown can be in pivot-sliding movement relative to the casing.
  • each input roller can be identical (shape and dimensions) to each output roller, which facilitates assembly as well as manufacturing (only one type of conical or frustoconical roller is then manufactured).
  • the different connections (pivot, pivot-sliding, translation) within the variable transmission can be made by any means, in particular by ball bearings, ball slides, roller bearings, bearings, etc.
  • Figure 1 illustrates, schematically and in a non-limiting manner, a variable transmission
  • Figure 1 is a view in the axial direction (of the section type whose cutting plane passes through the input and output axes) of the variable transmission.
  • the variable transmission is arranged within a casing 16.
  • the variable transmission 1 comprises an input shaft 2.
  • the input shaft 2 is a shaft of a crankset 17.
  • the input shaft 2 can be driven by other mechanisms such as an electric machine (not shown).
  • the input shaft 2 drives a toothed wheel 3.
  • the toothed wheel 3 drives a toothed wheel 4 which is fixed on an input roller axis 5.
  • the axis of input roller 5 is in pivot connection with respect to the casing 16.
  • the axis of the input roller 5 drives an input roller 6 which is frustoconical.
  • the toothed wheel 4 is on the side of the largest diameter of the input roller 6.
  • the input roller 6 has a generator 18 which is parallel to the input shaft 2.
  • a ramp mechanism 7 is provided on the input roller 6.
  • the generator 18 of the input roller 6 cooperates by friction with the interior surface of a crown 8.
  • the crown 8 is moved axially (double arrow) by an actuator adjustment 9 which is sliding on an axis 20, to vary the transmission ratio of the variable transmission.
  • the axis 20 is parallel to the input shaft 2 and is fixed in the casing 16.
  • the crown 8 also cooperates with a generator 19 of a frustoconical output roller 10.
  • the output roller 10 may be identical in terms of dimensions and shape to the input roller 6.
  • the output roller 10 is arranged head to tail with respect to the input roller 6 (in the figure, the largest diameter of the input roller 6 is on the same side of the casing 16 as the smallest diameter of the output roller 10, while on the opposite side are arranged the largest diameter of the output roller 10 and the smallest diameter of the roller input 6).
  • the output roller 10 drives an output roller shaft 11.
  • the output roller axis 11 is in pivot connection within the casing 16.
  • the output roller axis 11 comprises a toothed wheel 12 which cooperates with a toothed wheel 13.
  • the toothed wheel 12 is on the larger side of the output roller 10.
  • the gear 13 is fixed on the output shaft 14 of the transmission.
  • the output shaft 14 is in pivot connection with respect to the casing 16 and in pivot connection with respect to the input shaft 2.
  • the generator 19 of the output roller 10 is parallel to the input shaft 2 and to the output shaft 14 of the transmission.
  • the output shaft 14 of the transmission comprises a toothed wheel 15 for indirectly driving (for example by means of a belt or a chain) a wheel of a vehicle.
  • the input shaft 2, the output shaft 14 and the crown 8 are coaxial.
  • the output shaft 14 can be driven by other mechanisms such as an electric machine (not shown)
  • FIGS 2 to 5 illustrate, schematically and in a non-limiting manner, different embodiments of the invention. These figures are partial sections (not all components are shown) according to section AA of Figure 1. In these figures, the entry and exit rollers are not circular, because they are in the section plane AA which is not perpendicular to their respective axes.
  • FIGS 2A to 2D illustrate four configurations of the input and output rollers according to alternative embodiments of the invention.
  • the crown 8 the input 6 and output rollers 10 and their axes 5 and 11 are represented.
  • variable transmission comprises an input roller 6 and an output roller 10.
  • the input roller 6 is diametrically opposite the output roller 10 within the crown 8.
  • variable transmission comprises an input roller 6 and an output roller 10.
  • the output roller 10 is offset relative to the diameter which passes through the input roller 6.
  • variable transmission comprises two input rollers 6 and two output rollers 10.
  • each input roller 6 is diametrically opposed to an output roller 10.
  • variable transmission comprises two input rollers 6 and two output rollers 10.
  • the input rollers 6 are diametrically opposed to each other and the output rollers 10 are diametrically opposed to each other. them.
  • Figures 3A to 3C illustrate three configurations of the adjustment actuator.
  • the crown 8 the input rollers 6 and output rollers 10, their axes 5 and 11 and the adjustment rollers 9 are represented.
  • the variants of Figures 3A to 3C are illustrated with an input roller 6 and an output roller 10, in accordance with the variant of Figure 2A.
  • the variants of Figures 3A to 3C can be combined with the variant embodiments of Figures 2A to 2D.
  • the transmission comprises an adjustment actuator 9 which is arranged on the exterior part of the crown 8 facing the input roller 6.
  • the transmission comprises an adjustment actuator 9 which is arranged on the exterior part of the crown 8 in a position offset relative to the input roller 6 and the output roller 10.
  • the transmission comprises three adjustment actuators 9 which are arranged on the exterior part of the crown.
  • One of the adjustment actuators 9 is arranged opposite the input roller 6.
  • the two other actuators are in positions offset relative to the input roller 6 and the output roller 10.
  • the position and number of pebbles is not limited to the variants shown in Figure 3.
  • Figures 4A to 4D, 5A and 5B illustrate six configurations of the input and output shafts of the variable transmission relative to the ring gear.
  • the crown 8 the input 6 and output rollers 10, their axes 5 and 11, the input shaft 2, and the toothed wheels 3, 4, 12 and 13 are represented.
  • the variants of Figures 4A to 4D, 5A and 5B are illustrated with an input roller 6 and an output roller 10, in accordance with the variant of Figure 2A.
  • the alternative embodiments of Figures 2A to 2D and 3A to 3C can be combined with the alternative embodiments of Figures 4A to 4D, 5A and 5B.
  • the input shaft 2, the output shaft (not shown but linked to the toothed wheel 13) and the crown 8 are coaxial.
  • the input 2 and output shafts and their toothed wheels 3 and 13 are in the center of the crown 8.
  • the input shaft 2 and the output shaft are coaxial, inside the crown but without being coaxial with the crown 8 .
  • the present invention also relates to a land vehicle, preferably electrically assisted.
  • the land vehicle comprises at least one wheel, and can be of any type in particular a motor vehicle, a two-wheeler, a bicycle, a tandem, a scooter, a tricycle, a cargo bike, a scooter, a trailer, a trolley transportation, etc.
  • the vehicle is said to be electrically assisted, because the vehicle comprises a first drive source ensuring traction of the vehicle, in particular by driving at least one wheel of the vehicle, as well as an electric machine providing assistance in training (the electric machine is considered as a second source of training).
  • the primary drive source can be of any type, an internal combustion engine, a crankset, a crank, a handle, a hydraulic system, a pneumatic system, etc.
  • the invention relates to a two-wheeler, a bicycle, a cargo bike, a tricycle, a trailer, such as a bicycle trailer.
  • the invention is particularly suitable for this type of vehicle.
  • the invention relates to an electrically assisted bicycle, a cargo bike, or a bicycle pulling a trailer.
  • the invention integrates well with this type of vehicle and allows optimized assistance at the level of the vehicle's pedals.
  • the first drive source can be a pedal operated by a user (cyclist).
  • the electric machine can be placed in the bottom bracket hub, making it easier to integrate.
  • the electric machine can be placed on the driven wheel or on a non-driven wheel, which makes it possible to limit the space required at the pedal board.
  • the transmission can be installed at the level of the crankset or at the level of the wheel or within a powertrain.
  • the land vehicle includes:
  • At least one wheel is
  • a first source of training and A variable transmission according to any of the variants or combinations of variants described above, for transmitting torque between the first drive source and the at least one wheel.
  • the electrically assisted land vehicle includes:
  • At least one wheel is
  • An electric machine connected by an electric battery (for power supply or even for energy recovery), and
  • a variable transmission according to any of the variants or combinations of variants described above, for transmitting torque between the first drive source and/or the electric machine and the at least one wheel.
  • the transmission according to the invention makes it possible to have a variable transmission/multiplication ratio for one drive source and a fixed transmission/multiplication ratio for the other drive source.
  • the variable transmission provides the possibility of controlling and maintaining a constant pedaling frequency of the cyclist whatever the profile of the road or path taken by the bicycle.
  • the use of the transmission system is simplified.
  • the land vehicle may also include a controller which controls the variable transmission and/or the electric machine.
  • variable transmission can be mounted in the hub of the driven wheel.
  • variable transmission casing can constitute the hub of the wheel (and in the case of a bicycle, this hub can carry the spokes of the wheel).
  • variable transmission can be mounted in the first drive source.
  • the variable transmission can be mounted in the crankset of the land vehicle.
  • the input shaft of the variable transmission can be the axis of the crankset, for example in accordance with the implementation of Figure 1.
  • the variable transmission and the electric machine can for example be mounted in the same crankcase thus forming a powertrain.
  • the input shaft of the variable transmission can be the shaft of the electric machine.
  • the variable transmission and the electric machine can be mounted in different casings.
  • an electric machine can be associated with the output shaft. This configuration makes it possible to limit the dimensioning of the variable transmission by reserving this variable transmission to the muscular power of the cyclist.
  • the invention is not limited only to the embodiments of the variable transmission and the vehicle described above by way of example, on the contrary it embraces all the alternative embodiments.

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Abstract

La présente invention concerne une transmission variable (1) mettant en œuvre au moins un galet conique ou tronconique d'entrée (6), un galet conique ou tronconique de sortie (10) et une couronne (8) coopérant avec les galets coniques ou tronconiques et se déplaçant axialement pour varier le rapport de transmission. Pour l'invention, la génératrice (18, 19) de chaque galet (6, 10) en contact avec la couronne (8) est parallèle aux arbres d'entrée (2) et de sortie (14) de la transmission variable (1).

Description

TRANSMISSION VARIABLE AVEC GALETS CONIQUES OU TRONCONIQUES ET UNE COURONNE
Domaine technique
La présente invention concerne le domaine des transmissions variables, notamment pour véhicule. En particulier, la présente invention concerne une transmission variable pour véhicule terrestre à assistance électrique.
Depuis quelques années, les véhicules à assistance électrique sont de plus en plus utilisés, tant pour les véhicules automobiles, que pour les véhicules associés aux mobilités dites douces telles que les deux-roues, les bicyclettes, les tandems, les triporteurs, les tricycles, les vélo cargos, les trottinettes, etc., ainsi que pour le transport de marchandise (par exemple les chariots motorisés ou les remorques à assistance électrique). Cette assistance électrique joue un rôle important dans la diminution des émissions polluantes et sonores, dans la facilité d’utilisation de ces véhicules, tout en assurant une réduction de l’impact environnemental des utilisateurs.
Par exemple, les véhicules deux-roues, telles que les bicyclettes, les scooters, etc., peuvent être équipés d’au moins une machine électrique qui délivre un couple supplémentaire d’assistance pour l’entraînement du véhicule. Dans le cadre des bicyclettes, la machine électrique peut être associée au pédalier, ou directement associée à la roue entraînée de manière à assister le cycliste dans ces déplacements.
Pour ces véhicules à assistance électrique, le choix d’une transmission adaptée est un point important. En effet, une transmission inadaptée peut générer des difficultés d’utilisation du véhicule. En particulier pour les bicyclettes, dans la grande majorité des cas, le système de changement de rapport de transmission est classique avec l’utilisation d’un système à dérailleur. La maîtrise de ce système n’est pas simple et n’est pas intuitive. L’arrivée des vélos à assistance électrique VAE a permis à un grand nombre d’accéder à ce mode de transport. Malheureusement, la transmission reste la plupart du temps très mal utilisée, et la machine électrique compense cela, avec comme résultat l’utilisation de la transmission dans des conditions anormales (rapport long en permanence), ce qui provoque des usures prématurées et des casses de ces transmissions. De plus, les cyclistes préfèrent que leur fréquence de pédalage reste constante, quelles que soient les conditions, ce que ne permettent pas les transmissions à rapports discrets. De plus, les transmissions variables peuvent avoir des applications dans d’autres domaines tels que la production d’énergie, l’industrie, etc.
Technique antérieure
Il existe différents types de transmission pour les véhicules, notamment :
Les boîtes de vitesses, formées généralement d’un ensemble d’engrenages et utilisées habituellement pour les véhicules automobiles, elles présentent l’inconvénient principal de ne pas permettre une variation continue des rapports de réduction (rapports de réduction fixes et discrets),
Les transmissions à variation continue CVT (de l’anglais « continuously variable transmission ») sont des boîtes de vitesses automatiques qui ne comportent pas un nombre prédéfini de rapports, au contraire, le rapport de transmission de telles transmissions reste positif et varie continûment sur toute une plage de fonctionnement à l’intérieur d’une plage définie, les transmissions à variation continue CVT ont une ouverture limitée (valeur limitée entre le rapport de transmission le plus long et le rapport de transmission le plus court),
Les transmissions infiniment variables IVT (de l’anglais « infinitly variable transmission ») sont des transmissions assurant une plage de variation infinie, qui permettent de passer des rapports de transmission négatifs (pour une marche arrière par exemple) à des rapports de transmission positifs (pour une marche avant par exemple) de façon continue, en passant par le rapport de transmission nul (qui correspond au point mort, rapport qui ne permet plus à l’élément moteur de transmettre de couple au véhicule).
Ces deux derniers types de transmission sont appelés transmissions variables dans la suite de la demande, elles sont particulièrement adaptées pour une variation continue du rapport de transmission, ce qui favorise leur utilisation au sein des véhicules ou pour tous types d’applications.
Ces transmissions variables CVT et IVT peuvent notamment être obtenues mécaniquement (par exemple en mettant en oeuvre un train épicycloïdal), pneumatiquement, hydrauliquement, ou électriquement.
Une possibilité de concevoir une transmission IVT mécanique est d’associer l’utilisation d’une CVT type variateur toroïdal par exemple à un train épicycloïdal, tel que mis en oeuvre dans la transmission IVT commercialisée notamment par la société Torotrack (Grande-Bretagne), et telle que décrite notamment dans les demandes de brevet EP1042624, EP1 155248, EP1846672, EP2882982.
Les transmissions variables CVT et IVT mettant en oeuvre un train épicycloïdal sont notées respectivement CVP pour train planétaire continûment variable (de l’anglais « continuously variable planetary »), et IVP pour train planétaire infiniment variable (de l’anglais « infinitly variable planetary »). Parmi les transmissions variables mécaniques, des trains épicycloïdaux utilisant des galets coniques ou tronconiques en tant que satellites ont été développés. Pour cette technologie, la variation du diamètre des galets coniques ou tronconiques est utilisée pour faire varier continûment le rapport de transmission.
La demande de brevet dont le numéro de dépôt est FR21/11 .388 concerne une transmission variable comprenant un train épicycloïdal avec des satellites sous la forme de galets coniques ou tronconiques, ainsi que deux planétaires intérieurs et un porte-satellite. Toutefois, l’utilisation d’un train épicycloïdal rend la conception plus complexe.
De plus, les demandes de brevet CN10371 1854 et CN103807394 décrivent des transmissions variables avec des galets tronconiques et une couronne. L’implémentation de ces galets coniques et de la couronne nécessite un mouvement complexe de la couronne qui n’est pas parallèle aux axes des arbres d’entrée et de sortie, ce qui implique une complexité d’assemblage et de mise en oeuvre. De plus, une telle couronne n’a pas une position naturellement stable ; elle doit être maintenue en place par des éléments extérieurs.
Résumé de l’invention
L’invention a pour but de concevoir une transmission continûment variable compacte et simple (notamment pour la variation du rapport de transmission et pour l’assemblage), afin de faciliter son utilisation au sein d’un véhicule. Pour cela, la présente invention concerne une transmission variable mettant en oeuvre au moins un galet conique ou tronconique d’entrée, un galet conique ou tronconique de sortie et une couronne coopérant avec les galets coniques ou tronconiques et se déplaçant axialement pour varier le rapport de transmission. Pour l’invention, la génératrice de chaque galet en contact avec la couronne est parallèle aux arbres d’entrée et de sortie de la transmission variable. Ainsi, le déplacement de la couronne est parallèle aux arbres d’entrée et de sortie, ce qui permet une conception simple et compacte du système de variation du rapport de transmission.
L’invention concerne en outre un véhicule terrestre mettant en oeuvre une telle transmission variable. L’invention concerne une transmission variable, notamment pour véhicule, comprenant un arbre d’entrée, au moins un galet d’entrée conique ou tronconique entraîné par un axe de galet d’entrée coopérant avec ledit arbre d’entrée au moyen d’un premier engrenage, un arbre de sortie, au moins un galet de sortie conique ou tronconique entraînant un axe de galet de sortie coopérant avec ledit arbre de sortie au moyen d’un deuxième engrenage et une couronne coopérant par friction avec chaque galet d’entrée et chaque galet de sortie. Ladite couronne coopère avec chaque galet d’entrée et chaque galet de sortie au niveau d’une génératrice parallèle audit arbre d’entrée et audit arbre de sortie, et en ce que ladite transmission variable comprend un moyen de déplacement de ladite couronne parallèlement audit arbre d’entrée et audit arbre de sortie.
Selon un mode de réalisation, chaque galet d’entrée et chaque galet de sortie sont agencés dans la direction axiale de ladite couronne, de telle sorte que le plus petit diamètre de chaque galet d’entrée fait sensiblement face au plus grand diamètre du galet de sortie et que le plus grand diamètre de chaque galet d’entrée fait sensiblement face au plus petit diamètre du galet de sortie.
Conformément à une mise en oeuvre, ledit moyen de déplacement de la couronne comprend au moins un actionneur de réglage ou au moins une fourchette pour déplacer axialement ladite couronne.
Selon un aspect, chaque galet d’entrée et/ou chaque galet de sortie comprend un mécanisme à rampe pour ajuster la pression de contact avec ladite couronne.
Selon une option de réalisation, ledit arbre d’entrée est coaxial audit arbre de sortie.
Selon une configuration, ledit arbre d’entrée et/ou ledit arbre de sortie est coaxial avec ladite couronne.
Conformément à un mode de réalisation, ledit arbre d’entrée et/ou ledit arbre de sortie est à l’extérieur de ladite couronne.
En outre, l’invention concerne un véhicule terrestre, de préférence à assistance électrique, comprenant au moins une roue, une première source d’entraînement, éventuellement une machine électrique connectée à une batterie électrique, et une transmission variable selon l’une des caractéristiques précédentes pour transmettre une rotation entre ladite première source d’entraînement et/ou éventuellement la machine électrique et ladite au moins une roue.
Selon une mise en oeuvre, ladite première source d’entraînement est un pédalier, et la transmission variable est agencée dans ledit pédalier. Avantageusement, ledit véhicule terrestre est un deux-roues ou un tricycle, notamment une bicyclette.
Selon un aspect, ledit véhicule terrestre est à assistance électrique, comprenant un groupe motopropulseur formé par ladite machine électrique et ladite transmission variable.
D'autres caractéristiques et avantages du système selon l'invention, apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'exemples non limitatifs de réalisations, en se référant aux figures annexées et décrites ci-après.
Liste des figures
La figure 1 illustre une vue en coupe d’une transmission variable selon un premier mode de réalisation de l’invention.
Les figures 2A à 2D illustrent différentes variantes de réalisation d’une transmission variable selon l’invention.
Les figures 3A à 3C illustrent différentes variantes de réalisation d’une transmission variable selon l’invention.
Les figures 4A à 4D illustrent différentes variantes de réalisation d’une transmission variable selon l’invention.
Les figures 5A et 5B illustrent différentes variantes de réalisation d’une transmission variable selon l’invention.
Description des modes de réalisation
La présente invention concerne une transmission variable. En d’autres termes, la présente invention concerne une transmission du type transmission à variation continue CVT ou transmission infiniment variable IVT.
Selon l’invention, la transmission comporte :
Un arbre d’entrée, apte à être connecté à un entraînement par exemple une machine électrique ou un pédalier,
- Au moins un galet d’entrée conique ou tronconique, chaque galet d’entrée est entraîné par un axe de galet d’entrée (chaque galet d’entrée est monté sur un axe de galet d’entrée), et chaque axe de galet d’entrée coopère avec l’arbre d’entrée au moyen d’un engrenage (appelé engrenage d’entrée),
Un arbre de sortie, apte à entraîner directement ou indirectement une charge, par exemple une roue d’un véhicule,
- Au moins un galet de sortie conique ou tronconique, chaque galet de sortie entraîne un axe de galet de sortie (chaque galet de sortie est monté sur un axe de galet de sortie), et chaque axe de galet de sortie coopère avec l’arbre de sortie au moyen d’un engrenage (appelé engrenage de sortie), et
Une couronne qui coopère par friction avec chaque galet d’entrée et chaque galet de sortie, la couronne entourant les galets d’entrée et de sortie (on parle de couronne, car c’est la partie intérieure de la couronne qui coopère avec chaque galet d’entrée et chaque galet de sortie).
Grâce à cette configuration, une transmission est réalisée entre l’arbre d’entrée et l’arbre de sortie. Le mouvement est transmis successivement de l’arbre d’entrée, à l’axe de galet d’entrée et donc au galet d’entrée, puis à la couronne, puis au galet de sortie et donc à l’axe de galet de sortie, et finalement à l’arbre de sortie. Cette transmission met donc en oeuvre deux engrenages et deux coopérations par friction. Cette transmission est rendue variable par déplacement de la couronne le long des génératrices des galets d’entrée et de sortie. En effet, la forme conique ou tronconique des galets d’entrée et de sortie permet de faire varier la distance entre l’axe des galets d’entrée et le point de contact du galet d’entrée avec la couronne, ainsi qu’entre l’axe des galets de sortie et le point de contact du galet de sortie avec la couronne et par conséquent de faire varier le rapport de transmission entre chaque galet d’entrée et la couronne, et entre la couronne et chaque galet de sortie.
Selon l’invention, la couronne coopère avec chaque galet d’entrée et chaque galet de sortie au niveau d’une génératrice de chaque galet d’entrée et de chaque galet de sortie, cette génératrice étant parallèle aux arbres d’entrée et de sortie de la transmission variable. En d’autres termes, la force de contact entre la couronne et chaque galet est perpendiculaire à l’arbre d’entrée et à l’arbre de sortie. Pour cela, l’axe de chaque galet d’entrée et l’axe de chaque galet de sortie est incliné par rapport à une parallèle aux arbres d’entrée et de sortie de la transmission variable. Ainsi, les galets d’entrée et de sortie sont agencés de telle sorte que leurs génératrices externes, en contact avec la couronne, sont parallèles entre elles et sont parallèles à l’axe de rotation de la couronne. Cela permet d’avoir un maintien automatique naturel de la couronne dans sa position axiale.
De plus, la couronne se déplace axialement parallèlement auxdits arbres d’entrée et de sortie. Pour ce déplacement, la transmission variable comprend un moyen de déplacement de la couronne. Ce mouvement de déplacement axial est une translation, qui permet la variation du rapport de transmission. Ainsi, la conception de la transmission variable est simplifiée : le déplacement de la couronne n’est pas dans une direction différente à celle de l’arbre d’entrée et l’arbre de sortie. De plus, en raison de ce parallélisme, la transmission variable est compacte.
De manière avantageuse, le nombre de galet d’entrée peut être différent ou égal au nombre de galet de sortie. Additionnellement ou alternativement, la somme du nombre de galet d’entrée et du nombre de galet de sortie peut être compris entre 2 et 8, voire plus si les dimensions de la transmission le permettent. Une pluralité de galets d’entrée et/ou de sortie permet une meilleure répartition des efforts au sein de la transmission.
Avantageusement, lorsque la transmission variable comporte plusieurs galets d’entrée, ces galets d’entrée peuvent être répartis régulièrement ou non autour de l’axe de la couronne (c’est-à-dire l’axe de rotation et de déplacement axial de la couronne). Additionnellement ou alternativement, lorsque la transmission variable comporte plusieurs galets de sortie, ces galets de sortie peuvent être répartis régulièrement ou non autour de l’axe de la couronne. Additionnellement ou alternativement, lorsque la transmission variable comporte plusieurs galets d’entrée et plusieurs galets de sortie, ces galets d’entrée et de sortie peuvent être répartis alternativement (en d’autres termes un galet d’entrée est situé entre deux galets de sorties et réciproquement) ou non autour de l’axe de la couronne.
Selon un mode de réalisation de l’invention, les galets d’entrée et de sortie peuvent être agencés dans une direction axiale de la couronne de telle sorte que le plus petit diamètre de chaque galet d’entrée fait face au plus grand diamètre de chaque galet de sortie, et de telle sorte que le plus grand diamètre de chaque galet d’entrée fait face au plus petit diamètre de chaque galet de sortie. En d’autres termes, les galets d’entrée et de sortie sont agencés tête bêche, ou exprimé autrement en sens inverse. Ainsi, lorsque la couronne est en contact avec le plus grand diamètre du galet d’entrée, la couronne est en contact avec le plus petit diamètre du galet de sortie et inversement. Cette construction permet une variation du rapport de transmission, tout en conservant une compacité de la transmission variable.
Conformément à une mise en oeuvre de l’invention, le moyen de déplacement de la couronne peut comprendre au moins un actionneur de réglage ou au moins une fourchette pour le déplacement axial de la couronne. L’actionneur de réglage peut être également appelé galet de réglage, qui peut être un galet entraînant la couronne en déplacement axial, le galet étant monté en coulissement sur un axe parallèle à l’arbre d’entrée et à l’arbre de sortie. Une fourchette peut être telle que celle utilisée au sein d’une boîte de vitesses. Ces systèmes de déplacement de la couronne sont simples et compacts. Avantageusement, la transmission variable peut comprendre une pluralité d’actionneurs de réglage agencés autour de la couronne pour faciliter le déplacement de la couronne.
De manière avantageuse, la transmission variable peut comprendre des moyens de commande, apte à commander la position de l’actionneur de réglage ou de la fourchette. Ces moyens de commande peuvent notamment être électriques, pneumatiques, hydrauliques ou mécaniques.
Selon un aspect de l’invention, chaque galet d’entrée et/ou chaque galet de sortie peut comprendre un mécanisme à rampe pour ajuster la pression de contact entre le galet et la couronne. La pression de contact peut avantageusement être ajustée en fonction du couple à transmettre. Ce dispositif permet sous l’effet du couple transmis, d’induire un léger déplacement du galet d’entrée ou du galet de sortie selon son axe, provoquant ainsi un effet de coincement dans la couronne. Cet effet de coincement a pour résultat d’augmenter la pression de contact entre la couronne et le galet d’entrée ou le galet de sortie. On obtient ainsi une modulation de la pression de contact en fonction du couple transmis.
Conformément à une option de réalisation, l’arbre d’entrée peut être coaxial à l’arbre de sortie. Cette coaxialité permet notamment une simplification de la transmission variable, et permet le cas échant l’installation au sein d’un pédalier. Pour cette option de réalisation, l’arbre de sortie peut être en liaison pivot par rapport à l’arbre d’entrée. Alternativement, les arbres d’entrée et de sortie peuvent ne pas être coaxiaux (mais sont parallèles). Cette mise en oeuvre permet d’éviter d’avoir à gérer des guidages concentriques, et peut permettre, le cas échéant, d’implémenter différemment le plateau de sortie.
Selon un aspect, l’arbre d’entrée peut être coaxial à la couronne, permettant le cas échéant l’installation au sein d’un pédalier. En variante, l’arbre d’entrée peut ne pas être coaxial à la couronne (mais ils sont parallèles). Cette variante permet de limiter la garde au sol de la transmission. De plus, lorsque l’arbre d’entrée n’est pas coaxial à la couronne, il peut être à l’intérieur de la couronne (en d’autres termes, l’arbre d’entrée traverse la couronne), minimisant ainsi l’encombrement radial de la transmission variable, et permet le cas échéant l’installation au sein d’un pédalier. Alternativement, lorsque l’arbre d’entrée n’est pas coaxial à la couronne, il peut être à l’extérieur de la couronne. En d’autres termes, l’arbre d’entrée ne traverse pas la couronne. Cette mise en oeuvre permet d’éviter d’avoir à gérer des guidages concentriques, de limiter la garde au sol de la transmission, et peut permettre, le cas échéant, d’implémenter différemment le plateau de sortie.
Alternativement ou cumulativement, l’arbre de sortie peut être coaxial à la couronne, permettant le cas échéant l’installation au sein d’un pédalier. En variante l’arbre de sortie peut ne pas être coaxial à la couronne (mais ils sont parallèles). Cette variante permet de limiter la garde au sol de la transmission. De plus, lorsque l’arbre de sortie n’est pas coaxial à la couronne, il peut être à l’intérieur de la couronne (en d’autres termes, l’arbre de sortie traverse la couronne), minimisant ainsi l’encombrement radial de la transmission variable et permettant le cas échéant l’installation au sein d’un pédalier. Alternativement, lorsque l’arbre de sortie n’est pas coaxial à la couronne, il peut être à l’extérieur de la couronne. En d’autres termes, l’arbre de sortie ne traverse pas la couronne. Cette mise en oeuvre permet d’éviter d’avoir à gérer des guidages concentriques, de limiter la garde au sol de la transmission, et peut permettre, le cas échéant, d’implémenter différemment le plateau de sortie.
Ainsi, selon une configuration de l’invention, les arbres d’entrée, de sortie et la couronne peuvent être coaxiaux. Ainsi, les arbres d’entrée et de sortie sont agencés au centre de la couronne. Cette configuration de l’invention permet un diamètre compact de la transmission variable.
Selon une caractéristique, les deux engrenages, respectivement engrenage d’entrée et engrenage de sortie, peuvent être des engrenages coniques, afin de faciliter leur entraînement étant donné l’inclinaison de l’axe des galets d’entrée et de sortie par rapport aux arbres d’entrée et de sortie. En outre, les engrenages peuvent être des engrenages externes ou des engrenages internes (c’est-à-dire avec dentures externes ou internes), de préférence des engrenages externes pour limiter l’encombrement radial.
Selon un mode de réalisation, chaque engrenage peut être situé du côté de chaque galet d’entrée ou de sortie ayant le plus grand diamètre. Cette configuration peut être préférée si un faible rapport de multiplication est utilisé entre l’arbre d’entrée et le galet d’entrée. Alternativement, chaque engrenage peut être situé du côté de chaque galet d’entrée ou de sortie ayant le plus petit diamètre. Cette configuration peut être préférée si un fort rapport de multiplication est utilisé entre l’arbre d’entrée et le galet d’entrée.
Conformément à une mise en oeuvre, un rapport de multiplication élevé peut être prévu entre l’arbre d’entrée et le galet d’entrée (au niveau de l’engrenage entre ces deux éléments) dans le but d’augmenter le régime du galet d’entrée. Cela permet de diminuer le couple à transmettre entre le galet d’entrée et la couronne.
Selon un exemple de réalisation, la transmission variable peut être montée dans un carter (par exemple, dans le cadre d’une bicyclette : au niveau du pédalier, ou dans un carter d’un groupe motopropulseur comprenant une machine électrique et la transmission variable). Dans ce cas, les arbres d’entrée et de sortie ainsi que les axes des galets d’entrée et de sortie peuvent être en liaison pivot par rapport au carter, et la couronne peut être en mouvement pivot-glissant par rapport au carter.
Selon un mode de réalisation, chaque galet d’entrée peut être identique (forme et dimensions) à chaque galet de sortie, ce qui favorise le montage ainsi que la fabrication (un seul type de galet conique ou tronconique est alors fabriqué).
Les différentes liaisons (pivot, pivot-glissant, translation) au sein de la transmission variable peuvent être réalisées par tout moyen, notamment par des roulements à billes, glissières à billes, roulements à rouleaux, paliers, etc.
La figure 1 illustre, schématiquement et de manière non limitative, une transmission variable
1 selon un mode de réalisation de l’invention. La figure 1 est une vue selon la direction axiale (du type section dont le plan de coupe passe par les axes d’entrée et de sortie) de la transmission variable. La transmission variable est agencée au sein d’un carter 16. La transmission variable 1 comprend un arbre d’entrée 2. Pour le mode de réalisation illustré, l’arbre d’entrée 2 est un arbre d’un pédalier 17. Toutefois, l’arbre d’entrée 2 peut être entraîné par d’autres mécanismes tels qu’une machine électrique (non représentée). L’arbre d’entrée
2 est en liaison pivot par rapport au carter 16. L’arbre d’entrée 2 entraîne une roue dentée 3. La roue dentée 3 entraîne une roue dentée 4 qui est fixée sur un axe de galet d’entrée 5. L’axe de galet d’entrée 5 est en liaison pivot par rapport au carter 16. L’axe de galet d’entrée 5 entraîne un galet d’entrée 6 qui est tronconique. Pour le mode de réalisation illustrée, la roue dentée 4 est du côté du plus grand diamètre du galet d’entrée 6. Le galet d’entrée 6 possède une génératrice 18 qui est parallèle à l’arbre d’entrée 2. De plus, un mécanisme à rampe 7 est prévu sur le galet d’entrée 6. La génératrice 18 du galet d’entrée 6 coopère par friction avec la surface intérieure d’une couronne 8. La couronne 8 est déplacée axialement (double flèche) par un actionneur de réglage 9 qui est coulissant sur un axe 20, pour faire varier le rapport de transmission de la transmission variable. L’axe 20 est parallèle à l’arbre d’entrée 2 et est fixé dans le carter 16. La couronne 8 coopère également avec une génératrice 19 d’un galet de sortie 10 tronconique. Le galet de sortie 10 peut être identique en termes de dimensions et de forme au galet d’entrée 6. De plus, le galet de sortie 10 est agencé tête bêche par rapport au galet d’entrée 6 (sur la figure, le plus grand diamètre du galet d’entrée 6 est du même côté du carter 16 que le plus petit diamètre du galet de sortie 10, alors qu’à l’opposée sont agencés le plus grand diamètre du galet de sortie 10 et le plus petit diamètre du galet d’entrée 6). Le galet de sortie 10 entraîne un axe de galet de sortie 11 . L’axe de galet de sortie 1 1 est en liaison pivot au sein du carter 16. L’axe de galet de sortie 11 comprend une roue dentée 12 qui coopère avec une roue dentée 13. Pour le mode de réalisation illustré, la roue dentée 12 est du plus grand côté du galet de sortie 10. La roue dentée 13 est fixée sur l’arbre de sortie 14 de la transmission. L’arbre de sortie 14 est en liaison pivot par rapport au carter 16 et en liaison pivot par rapport à l’arbre d’entrée 2. La génératrice 19 du galet de sortie 10 est parallèle à l’arbre d’entrée 2 et à l’arbre de sortie 14 de la transmission. Pour le mode de réalisation illustré, l’arbre de sortie 14 de la transmission comprend une roue dentée 15 pour entraîner indirectement (par exemple au moyen d’une courroie ou d’une chaîne) une roue d’un véhicule. Pour le mode de réalisation illustrée, l’arbre d’entrée 2, l’arbre de sortie 14 et la couronne 8 sont coaxiaux. Toutefois, l’arbre de sortie 14 peut être entraîné par d’autres mécanismes tels qu’une machine électrique (non représentée)
Les figures 2 à 5 illustrent, schématiquement et de manière non limitative, différentes variantes de réalisation de l’invention. Ces figures sont des coupes partielles (tous les composants ne sont pas représentés) selon la coupe AA de la figure 1 . Sur ces figures, les galets d’entrée et de sortie ne sont pas circulaires, car ils sont dans le plan de coupe AA qui n’est pas perpendiculaire à leurs axes respectifs.
Les figures 2A à 2D illustrent quatre configurations des galets d’entrée et de sortie selon des variantes de réalisation de l’invention. Sur ces figures, seuls la couronne 8, les galets d’entrée 6 et de sortie 10 et leurs axes 5 et 11 sont représentés.
Pour la variante de la figure 2A, la transmission variable comprend un galet d’entrée 6 et un galet de sortie 10. Pour cette variante, le galet d’entrée 6 est diamétralement opposé au galet de sortie 10 au sein de la couronne 8.
Pour la variante de la figure 2B, la transmission variable comprend un galet d’entrée 6 et un galet de sortie 10. Pour cette variante, le galet de sortie 10 est décalé par rapport au diamètre qui passe par le galet d’entrée 6.
Pour la variante de la figure 2C, la transmission variable comprend deux galets d’entrée 6 et deux galets de sortie 10. Pour cette variante, chaque galet d’entrée 6 est diamétralement opposé à un galet de sortie 10.
Pour la variante de la figure 2D, la transmission variable comprend deux galets d’entrée 6 et deux galets de sortie 10. Pour cette variante, les galets d’entrée 6 sont diamétralement opposés entre eux et les galets de sortie 10 sont diamétralement opposés entre eux.
Les figures 3A à 3C illustrent trois configurations de l’actionneur de réglage. Sur ces figures, seuls la couronne 8, les galets d’entrée 6 et de sortie 10, leurs axes 5 et 11 et les galets de réglage 9 sont représentés. Les variantes des figures 3A à 3C sont illustrées avec un galet d’entrée 6 et un galet de sortie 10, conformément à la variante de la figure 2A. Toutefois, les variantes des figures 3A à 3C peuvent être combinées aux variantes de réalisation des figures 2A à 2D.
Pour la variante de la figure 3A, la transmission comprend un actionneur de réglage 9 qui est agencé sur la partie extérieure de la couronne 8 en vis-à-vis du galet d’entrée 6.
Pour la variante de la figure 3B, la transmission comprend un actionneur de réglage 9 qui est agencé sur la partie extérieure de la couronne 8 dans une position décalée par rapport au galet d’entrée 6 et au galet de sortie 10.
Pour la variante de la figure 3C, la transmission comprend trois actionneurs de réglage 9 qui sont agencés sur la partie extérieure de la couronne. Un des actionneurs de réglage 9 est agencé en vis-à-vis du galet d’entrée 6. Les deux autres actionneurs sont dans des positions décalées par rapport au galet d’entrée 6 et au galet de sortie 10. La position et le nombre de galets n’est pas limitée aux variantes représentées figure 3.
Les figures 4A à 4D, 5A et 5B illustrent six configurations des arbres d’entrée et de sortie de la transmission variable par rapport à la couronne. Sur ces figures, seuls la couronne 8, les galets d’entrée 6 et de sortie 10, leurs axes 5 et 11 , l’arbre d’entrée 2, et les roues dentées 3, 4, 12 et 13 sont représentés. Les variantes des figures 4A à 4D, 5A et 5B sont illustrées avec un galet d’entrée 6 et un galet de sortie 10, conformément à la variante de la figure 2A. Toutefois, les variantes de réalisation des figures 2A à 2D et 3A à 3C peuvent être combinées aux variantes de réalisations des figures 4A à 4D, 5A et 5B.
Pour la variante de la figure 4A, l’arbre d’entrée 2, l’arbre de sortie (non représenté mais lié à la roue dentée 13) et la couronne 8 sont coaxiaux. Ainsi, les arbres d’entrée 2 et de sortie et leurs roues dentées 3 et 13 sont au centre de la couronne 8.
Pour la variante de la figure 4B, l’arbre d’entrée 2 et l’arbre de sortie (non représenté mais lié à la roue dentée 13) sont coaxiaux, à l’intérieur de la couronne mais sans être coaxial avec la couronne 8.
Pour la variante de la figure 4C, il n’y a aucune coaxialité entre l’arbre d’entrée 2, l’arbre de sortie (non représenté mais lié à la roue dentée 13) et la couronne 8. De plus, les arbres d’entrée 2 et de sortie sont à l’intérieur de la couronne 8.
Pour la variante de la figure 4D, il n’y a aucune coaxialité entre l’arbre d’entrée 2, l’arbre de sortie (non représenté mais lié à la roue dentée 13) et la couronne 8. De plus, l’arbre d’entrée 2 est à l’extérieur de la couronne 8, alors que l’arbre de sortie est à l’intérieur de la couronne 8. Pour la variante de la figure 5A, il n’y a aucune coaxialité entre l’arbre d’entrée 2, l’arbre de sortie (non représenté mais lié à la roue dentée 13) et la couronne 8. De plus, l’arbre d’entrée 2 est à l’extérieur de la couronne 8, et l’arbre de sortie est à l’extérieur de la couronne 8.
Pour la variante de la figure 5B, il n’y a aucune coaxialité entre l’arbre d’entrée 2, l’arbre de sortie (non représenté mais lié à la roue dentée 13) et la couronne 8. De plus, l’arbre d’entrée 2 est à l’intérieur de la couronne 8, et l’arbre de sortie est à l’extérieur de la couronne 8.
La présente invention concerne également un véhicule terrestre, de préférence à assistance électrique. Le véhicule terrestre comprend au moins une roue, et peut être de tout type en particulier un véhicule automobile, un deux-roues, une bicyclette, un tandem, un triporteur, un tricycle, un vélo cargo, une trottinette, une remorque, un chariot de transport, etc. Le cas échéant, le véhicule est dit à assistance électrique, car le véhicule comprend une première source d’entraînement assurant la traction du véhicule, notamment par entraînement d’au moins une roue du véhicule, ainsi qu’une machine électrique assurant une aide à l’entrainement (la machine électrique est considérée comme une deuxième source d’entraînement).
La première source d’entraînement peut être de tout type, un moteur à combustion interne, un pédalier, une manivelle, une poignée, un système hydraulique, un système pneumatique, etc.
De préférence, l’invention concerne un deux-roues, une bicyclette, un vélo-cargo, un tricycle, une remorque, telle qu’une remorque pour bicyclette. En effet, l’invention est particulièrement adaptée à ce type de véhicule. De manière très préférée, l’invention concerne une bicyclette à assistance électrique, un vélo-cargo, ou une bicyclette tirant une remorque. En effet, l’invention s’intégre bien sur ce type de véhicule et permet une assistance optimisée au niveau du pédalier du véhicule. Pour cette mise en oeuvre préférée, la première source d’entrainement peut être un pédalier actionné par un utilisateur (cycliste). De plus, la machine électrique peut être placée dans le moyeu du pédalier, ce qui facilite son intégration. En variante, la machine électrique peut être placée sur la roue entraînée ou sur une roue non entraînée, ce qui permet de limiter l’encombrement au niveau du pédalier. En outre, pour cette mise en oeuvre, la transmission peut être implantée au niveau du pédalier ou au niveau de la roue ou sein d’un groupe motopropulseur.
Ainsi, le véhicule terrestre comporte :
Au moins une roue,
Une première source d’entraînement, et Une transmission variable selon l’une quelconque des variantes ou des combinaisons de variantes décrites ci-dessus, pour transmettre un couple entre la première source d’entraînement et l’au moins une roue.
De plus, le véhicule terrestre à assistance électrique comporte :
Au moins une roue,
Une première source d’entraînement,
Une machine électrique connectée par une batterie électrique (pour l’alimentation électrique voire pour la récupération d’énergie), et
Une transmission variable selon l’une quelconque des variantes ou des combinaisons de variantes décrites ci-dessus, pour transmettre un couple entre la première source d’entraînement et/ou la machine électrique et l’au moins une roue.
Ainsi, un rapport de transmission/multiplication d’une transmission qui varie continûment est possible entre la machine électrique et/ou la première source d’entraînement et l’au moins une roue. De plus, la transmission selon l’invention permet d’avoir un rapport de transmission/multiplication variable pour une source d’entraînement et un rapport de transmission/multiplication fixe pour l’autre source d’entraînement. Pour une application aux bicyclettes, la transmission variable apporte la possibilité de contrôler et maintenir une fréquence de pédalage constante du cycliste quel que soit le profil de la route ou du chemin emprunté par la bicyclette. Ainsi, pour le cycliste, l’utilisation du système de transmission est simplifiée.
Avantageusement, le véhicule terrestre peut comporter en outre un contrôleur qui commande la transmission variable et/ou la machine électrique.
Conformément une mise en oeuvre de l’invention, la transmission variable peut être montée dans le moyeu de la roue entraînée. Par exemple, le carter de la transmission variable peut constituer le moyeu de la roue (et dans le cas d’une bicyclette, ce moyeu peut porter les rayons de la roue).
Alternativement, la transmission variable peut être montée dans la première source d’entraînement. Le cas échéant, la transmission variable peut être montée dans le pédalier du véhicule terrestre. Dans ce cas, l’arbre d’entrée de la transmission variable peut être l’axe du pédalier, par exemple conformément à la mise en oeuvre de la figure 1. En variante, la transmission variable et la machine électrique peuvent par exemple être montées dans le même carter formant ainsi un groupe motopropulseur. Pour ce mode de réalisation, l’arbre d’entrée de la transmission variable peut être l’arbre de la machine électrique. En variante, pour cette réalisation, la transmission variable et la machine électrique peuvent être montées dans des carters différents. Alternativement, une machine électrique peut être associée à l’arbre de sortie. Cette configuration permet de limiter le dimensionnement de la transmission variable en réservant cette transmission variable à la puissance musculaire du cycliste. Comme il va de soi, l’invention ne se limite pas aux seules formes de réalisation de la transmission variable et du véhicule décrits ci-dessus à titre d’exemple, elle embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation.

Claims

Revendications
1 . Transmission variable, notamment pour véhicule, comprenant un arbre d’entrée (2), au moins un galet d’entrée conique ou tronconique (6) entraîné par un axe de galet d’entrée (5) coopérant avec ledit arbre d’entrée (2) au moyen d’un premier engrenage (3, 4), un arbre de sortie (14), au moins un galet de sortie conique ou tronconique (10) entraînant un axe de galet de sortie (11 ) coopérant avec ledit arbre de sortie au moyen d’un deuxième engrenage (12, 13) et une couronne (8) coopérant par friction avec chaque galet d’entrée (6) et chaque galet de sortie (10), caractérisée en ce que ladite couronne (8) coopère avec chaque galet d’entrée (6) et chaque galet de sortie (10) au niveau d’une génératrice (18, 19) parallèle audit arbre d’entrée (2) et audit arbre de sortie (14), et en ce que ladite transmission variable (1 ) comprend un moyen de déplacement (9) de ladite couronne (8) parallèlement audit arbre d’entrée (2) et audit arbre de sortie (14).
2. T ransmission variable selon la revendication 1 , dans laquelle chaque galet d’entrée (6) et chaque galet de sortie (10) sont agencés dans la direction axiale de ladite couronne
(8), de telle sorte que le plus petit diamètre de chaque galet d’entrée (6) fait sensiblement face au plus grand diamètre du galet de sortie (10) et que le plus grand diamètre de chaque galet d’entrée (6) fait sensiblement face au plus petit diamètre du galet de sortie (10).
3. Transmission variable selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle ledit moyen de déplacement de la couronne comprend au moins un actionneur de réglage
(9) ou au moins une fourchette pour déplacer axialement ladite couronne.
4. Transmission variable selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle chaque galet d’entrée (6) et/ou chaque galet de sortie (10) comprend un mécanisme à rampe (7) pour ajuster la pression de contact avec ladite couronne (8).
5. Transmission variable selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle ledit arbre d’entrée (2) est coaxial audit arbre de sortie (14).
6. Transmission variable selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle ledit arbre d’entrée (2) et/ou ledit arbre de sortie (14) est coaxial avec ladite couronne (8).
7. Transmission variable selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle ledit arbre d’entrée (2) et/ou ledit arbre de sortie (14) est à l’extérieur de ladite couronne (8).
8. Véhicule terrestre, de préférence à assistance électrique, comprenant au moins une roue, une première source d’entraînement, éventuellement une machine électrique connectée à une batterie électrique, et une transmission variable (1 ) selon l’une des revendications précédentes pour transmettre une rotation entre ladite première source d’entraînement et/ou éventuellement la machine électrique et ladite au moins une roue. Véhicule terrestre selon la revendication 8, dans lequel ladite première source d’entraînement est un pédalier (17), et dans lequel la transmission variable (1) est agencée dans ledit pédalier. Véhicule terrestre selon l’une des revendications 8 ou 9, dans lequel ledit véhicule terrestre est un deux-roues ou un tricycle, notamment une bicyclette. Véhicule terrestre selon l’une des revendication 8 à 10 à assistance électrique, comprenant un groupe motopropulseur formé par ladite machine électrique et ladite transmission variable.
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