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BREVET D' I N V E N T I O N Changement de vitesses, en particulier pour les Bicyclettes.
La présente invention a pour objet un mécanisme de changement de vitesses, travaillant avec des planétaires, grâce auquel on obtient,par l'insertion d'organes intermédiaires du mécanisme opérée à volonté, un régime de marche plus ou moins élevé et la présente invention a également pour but d'établir un tel mécanisme de la façon la plus simple et de le rendre approprié à la fabrication en
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grande série par embout1ssage'btt'estage, sans que le sécurité du fonctionnement et les qualités de résistance aient à en souffrir.
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Des mécanismes de ce genre sont demandés partout pour la construction des machines, et en particulier pour la fabrication des bicyclettes. Ils doivent, dans ce cas, pouvoir s'appliquer facilement sans entraîner de modification dans la structure de la bicyclette au point de vue de la roue à chaîne du pédalier ou du moyeu de la roue arrière. Un autre domaine d'application tout indiqué se trouve dans les machines-outils et outils de toutes sortes, par exemple, dans les tours, les palans, etc.
Dans toutes ces applications, il importe que l'emplacement requis pour le mécanisme soit réduit au minimum, que le mécanisme soit inséré comme un tout indépendant, qu'il soit facile à monter et à démonter, que la possibilité de la fabrication en grande série par emboutissage soit assurée, que l'utilisation en soit facile et qu'une protection complète des organes du mécanisme soit prévue contre l'introduction des impuretés et de l'humidité.
Toutes ces oonditions, auxquelles ne satisfait aucun des mécanismes connus, sont remplies par l'objet de la présente invention, dans laquelle un engrenage intérieur et un porte-planétaire servent, suivant la méthode connue, d'organes moteurs ou d'organes actionnés et dans laquelle l'engrenage à dents droites peut être immobilisé, pour les deux sens de rotation, soit pour le régime rapide sur le porte-planétaire, soit pour le régime lent sur le cadre de la machine.
Les dessins annexés montrent à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'invention.
La fig. 1 montre une coupe axiale perpendiculaire, laissant apparaître partiellement une vue en élévation, d'un mécanisme de changement de vitesses pour une petite voiture automobile, ou pour le montage sur l'axe du pédalier d'une bicyclette;
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La fig. 2 est une vue de face du coté gauche de la fig.1, dans laquelle la paroi de recouvrement de gauche et une. paroi intermédiaire sont partiellement supprimées;
La fig.. 3 est une vue de face partielle du coté droit de la fig. 1;
La fig. 4 est une coupe axiale perpendiculaire à travers un mécanisme installé sur le moyeu de la roue arrière d'une bicyclette;
La tige 5 est une vue du coté gauche de la fig.4; .
La fig. 6 montre une vue latérale partielle du mécanisme, représentée sans le moyeu et la tige de oommande.
Dans la forme d'exécution suivant les fig.1 à 3, sur l'arbre moteur 1 (fig.1), par exemple l'arbre de commande d'une petite voiture automobile ou l'arbre du pédalier d'une bicyclette, se trouve un moyeu 13, qui est relié, au moyen des boulons 14, a plaque d'éoartement et de guidage 15 et à une plaque de recouvrement 2 ayant la tourne d'une assiette emboutie. Sur le bord extérieur de cette plaque de recouvrement est vissé ou fixé de quelque autre façon un engrenage intérieur 3, dans lequel s'engagent plusieurs (dans le cas présent quatre) planétaires répartis uniformément à la périphérie. Ces planétaires sont montés, par l'intermédiaire de roulements à billes 16, autour de pivots 10 qui sont logés dans le porte-planétaire 7.
Ce porte-planétaire possède, à sa périphérie extérieure, une couronne dentée 8 rapportée ou taillée à même la pièce, qui communique avec les organes de la machine à entraîner. Le porte-planétaire 7 est constitué en forme de cuvette et reooit à sa partie interne la totalité des engrenages; il réalise sur le coté droit une fermeture absolue sur l'extérieur. Sur le coté gauche, la fermeture est assurée par l'assiette 2, dont la paroi est relativement mince, mais résistante à la flexion par suite d'ondulations
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imprimées.
Par une encoche ou une entaille dans le bord externe de l'assiette 2 ou de l'engrenage intérieur 3, une rainure est constituée, rainure qui reçoit un anneau à ressort 17; cet anneau., grâce à son effet de ressort, s'applique dans une gorge intérieure 18 du porte-planétaire 7 et s'oppose à une sortie dans le sens latéral de l'engrenage intérieur hors du porte-planétaire, tandis qu'il constitue en même temps une fermeture hermétique à cet endroit.
Pour assurer un meilleur guidage et un meilleur maintien en position du porte-planétaire 7, il est relié, au moyen des goujons 10, à une plaque serrée 19, qui s'appuie, par un roulement à billes 21, sur la surface périphérique d'une bride 22 (fig.2) du moyeu 13. Le porte-planétaire 7 se trouve ainsi maintenu latéralement par l'assiette 2 (fig.1) et par la plaque 15, de sorte qu'il n'a pas besoin d'un autre mode de fixation latéral. Comme il est facile de s'en rendre compte, l'ensemble du système peut être démonté en desserrant les vis 14 et 10.
Du coté opposé à l'engrenage intérieur 3, les planétaires 6 s'engagent dans un engrenage à dents droites 5, qui se trouvé sur un disque 4 ; ce disque est monté fou, par son moyeu 9, sur l'arbre moteur 1. Ce moyeu possède à sa face antérieure des'entailles 23, en forme de dents, dans lesquelles s'engagent des saillies du moyeu 24, constitués de façon oorrespondante, d'un capot annulaire 25 ; ce capot est également monté fou sur l'arbre moteur 1 et s'engage, par un bord externe replié 26 dans une partie recourbée 27 du porte-planétaire 7. En vue de la fixation dans le sens latéral, le bord 26 possède une gorge annulaire 28, dans laquelle s'engagent des tôles 29 (fig.1,3), qui sont fixées au porte-planétaire 7 au moyen des vis 31 (fig.3).
Ainsi qu'il apparaît clairement, l'engrenage à dents droites 5,
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avec le moyen 9 et le capot annulaire, peut tourner librement de l'arbre moteur 1 et du porte-planétaire 7.
Grâce aux tôles 29, le capot annulaire 25 ne peut s'échapper dans le sens latéral et l'engrenage 23,24 permet un montage facile.
L'espace compris à l'intérieur du capot annulaire 25 contient le dispositif d'embrayage. Le bord 26 présente au moins en un point une ouverture 32 (fig. 3). Dans cette ouverture s'engage habituellement l'extrémité extérieure 11 d'un organe'd'embrayage, qui est monté sur le porte- planétaire 7.
Dans le cas présent, cet organe d'embrayage consiste en un levier 34, monté au moyen d'un goujon 33 sur le porte-planétaire et qui, sous l'effet d'un ressort 35, pénètre généralement par son extrémité libre 11 dans l'ouverture 32, réunissant par là même le porte-planétaire avec le capot annulaire 25 et aussi avec l' engrenage à dents droites 5 en un tout rigide, le porte-planétaire 7 étant relié, par les planétaires 6 et l'engrenage intérieur 3, de façon rigide à l' arbre moteur 1 . Lors de la rotation de l'arbre 1, l'engrenage 8 est entraîné dans le même sens et avec la même vitesse.
Si l'on appuie, au contraire, contre le bord 26 un levier de transmission 36 (fig.3), actionné à la main et montéde façon à pouvoir se déplacer dans le cadre de la machine 30, ce levier pénètre dans l'ouverture 32 dès que cette ouverture passe.en face de lui et il fait alors ressortir 1'extrémité 11 du levier d'embrayage 34 hors de l'ouverture 32 contre l'effet du ressort 35, de sorte que, d'une part, le capot annulaire 25 est maintenu ferme avec l'engrenage à dents droites 5 par rapport au cadre de la machine et que, d'autre part, l'assemblage rigide entre l'engrenage à dents droites 5 et le porte-planétaire 7 est suspendu.
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L'arbre moteur 1 continuant à agir, les planétaires'6 se mettent à tourner sur l'engrenage à dents droites 5, qui est à l'arrêt, et ils entraînent le porte- planétaire 7 en même temps que l'engrenage 8, plus lentement suivant le rapport du nombre des dents des engrenages 3 et 5. Si l'on désire, au contraire, une augmentation du régime, au lieu de l'engrenage à dents droites 5, on doit immobiliser au oadre de la machine ou au porte-planétaire l'engrenage intérieur 3 et choisit comme organe moteur l'engrenage à dents droites.
Si l'on veut suspendre l'embrayage de la démultiplication, il suffit seulement de ramener en arrière, à la main, la manette de butée 36. Pour autant que l'extrémité libre 11 ne se trouvera pas directement au- dessous de l'ouverture 32, le capot annulaire 25 continuera à tourner en même temps que l'engrenage à dents droites 5 d'une valeur correspondante en avant ou en arrière, suivant que la résistance du porte-planétaire 7 sera plus faible ou plus grande que oelle de l'engrenage à dents droites 5, jusqu'à ce que l'organe d'embrayage 34 s'enclenche dans l'ouverture 32 sous l'effet du ressort 35 ou de la foroe centrifuge.
Pour abréger autant que possible ce mouvement intermédiaire, on peut prévoir plusieurs ouvertures 32, qui soient réparties également à la périphérie du bord 26 et l'on peut faire correspondre à chaque ouverture un organe d'embrayage qui soit relié aux autres de façon telle que, du fait du déplacement de l'un des organes d'embrayage, les autres se trouvent également déplacés de façon correspondante. Dans l'exemple d'exécution représenté, en dehors de l'ouverture 32, une autre ouverture,diamétralement opposée 32' est encore prévue et à l'extrémité du levier 11 correspond l'extrémité 11' d'un second levier d'embrayage
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34', qui, au moyen d'un goujon 33', est également monté sur le porte-planétaire 7 et s'engage par un prolongement 37 dans un prolongement en forme, de fourche 38 du levier 34.
Le ressort en tourne de lame 35 est disposé entre les crans 39,41, de sorte qu'il tend à faire appuyer en même temps les deux extrémités 11 , 11' contre la surface interne du bord 26 ou à les faire pénétrer dans les ouvertures 32.
Si l'une des deux extrémités 11,11' est appuyée vers l'intérieur par le levier de commande 36, 1!autre extrémité se trouve aussi extraite de son ouverture 32 ou 32' par l'intermédiaire de l'assemblage 37,38. Naturellement, au lieu de deux leviers d'embrayage et de deux ouvertures, on peut en prévoir encore davantage pour abréger le mouvement intermédiaire ci-dessus mentionné, pour réduire les à-coups lors de l'embrayage et pour permettre de choisir des épaisseurs de tôles plus faibles.
En ce qui concerne la forme d'exécution suivant les fig.4 à 6, on connaît le procédé qui consiste à insérer , des mécanismes de changement de vitesses dans le moyeu de la roue actionnée, c'est-à-dire dans la plupart des cas, de la rbue arrière, dans le roulement du pédalier ou dans la roue à chaîne du pédalier. Attendu qu'il y a lieu de prévoir non seulement un mécanisme .de changement de vitesses, mais encore une.roue libre et un frein arrière, l'installation du mécanisme dans le moyeu même est gênant et coûteux. A < cause de l'exiguïté inévitable du poids et des diamètres, les pièces sont soumises à des efforts considérables.
L'installation, faite après coup, d'un tel dispositif ne permet pas d'utiliser le moyeu précédent et implique un travail de montage et de démontage très laborieux, si l'on ne veut pas purement et simplement échanger la roue actionnée directement contre une roue comportant une démultiplication installée dans ie moyeu.. Les bicyclettes,
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dans lesquelles le mécanisme de changement de vitesses est installé dans le roulement du pédalier, nécessitent un cadre particulier, de sorte qu'il ne saurait être question de l'installation après coup de mécanismes de ce genre sur des bicyclettes existantes.
Beaucoup plus avantageux apparaît le dispositifgrâce auquel le mécanisme de changement de vitesses est rattaché à la roue à chaîne du pédalier et est échangé contre la roue à chaîne, comme c'est possible dans l'exemple d'exécution des fig. 1 à 3. Par suite du grand diamètre de la roue à chaîne, ce dispositif est cependant relativement encombrant, de sorte que l'aspect, le poids et les frais de construction laissent encore à désirer.
Dans l'exemple d'exécution des fig.4 à 6, le mécanisme de changement de vitesses est désormais constitué de façon telle qu'il peut être installé directement sur la roue arrière sans modifier la structure de la roue de la bicyclette ou de l'automobile, la roue à chaîne de la roue arrière se trouvant réunie au mécanisme suivant la présente invention et le mécanisme étant applicable, au lieu de la roue à chaîne, sur le moyeu de la roue arrière.
Sur un ajoutage fileté 42 du moyeu 43 de l'extrémité actionnée d'une roue de bicyclette ou d'automobile, munie suivant la méthode connue et par suite non représentée d'un dispositif de roue libre et de frein arrière, est vissé le moyeu 44, excédant latéralement, du porte-planétaire 7 du mécanisme de transmission à démultiplication et il est utilement fixé par un premier anneau de serrage avec un pas de vis a gauche.
Le porte-planétaire porte sur des pivots 10 plusieurs, et dans le cas présent trois, planétaires 6 tournant sur des billes 16; ces planétaires, d'une part, s'engagent dans un engrenage à dents droites 5, dont le moyeu 9, excédant latéralement, est logé dans le moyeu 44 de porte-planétaire;d'autre part, les planétaires s'engagent
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dans un engrenage intérieur 3 d'un anneau 46, qui est fixé, par des vis 47, à une plaque 48, dont le moyeu. 49,-excédant latéralement et s'étendant au delà du moyeu 44, porte à l'extérieur la roue à chaîne 51 .
La .roue à .chaîne 51 est vissé au moyen d'un filetage et est assurée par un premier anneau de serrage .53. Un anneau de tôle 54, serré dans le moyeu 44, empêche l'introduction dé la poussière et des impuretés à l'intérieur du mécanisme. Pour diminuer la friction,, des anneaux munie de roulements à billes 55,56 sont insérés entre le porte-planétaire 7 et les pièces 46,48.
Le côté extérieur du mécanisme est recouvert par un chapeau de tôle 57, qui va jusqu'au-dessus de l'engrenage à dents droites 5, qui est fixé avec lui par les vis 47 et qui recouvre les surfaces périphériques de l'anneau 46 et de la plaque 48. Sur le porte-planétaire est monté, de façon à pouvoir se déplacer dans le sens radial, dans un évidement 58 (fig.6), un verrou d'embrayage 11. Ce verrou tend, sous l'effet d'un ressort 35, qui s'engage d'une part dans les goujons 59 du porte-planétaire, et d'autre part dans une saillie 61 du verrou 11, à se déplacer vers l'axe 62 du moyeu de la roue,arrière. Il réussit à pénétrer dans une ouverture 32 du moyeu 9 de l'engrenage à dents droites, des que cetteouverture se trouve sur le même ligne que lui.
Le mouvement du verrou 11 vers l'axe est limité par les saillies 50, qui s'enfoncent dans les évidements 60 du porte-planétaire. sur l'axe 62 du moyeu de la roue arrière, qui est vissée suivant la méthode connue dans la fourche arrière 63, est centré un palier 64 (fig.4,5), qui est également vissé à demeure. Ce palier porte sur un goujon 65 (fig.5) un levier de commande 66 pouvant osciller, qui s'engage, par un prolongement 36 faisant saillie horizontale, dans l'espace libre constitué par le moyeu 9 de l'engrenage à
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dents droites et qui vient à faire glisser sa partie arrondie 67 contre la surface interne du moyeu 9.
Le levier 66 est maintenu latéralement par un feuillard 70 recourbé autour du palier 64. Il présente à sa partie supérieure une courbure latérale 68, percée d'un trou, qui sert, en même temps qu'une courbure correspondante 69 du palier, au raccordement d'un câble "Bowden" 71, ou d'une tige de commande correspondante. Entre les courbures 68 et 69 est disposé un ressort de rappel 72, qui tend à faire tourner le levier de commande dans le sens opposé au sens des aiguilles d'une montre. Le câble "Bowden" 71 ou la tige de commande correspondante est amené suivant la méthode connue au guidon ou à un endroit de la bicyclette, proche des poignées.
Habituellement, le prolongement 36, sous l'influence du ressort 72, ne se trouve pas en contact avec la surface intérieure du moyeu 9 et le verrou il est engagé dans l'ouverture 32, de sorte que le porte-planétaire 7 et l'engrenage droit 5 sont verrouillés ensemble, les planétaires 6 ne peuvent, en conséquence, pas tourner sur l'engrenage à dents droites et, par suite, le porte- planétaire 7, l'engrenage intérieur 3 et l'engrenage à dents droites 5 forment un tout rigide avec le disque 48 et la roue à chaîne 51. La traction de la chaîne exercée sur la roue à chaîne 51 est donc transmise directement sans démultiplication à la roue arrière.
De ce régime rapide, on passe au régime lent en exerçant dans le sens des aiguilles d'une montre une traction sur le levier 66, par l'intermédiaire du câble "Bowden" à rencontre de L'aotion du ressort 72, la surface arrondie 67 du prolongement 36 s'appliquant alors contre la surface intérieure du moyeu 9 et pénétrant dans l'ouverture 32, dès que celle-ci arrive à sa hauteur. Le verrou 11, qui s'engage
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dans l'ouverture 32, en est en même ternes ressorti, de sorte que l'engrenage droit 5, d'une part, est dégagé du. porte- planétaire 7, mais, d'autre part, est fixé par le prolongement 36 par rapport au cadre de la bicyclette.
Sur l'engrenage à dents droites 5, qui se trouve fixé, tournent désormais les planétaires 6 sous l'effet de l'engrenage intérieur 3, de sorte que le porte-planétaire se met à tourner plus lentement avec une démultiplication correspondant au rapport des diamètres des engrenages à dents droites et intérieur; le moyeu. 43 et la roue arrière se mettent alors à tourner à un régime lent correspondant.
Pour revenir au régime rapide, il suffit seulement de libérer le ressort 72 par l'intermédiaire du câble "Bowden", de sorte que le prolongement 36 ressort de l'ouverture 32 et que le verrou peut de nouveau y entrer dès qu'ils se trouvent face à face.
Comme on peut la voir, le mécanisme de changement de vitesses décrit peut être monté sur tout moyeu normal de bicyclette, sans modifier sa .structure et sans influencer l'installation de roue libre ou de frein arrière qui s'y trouvent. Par suite de l'emboîtement latéral des moyeux les uns dans les autres, il n'est pas non plus nécessaire de modifier le cadre de la bicyclette, ni le rest de sa structure. Le cycliste peut choisir à volonté la dimension de laroue à chaîne, tant donné qu'elle est interchangeable.
L'installation est facilement accessible et peut, en conséquence, être démontée sans que la bicyclette ou la voiture devienne de ce fait indisponible. La constitution du. dispositif de commande mérite aussi une mention particulière, attendu qu'elle permet au profane de réaliser un montage rapide et sur, la position du levier de commande étant centrée aux l'axe, du moyeu et la position réciproque correcte entre le prolongement de commande et le mécanisme
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étant assurée sans tenir compte de la position angulaire du palier.
Enfin, le mécanisme se recommande par sa facilité de fabrication, attendu qu'il se compose essentiellement de pièces embouties ou estampées qui n'ont qu'un faible diamètre par rapport au diamètre de la roue à chaîne.