Dispositif de changement de vitesses pour bicyclette. La présente invention a pour objet un dis positif de changement de vitesses pour bicy clette, comprenant au moins deux trains d'en grenages planétaires montés sur un axe fixe commun d'ans le moyeu de la roue motrice de la bicyclette, ces trains comprenant chacun au moins quatre éléments, à savoir un pignon central, une couronne dentée coaxiale à ce pignon, au mains un:
pignon satellite engre nant avec les deux éléments précités, et un support de satellite coaxial à ces deux élé ments et sur lequel est monté le pignon satel lite, l'un desdits trois éléments coaxiaux du premier train étant solidaire d'un organe d'entraînement et l'un desdits trois éléments coaxiaux du second train étant solidaire du- dit moyeu de la. roue motrice;
et l'un desdits trois éléments coaxiaux du premier train étant accouplé à demeure à l'un desdits trois élé ments coaxiaux du second train et un autre de ces éléments coaxiaux du premier train étant susceptible d'être accouplé à volonté à l'un des d'eux éléments coaxiaux restants du second train, afin de parfaire l'entraînement de celui-ci, de manière à obtenir un certain rapport de vitesses entre ledit organe d'en traînement et. ledit moyeu.
Selon l'invention, ce dispositif est caracté risé en ce que ledit élément du premier train susceptible d'être accouplé à volonté à l'un desdits éléments coaxiaux dit second train, est le pignon central du premier train et que le second train comprend, en plus de son dit pignon central, un second pignon central coaxial à lui, coopérant avec ledit pignon satellite de ce train et monté de manière à pouvoir tourner librement sur ledit axe fixe, et que ledit pignon central du premier train est également susceptible d'être accouplé à ce second pignon central du second train,
de ma nière à obtenir un autre rapport de vitesses entre ledit organe entraîneur et. ledit moyeu.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, différentes formes d'exécution du dispositif objet de l'invention: La fig. 1 montre une coupe longitudinale selon la ligne X-0-Y de la fig. 2 d'un dis positif comprenant des pignons libres montés sur le même support que les pignons satel lites principaux du train secondaire et engre nant avec eux,
le second pignon central de ce train engrenant avec lesdits pignons libres et restant libre de tourner sur l'axe (une des positions est montrée au-dessus de l'axe, l'autre en dessous).
La fig. 2 est une section transversale selon la ligne A -A de la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe longitudinale dit train secondaire d'une autre forme d'exécu tion, ce train comprenant des pignons satel lites à deux dentures engrenant avec la se conde roue centrale de ce train.
La fig. 3A représente une variante com prenant un. second élément à couronne engre nant avec la même dentaire des pignons satel lites que le second pignon central. La fig. 4 montre une autre variante du train secondaire permettant de bloquer l'un quelconque de ses pignons centraux sur l'axe fixe, afin d'obtenir d'autres rapports de vi tesses.
Le dispositif représenté aux fig. 1 et 2 est un dispositif de changement de vitesses à trois rapports de vitesses, à entraînement réver sible (c'est-à-dire ne fonctionnant pas à roue libre) donnant, dans des rapports serrés, une démultiplication, -un entraînement direct et une multiplication. Le moyeu proprement dit comprend un axe fixe 1 sur lequel est monté im cône de roulement à billes 2 fixé par un contre-écrou 3.
Roulant sur les billes 4, cou rant -elles-mêmes sur le cône 2, se trouve un organe d'entraînement 5, fileté pour porter un pignon de chaîne 6 fixé par un contre- écrou 7 à filet de sens opposé. Des billes 8, courant sur une piste formée sur l'organe d'entraînement 5, portent un fond 9 qui est fixé en 10a dans l'alésage du carter 10 du moyeu de la roue motrice au moyen de rai nures et de cannelures.
Le carter du moyeu de la roue est muni de deux brides 10b des tinées à recevoir les rayons de la roue. Dans l'alésage intérieur du fond 9 sont taillées des dents 9c, formant la couronne dentée du train d'engrenages primaire qui est coaxiale à un pignon central 16. Dans l'autre extré mité du carter 10 du moyeu, un- fond 11 est vissé par des moyens appropriés tels qu'une vis de blocage 12 l'empêchant de se dévisser.
Dans l'alésage intérieur de ce fond 11 sont taillées des dents 11a qui forment la cou ronne dentée du train d'engrenages double ment couplé qui constitue le train d'engre- nages secondaire, qui sera décrit en détail au paragraphe suivant. Le fond 11 tourne sur des billes 13 qui courent sur un cône 14 monté sur l'axe 1 et maintenu par un contre- écrou 15.
Le train d'engrenages primaire est un train d'engrenages planétaire épicycloïdal simple; il est complété par le pignon central 16 monté fou sur l'axe 1 et qui porte des griffes d'accouplement allongées 16a, et par les pignons satellites 17 montés sur des tou- rillons 18 dans le support des satellites 19 qui est coaxial au pignon- central 16 et à la couronne dentée 9a du fond 9.
Un, prolonge ment de ce support des satellites 19 porte à son intérieur des griffes d'accouplement. 19a. D'autres griffes d'accouplement 19b du sup port des satellites 19 engrènent avec les griffes d'accouplement correspondantes 5a de l'organe d'entraînement 5.
Le train d'engrenages secondaire double ment couplé ayant 11a. comme couronne den tée comprend en outre, 'pour former un pre mier train d'engrenages épicycloïdal, un pi gnon central 20 fixé sur l'axe 1 au moyen de rainures et de cannelures 20a et maintenu au moyen d'une rondelle 21 et d'un contre écrou 22, et un support commun de satellites 24 muni de prolongements portant à son inté rieur des griffes d'accouplement 24a,
support dans lequel sont montés les pignons satellites 25 engrenant avec le pignon central fixe 20 et avec la couronne dentée 11a du fond 11. Un second train d'engrenages est doublement. couplé avec ce premier train d'engrenages planétaire épicycloïdal; ce second train com prend un pignon central 23 monté fou sur l'axe 1 et dont la face est munie de griffes d'accouplement 23a, des pignons libres 27, montés sur des tourillons 28, et qui engrènent avec les pignons satellites 25 du premier train et avec le pignon central fou 23.
Ce second train d'engrenages épicycloïdal n'a pas de couronne propre, quoi qu'il serait possible de lui en attribuer une, comme montré dans la variante de la, fig. 3A. Le pignon central 23 est empêché de coulisser sur l'axe 1, d'un côté par un épaulement la de l'axe 7., de l'autre par le pignon central 20.
L'un et l'autre de ces trains mentionnés en dernier lieu formant ensemble le train d'engrenages secondaire sont doublement couplés puisque le support 24 des pignons satellites 25 du premier train et des pignons libres 2 7 du second train leur est commun et puisque leurs pignons satellites et libres 25 et 27 engrènent les uns avec les autres.
Le train d'engrenages primaire est doublement couplé avec le train d'engrenages secondaire de la façon suivante: De façon permanente, la couronne 9a du train d'engrenages primaire est couplée par le carter 1.0 du moyeu avec la couronne 11r d'un des deux trains d'engrenages doublement couplés du train d'engrenages secondaire.
Au choix, le pignon central 16 du train d'engre nages primaire peut être couplé soit par des griffes 29a et 29c avec le pignon central 23 du second train de l'engrenage secondaire doublement couplé, soit par des griffes 29b et les griffes 24a avec le support commun 24 des pignons satellites et libres 25 et 27, comme on va l'expliquer.
Une pièce d'accouplement 29 est montée sur l'axe 1 de façon à pouvoir tourner et coulisser librement. Cette pièce 29 porte trois groupes de griffes d'accouplement 29a, 29b et<B>29e</B> (voir la partie inférieure de la fig. 7. qui est déplacée vers la droite par rapport à la position de la partie supérieure).
Cette pièce 29 peut être mise dans une des trois positions suivantes: 1 Les griffes 29a sont en prise avec les griffes correspondantes 23a du pignon cen tral 23 (moitié supérieure de la fig. 1).
2 Les griffes 29b sont en prise avec les griffes correspondantes 24c du support des satellites 24.
3 Les griffes 29c sont en prise avec les griffes correspondantes 19a du support des satellites 19 (partie inférieure de la fig. 1).
De plus, les griffes 29c sont toujours en prise, avec les griffes d'accouplement allon gées 16a du pignon central primaire 16, mais peuvent se déplacer axialement dans ces griffes allongées. Un ressort 30 disposé entre le pignon central 16 et la pièce d'accouple ment 29 tend à pousser ladite pièce 29 vers la gauche de la fig. 1, de manière à mettre en prise ses griffes 29a avec les griffes 23a du pignon central 23 (partie supérieure de la fig. 1). Une clavette 31 passant par une fente lb de l'axe 1 est engagée dans un man chon 32 logé dans l'alésage de la pièce 29.
Une tige de commande 33, passant dans un alésage longitudinal<B>le</B> de l'axe 1, est en prise avec la clavette 31 par une autre tige tarau dée 34 et un collier 35 vissés sur la tige 33, de façon que les mouvements de celle-ci se transmettent à la clavette 31 et de celle-ci au moyen du manchon 32 à la pièce 29, de sorte que celle-ci peut être mise dans une des trois positions décrites ci-dessus.
Dans la forme d'exécution représentée aux fig. 1 et 2, on obtient une démultiplication lorsque les griffes 29a sont en prise avec les griffes 23c, un entraînement direct lorsque les griffes<B>29e</B> sont en prise avec les griffes 19a et une multiplication lorsque les griffes 29b sont en prise avec les griffes 24a.
Lorsque les griffes<B>29e</B> et 19c sont en prise les unes avec les autres, pour l'entraîne ment direct, le train d'engrenages secondaire doublement couplé tourne à vide, le train d'engrenages primaire étant bloqué en lui- même, du fait que son pignon central est en prise avec son support de satellites au moyen desdites griffes<B>29e</B> et 19a et des griffes allongées 16a. Lorsque le train d'engrenages secondaire fonctionne, l'effort de sortie est partagé, étant transmis, d'une part,
par la couronne 9c, dû train primaire, d'autre part, par la couronne 11c du train -secondaire. Le pignon central 20 est toujours l'élément de réaction. Lorsque les griffes 29a et 23ca sont. en prise pour la démultiplication, le pignon central 16 du train primaire doit tourner à la même vitesse et dans le même sens (opposé à celui du pignon de chaîne 6) que le pignon central 23 du second train d'engrenages se condaire doublement couplé.
Lorsque les griffes 29b et 24c sont en prise, le pignon central 16 du train primaire doit tourner à la même vitesse et dans le même sens (celui du pignon de chaîne 6) que le support commun 24 des pignons satellites et libres._ Dans la forme d'exécution représentée, le nombre des dents des différents éléments du train d'engrenages secondaire est: Pignon central fixe secondaire 20. vingt dents. Pignon central libre secondaire 23: vingt-quatre dents.
Pignons satellites secondaires 25: vingt dents. Couronne secondaire 11a: soixante dents. Pignons libres secondaires 27: seize dents. Les nombres de dents cités donnent le rap port des vitesses du pignon central primaire et du carter du moyeu, à savoir 0,75 à 1 pour la grande vitesse, 1 à l pour la moyenne et 1,375 à 1 pour la petite. Dans le. même exemple, le nombre des dents des éléments du train d'engrenages primaire est: Pignon central primaire 16: vingt dents. Pignons satellites primaires 17: vingt dents.
Couronne primaire 9a: soixante dents.
En tenant compte des rapports ci-dessus entre les vitesses du pignon central primaire et du carter, ces dents donnent le rapport d'engrenage total entre l'élément d'entrée et l'élément de sortie, soit: Petite vitesse 1 à 0,916 Vitesse moyenne 1 à 1 Grande vitesse 1 à 1,0666 Ces rapports sont plus rapprochés l'un de l'autre que les rapports qu'on a pu obte nir jusqu'ici avec des dispositifs analogues de dimensions comparables et sans roue libre, ne comprenant qu'un seul organe de commande coulissant, et dans lesquels le rapport de 1 :1 est compris entre les deux rapports extrêmes.
Les rapports précités sont sensiblement les mêmes que ceux que l'on obtiendrait en uti lisant au choix pulsieurs pignons de chaîne ayant un nombre de dents différent, comme c'est le cas pour les changements de vitesses dits à dérailleurs, lorsque ces pignons ont dix-sept, seize et quinze dents respectivement.
Les nombres des dents dans chaque train d'engrenages pourraient naturellement être choisis de faon à donner des rapports de transmission plus grands ou plus petits, selon le besoin. De préférence, les nombres de dents et les couplages sont tels qu'ils donnent un rapport de transmission entre le pignon cen tral et le carter du moyeu compris entre -1 et 2,5, c'est-à-dire que le pignon central pri maire peut tourner à la même vitesse, mais en sens inverse du carter, ou bien dans le même sens,
mais à 2,5 fois sa vitesse.
Si on ne -désire pas avoir d'entraînement à roue fixe, on peut remplacer le pignon de chaîne par un pignon à roue libre à rochets disposé à l'extérieur du fond, ou bien un accouplement à roue libre, à rochets et cli- quets, peut remplacer l'accouplement par griffes entre l'organe d'entraînement 5 et le support des satellites primaire 19.
La fig. 3 représente, comme variante, un engrenage secondaire double à double cou plage pour changement de vitesses de moyeu de roue de bicyclette comprenant à la place de l'axe 1 un axe 36 et un pignon central fixe 37 d'une pièce avec cet axe. A côté de ce pignon, un second pignon central 38 est monté de façon à pouvoir tourner librement sur l'axe 36, mais empêché de coulisser sur lui par des moyens appropriés, par exemple par une bague-ressort 39.
Le pignon central 38 présente, à l'une de ses faces, des griffes 38a. Le support des satellites 40 est similaire au support 24 des fig. 1 et 2, mais porte des pignons satellites jumelés 41 montés sur des tourillons 42, lesdits pignons engrenant avec les deux pignons centraux 37 et 38, d'une part, avec les dents 43a de la couronne du fond 43, d'autre part, correspondant aux dents 11c du fond 17. des fig. 1 et 2.
Dans l'alésage d'un prolongement du support des satellites 40 se trouvent des griffes 40a. Les griffes 38-c et 40a remplacent les griffes 23a et 24a de la forme d'exécution décrite tout d'abord. Dans la variante de la fig. 3A, une seconde couronne d'entée annulaire libre 44 est repré sentée, cette couronne ayant des dents 44b engrenant avec le pliLs petit des pignons satel lites jumelés 41.
Dans l'alésage d'un prolonge ment de ladite couronne annulaire 44 sont disposées des griffes 44-c, destinées à entrer en prise avec les griffes 29b de la pièce d'accou plement 29. Le train d'engrenages secondaire représenté aux fig. 3 ou 3A. peut remplacer le train d'engrenages secondaire représenté aux fig. 1 et 2, les griffes 38c,, 40a et 44a étant aii choix mises en prise avec la pièce d'accouplement 29, comme précédemment.
Dans la forme d'exécution montrée aux fig. 3 et 3A, les nombres des dents des élé- menu de l'engrenage secondaire représenté sont: Pignon central 37: seize dents.
Pignons satellites jumelés 41: vingt-deux et seize dents.
Couronne du fond 43: soixante dents. Pignon central libre 38: vingt-deux dents. Couronne libre 44 (fig. 3A) : cinquante- quatre dents.
Les nombres de dents ci-dessus donnent les rapports suivants entre les vitesses du pignon central primaire et du carter du moyeu
EMI0005.0009
Pignon <SEP> central <SEP> primaire <SEP> 16 <SEP> couplé
<tb> au <SEP> pignon <SEP> central <SEP> secondaire
<tb> libre <SEP> 38 <SEP> par <SEP> les <SEP> griffes <SEP> 38a <SEP> . <SEP> 0,372 <SEP> à <SEP> 1
<tb> Pignon <SEP> central <SEP> primaire <SEP> 16 <SEP> couplé
<tb> au <SEP> support <SEP> des <SEP> satellites <SEP> 40 <SEP> par
<tb> les <SEP> griffes <SEP> 40a <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> :
<SEP> 0,789 <SEP> à <SEP> 1
<tb> Pignon <SEP> central <SEP> primaire <SEP> 16 <SEP> couplé
<tb> à <SEP> la <SEP> couronne <SEP> libre <SEP> 44 <SEP> (fig. <SEP> 3a)
<tb> par <SEP> les <SEP> griffes <SEP> 44c <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,959 <SEP> à <SEP> 1.
<tb> Pignon <SEP> central <SEP> primaire <SEP> 16 <SEP> couplé
<tb> au <SEP> support <SEP> des <SEP> satellites <SEP> pri maires <SEP> 19 <SEP> par <SEP> les <SEP> griffes <SEP> 19a <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 7.
En employant le même train d'engrenages primaire qu'auparavant, ces rapports donnent le rapport total suivant entre les vitesses d'entrée et de sortie, soit:
EMI0005.0012
3-e <SEP> vitesse <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 1,186
<tb> 2me <SEP> vitesse <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 1,055
<tb> Ire <SEP> vitesse <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 1,010
<tb> Prise <SEP> directe <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 1 Ici également, les rapports de vitesses sont beaucoup plus rapprochés les uns des autres que les rapports pouvant être obtenus avec les dispositifs connus à un seul organe de commande coulissant.
Si l'on compare ces vitesses avec les diffé rents pignons d'un dérailleur, on voit que la troisième vitesse correspond à tune différence de trois dents, par exemple de dix-neuf à seize dents, la deuxième vitesse correspond à une différence d'une dent, par exemple de dix neuf à dix-huit dents, la première vitesse correspond à une différence de moins d'une dent, ce que l'on ne peut obtenir aisément par d'autres moyens.
Les nombres de dents dans les différents éléments de l'engrenage peuvent être choisis pour donner d'autres rapports de vitesses déterminés.
Dans la variante selon la fig. 4, les deux pignons centraux secondaires 20 et 23 des fig. 1 et 2 sont remplacés par des pignons 45 et 46 montés les deux de façon à pouvoir tourner librement sur l'axe 1 et ils sont mu nis, dans leurs alésages respectifs,, de rainures et cannelures 45b et 46b.
Lé pignon 46 est muni de griffes 46a pouvant entrer en -prise avec les griffes 29a. Une fente supplémen taire 1d est pratiquée dans l'axe 1 pour rece voir ire clavette supplémentaire 47. L'extré mité intérieure de la tige de commande 33 est ici vissée dans la clavette 31 et une tige de commande supplémentaire 48 est vissée dans la clavette supplémentaire 47.
Au moyen de la tige de commande supplémentaire 48, on rend solidaire de l'axe 1 l'un des pignons centraux 45 ou 46 pour obtenir des rapports d'engrenages différents de ceux déjà décrits. C'est-à-dire qu'en bloquant sur l'axe 1 le pi gnon central 46 au lieu du pignon central 45 et en admettant pour les différents éléments les mêmes nombres de dents que dans la forme d'exécution selon les fis.
1 et 2, les pignons centraux 45 et'46 correspondant aux pignons 20 et 23 respectivement, les rapports de vitesses supplémentaires entre le pignon central primaire 16 et le carter 10 du moyeu sont: 0, 1 à 1 et 1,66 à, 1.
En employant le même train d'engrenages primaire que dans les fig. 1 et 2, les rapports de vitesse totaux entre l'entrée et la sortie seront:
EMI0005.0066
Pignon <SEP> central <SEP> primaire <SEP> 16 <SEP> couplé
<tb> au <SEP> pignon <SEP> central <SEP> secondaire <SEP> 46,
<tb> par <SEP> les <SEP> griffes <SEP> 46a <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 0,75
<tb> Pignon <SEP> central <SEP> primaire <SEP> 16 <SEP> couplé
<tb> au <SEP> support <SEP> des <SEP> satellites <SEP> secon daire <SEP> 24 <SEP> par <SEP> les <SEP> griffes <SEP> 24a <SEP> .
<SEP> 1 <SEP> à <SEP> 0,858
<tb> Pignon <SEP> central <SEP> primaire <SEP> 16 <SEP> couplé
<tb> au <SEP> support <SEP> des <SEP> satellites <SEP> secon daire <SEP> 19 <SEP> par <SEP> les <SEP> griffes <SEP> 19a <SEP> . <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 1 Une autre variante encore consisterait à ajouter au train secondaire de la variante qu'on vient de décrire en se référant aux fis. 1, 2 et 4, une couronne dentée libre sup plémentaire analogue à celle désignée par 44 à la fis. 3A et susceptible d'être accouplée, par des griffes analogues aux griffes 44a de celle-ci, au pignon central 16 du train pri maire.
Au lieu d'engrener avec la seconde couronne dentée de chacun des pignons jume lés 41 que comprend le train secondaire re présenté à la fis. 3A, cette couronne libre supplémentaire engrènera avec d'es pignons libres correspondant aux pignons 27 des fig.1 et 2.
En admettant de nouveau pour les diffé- rents éléments les mêmes nombres de dents que dans la. forme d'exécution selon les fis. 1 et 2, les pignons libres correspondant aux pi gnons 27 (fis.
1 et 2)- ayant seize dents, et en donnant cinquante-deux dents à la cou ronne dentée libre supplémentaire analogue à la couronne 44, on obtient un rapport de vi tesses supplémentaire de 2,38 à 1 entre le pignon central primaire 16, lorsque la cou ronne libre suppémentaire lui est accouplée, et le carter 10 du moyeu.
En plus des rap- ports de 1 à 0,75, 1 à 0,858 et 1 à 1 men tionnés au paragraphe précédent, on disposera alors d'un rapport de vitesses total de 1 à 0,744 entre l'entrée et la sortie. On notera que ce rapport ne diffère que peu du rapport de 1 à 0,75 déjà obtenu; on peut obvier à cette duplication en choisissant des nombres de dents différents, si on le désire.
Toutes les formes d'exécution décrites du dispositif de changement de vitesses ont l'avantage de fournir des rapports de vitesses différant moins entre eux que ceux que l'on peut obtenir au moyen de dispositifs connus ne comprenant pas d'accouplements à roue libre disposés à l'intérieur du moyeu.
En outre, les diverses formes d'exécution décrites comprennent de nombreuses pièces qui restent les mêmes lorsqu'on passe d'une forme d'exé cution à une autre pour obtenir des rapports de vitesses différents, ce qui permet de sans faire à peu de frais aux divers besoins de la clientèle.