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Mode d'installation et système de transmission pour moteurs auxiliaires de bicyclettes et de motocyclettes légères.
La présente invention a pour but de munir toutes bicyclettes normales à tubes et à mouvement par pédales usuelles, d'homme ou de dame, à tubes droits ouourbes, dtun moteur auxiliaire à explosions, appliqué au point central le plus bas et le plus résistant de la bicyclet- te, en conservant pour la transmission à pédales et à mo- teur la chaîne unique pré-existante et ainsi le change- ment éventuel de vitesse par déraillement de chalne ou dans le moyeu. L'invention a en outre pour but d'adapter à cette transmission un réducteur supplémentaire à deux rapports, pouvant être actionné par un dispositifauto- matique, de manière à éviter une double commande du chan- gement de vitesse existant.
Enfin le système est complété par un dispositif de démarrage à l'arrêt, la roue reposant terre, du type employé pour les motocyclettes. Ces buts sont atteints, suivant, l'invention, par des moyens particu- lièrement simples, assurant une transmission directe parfaite entre le moteur et la roue, sans renvois intermédiaires et sans discontinuité dans le rapport de réduction.
Le dessin ci-joint montre schématiquement et à titre d'exemple une forme de réalisation de l'invention et -quelques détails ainsi que des variantes.
Les Figures 1 et 2 montrent schématiquement, respec- tivement en élévation latérale et en plan avec parties en cou- pe, l'installation du moteur auxiliaire et de la transmission pour bicyclette à changement de vitesse par déraillement de chaînes;
La ligure 3 est une vue en perspective montrant une réalisation pratique de l'installation du moteur auxiliaire d'après le système représenté aux Figures 1 et 2 ;
La Figure 4. montre schématiquement une roue libre particulière, qui convient spécialement pour l'application à la transmission selon l'invention, lorsqu'on dispose pour la bicyclette d'un changement de vitesse a déraillement de .chaîne;
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La ligure 5 montre un détail des rouleaux de la roue libre selon la Figure 4;
Les Figures 6 et 7 montrent, respectivement en coupe horizontale et en vue latérale, le dispositif à présé- lection pour la commande du changement de vitesse intérieur du moteur;
Les Figures 8 et 9 montrent, respectivement en coupe longitudinale et en vue latérale, une roue libre particulié- rement applicable aux bicyclettes munies de frein ou de chan- gement de vitesse dans le moyeu, commandé par contrepédalage;
La Figure 10 montre en coupe transversale un détail de la roue libre selon les Figures 8 et 9.
Dans la représentation schématique des Figures l et 2 on fait abstraction des caractéristiques intérieures du moteur, qui peut être à deux ou à quatre temps, la seule condition étant qu'il soit très aplati de façon à pouvoir être installé dans la largeur entre les deux pédales, qu'il soit muni de préférence d'un embrayage Intérieur, pouvant être actionné du côté gauche, et d'un arbre de sortie de mou- vement du côté droit, sur le prolongement de l'arbre secondaire (récepteur) du réducteur intérieur à deux vitesses.
Dans l'établissement du moteur il faut avoir soin que 1"arbre de sortie du mouvement 1 se trouve dans un rayon d'une dizaine de centimètres du centre de la dépression 2 du carter, correspondant au centre de la boite 4 du pédalier, et à une hauteur telle qu'une ligne droite réunissant ces deux centres coïncide approximativement, saut' les petites varia- tions déterminées par la différence d'inclinaison du tube avant 3 du cadre de la bicyclette, avec le centre du moyeu arrière du cycle de manière que les deux brins de la chaîne passent respectivement au-dessus et en-dessous de l'axe des pédales.
En d'autres termes la condition pour que le sys- tème de transmission soit applicable est que l'extérieur du monobloc-moteur-éducteur présente approximativement une forme analogue à celle montrée par le schéma des figures 1 et 2, telle que le monobloc puisse s'insérer par le renforcement ou dépression transversale 2 en-dessous et autour de la par- tie avant de la boite 4 du pédalier et par 1%dépression lon- gitudinale 5 contre le tube 3. La figure 3 montre, par un exemple de réalisation pratique, comment ces conditions peuvent être respectées: le renfoncement 2 est appliqué contre la boite 4 au moyen des deux colliers 6,6', et l'enfoncement 5 est blo- qué sur le tube 3 au moyen du manchon 7.
On pourra adapter une plaque de jonction, formant un manchon 8, sur l'attache et le tube arrière 9 de la bicyclette, pour former avec l'en- semble du cadre un seul bloc capable de résistance aux efforts du moteur. Comme le diamètre de la boite du pédalier est stan- dardisé dans la construction normale des cycles à 42 mm, et celui des tubes 3 et 9 à 29 mm, le nouveau système présente l'universalité désiderable d'application d'un type unique de moteur sur toutes bicyclettes, sans nécessiter d'adaptation ou de réglages particuliers; le groupe suivra l'inclinaison différente du tube 3 sans modifier la distance entre les cen- tres 1 et 4, qui est la plus importante pour le système en question.
En effet, l'arbre de sortie du mouvement 1, sur
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lequel on suppose que s'exerce Inaction, a l'intérieur du groupe, de la commande par verrou ou par expansion de billes ou de'-'cliqueta des engrenages récepteurs du réducteur pour la sélection du rapport, porte un pignon normal 10 de chat- ne, ayant un nombre approprié de dents -(12 à 15) et coaxia- lement, vers l'intérieur, une roue libre particulière, qui sera décrite ci-après, sur laquelle est monté, parallèlement et à proximité du pignon 10, un engrenage particulier à rouleaux 11, comportant deux plaques circulaires ou deux anneaux parailèles supportant une série de rouleaux, remplaçant la denture des engrenages usuels.
Le nombre de ces rouleaux doit être égal ou sensiblement égal au nombre de dents du pignon 10.
Le groupe moteur doit évidemment être établi d'une manière telle que le plan de rotation du pignon 10 co'inci- de approximativement avec le plan du pignon arrière 12 du moyeu de la bicyclette, ou bien avec le pignon intermédiaire s'il s'agit d'un pignon triple à changement de vitesse par déraillement de chaîne, c'est-à-dire 40 à 45 mm. à droite du plan moyen de la bicyclette. Une coïncidence imparfaite des plans n'a pas de conséquence nuisible.
La chaîne originale de la bicyclette, éventuellement raccourcie d'un maillon ou deux, s'enroule à la partie arrière sur le pignon 12 comme dans la construction originale, et sur le tendeur de chaîne éventuel ai la transmission est à changement de vitesse, et à la partie . avant sur la petit pignon 10 au lieu de la grande roue dentée usuelle (pignon de pédalier).
On assure ainsi la transmission directe entre le mo- teur et la roue, comme dans les motocyclettes, et le réducteur intérieur au groupe moteur fournit un changement à deux vites- ses même aux bicyclettes non pourvues d'un mécanisme de chan- gement de vitesse particulier. La commande du réducteur coaxial au pignon 10 comporte naturellement aussi une position "débrayée" intermédiaire entre les deux vitesses, de manière que la même commande sert aussi comme débrayage général de toutes les roues dentées de la réduction et du changement de vitesse, étant suppo- sée en aval de tout autre renvoi, pour permettre la marche usuel- le par pédalage, sans des frottements excessifs.
Pour réaliser le pédalage et le démarrage du moteur la système comporte comme caractéristique essentielle la sup- pression du piston de pédalier usuel et de la. manivelle de droite, qui lui est en général reliée par construction, et la substitution à ces deux organes, notamment au premier d'une couronne à denture intérieure 13, qui est fixée par le système usuel de la mortaise tangentielle et de la clavette 18 à l'axe 14 à la place de;la manivelle de droite.
Il est toutefois in- différent que cette couronne 13 soit fixée sur la pédale de droite, qui est conservée dans ce cas, ou de toute autre maniè- re, pourvu qu'un petit réglage axial nécessaire lui soit permis, afin que la denture intérieure à pas de chaîne, dont la cou- ronne est munie puisse engrener a plans coïncidents dans les rouleaux correspondants de l'engrenage 11.
On a adopté préfé- rablement ce type dévoue dentée, pouvant être remplacé à vo- lonté par une paire de roues dentées usuelles, parce qu'il est le moins sensible aux petits désaxements ou aux petits dépla- cements entre les plans, inévitables dans implication sur les bicyclettes différentes, ainsi qu'aux vibrations et aux excen- tricités réciproques entre la roue dentée 11 reliée au moteur et la couronne faisant partie du cadre, enfin parce qu'il est le moins exigeant en fait de graissage et le moinx coûteux comme construction, la tenture intérieure de,la couronne pouvant être
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simplement découpée dans un anneau en tôle.
Pour les mèmesraisons d'indifférence à une cons- truction et à un fonctionnement excessivement précis, la roue libre agencée à l'intérieur de la roue dentée 11, nécessaire pour permettre la rotation du pignon 10 sous l'action des pédales le moteur étant arrêté, sera préférablement conformée selon le schéma des figures 4 et 5. L'arbre de sortie du mouvement 1, convenablement élargi à sa partie dépassant le pignon 10, porte trois mortaises 38. Une cage, formée par deux anneaux 39, supporte et guide trois rouleaux 40, conformés à double diamètre c'est-à-dire présentant axialement de chaque côté une saillie cylindrique (pivot 40') destine être engagée dans les entailles 42 de la cage.
La profondeur de ces entailles est telle que le rouleau 40, lorsqu'il est amené par les cages dans la partie élargie de la mortaise 38, c'est-à-dire, en retard par rapport à la rotation de l'arbre 1, ne touche pas le fond de la mortaise, un arrêt à dent 41, formé dans la cage, empêche tout frottement en- tre le rouleau et le flanc de la mortaise, évitant ainsi tout contact entre les rouleaux et l'arbre 1. Dans cette po- sition les trois rouleaux servent exclusivement comme palier de roulement normal pour tout l'ensemble intérieur contre la piste intérieure 43 de la roue dentée 11, que l'on sup- pose immobile ou tournant vers l'arrière.
Par contre si on fait tourner l'anneau 43 en avant, il oblige les rouleaux sur lesquels 11 appuie, à rouler vers la porte rétrécie de la mortaise, mettant les cages en ro- tation relative par rapport à l'arbre 1. Ce mouvement bloque par coincement l'arbre 1 et l'anneau 43, qui sont rendus solidaires l'un de l'autre, jusqu'à la cessation de l'action sur l'anneau-43 qui, retardant par rapport à l'arbre 1, ra- mène la cage en arrière, dégage les rouleaux qui reprennent leur fonction comme palier a roulement.
On évite ainsi complètement les rangées de billes usuelles et on réalise en outre par l'adoption de trois rouleaux seulement, une roue libre auto-centrante, qui en vertu de sa structure, utilise simultanément les trois rouleaux pour le coincement, même si le dispositif est établi sans précision excessive, en subdivisant les efforts d'écra- sement tandis que dans les roues libres à rouleaux usuelles il est presque impossible d'éviter que le coincement soit pratiquement opéré par un rouleau seulement.
Dans la réalisation représentée au dessin, pour évi- ter que les plans de rotation des deux pédales soient exces- sivement écartés, ce qui gênerait le cycliste, et pour li- miter les efforts mécaniques sur l'axe du mouvement (14), ainsi que pour des raisons de légèreté et d'économie de cons- truction la même couronne à denture intérieure 13 porte dans son plan un appendice rigide 15 servant de manivelle, sur un trou fileté spécial de laquelle est visséedirectement la pédale droite originale, préalablement démontée du pédalier inutilisé de la bicyclette. A l'extrémité opposée de l'axe 14 reste en fonction la manivelle originale 17 avec sa péda- le respective.
On comprend maintenant comment sont réalisées les caractéristiques du système de l'inventeur. Dans d'autres applications utilisant la chaîne unique, le moteur est placé sur le même circuit de chaîne comprenant aussi le pignon de
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pédalier, ce qui donne lieu à de graves inconvénients à cause des angles d'enveloppement insuffisants qui en résultent.
Ou bien il actionne directement le pignon de péda- lier usuel, qui fonctionne dans ce cas, soit comme organe transmetteur de la force musculaire, soit comme organe retransmetteur de la force mécanique, ce qui oblige a une réduc- tion très considérable de rapporta entre le moteur et le pé- dalier, afin de pouvoir ensuite remultiplier entre le péda- lier et la roue, avec Une perte de rendement inévitable et un fonctionnement plus bruyant; de plus la roue libre doit être placée sur l'axe du pédalier, où elle est soumise, en raison du couple élevé à transmettre, à un effort maximum et aux plus grandes probabilités de dégâts.
Suivant l'invention, le moteur considéré comme source d'énergie utilisée en fonctionnement anormal, est relié directement à la roue, l'effort musculaire m'agissant plus en série, mais en parallèle sur la transmission unique par insertion indirecte sur le pignon moteur. La couron- ne du pignon de pédalier est complètement au repos pendant le fonctionnement à moteur ; la roue libre intérieure à la roue dentée 11 élimine tout contact et frottement entre l'organe mobile et l'organe fixe grâce au roulement des trois rouleaux;
le dispositif est toujours prêt, par simple pédalage, soit à démarrer le moeur, si le réducteur intérieur est embrayé une vitesse, soit a actionner le cycle sous l'action de la force musculaire, si le réducteur est débrayé. Inexpérience a démontré que ce système d'actionnement indirect,par la force musculaire ne perd pas de douceur de manière appréciable par rapport au système formai des bicyclettes ordinaires, le ren- voi supplémentaire étant compensé par la réduction des frotte-- ments qui se produisent entre la chaîne et le pignon du péda- lier à cause du pas généralement imparfait, de la chaîne, et du grand développement du pignon.
De plus, l'angle d'enveloppe- ment de la chalne sur les pignons arrières est augmenté par rapport à la transmission de la bicyclette normale, ce qui aug- mente la sûreté contre les échappements de la chat
Le système de transmission décrit ci-dessus peut être complété par deux dispositifs importants, caractéristiques du système et rendus possibles uniquement par ce dernier: une com- mande automatique du changeur-réducteur intérieur et le démarra- ge à partir du repos.
Les figures 6 et montrent schématiquement comment on peut utiliser le levier 22 de commande du débrayage pour actionner aussi, par le même mouvement, le changement de vi- tesse intérieur. Il est essentiel que l'axe 14 du pédalier, qui est asymétrique par rapport à ses deux cônes, soit retour- né, de manière à placer sur le côté gauche de la bicyclette la partie laplus longue, originalement montée à droite, afin de laisser l'espace pour le pignon de pédalier et le carter de la chaîne entre la boîte du pédalier et la manivelle, et qu'il soit percé axialement à l'extrémité gauche et fileté, ou bien qu'il soit remplacé par un axe spécial de dimensions appropriées, fourni avec le groupe moteur.
Après avoir remonté la manivelle gauche originale de la bicyclette sur l'extrémité gauche de l'axe 14, on y fixe par une vis 19 une cloche 20, conformée de manière que -son bord formant couronne dépasse sur 200. environ de sa circonférence vers la bicyclette au-delà du gabarit intérieur de la pédale 17. La cloche peut aussi être limitée à un sec-
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teur de couronne. Le levier 22 est pivoté en 21 sur le côté gauche du carter du moteur ; ce levier agit, par une vis de réglage 2), sur le poussoir actionnant, de la manière usuelle, le débrayage, et est articulé par son extrémité supérieure 24 à proximité de l'axe 14 des pédales à un autre levier 25, ap- proximativement orthogonal.
Le levier 25 agit par son extré- mité antérieure 28 sur la partie de la tige 26 dépassant du moteur, et cette tige commande, en se déplaçant axialement et par un des systèmes d'embrayage connus, l'une ou , l'autre vitesse du chamgement de vitesse intérieur ou du débrayage.
A l'extrémité inférieure 27 du levier 22 est appliqué le câ- ble flexible Bowden, actionnable à la main du guidon, qui tire en sens transversal au moteur, de l'extérieur vers l'in- térieur.
Le fonctionnement est le suivant; l'actionnement du levier 22 produit le débrayage; en même tempe, l'extrémité supérieure de ce levier, tournant en denors, déplace vers l'extérieur la partie centrale du levier 25, qui lui est fixe. La cloche 20 fixée à l'axe des pédales et rendue so- lidaire de la pédale 17 par une tente de blocage entre alors en action. Si le bord saillant de la cloahe se trouve en re- gard du point 24, le levier 25 agit comme levier de premier genre, trouvant son point d'appui sur le bord de la cloche, la puissance en 24 et la résistance en 28. Ce dernier point se déplace alors vers l'intérieur, comprimant axialement la tige 26 et réalisant la prise d'une des vitesses du mécanisme de changement.
Par contre, si par la rotation des pédales on fait tourner de 180 la cloche 20, le même mouvement du levier- débrayage aura comme conséquence un fonctionnement du levier
25 comme levier de troisième genre: le point d'appui se dépla- cera, avec le bord de la cloche, à l'extrémité arrière du le- vier 25, qui déplacera son extrémité 28 en dehors. La tige
26 est alors tirée et on passe à l'autre vitesse.
Si la clo- che est arrêtée dans une position intermédiaire, de manière que son bord puisse rencontrer en deux points diamétralement ou presque diamétralement opposés le levier 25, ce dernier, sous l'action du levier 22, se dispose parallèlement à ltaxe du véhicule, déplaçant la tige 26 en une position intermédiaire entre les extrémités de sa course, opérant//le débrayage ou la prise de la troisième vitesse s'il s'agit d'Un changement à trois vitesses. Le bord de la cloche peut aussi comporter des secteurs à saillies différentes, et servir un plus grand nombre de vites- ses.
La cloche 20 fonctionne ainsi comme présélecteur de la vitesse désirée, dont l'insertion a lieu automatiquement par le simple actionnèrent de l'embrayage, selon la position dans laquelle se trouvent les pédales; par exemple, pédale gauche l'avant, première vitesse,; pédale droite à l'avant, deuxième vitesse ; pédales verticales, débrayage.
Un ressort de rappel maintient l'extrémité arrière du levier 25, en position de repos, appliquée contre la boi- te du pédalier, de manière que la cloche 20 puisse tourner li- brement sans le toucher et sans produire de déplacement dans le changement de vitesse. Il convient de prévoir à l'extrémité de la tige 26 une vis de réglage pour améliorer l'orientation du levier 25 dans les petites inégalités inévitables de dimen- sions qui se vérifient au montage sur les types différents de bicyclettes. Il y a lieu également de munir la tige 26 d'un dispositif usuel de déclenchement à deux positions, par exem- ple trois encoches à large accès et une bille pressée par un
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petit ressort, pour faciliter l'engrènement des vitesses et pour en assurer la stabilité.
L'autre dispositif complémentaire est un système de démarrage à partir de l'arrêt du type employé dans les motocy- clettes (figure 1). A ce propos on remarquera que le système de transmission décrit, dans le cas d'une bicyclette munie à l'ori- gine d'un mécanisme de changement de vitesse par déraillement de chaîne à pignon arrière triple, fournit un cycle de six vitesses en total, ce qui est excessif, d'autant plus que les rapports du changement de vitesses pour bicyclette préexistante sont en général très rapprochés l'un de l'autre (par exemple 16-18-20 dents, ou bien 17-20-23);
et ne représentent pas une utilité comsidérable pour la marche à moteur, on renonce au rapport four- ni par le pignon intermédiaire du pignon triple, en dévissant ce pignon du corps de la roue libre et en le remplaçant par une douille 30 filetée à l'intérieur et lisse à l'extérieur, sur laquelle on monte un pignon 31 à moyeu lisse, ayant une épais- seur à peine inférieure à celle de la douille, de manière qu'il peut librement tourner en position débrayée, même. après que la douille a été serrée entre le premier et le troisième pignon du pignon triple. Le même constructeur du moteur peut fournir, pour les bicyclettes existantes, la douille 30 et le pignon 31.
Pour des raisons d'économie et pour faciliter le déraillement de la chaîne, le pignon 31 pourra être, selon la figure 1, à dents alternées.
Pour la mise en marche il suffit de déplacer la chaî- ne sur ce pignon intermédiaire à l'aide de la commande existan- te du changement de vitesse de la bicyclette, en ayant soin de prendre une vitesse dans le changeur-réducteur intérieur au groupe. On utilise une des pédales de la transmission normale de la bicyclette comme pédalier de démarrage, du type pour mo- tocyclette, à un tiers de tour, en pédalant dans le sens avant et non arrière. Le moteur qui se met en marche entraine en ro- tation la chaîne, qui tourne à vide sur le pignon fou.
Pour mettre en marche le cycle, le cycliste n'aura qu'à actionner l'embrayage, choisir une des deux vitesses restées dans le changement de vitesse de la bicyclette à déraillement de chat- ne à l'aide de levier usuel, et embrayer à nouveau, effectuant ainsi la même manoeuvre que pour la mise en marche d'une auto- mobile ou d'une motocyclette. La douille 30 et le pignon 31 peuvent être remplacés éventuellement par une seule poulie à gorge dans laquelle peut se mouvoir la chaîne.
Une dernière variante facultative de ce système de transmission est la suivante. Si le moteur auxiliaire est ap- pliqué à une bicyclette munie de frein ou de changement de vitesse dans le moyeu actionné par contrepédalage, et que l'on désire conserver ce type de commande, on munit la roue dentée 11, au lieu de la roue libre autocentrante à trois rouleaux à deux diamètres comme décrit ci-dessus (figures 4 et 5), dune roue libre spéciale (figures 8,9 et 10), qui permet le blocage de l'arbre intérieur même lorsqu'on fait tourner en arrière l'an- neau extérieur, afin de pouvoir commander par les pédales le mouvement en arrière de la chaîne.
Cette roue libre spéciale ne pourra plus utiliser les mêmes rouleaux pour le roulement et pour le coincement, que les roues libres dites à rouleau du type connu, mais elle devra posséder pour la première fonction les rangées de billes usuelles, et les rouleaux pour le coincement avec la différence essentielle que la piste intérieure 32 est cylindrique, tandis que l'anneau extérieur 33 présente une piste conformée dans
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les deux sens à profils de coincement 33, symétriques par rap- port à la position de rep os moyenne de chaque rouleau 34.
La cage 35 guidant ces rouleaux présente une saillie latérale 36 en prise avec un cliquet 37, pivoté à son tour dans le corps extérieur 33; elle peut ainsi effectuer la rotation nécessaire en arrière (ou le retard de rotation nécessaire par rapport au corps extérieur 33) pour le blocage du rou- leau lorsqu'on fait tourner en avant par les pédales l'ex- térieur de la roue dentée 11. Pour que la cage puisse tour- ner ou retarder dans l'autre sens par rapport au corps ex- térieur 33, bloquant ainsi la roue libre en arrière, il est nécessaire que le cliquet 37 soit soulevé par une commande appropriée.
Cette commande est reliée à celle de l'embrayage, en vue d'empêcher que le cycliste actionne par erreur le con- trepédalage et bloque la transmission à pédalas en sens con- traire à celui de la traction du moteur. Par ce dispositif le contre pédalage est inefficace et la roue libre est débrayée, tant que le moteur n'a pas été séparé de la trans- mission.