FR3128267A1 - Motoréducteur et cycle associé - Google Patents

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FR3128267A1
FR3128267A1 FR2210298A FR2210298A FR3128267A1 FR 3128267 A1 FR3128267 A1 FR 3128267A1 FR 2210298 A FR2210298 A FR 2210298A FR 2210298 A FR2210298 A FR 2210298A FR 3128267 A1 FR3128267 A1 FR 3128267A1
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polymer material
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planet
shaft
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Jean-Pierre Mercat
Bérenger ALEXANDRE
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Mavic Group
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Abstract

Motoréducteur (1) d’un dispositif d’assistance électrique (101), notamment pour cycle, comprenant un réducteur (2) et un moteur électrique (3) configurés pour pouvoir être montés coaxialement sur un axe central (103 ; 107), le réducteur (2) comprenant au moins un pignon satellite (12, 13) monté d’une part, sur une came excentrique (14), le pignon satellite (12, 13) étant d’autre part, traversé par au moins trois axes (16) du porte-satellite (11), les au moins trois axes (16) comportant une surface périphérique (30) respective configurée pour entrer en contact avec un trou (31) du pignon satellite (12, 13), réalisée en matériau polymère et/ou le au moins un pignon satellite (12, 13) étant réalisé en matériau polymère. Figure d’abrégé : Figure 3

Description

Motoréducteur et cycle associé
Domaine technique de l’invention
L’invention concerne un motoréducteur, notamment pour cycle ainsi qu’un cycle équipé d’un tel motoréducteur pour fournir une assistance électrique au pédalage.
Les utilisateurs de cycle à assistance électrique recherchent de plus en plus des moteurs d’assistance très légers et compacts afin de se rapprocher de l’esthétique et des sensations des vélos traditionnels non assistés. Également des moteurs d’assistance très silencieux sont recherchés afin de ne pas gêner les cyclistes en quête d’un moment de détente en toute quiétude.
Les réducteurs de type cycloïdal ou épicycloïdal permettent d’obtenir d’importants rapports de réduction dans un faible encombrement.
Les arbres d’entrée et de sortie de la plupart de ces réducteurs sont pleins. Certains de ces réducteurs permettent cependant de transmettre un mouvement de rotation entre un arbre creux et une bride de sortie creuse coaxiale, l’orifice central permettant le passage d’un axe, tel qu’un axe de pédalier ou un axe de roue.
Le document FR3091516 montre un exemple d’un tel réducteur pour cycle comportant plusieurs pignons satellites montés sur des cames excentriques de l’arbre via des roulements à billes. Ces pignons satellites s’engrènent sur une couronne du réducteur. Dans une première configuration, les pignons satellites sont traversés par des axes de sortie d’un porte-satellite formant la sortie du réducteur. Dans une deuxième configuration possible, la couronne forme la sortie du réducteur.
Un inconvénient de ces réducteurs est qu’ils sont soumis à des efforts radiaux importants qui s’exercent notamment sur les pignons satellites du fait du couple élevé de sortie. L’utilisation de plusieurs pignons satellites déphasés en rotation permet de compenser les efforts exercés. Cependant, cette compensation des contraintes peut ne pas être parfaitement équilibrée. De fait, le moindre écart de positionnement des pièces les unes par rapport aux autres peut provoquer un point dur ou blocage et un déséquilibre créant une charge radiale résultante superflue sur les roulements à billes supportant l’arbre et tournant à haute vitesse. Cette charge radiale crée un couple de frottement réduisant notablement le rendement du réducteur.
Les pignons satellites, qui sont excentrés relativement à l’arbre, sont sollicités au niveau du contact de la denture avec la couronne mais également dans des trous cylindriques traversés par plusieurs axes du porte-satellite, tournant sans glisser, permettant de synchroniser le déphasage de rotation des pignons et d’assurer le transfert de couple de sortie depuis les pignons excentrés vers le porte-satellite coaxial à l’arbre et à la couronne du réducteur. Ces contacts nécessitent un niveau de dureté suffisant des axes et des trous cylindriques associés. On utilise pour cela des pignons métalliques et des axes métalliques.
Cette réalisation présente cependant l’inconvénient que les contacts au niveau de la denture et au niveau des trous cylindriques en contact avec leurs axes tournants respectifs transférant le couple de sortie au porte-satellite, peuvent être relativement bruyants.
De plus, les contacts simultanés de ces différents axes peuvent rendre le système profondément hyperstatique. Le bon fonctionnement d’un tel assemblage nécessite des tolérances de fabrication très réduites, ce qui peut avoir une incidence importante sur le coût de fabrication du fait de la nécessité de faire appel à des technologies précises et onéreuses.
Ces mêmes problèmes peuvent se rencontrer pour d’autres appareils utilisant des dispositifs d’assistance électrique comme par exemple des dispositifs d’assistance électrique d’exosquelettes, de matériel électroportatif ou pour des bras de robotisation où le bruit de fonctionnement et la compacité sont des critères importants.
Un but de la présente invention est de remédier au moins partiellement aux inconvénients précités. En particulier, un but de la présente invention est d’apporter une solution permettant de réduire le bruit émis par un motoréducteur particulièrement compact et léger.
A cet effet, l’invention a pour objet un motoréducteur d’un dispositif d’assistance électrique, notamment pour cycle, comprenant un réducteur et un moteur électrique configurés pour pouvoir être montés coaxialement sur un axe central, le moteur électrique comportant un rotor solidaire en rotation d’un arbre formant l’entrée du réducteur, le réducteur comprenant une couronne dentée, un porte-satellite comportant au moins un flasque, au moins un pignon satellite monté d’une part, sur une came excentrique via un roulement, la came excentrique étant solidaire de l’arbre, le au moins un pignon satellite étant d’autre part, traversé par au moins trois axes du porte-satellite montés pivotants par rapport à l’au moins un flasque, le au moins un pignon satellite s’engrenant sur la couronne dentée, caractérisé en ce que les au moins trois axes comportent une surface périphérique respective coaxiale à l’axe de rotation de l’axe, configurée pour entrer en contact avec un trou du au moins un pignon satellite, réalisée en matériau polymère et/ou le au moins un pignon satellite est réalisé en matériau polymère.
Le contact métal-métal entre les axes et le pignon satellite de l’art antérieur est remplacé par un contact métal-plastique ou plastique-plastique, ce qui permet de diminuer la pression de contact maximale (ou pression de Hertz) dans la limite admissible, par l’abaissement du module d’élasticité (ou module d’Young) de la surface périphérique des axes et/ou du pignon satellite. En abaissant la rigidité des contacts, on diminue le degré d’hyperstatisme de l’assemblage, ce qui permet de rendre son fonctionnement moins bruyant et plus tolérant. De plus, on réduit les vibrations et on évite le phénomène de corrosion de frottement (que l’on peut retrouver à l’interface de contact de deux pièces métalliques) et donc l’usure. Lorsque le pignon satellite et les surfaces périphériques des axes sont en matériau polymère, on diminue davantage le bruit.
L’origine du bruit émis par un tel motoréducteur est très complexe à identifier, notamment lorsque ce motoréducteur se trouve intégré à un vélo à assistance électrique. Lorsque le motoréducteur génère un couple d’assistance, il génère alors une excitation mécanique que l’on peut en principe mesurer sur les six composantes (trois forces et trois moments) du torseur des actions mécaniques de la liaison entre ce motoréducteur et le cadre. Dans la pratique il est très compliqué de réaliser ce type de capteurs d’efforts et il est beaucoup plus simple de surveiller les vibrations émises en mesurant le torseur des accélérations au plus près du motoréducteur en y installant des accéléromètres. Ces vibrations émises vont ensuite être transmises au cadre et aux différents éléments du vélo qui vont se mettre alors à résonner lorsque ces vibrations seront proches des fréquences propres ou de leurs multiples harmoniques. Ce phénomène est comparable à un instrument de musique ou l’excitation va provenir par exemple de l’excitation mécanique d’une corde, qui sera ensuite transformée en un son (pression acoustique) par l’amplification de cette excitation au travers de nombreuses résonnances de la caisse de l’instrument qui font l’identité et la puissance de cet instrument. A l’aide d’outils d’analyse fréquentielle, il est possible d’analyser le signal de l’excitation émise au niveau d’accéléromètres collés sur un motoréducteur et d’analyser en parallèle, le son émis à l’aide d’un microphone (capteur de pression acoustique) positionné dans la région ou l’on souhaite mesurer ce bruit, de préférence proche des oreilles de l’utilisateur. Lorsque l’on analyse la relation de transfert entre l’excitation vibratoire et le son perçu par le microphone, on retrouve une bonne corrélation entre les deux avec une réponse élevée des modes propres du cadre ce qui montre qu’il faut tout d’abord diminuer la source d’excitation mais aussi éviter que les modes propres de résonnance du cadre ne soit traversés par une excitation puissante et que ces modes soient suffisamment amortis pour être atténués et suffisamment hauts pour qu’ils ne soient pas trop dans le domaine audible. Pour bien comprendre les origines de l’excitation mécanique de ce type de motoréducteur, les inventeurs ont réalisé des expériences sur un motoréducteur conforme au deuxième mode de réalisation proposé dans le brevet FR 3091516 (au nom de la demanderesse), en faisant varier lentement le régime du moteur et en mesurant le niveau d’excitation fréquentiel en dB pour différentes gammes de couple d’assistance. Cette expérience a montré qu’il existe des raies de forte puissance sur des harmoniques de rang six et douze fois le régime du moteur, ce qui correspond au nombre (et son double pour douze) des axes de sortie, qui est justement au nombre de six dans cet exemple de réalisation. Cette constatation expérimentale s’explique par une raison mécanique, car à chaque tour de l’arbre moteur, chacun des deux pignons va successivement transférer du couple aux six axes de sortie et c’est donc bien au niveau de ce contact qu’une grande partie de l’excitation va être générée six ou douze fois par tour. Il n’était pas du tout évident de trouver que cette source d’excitation contribuait autant à l’excitation globale. Des essais ont été reconduits en intégrant des axes comportant une surface de contact en matériau polymère et ont démontré une forte atténuation des harmoniques de rang six et douze qui contribuaient fortement dans le niveau d’excitation global avec également un niveau de bruit perçu significativement plus bas sur un vélo en fonctionnement.
Le motoréducteur peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques qui sont décrites ci-après, prises seules ou en combinaison.
Le matériau polymère des surfaces périphériques des axes et/ou du au moins un pignon satellite peut être un matériau thermoplastique, tel qu’un matériau polyétheréthercétone « PEEK » ou polyamide-imide « PAI » ou polyphénylensulfure « PPS » ou polyoxyméthylène « POM ».
Le matériau polymère peut également être un polymère thermodurcissable tel qu’un polymère époxyde (également appelé « époxy » ou « résine époxy »).
Ces matériaux sont cités à titre d’exemples non limitatifs. Plus généralement, le matériau polymère présente par exemple un module d’Young (module d’élasticité) inférieur à 15000MPa, tel qu’inférieur à 5000MPa.
La baisse de rigidité des contacts peut passer par l’utilisation de matériaux thermoplastiques dits à haute performance notamment pour supporter des pressions de contact relativement élevées à des températures de fonctionnement pouvant atteindre 80 ou 90°C. De nombreux matériaux polymères, et plus particulièrement les matériaux thermoplastiques PEEK ou PAI, permettent de conserver leurs propriétés à haute température et ne sont pas sensibles au fluage. Ils peuvent résister aux contraintes mécaniques et de température sans perdre de leur élasticité.
La surface périphérique de chaque axe est cylindrique. Elle peut être configurée pour rouler sans glisser dans les trous du pignon satellite.
Selon un exemple de réalisation de l’axe, chaque axe est un axe bi-matière comportant une aiguille métallique centrale, par exemple en acier, chemisée au moins sur la surface périphérique par une chemise en matériau polymère. L’axe présente ainsi une bonne tenue mécanique, notamment en cisaillement et flexion permettant de transférer le couple de sortie du réducteur. De plus, les aiguilles métalliques peuvent être obtenues avec des tolérances de fabrication très serrées, ce qui est recommandé pour bien maîtriser l’ajustement nécessaire à leur insertion dans les alésages des deux roulements d’axe situés à chacune des extrémités cylindriques de l’axe. Des aiguilles métalliques réalisées en acier trempé de haute résistance mécanique sont disponibles sur le marché à moindre coût car ce sont des pièces standardisées.
L’épaisseur radiale de chemise peut être supérieure à 0,5mm, comme par exemple supérieure à 1mm. Elle peut être inférieure à 6mm, comme par exemple inférieure à 3mm. Une épaisseur de chemise plus faible que 0,5mm pourrait se déchirer, aurait beaucoup moins de faculté à réduire les vibrations et gérer l’hyperstatisme et ne résisterait pas aux contraintes alternées qu’elle subit lors de sa rotation sous charge. Au-delà de 6mm, le pignon satellite pourrait être trop affaibli avec des trous trop gros qui nécessiteraient d’augmenter de manière importante le diamètre du pignon satellite, et par conséquent, le diamètre de la couronne dentée et ainsi l’encombrement du réducteur.
Dans cet exemple de réalisation, l’aiguille métallique et la chemise sont solidaires. Un très faible jeu peut toutefois apparaitre entre l’aiguille métallique et la chemise au fur et à mesure de l’utilisation, notamment dans le cas d’un montage initial serré ou fretté de la chemise. On considère cependant que dans ce mode de réalisation, la liaison entre l’aiguille métallique et la chemise est complète et n’est pas une liaison pivot.
La chemise en matériau polymère formant la surface périphérique des axes peut être surmoulée sur les aiguilles métalliques ou peut être montée frettée sur les aiguilles métalliques.
La chemise en matériau polymère peut surmouler seulement la surface périphérique, laissant apparaitre les extrémités cylindriques de l’aiguille métallique.
Selon un autre exemple, la chemise en matériau polymère surmoule entièrement la surface extérieure des aiguilles métalliques, jusqu’aux extrémités cylindriques de l’aiguille métallique. Dans ce cas, l’aiguille métallique permet de renforcer l’axe et des roulements d’axe peuvent être montés sur chacune des extrémités cylindriques en matériau polymère et non sur une aiguille métallique. Cette solution permet de réaliser un axe bi-matière de manière très économique tout en garantissant une très bonne coaxialité entre les différents diamètres de portée de roulement et de surface périphérique, les différents diamètres pouvant être moulés simultanément.
De plus, les extrémités cylindriques en matériau polymère permettent d’augmenter l’intervalle de tolérance des deux portées de roulement sans risquer de sur-contraindre radialement les deux roulements d’axe, ce qui facilite et rend plus économique la réalisation de l’axe. La tolérance des portées de roulements peut être élargie par rapport à un axe ayant des extrémités cylindriques métalliques et passer par exemple à 0,03 mm d’intervalle de tolérance (au lieu de 2µm).
Un moletage ou des stries peuvent être ménagés sur l’aiguille métallique, au moins sous la chemise en matériau polymère ou sur toute la surface extérieure des aiguilles métalliques lorsque la chemise surmoule entièrement la surface extérieure des aiguilles métalliques, afin de bien ancrer le surmoulage. L’aiguille métallique n’est alors plus une aiguille de roulement standard.
Selon un autre exemple de réalisation, les au moins trois axes sont entièrement réalisés en matériau polymère. Le matériau polymère de l’axe peut être fibré pour renforcer sa tenue mécanique, par exemple avec des fibres de carbone ou des fibres de verre.
Lorsque les au moins trois axes comportent une surface périphérique respective réalisée en matériau polymère, le au moins un pignon satellite peut être réalisé en matériau polymère ou en matériau métallique. Lorsqu’il est réalisé en matériau métallique, le au moins un pignon satellite peut être obtenu par frittage de poudre métallique pouvant être en acier ou laiton ou bronze, avec l’avantage d’avoir un coefficient de dilatation thermique limité et de pouvoir réaliser cette pièce de manière économique et précise.
Lorsque les pignons satellites sont réalisés en matériau polymère ou thermoplastique, tel qu’en matériau PEEK ou PAI, les surfaces périphériques des axes peuvent être réalisées en matériau polymère ou les axes peuvent être métalliques, comme en aluminium.
Les axes peuvent être épaulés et présenter respectivement une surface périphérique de diamètre intermédiaire supérieur aux diamètres des extrémités cylindriques. Les axes épaulés permettent d’abaisser la pression de contact par réduction de l’écart relatif de diamètres entre l’axe et le trou cylindrique au niveau de la surface périphérique des axes, ce qui permet de conserver des axes aux extrémités cylindriques fines de part et d’autre de la surface périphérique. L’encombrement du réducteur peut donc être limité tout en maximisant le diamètre des axes. Avec un diamètre intermédiaire plus gros présentant une surface périphérique en matériau polymère ou thermoplastique, on abaisse la pression de contact, d’une part en augmentant le rayon de courbure au contact et d’autre part en abaissant le module d’élasticité du matériau, ces deux facteurs conjugués amenant à une solution intéressante en termes d’usure et de bruit généré.
Le diamètre de la surface périphérique des axes (c’est à dire de la chemise en matériau polymère dans le cas d’axes bi-matière) est par exemple supérieur ou égal à 1,4 x le diamètre des extrémités cylindriques de l’axe (c’est à dire de l’aiguille métallique dans le cas d’axes bi-matière laissant apparaitre les extrémités cylindriques de l’aiguille métallique).
Dans le cas d’axes bi-matière épaulés où l’aiguille métallique forme les extrémités cylindriques de diamètre D3 inférieur et la chemise en matériau polymère forme la surface périphérique de diamètre D1, le rapport D1>1,4*D3 permet de définir une épaisseur minimale de chemise permettant une hauteur d’amortissement suffisante pour une réduction du bruit.
Le motoréducteur peut comporter une paire de roulements d’axe par axe, un roulement d’axe étant monté à chaque extrémité cylindrique des axes. Les roulements d’axe permettent de s’assurer que les axes roulent sans glisser dans les trous du pignon satellite.
Dans le cas d’axes épaulés, les roulements d’axe peuvent alors présenter de petites dimensions et ainsi bien s’intégrer dans les deux flasques du porte-satellite. Le diamètre extérieur des flasques peut alors être plus petit que le diamètre inscrit de la couronne dentée du réducteur, afin de permettre le montage du porte-satellite au travers de la couronne dentée dont le diamètre extérieur est limité pour que le réducteur reste très compact.
Les roulements d’axe peuvent être montés serrés à chaque extrémité cylindrique des axes et, le cas échéant, en butée axiale sur la chemise en matériau polymère, de part et d’autre de la chemise lorsque la chemise en matériau polymère laisse apparaitre les extrémités cylindriques de l’aiguille métallique. Ce montage permet d’assurer une très bonne tenue axiale de la chemise et permet d’éviter toute usure de contact entre l’axe et les bagues intérieures des roulements d’axe.
Dans le cas d’axes entièrement réalisés en matériau polymère, ceux-ci peuvent être épaulés pour abaisser la pression de contact par réduction de l’écart relatif de diamètres entre l’axe et le trou cylindrique au niveau de la surface périphérique des axes. Le diamètre de la surface périphérique des axes est par exemple supérieur ou égal à 1,4 le diamètre des extrémités cylindriques de l’axe.
De plus, dans le cas où le réducteur comporte deux ou trois pignons satellites, les actions mécaniques des pignons satellites sur les axes réalisant le transfert de couple au porte satellite induisent de fortes contraintes de flexion sur les axes (moment de flexion pour deux pignons) et ces contraintes peuvent être mieux supportées par des axes épaulés du fait de l’augmentation de diamètre dans la zone centrale.
Le réducteur comporte par exemple six axes.
Le réducteur comporte par exemple un seul pignon satellite ou deux pignons satellites déphasés en rotation de 180° ou trois pignons satellites déphasés les uns des autres de 120°.
Le porte-satellite peut être couplé en rotation à la sortie du réducteur.
Selon un autre exemple, la couronne dentée est couplée en rotation à la sortie du réducteur.
L’invention a aussi pour objet un motoréducteur d’un dispositif d’assistance électrique, notamment pour cycle, indépendant de celui décrit précédemment et dont la protection peut être demandée de façon séparée sans liaison avec le motoréducteur décrit ci-dessus.
Ce motoréducteur comprend un réducteur et un moteur électrique configurés pour pouvoir être montés coaxialement sur un axe central, le moteur électrique comportant un rotor solidaire en rotation d’un arbre formant l’entrée du réducteur, le réducteur comprenant :
- une couronne dentée,
- un porte-satellite comportant au moins un flasque,
- au moins un pignon satellite monté d’une part, sur une came excentrique via un roulement, la came excentrique étant solidaire de l’arbre, le pignon satellite étant d’autre part, traversé par au moins trois cylindres creux du porte-satellite montés pivotants autour d’un tronçon cylindrique respectif du porte-satellite solidaire du au moins un flasque, le au moins un pignon satellite s’engrenant sur la couronne dentée, chaque cylindre creux étant coaxial à l’axe d’un tronçon cylindrique, chaque cylindre creux étant en matériau polymère, la surface périphérique respective des cylindres creux étant configurée pour entrer en contact avec un trou du pignon satellite.
Le motoréducteur peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques qui sont décrites ci-après, prises seules ou en combinaison.
Le matériau polymère des cylindres creux est par exemple un matériau thermoplastique, tel qu’un matériau polyétheréthercétone « PEEK » ou polyamide-imide « PAI » ou polyphénylensulfure « PPS » ou polyoxyméthylène « POM ». Le matériau polymère peut également être un polymère thermodurcissable tel qu’un polymère époxyde (également appelé « époxy » ou « résine époxy »). Ces matériaux sont cités à titre d’exemples non limitatifs. Plus généralement, le matériau polymère présente par exemple un module d’Young (module d’élasticité) inférieur à 15000MPa, tel qu’inférieur à 5000MPa.
Le au moins un pignon satellite peut également être réalisé en matériau polymère. Alternativement, le au moins un pignon satellite peut être réalisé en matériau métallique, par exemple par frittage de poudre métallique pouvant être en acier ou laiton ou bronze, avec l’avantage d’avoir un coefficient de dilatation thermique limité et de pouvoir réaliser cette pièce de manière économique et précise.
Chaque cylindre creux peut être configuré pour rouler sans glisser dans les trous du pignon satellite.
Un jeu fonctionnel radial de quelques centièmes de millimètres est laissé entre le tronçon cylindrique et le cylindre creux en matériau polymère afin de permettre la rotation libre du cylindre creux formant un palier lisse. Le cylindre creux assure ainsi une fonction de coussinet en plus de la fonction de galet amortissant afin de réduire les vibrations et le bruit émis dans son contact sans glissement avec les trous au moins en partie cylindriques de chacun des pignons satellites. Ce mode de réalisation présente l’avantage de ne pas nécessiter les deux roulements d’axe, le cylindre creux pouvant pivoter autour d’un tronçon cylindrique respectif du fait du palier lisse.
Les cylindres creux peuvent présenter respectivement une surface périphérique de diamètre supérieur ou égal au produit du diamètre interne du cylindre creux par 1,4. Ce rapport permet de définir une épaisseur minimale de cylindre creux permettant une hauteur d’amortissement suffisante pour une réduction du bruit.
De plus, avec un diamètre de surface périphérique en matériau polymère ou thermoplastique important, on abaisse la pression de contact, d’une part en augmentant le rayon de courbure au contact et d’autre part en abaissant le module d’élasticité du matériau, ces deux facteurs conjugués amenant à une solution intéressante en termes d’usure et de bruit généré.
L’épaisseur radiale du cylindre creux est par exemple supérieure à 1mm. Elle peut être inférieure à 6mm, comme par exemple inférieure à 3mm.
Les entretoises des modes de réalisation précédents, liant les deux flasques du porte-satellite n’étant plus nécessaires, il est alors possible d’augmenter facilement le nombre de cylindres creux dans un même encombrement de réducteur. L’augmentation du nombre de cylindres creux permet de limiter leur charge unitaire et ainsi limite leur usure.
Ce mode de réalisation est très économique mais le rendement du réducteur peut être dégradé du fait des pertes générées par le frottement des paliers lisses.
Le réducteur comporte par exemple un seul pignon satellite ou deux pignons satellites déphasés en rotation de 180° ou trois pignons satellites déphasés les uns des autres de 120°.
Le porte-satellite peut être couplé en rotation à la sortie du réducteur.
Selon un autre exemple, la couronne dentée est couplée en rotation à la sortie du réducteur.
L’invention a également pour objet tout appareil comprenant un dispositif d’assistance électrique comportant un motoréducteur tel que ceux décrits précédemment, comme un exosquelette, un dispositif électroportatif ou un bras de robotisation.
En particulier, l’invention a aussi pour objet un cycle comprenant un dispositif d’assistance électrique caractérisé en ce que le dispositif d’assistance électrique comporte un motoréducteur tel que ceux décrits précédemment, configuré pour être monté dans un pédalier du cycle, sur un axe central du pédalier ou dans un moyeu arrière du cycle, sur l’axe central d’une roue de cycle.
Brève description des figures
D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de l’invention, mais nullement limitatif, ainsi que des dessins annexés sur lesquels :
La montre un dispositif d’assistance électrique comprenant un motoréducteur monté dans un pédalier d’un cycle.
La montre une vue en perspective du pédalier de la .
La montre une vue en coupe axiale du motoréducteur du dispositif d’assistance électrique de la .
La montre une vue en coupe transversale A-A du motoréducteur de la .
La est une vue du détail C de la .
La montre une vue en perspective d’un axe du motoréducteur de la .
La montre une variante de réalisation d’un axe du motoréducteur avec une portion vue en coupe et un détail agrandi de l’axe.
La est un graphique montrant les évolutions de la pression de contact P (ou pression de Hertz) en MPa en fonction du diamètre D1 de l’axe en mm pour des axes en acier en contact avec des pignons satellites en acier (ronds), pour des axes en acier en contact avec des bagues en laiton de pignons satellites (triangles), pour des axes métalliques dans des pignons satellites en matériau PEEK (carrés) et pour des axes bi-matière chemisés PEEK dans des pignons satellites en matériau PEEK (losanges).
La montre une vue en coupe axiale d’éléments d’un motoréducteur selon un autre exemple de réalisation.
La montre une vue en coupe transversale des éléments de la .
La montre une vue en coupe axiale d’un motoréducteur monté dans un moyeu arrière du cycle.

Claims (21)

  1. Motoréducteur (1) d’un dispositif d’assistance électrique (101), notamment pour cycle, comprenant un réducteur (2) et un moteur électrique (3) configurés pour pouvoir être montés coaxialement sur un axe central (103 ; 107), le moteur électrique (3) comportant un rotor (4) solidaire en rotation d’un arbre (5) formant l’entrée du réducteur (2), le réducteur (2) comprenant :
    - une couronne dentée (10),
    - un porte-satellite (11) comportant au moins un flasque (17, 18),
    - au moins un pignon satellite (12, 13) monté d’une part, sur une came excentrique (14) via un roulement (15), la came excentrique (14) étant solidaire de l’arbre (5), le au moins un pignon satellite (12, 13) étant d’autre part, traversé par au moins trois axes (16) du porte-satellite (11) montés pivotants par rapport à l’au moins un flasque (17, 18), le au moins un pignon satellite (12, 13) s’engrenant sur la couronne dentée (10),
    caractérisé en ce que les au moins trois axes (16) comportent une surface périphérique (30) respective coaxiale à l’axe de rotation de l’axe (16), configurée pour entrer en contact avec un trou (31) du au moins un pignon satellite (12, 13), réalisée en matériau polymère et/ou le au moins un pignon satellite (12, 13) est réalisé en matériau polymère.
  2. Motoréducteur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface périphérique (30) de chaque axe (16) est configurée pour rouler sans glisser dans les trous (31) du pignon satellite (12, 13).
  3. Motoréducteur (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau polymère des surfaces périphériques (30) des axes (16) et/ou du au moins un pignon satellite (12, 13) est un matériau thermoplastique ou un polymère thermodurcissable.
  4. Motoréducteur (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque axe (16) est un axe bi-matière comportant une aiguille métallique (32) centrale, par exemple en acier, chemisée au moins sur la surface périphérique (30) par une chemise (29) en matériau polymère.
  5. Motoréducteur (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’épaisseur radiale (er) de chemise est supérieure à 0,5mm, comme par exemple supérieure à 1mm.
  6. Motoréducteur (1) selon l’une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la chemise (29) en matériau polymère formant la surface périphérique (30) des axes (16) est surmoulée sur les aiguilles métalliques (32).
  7. Motoréducteur (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que la chemise (29) en matériau polymère surmoule seulement la surface périphérique (30), laissant apparaitre les extrémités cylindriques de l’aiguille métallique (32).
  8. Motoréducteur (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que la chemise (29) en matériau polymère surmoule entièrement la surface extérieure des aiguilles métalliques (32) jusqu’aux extrémités cylindriques de l’aiguille métallique (32).
  9. Motoréducteur (1) selon l’une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la chemise (29) en matériau polymère formant la surface périphérique (30) des axes (16) est montée frettée sur les aiguilles métalliques (32).
  10. Motoréducteur (1) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les au moins trois axes (16) sont entièrement réalisés en matériau polymère.
  11. Motoréducteur (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les axes (16) sont épaulés et présentent respectivement une surface périphérique (30) de diamètre (D1) intermédiaire supérieur aux diamètres (D3) des extrémités cylindriques.
  12. Motoréducteur (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le diamètre (D1) de la surface périphérique (30) des axes (16) est supérieur ou égal au produit du diamètre (D3) des extrémités cylindriques de l’axe (16) par 1,4.
  13. Motoréducteur (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le motoréducteur (1) comporte une paire de roulements d’axe (33) par axe (16), un roulement d’axe (33) étant monté à chaque extrémité cylindrique des axes (16).
  14. Motoréducteur (1) selon l’une des revendications 4 à 9 et selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les roulements d’axe (33) sont montés serrés à chaque extrémité cylindrique des axes (16) et en butée axiale sur la chemise (29) en matériau polymère, de part et d’autre de la chemise.
  15. Motoréducteur (1) d’un dispositif d’assistance électrique (101), notamment pour cycle, comprenant un réducteur (2) et un moteur électrique (3) configurés pour pouvoir être montés coaxialement sur un axe central (103 ; 107), le moteur électrique (3) comportant un rotor (4) solidaire en rotation d’un arbre (5) formant l’entrée du réducteur (2), le réducteur (2) comprenant :
    - une couronne dentée (10),
    - un porte-satellite (11) comportant au moins un flasque (17, 18),
    - au moins un pignon satellite (12, 13) monté d’une part, sur une came excentrique (14) via un roulement (15), la came excentrique (14) étant solidaire de l’arbre (5), le pignon satellite (12, 13) étant d’autre part, traversé par au moins trois cylindres creux (160) du porte-satellite (11) montés pivotants autour d’un tronçon cylindrique (320) respectif du porte-satellite (11) solidaire du au moins un flasque (17, 18), le au moins un pignon satellite (12, 13) s’engrenant sur la couronne dentée (10),
    caractérisé en ce que chaque cylindre creux (160) est coaxial à l’axe d’un tronçon cylindrique, chaque cylindre creux (160) étant en matériau polymère, la surface périphérique (30) respective des cylindres creux (160) étant configurée pour entrer en contact avec un trou (31) du pignon satellite (12, 13).
  16. Motoréducteur (1) selon la revendication 15, caractérisé en ce que chaque cylindre creux (160) est configuré pour rouler sans glisser dans les trous (31) du pignon satellite (12, 13).
  17. Motoréducteur (1) selon l’une des revendications 15 ou 16, caractérisé en ce que le matériau polymère des cylindres creux (160) est un matériau thermoplastique ou un polymère thermodurcissable.
  18. Motoréducteur (1) selon l’une des revendications 15 à 17, caractérisé en ce que les cylindres creux (160) présentent respectivement une surface périphérique (30) de diamètre (D1) supérieur ou égal au produit du diamètre (D3) interne du cylindre creux (160) par 1,4.
  19. Motoréducteur (1) selon l’une des revendications 15 à 18, caractérisé en ce que l’épaisseur radiale (er) du cylindre creux (160) est supérieure à 1mm.
  20. Motoréducteur (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le au moins un pignon satellite (12, 13) est métallique, tel qu’en acier ou en laiton.
  21. Cycle comprenant un dispositif d’assistance électrique (101) caractérisé en ce que le dispositif d’assistance électrique (101) comporte un motoréducteur (1) selon l’une des revendications précédentes, configuré pour être monté dans un pédalier (102) du cycle, sur un axe central (103) du pédalier (102) ou dans un moyeu arrière (106) du cycle, sur l’axe central (107) d’une roue de cycle.
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