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Engrenage à changement de vitesse pour machines à marohe rapide, particulièrement pour dynamos à bicyclettes.
L'invention a pour objet un engrenage à friction pour changement de vitesse dans des machines à marche rapide, plus particulièrement dans des dynamos à bicyclettes, cet engrenage à friction pour changement de vitesse devant être monté dans le moyeu d'une bicyclette, en vue d'aotionner en même temps la dynamo disposée également à l'intérieur de ce moyeu.
Suivant l'invention, le mécanisme à friction pour chan- gement de vitesse est constitué par plusieurs engrenages à corps de roulement, montés successivement l'un derrière l'au- tre, avec ajustage automatique en fonction du moment de rota- tion et avec dispositif de pression, altérable au moment de rotation, appliqué à chaque engrenage, ce dispositif étant composé d'un ressort et d'un différentiel, répartissant la pression par diminution d'un engrenage à l'autre en propor- tion de la multiplication de la vitesse atteinte à l'engrena- ge en question.
La répartition resp. la compensation de la
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pression d'application dans chacune des différentes vitesses peut être atteinte entre autre du fait que les bagues exté- rieures, prévues aux engrenages à friction pour changement de vitesse, s'engagent au moyen d'entraineurs, par exemple des billes, dans une courbe de la douille de commande, cette cour- be étant réalisée de manière à diminuer constamment la pres- sion du ressort. Naturellement on pourrait encore prévoir un dispositif, dans lequel les bagues extérieures de chacune des différentes vitesses sont montées dans la douille de commande, munies de surfaces de roulement à inclinaison ou à bombage différent et déplaçables axialement, tout en étant assurées contre toute rotation.
L'invention présente d'abord l'avantage quton peut uti- liser un dispositif commun de pression pour toutes les vites- ses. Ce dispositif de pression étant constitué par un res- sort, on obtient une répartition douce et uniforme de la pres- sion d'application sur tous les engrenages et on empêche tout calage du dispositif de pression et des corps de friction dans les différents engrenages.
Les dessins annexés, donnés à titre d'exemple, représen- tent plusieurs formes d'exécution de l'objet de la présente invention, dans lesquels : ,
Fig. 1 et 2 sont une coupe longitudinale, resp. une vub de c8té du dispositif d'engrenage.
Fig. 3 représente un montage différent des corps de roulement.
Fig. 4 et 5 sont des formes d'exécution différentes du dispositif d'engrenage.
Fig. 6 est une coupe à travers le dispositif monté dans le moyeu.
Dans la douille de commande 1 on a disposé, suivant fig. 1, quatre roulements à billes, à bagues extérieures 2, 5, 8, 11 et 14 à corps de roulement 3, 6, 9 et 12, à bagues
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intérieures 4, 7, 10 et 13. Les bagues extérieures 8, 5, 8, 11 et 14, maintenant les corps de roulement 3, 6, 9, 12 dans leurs positions respectives au moyen de surfaces coniques, se trouvent sous l'action de la pression axiale d'un ressort 16, butant d'un côté contre la bague extérieure 2, d'un au- tre côté contre une partie du moyeu 15, fixé à demeure à la douille de commande 1.
Pour que la pression atteigne son ma- ximum aux corps de roulement 5 de la première vitesse, tout en diminuant progressivement pour les vitesses suivantes, chacune des bagues extérieures 2, 5, 8, 11 et 14 porte sur sa circonférence, logée dans un évidement, une bille 17 ou ana- logua; toutes ces billes s'engagent dans une rainure commune de forme courbée 18 (fig. 2) de la douille de commande 1, sui- vant l'angle du segment de courbe attribué à chacune des bil- les, elles sont soumises par cette rainure à une pression axiale plus ou moins forte en vue du mouvement, libre de tout glissement, des corps de roulement 3, 6, 9 et 12. Naturelle- ment on peut, si on le désire, prévoie plusieurs rainures courbées, agissant simultanément sur plusieurs billes, .
Pour remplacer ces rainures courbées, il est encore possible de disposer les surfaces coniques des bagues extérieures dans des positions d'angle différentes, correspondant à la pres- sion axiale recherchée.
Dans la première vitesse et sur l'arbre de roue fixe 19 on a disposé un anneau 20, y fixé à demeure et portant des dents de peigne 21. Ce@ dents s'engagent ou bien entre les corps de'roulement 5, ou bien elles forment les axes de ro- tation de ces corps. De cette manière les corps de roule- ment 5, maintenus d'une manière rotative à leurs emplacements respectifs, sont utilisés comme roues intermédiaires à chan- gement de direction, transmettant le mouvement de rotation de la bague extérieure 3, avec une vitesse accélérée, mais en sens inverse de la rotation sur la bague intérieure 4. La rap- port de multiplication dans ce cas est uniquement fonction du
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rapport des diamètres de la bague extérieure 2 et de la bague intérieure 4..
De son cté la bague intérieure 4,'par l'intermédiaire d'un Deigne 22, transmet maintenant son mouvement de rotation aux corps de roulement 6 de la deuxième vitesse, et ceci dans un sens opposé au sens de rotation de la bague extérieure 5, De cette manière on transmet à la bague intérieure 7 du deuxiè- me palier une vitesse composée de la vitesse de rotation trans- mise aux corps de roulement 6 et du rapport de multiplication des corps de roulement 6 à la bague intérieure 7. Il s'y ajoute la vitesse de rotation de la bague extérieure 5 et son rapport de multiplication à la bague intérieure 7 pour des corps de roulement 6, tournant en sens inverse. Si mainte- nant ce système de multiplication est augmenté d'autres pa- liers, comme indiqué sur le dessin, la vitesse augmente sui- vant une courbe à ascendance rapide.
Ainsi il est possible, dans la forme d'exécution de l'engrenage à changement de vi- tesse, représentée en grandeur naturelle sur le dessin, de réaliser une multiplication de 1:4 1/2 pour la première vi- tesse, de 1 :6 la deuxième vitesse, de 1 :19 la troisième vitesse et enfin de 1 :60 la quatrième vitesse.
Cette multiplication cependant est seulement exacte pour le cas que les corps de roulement tournent avec leur plus grand diamètre sur les surfaces des bagues extérieures et intérieures. Si la surface de roulement de la bague exté- rieure est déplacée latéralement du plus grand diamètre des corps de roulement, c'est à dire plus près de leur axe ima- ginaire, au point 23 par exemple, alors on obtient, comme l'indique la fig. 3, une nouvelle multiplication à effet supplémentaire. Dans l'exemple de la forme d'exéoution, re- présenté dans la fig. 3, le rapport de la circonférence de roulement sur les corps de roulement pour la bague extérieu- re, à celui de la bague intérieure est de 1:3.
De oette manière on réalise pour toutes les vitesses une augmentation au triple de la multiplication.
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L'engrenage à changement de vitesse réalisé suivant l'ex- emple de la première forme d'exécution et représenté en fig.6, -est muni de trois oouronnes de roulement et est accouplé à une dynamo 42 à l'intérieur du moyeu de bicyclette 41. En vue d'une orientation plus facile les différentes parties de l'engrenage sont désignées par les mêmes repères que les trois premières vitesses de l'engrenage représenté en fig, 1.
L'embrayage et le débrayage de l'engrenage sont effeo- tués par un boulon réglable 43, disposé sur l'axe fixe 19 de la roue, s'engageant au moyen d'une tige 44 dans un alésa- ge axial 45 de l'axe 19, lors de sa rotation ce boulon, par l'intermédiaire de la pointe de la tige, oblige un corps de calage 46, disposé librement dans un alésage radial de l'axe, à s'engager dans un évidement 47 du moyeu 20 du premier pei- gne annulaire 21, maintenant de cette manière le dit peigne annulaire 21 sur l'axe 19 dans la position d'embrayage.
Pour débrayer l'engrenage, l'éorou 43 est tourné en arrière, jusqu'à ce que la pointe de la tige relâche le corps de ca- lage 46, celui-ci pouvant alors sortir automatiquement de l'évidement 47 du peigne annulaire 20, 21. La transmission . de la rotation du dernier palier au rotor de la dynamo 42 est effectuée par la bague intérieure 10 du dernier, resp. du troisième engrenage.
Suivant la forme d'exécution, représentée en fié. 4 de l'engrenage à changement de vitesse, tous les corps de roulement sont disposés sur des surfaces inclinées de roulement, sous une pression axiale uniforme. Le premier train de cet engrenage est constitué par une bague extérieu- re 2, fixée d'une manière immobile sur l'axe fixe 19 de la roue, par une bague Intérieure 4 rotative, formant une seule pièce avec la bague extérieure 5 du deuxième train et enfin par une couronne de corps de rotation 3, mise en rotation par un peigne 24 fixé à demeure à la douille de commande 1.
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Les corps de roulement 3 transmettent leur mouvement accélé- ré à la bague intérieure 4 et par conséquent à la bague exté- rieure 5 du train suivant. Les corps de roulement 6 du train suivant sont empêchés d'exécuter un mouvement de rotation par un peigne 25 fixé à demeure sur l'axe fixe 19 de la roue, de manière qu'ils transmettent comme roues intermédiaires le mouvement de la bague extérieure 5 à une vitesse accélérée, mais en sens inverse de rotation, à'la bague intérieure 7 de ce train.
La bague intérieure 7 du deuxième train ne forme qutune seule pièce avec la bague extérieure 8 du troisième train.
Les corps de roulement 9 du troisième train sont mis en ro- tation par la douille de commande 1, par l'intermédiaire d'un peigne 26 et reçoivent une accélération supplémentaire par leur bague extérieure 8, tournant en sens inverse. Les corps de roulement 9, tournant à une vitesse propre accélérée, transmettent leur mouvement à leur bague intérieure 10 et par conséquent en même temps à la bague extérieure du quatrième train, et ceci à une vitesse accélérée et dans le même sens de rotation de la douille de commande 1.
Au quatrième train les corps de roulement sont maintenus en place d'une maniè- re rotative par un peigne 27 monté sur l'axe fixe 19, trans- mettant seulement le mouvement comme roues intermédiaires d'une manière accélérée et dans un sens opposé à la rotation de la douille de commande 1 à la bague intérieure 13, formant une seule pièce avec la bague extérieure du train suivant, Afin d'atteindre une accélération supérieure aux corps de roulement 28 du cinquième train que celle transmise par la douille de commande 1, le peigne s'engageant entre les corps de roulement 28 du cinquième train est accouplé directement à la bague extérieure 11 du quatrième train.
Le dit peigne 11, tournant de cette manière en sens inverse de sa bague extérieure avec une vitesse supérieure à celle de la douille
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de commande 1, la multiplication de la vitesse à la bague intérieure 30 du cinquième train est plus grande que pour les autres trains. La transmission au dernier train de l'en- grenage est effectuée par la bague extérieure 31 et par une oouronne de corps de roulement 33, maintenue en place au moyen d'un train 32, fixé à l'axe, cette oouronne transmet une vitesse de rotation maximum à sa bague intérieure 34 et au rotor-35, y relié, une dynamo ou autre dispositif ana- logue. Ce mécanisme permet aussi un grand nombre de trans- missions.
Dans l'engrenage à changement de vitesse représenté par la fig. 5,les corps de roulement 3, 6 sont disposés en cer- cle autour des roues coniques 36 et montés d'une manière ro- tative sur des pivots d'arbre 37, qui au premier train sont . fixés à un anneau de commande 38 et qui au deuxième train constituent les bras 39 de la roue conique du premier train.
Les deux couronnes de corps de roulement 3, 6 tournent sur des surfaces extérieures fixes de roulement 40 de la même forme inclinée que- les roues coniques. Le mouvement infligé à la première couronne des corps de roulement par l'anneau de commande est transmis, par suite de la surface extérieure fixe de roulement, avec accélération sur la roue conique du premier train qui, au moyen de ses bras, entraîne dans sa rotation la couronne des corps de roulement du deuxième pa- lier. Ces corps de roulement attaquent de leur côté la. roue conique du deuxième train, qui fait tourner de la manière décrite oi-dessus et aveo accélération la couronne des corps de roulement du troisème train ou le rotor à grande vitesse, devant être mis en rotation.
Le nombre des trains dans les trois'engrenages, est exclusivement fonotion du nombre désiré des tours et du ren- dement de l'engrenage en usage de cas en cas.
Comme corps de roulement on peut utiliser des billes,
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des rouleaux, mais de préférence des corps de la forme d'un tonneau, ces derniers glissant le moins par suite de leur grande surface d'appui.
L'engrenage à changement de vitesse peut être utilisé aus- si avantageusement comme démultiplicateur d'une vitesse plus grande à une vitesse plus réduite.