FR2814297A1 - Actionneur alimente electriquement, en particulier pour commander un composant de bicyclette - Google Patents
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Abstract
Cet actionneur alimenté électriquement, en particulier pour commander un composant de bicyclette, par exemple un dérailleur avant ou arrière de bicyclette, comprend : - un moteur électrique (2) présentant un arbre de sortie (3), - un arbre entraîné (11) monté par rotation dans le boîtier (10) de l'actionneur (1) et relié à l'arbre de sortie (3) du moteur électrique (2) au moyen d'un réducteur (9), et- un capteur de position angulaire (25) dudit arbre entraîné (11). Selon l'invention, le capteur (25) est un potentiomètre tournant associé audit arbre entraîné (11) à l'intérieur dudit boîtier (10).
Description
Cette invention concerne un actionneur alimenté électriquement, en
particulier pour commander un composant de bicyclette, par exemple un dérailleur avant ou arrière de bicyclette, de type comprenant: - un moteur électrique avec un arbre de sortie, - un arbre entraîné monté par rotation dans le boîtier de l'actionneur et relié à l'arbre de sortie du moteur électrique au moyen d'un réducteur, et
- un capteur de position angulaire dudit arbre entraîné.
Un actionneur du type ci-dessus est décrit et illustré dans le document o US-A-5,480,356 par le demandeur. Dans cette solution connue, ledit capteur de position angulaire d'arbre entraîné se compose d'un encodeur, comprenant un lecteur optique ou magnétique qui coopère avec une plaque reliée à l'arbre entraîné. Encore dans cette solution connue, I'actionneur est utilisé pour commander le dérailleur arrière d'une bicyclette comprenant une tringlerie en forme de parallélogramme articulée avec l'actionneur disposé le long d'une diagonale du parallélogramme. L'arbre entraîné est relié à une vis, qui met en prise une vis sans fin montée de façon centrale sur un des sommets de la tringlerie en forme de parallélogramme, de sorte que la rotation de l'arbre entraîné fait allonger ou raccourcir la diagonale de la tringlerie en forme de parallélogramme, et par conséquent changer la géométrie de la tringlerie en forme de parallélogramme et décaler la partie mobile du dérailleur, qui décale la chaîne de la bicyclette sur une pluralité de pignons associés au moyeu de la roue arrière de la bicyclette. Dans le passé, le demandeur a également proposé d'utiliser un actionneur du type indiqué ci-dessus pour commander un dérailleur avant de bicyclette. Dans ce cas, I'actionneur est relié soit directement, soit par l'intermédiaire d'une transmission, à un levier, qui est une partie intégrale du corps constitué par un des bras de la tringlerie en forme de
parallélogramme du dérailleur avant.
Le demandeur a également proposé un dérailleur (avant ou arrière) d'une bicyclette équipé d'un actionneur électrique du type décrit ci-dessus et comprenant, au lieu de l'encodeur décrit ci-dessus, un capteur électrique absolu, typiquement un potentiomètre tournant, associé audit dérailleur, par exemple dans une position correspondant à une des articulations de la tringlerie en forme de parallélogramme du dérailleur dans la demande de brevet italienne précédente enregistrée le 23 novembre 1999 et non publiée
quand cette application est enregistrée.
Le but de cette invention est en outre de perfectionner la proposition précédente, en faisant un actionneur alimenté électriquement, de préférence utilisable pour commander un dérailleur de bicyclette, mais cependant susceptible d'application générale, qui est distinguée pour ses caractéristiques élevées de simplicité et de fonctionnalité. Afin d'atteindre ce but, cette invention se rapporte à un actionneur alimenté électriquement, en particulier pour commander un composant de bicyclette, par exemple un dérailleur avant ou arrière de bicyclette, comprenant: - un moteur électrique présentant un arbre de sortie, - un arbre entraîné monté par rotation dans le boîtier de l'actionneur et relié à l'arbre de sortie du moteur électrique au moyen d'un réducteur, et - un capteur de position angulaire dudit arbre entraîné, caractérisé en ce que ledit capteur est un potentiomètre tournant
associé audit arbre entraîné à l'intérieur dudit boîtier de l'actionneur.
Dans la forme préférée du mode de réalisation de l'invention, le réducteur est, selon une technique connue, un démultiplicateur épicycloïdal, comprenant un engrenage interne rigidement relié au corps du moteur, un planétaire relié à l'arbre de sortie du moteur coaxialement à l'intérieur de l'engrenage interne et d'un support d'ensemble d'engrenages relié par rotation à l'arbre entraîné et maintenant au moins un engrenage satellite tournant librement sur un axe éloigné de l'axe commun du planétaire et de l'engrenage
interne, ledit satellite mettant en prise le planétaire et l'engrenage interne.
L'arbre entraîné est monté par rotation dans un boîtier tubulaire dépassant d'une extrémité du corps du moteur. En outre, l'arbre entraîné est monté par rotation dans ledit boîtier au moyen d'au moins un roulement du type butée à billes. De préférence, I'arbre entraîné est monté par rotation au moyen de la
butée à billes et au moyen d'un roulement radial à billes supplémentaire.
Le potentiomètre équipant l'actionneur selon cette invention comprend une plaque fixe portant des voies de contact électriques du côté de la bague radiale qui est fixe par rapport audit boîtier, et au moins un contact à glissement sur la partie fixe reliée à l'arbre entraîné. Le contact à glissement est porté par une plaque reliée par rotation à l'arbre entraîné et axialement retenue contre l'arbre au moyen d'une bague d'arrêt montée sur l'arbre entraîné.
En outre, des joints de protection contre l'infiltration de l'eau sont fournis dans la zone du potentiomètre.
Selon une caractéristique supplémentaire, ledit palier de butée a une course qui se produit directement sur l'arbre entraîné, qui empêche les mouvements axiaux de l'arbre entraîné dans une première direction, alors que le roulement radial est axialement retenu par une bague d'arrêt montée sur l'arbre entraîné, qui empêche le mouvement axial de ce dernier dans une
deuxième direction opposée à ladite première direction.
Ces détails de construction sont évidemment mentionnés dans la forme préférée du mode de réalisation décrite sur les dessins d'accompagnement, impliquant que de nombreux changements peuvent être mis en application,
tous compris dans le contexte du concept caractérisant cette invention.
Comme illustré, I'actionneur selon cette invention est utilisable de préférence pour commander le dérailleur arrière ou avant d'une bicyclette, mais il peut être appliqué pour commander n'importe quel autre composant
adapté à une bicyclette, ou à n'importe quelle autre application.
En conséquence, cette invention se réfère à l'actionneur lui-même et, comme illustré dans la forme préférée du mode de réalisation, à un système de transmission de bicyclette comprenant au moins un dérailleur avant ou un
dérailleur arrière équipé dudit actionneur.
Dans le cas d'un dérailleur arrière de bicyclette comprenant des tringleries en forme de parallélogramme, qui relient un corps mobile du dérailleur à un corps fixe du dérailleur, ledit actionneur électrique est fermement disposé avec son axe le long d'une diagonale des tringleries en forme de parallélogramme pour changer la distance relative entre les deux
sommets opposés de la tringlerie en forme de parallélogramme.
Dans le cas d'un dérailleur avant de bicyclette comprenant des tringleries en forme de parallélogramme, qui relient un corps mobile du dérailleur à un corps fixe du derailleur, ledit actionneur électrique est relié audit corps fixe et convient pour commander, directement ou indirectement, un levier qui est rigidement relié à un bras articulé appartenant à ladite tringlerie
en forme de parallélogramme.
La description détaillée suivante concernant le dessin
d'accompagnement en tant qu'exemple non limité, permettent une meilleure compréhension de cette invention, dans lequel: - la figure 1 est une vue latérale partiellement en coupe d'une forme préférée du mode de réalisation de l'actionneur selon cette invention et - la figure 2 est une vue d'un détail de la figure 1 à plus grande échelle. En référence au dessin, le numéro 1 indique généralement un actionneur alimenté électriquement comprenant un moteur électrique 2 de n'importe quel type connu. Les détails de construction du moteur électrique 2 ne sont pas décrits ci-dessus, et aucun n'est illustré, car, comme décrit, ils o peuvent être réalisés de n'importe quelle manière connue et ces détails ne sont pas eux-mêmes compris dans le contexte du concept caractérisant cette invention. En outre, I'élimination de ces détails du dessin permet une compréhension plus rapide et plus simple. Sur les figures, le numéro 3 indique l'arbre de sortie du moteur électrique 2 dont une extrémité dépasse d'une extrémité du corps 4 du moteur 2. En outre, le corps 4 se prolonge pour former un appendice tubulaire 5, sur lequel la surface interne d'un engrenage interne 6 est formée. L'axe 7 de l'engrenage interne 6 coïncide avec l'axe de l'arbre de sortie 3 du moteur électrique 2. Un engrenage 8, formant un planétaire d'un ensemble d'engrenages épicycloïdal 9, est formé sur l'arbre de
sortie 3.
Le corps du moteur électrique 2 est contenu à l'intérieur du boîtier tubulaire 10, par exemple constitué de feuille métallique ou de matière
plastique, à l'intérieur duquel un arbre entraîné 11 est monté par rotation.
L'arbre entraîné 11 a une extrémité 12 qui sort du boîtier 10 et destiné à commander, de n'importe quelle manière connue, le composant commandé par l'actionneur 1. Dans le cas décrit ci-dessus d'un actionneur associé au dérailleur d'une bicyclette, la partie 12 est une partie portant un filetage 13 destiné à mettre en prise une vis sans fin (non illustrée), reliée au mécanisme commandé, par exemple, comme décrit ci-dessus concernant les précédentes solutions proposées par le demandeur. L'extrémité interne de l'arbre entraîné 1 1 porte un support d'un ensemble d'engrenages 14, sur lequel trois engrenages satellites 16 mettant en prise l'engrenage interne 6 et le planétaire 8 sont montés par rotation de façon à faire pivoter librement l'axe 15, et qui sont périphériques par rapport à l'axe 7. En conséquence, lI'ensemble d'engrenages épicycloïidal 9 agit en tant que réducteur, parce qu'il transmet la rotation de l'arbre de sortie 3 du moteur électrique 2 à l'arbre entraîné 7 par l'intermédiaire du support de l'ensemble d'engrenages 14 fournissant un rapport de réduction. Comme il apparaît en détail sur la figure 2, l'arbre entraîné 11 est monté par rotation dans le boîtier 10 au moyen de deux roulements 17, 18. Le roulement 17 est le roulement à billes du type palier de butée, monté sur l'extrémité du boîtier 10, de laquelle l'arbre entraîné 11 dépasse. Le roulement 17 présente une première course 19 en s'appuyant contre un arrêt de course dans une boîte tubulaire 20 fixée dans le boîtier 10, et une deuxième course 21, tout d'abord produite sur l'arbre 11, qui empêche ainsi un
mouvement à droite de l'arbre entraîné 11 (en référence à la figure 2).
Le roulement 18 est un roulement radial à billes avec une première course extérieure s'appuyant dans un arrêt de course d'une douille 22 fixée à l'appendice 5 du corps du moteur. La course intérieure du roulement 18, s'appuie inversement sur l'arbre entraîné 11 au moyen d'une douille 23 et est axialement retenue contre la douille 22 par une bague d'arrêt métallique 24 reliée par frottement à l'arbre entraîné 11, qui empêche ainsi le mouvement à
gauche de l'arbre entraîné 11 (en référence à la figure 2).
En outre, un capteur de position angulaire de l'arbre, généralement indiqué avec le numéro 25, est directement monté sur l'arbre entraîné 11. Le capteur 25 comprend un potentiomètre tournant électrique. Le potentiomètre 25 présente une plaque fixe avec deux voies électriques concentriques 27 aboutissant aux bornes respectives portées par un conducteur plat 28 conduisant au fil métallique d'alimentation de l'actionneur 40 (figure 1). En outre, le potentiomètre 25 comprend une plaque 29 reliée par rotation (au moyen d'un couplage sur une surface plane 30) à un arbre entraîné 11 et axialement retenu contre une bague d'arrêt 31 et une cale tubulaire 32 au moyen d'une bague d'arrêt métallique 33 de même type que la plaque 24, qui est reliée par frottement à l'arbre entraîné 11. La plaque 29 maintient les brosses 29a par contact à glissement avec les voies 27 de la plaque fixe 26, pour relier réciproquement les voies 27 en correspondance avec un point de leur prolongation circonférentielle, qui permet selon la position angulaire de la plaque 29 de produire un signal
indiquant ladite position angulaire sur le fil métallique de sortie 28.
Grâce aux caractéristiques décrites ci-dessus, l'actionneur présente une structure extrêmement simple et compacte et, en même temps, est capable de remplir sa fonction avec une efficacité extrême et d'assurer la signalisation précise et fiable de la position angulaire de l'arbre entraîné 11, de façon à
permettre au système de commander au nom d'un ordinateur embarqué.
Le numéro de référence 50 indique un joint constitué de matériau élastomère radialement interposé entre l'arbre entraîné 11 et le boîtier tubulaire 20, et axialement entre le palier de butée 17 et la chambre contenant le potentiomètre 25 pour empêcher l'infiltration de l'eau ou de corps étrangers dans la zone de potentiomètre. Le numéro de référence 51 indique un autre joint constitué de matériau élastomère disposé sur l'extrémité du boîtier 10 à partir du boîtier tubulaire 20. En conclusion, I'actionneur est équipé de cloisons de joint annulaire avant 52 sur la bouche de la boîte tubulaire 20 de
laquelle l'arbre entraîné 11 dépasse.
Naturellement, de nombreux changements peuvent être appliqués à la construction et aux formes du mode de réalisation de l'invention cidessus envisagée, tous compris dans le contexte du concept caractérisant cette
invention.
Claims (13)
1. Actionneur alimenté électriquement, en particulier pour commander un composant de bicyclette, par exemple un dérailleur avant ou arrière de bicyclette, comprenant: - un moteur électrique (2) présentant un arbre de sortie (3), - un arbre entraîné (11) monté par rotation dans le boîtier (10) de l'actionneur (1) et relié à l'arbre de sortie (3) du moteur électrique (2) au moyen d'un réducteur (9), et - un capteur de position angulaire (25) dudit arbre entraîné (11), caractérisé en ce que ledit capteur (25) est un potentiomètre tournant
associé audit arbre entraîné (11) à l'intérieur dudit boîtier (10).
2. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réducteur (9) est un démultiplicateur épicycloïdal, comprenant un engrenage interne (6) rigidement relié au corps du moteur (2), un planétaire (8) relié à l'arbre de sortie (11) du moteur (2) coaxialement à l'intérieur de l'engrenage interne (6) et d'un support d'un ensemble d'engrenages (14) relié par rotation à l'arbre entraîné (11) et maintenant au moins un engrenage satellite (16) tournant librement sur un axe (15) éloigné de l'axe commun (7) du planétaire (8) et de l'engrenage interne (7), et ledit satellite (16) mettant en prise le planétaire (8)
et l'engrenage interne (7).
3. Actionneur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'arbre entraîné (11) est monté par rotation dans un boîtier tubulaire, dépassant d'une
extrémité du corps du moteur (2).
4. Actionneur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'arbre
entraîné (11) est monté par rotation sur au moins un roulement (17).
5. Actionneur selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit
roulement (17) est une butée à billes.
6. Actionneur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit arbre entraîné (11) est monté par rotation au moyen de la butée à billes (17) et au
moyen d'un roulement radial à billes supplémentaire (18).
7. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le potentiomètre (25) comprend une plaque fixe (26) portant des voies électriques de contact (27) du côté radial de la bague qui est fixée par rapport au corps du moteur, et au moins un contact à glissement (29a) sur l'endroit
fixe relié à l'arbre entraîné (11).
8. Actionneur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le contact à glissement (29a) est porté par une plaque (29) reliée par rotation à l'arbre entraîné (11) et axialement retenu contre l'arbre au moyen d'une bague
d'arrêt (33) montée sur l'arbre entraîné (11).
9. Actionneur selon la revendication 8, caractérisé en ce que des joints (50) de protection contre l'infiltration de l'eau sont fournis dans la zone du
potentiomètre (25).
10. Actionneur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le palier de butée (17) a une course (21) directement produite sur l'arbre entraîné (11), qui empêche les mouvements axiaux de l'arbre entraîné (11) dans une première direction, alors que le roulement radial (18) est axialement retenu par une bague d'arrêt (24) montée sur l'arbre entraîné (11), qui empêche le mouvement axial de ce dernier dans une seconde direction opposée à ladite
première direction.
11. Changement de vitesse pour bicyclette comprenant un dérailleur caractérisé en ce que ledit dérailleur est équipé d'un actionneur selon une ou
plusieurs des revendications 1 à 10.
12. Changement de vitesse selon la revendication 11 caractérisé en ce que ledit dérailleur est un dérailleur arrière de bicyclette, comprenant des tringleries en forme de parallélogramme, qui relient un corps mobile du dérailleur à un corps fixe du dérailleur, et en ce que ledit actionneur électrique est fermement disposé avec son axe le long d'une diagonale des tringleries en forme de parallélogramme pour changer la distance relative entre les deux
sommets opposés de la tringlerie en forme de parallélogramme.
13. Changement de vitesse selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit dérailleur est un dérailleur avant de bicyclette, comprenant des tringleries en forme de parallélogramme, qui relient un corps mobile du dérailleur à un corps fixe du derailleur et en ce que ledit actionneur électrique est relié audit5 corps fixe et convient pour commander, directement ou indirectement, un levier qui est rigidement relié à un bras articulé appartenant à ladite tringlerie en
forme de parallélogramme.
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