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BREVET D'INVENTION.
Moyeu, à roue libre et à frein.
La présente invention a pour objet un moyeu, à roue libre et à frein dans lequel le mouvement en avant est provoqué par des organes, tels que billes ou rouleaux., logés sur un organe entraineur, dans des chemins de roule- ment présentant une rampe dans le sens radial, tandis que le freinage est effectué par des organes similaires, logés dans des chemins de roulement à rampe axiale, sur l'entraîneur lui-même ou sur une pièce rigidement reliée à l'entraîneur* Les organes qui servent au mouve- ment en avant, agissent sur l'enveloppe du moyeu., tandis que les organes, par lesquels est effectué le freinage, agissent sur un cylindre de freinage, des mâchoires de frein ou autres pièces similaires, qui, à leur tour, agissent sur l'enveloppe du moyeu.
Les dessins annexés représentent, à titre d'exemple non limitatif, une des formes de réalisation de l'objet de l'invention.
La figure I est une coupe longitudinale du. moyeu à
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roue libre et à frein dans la position d'entraînement.
Les figures 2, 3 et 4 sont respectivement des coupes suivant les lignes A-A, B-B et C-C de la figure I, et les figures 5 et 6 représentent un entraîneur et les pièces voisines dans les positions de marche en roue libre et de freinage.
Suivant l'invention, sur l'axe I du moyeu à roue libre, est monté rigidement un cône de roulement à billes 3 dont les billes portent une extrémité du carter-envelop- pe du moyeu 4 dont l'autre extrémité est portée par un organe entraîneur 6 avec intermédiaire des billes 5; sur cet entraîneur est fixé un organe de commande, par exemple un pignon à chaîne 7. L'entraîneur 6 est monté de manière à pouvoir tourner dans l'enveloppe 4 du moyeu sur un roulement à billes 8 de l'axe I, et pénètre assez profondément dans l'enveloppe 4 du moyeu.
A la surface cylindrique de l'entraîneur il est pré- vu de préférence trois guides 10, disposés dans un même plan et de section circulaire. Comme on le voit par la figure 2 le fond de ces guides 10 se termine par un arc excentré par rapport à l'axe de rotation, de sorte que, lorsque l'entraîneur 6 tourne dans le sensde la flèche, il se produit un déplacement des billes II dans le sens radial et, les billes retenues par une cage 13, sont près- sées dans la rainure 12 de l'enveloppe 4 du moyeu, accouplant ainsi le moyeu à l'entraîneur.
Avec cette disposition de trois billes II seulement la poussée des billes est régulièrement répartie, en raison de l'appui sur trois points des billes II sur la rainure 12, de section en arc de cercle, pratiquée dans l'enveloppe du moyeu 4. Si l'on dispose des guides 10 deux ou plusieurs rangées l'une à coté de l'autre, on peut prévoir un décalage convenable des rainures l'une rapport à l'autre, pour assurer l'uniformité de réparti- tion des poussées.
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Les billes II pénètrent dans les évidements 14 de la cage 13 qui recouvre la partie cylindrique que de l'entraîneur 6.
Pour empêcher que les billes ne tombent lorsqu'on monte l'entraîneur 6 dans le moyeu 4, il peut être prévu, sur la cage 13, une ou plusieurs bagues élastiques 15 qui, poussées contre les billes II, les maintiennent, tout en libérant suffisamment les évidements 14 de la cage lorsque les billes se meuvent dans le sens radial; le cas échéant, ces bagnes élastiques 15 peuvent être également logées dans les fentes de la cage 13 de maniè- re à ce que la partie des bagues élastiques qui recouvre les évidements 14 de la cage 13 puisse se déplacer latéralement, pour ne pas gêner le déplacement forcé des billes.
Il va de soi que les évidements 14, dans le cas de plusieurs guides 10 disposés à coté l'un de l'autre, doi- vent également présenter un décalage qui corresponde au décalage desguides.
Sur la face d'extrémité de la partie cylindrique de l'entraîneur 6 qui pénètre dans l'enveloppe 4 du moyeu se trouvent, comme il est indiqué aux figures 1 & 3, un certain nombre et par exemple trois, dents 16 en forme de coins qui vont en montant dans le sens axial, en partant de la face extrême de l'entraîneur 6.
Ces dents servent au déplacement axial de billes 17 qui pénètrent également dans les évidements 18 prévus dans le fond 19 de la cage 13, portée par son moyeu 20 sur l'axe 1, sur lequel elle peut tourner plus ou moins facilement.
Ces dents 16, en forme de coins, n'entrent toutefois en action que s'il se produit une rotation de l'entraî- neur en sensinverse de celui de la flèche de la figure 3, car alors les rampes des dents 16 pressent axialement
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les billes17 contre un plateau conique 21 qui coiffe le moyeu 20 de la cage 13.
Sur la face du plateau conique 21 tournée du côté des billes 17, il est prévu des creux en forme de calottes sphériques dans lesquels pénètrent les billes 17 loraqu'el- les sont déplacées par les rampes des denté.
La partie conique extérieure du plateau. 21 s'engage dans un alésage de conicité voulue dTune des extrémités d'un cylindre de freinage, qui, par son autre extrémité recouvre le cône fixe du roulement à billes 2. Ce cône 2 présente un nez 23 engagé dans une fente axiale ou. hélicoî- dale qui s'étend 'le préférence sur toute la longueur du cylindre de freinage 22;
ce dernier fait ainsi ressort, de telle manière que, dans les positions des figures I et 4, il ne touche pas la face intérieure de l'enveloppe 4 du moyeu., et qu'il ne se dilate et ne presse contre la faoe intérieure de l'enveloppe du moyeu, que lorsque le plateau conique 21 a pénétré suffisamment loin. éour empêcher que le plateau conique 21 ne tourne, on peut prévoir sur sa périphérie une goupille 24 ou tout autre dispositif qui s'engage dans un évidement pratiqué à l'extrémité du cylindre de freinage.
@e plus, il est prévu dans le plateau cônique 21 un trou radial ou une fente dans laquelle pénètre l'extrémité, recourbée d'un ressort hélicoïdal 25, prévu sur le moyeu 20 de la cage 13, pour obtenir, dans un des sens de totatic tion, une action de freinage décroissante de la cage 13, et par contre, dans l'autre sens de rotation, une action de freinage croissante.
e résultat provient de ce que le ressort hélicoï- dal prévu sur une pièce animée d'un mouvement de rotation, dans le cas présent sur le moyeu 20 de la cage 13, et tenu l'une de ses extrémités, se dilate par le frotte- vent exercé sur lui par le moyeu, lorsque le moyeu tour-
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ne dans un sens, le diamètre du ressort augmentant alors , tandis que le ressort se contracte lorsque la rotation a lieu en sens inverse.
Le ressort hélicoïdal 25 est disposé de telle sorte que, lorsque, 1 'entraîneur tourne dans le sens de la flèche de la figure 2, il se dilate; mais cette dilatation n'a lieu que lorsque la cage 13 est entraînée par les billes II; la cage se trouve alors frei- née et retient les billes II jusqu'à ce qu'elles se soient bloquées dans la rainure 12 de l'enveloppe 4 du moyeu et qu'elles aient ainsi accouplé l'entraîneur. La dilata- tion du ressort hélicoïdal ainsi provoquée diminue consi- dérablement le frottement sur le moyeu 20, ce qui permet à la roue de tourner facilement.
A l'arrêt de l'entraîneur 6, l'enveloppe du moyeu continue à tourner dans le sensde la flèche; les billes 1 glissent alors de côté dans les guides 10, maintenant immobiles,de l'entraîneur, jusqu'à ce qu'elles ne pressent plus contre l'enveloppe 4 du moyeu, comme le montre la fi- gure 5. Les billes II viennent occuper cette position pour la marche en roue libre et les billes 17 portent alors contre la face d'extrémité de l'entraîneur 6, de sorte qu'elles ne toùchent pas le plateau conique 21.
Si, par contre, l'entraîneur tourne en sens inverse de la flèche, les rampes des dents 16 déplacent les billes 17 par suite du blocage de la cage 13 par le ressort 25 qui se contracte; le déplacement des billes 17 a lieu, elles pénètrent d'abord dans les calottes sphériques du plateau cônique 21, empêchant ainsi la rotation de la cage 13 et, poussant le plateau dont la partie extérieure cônique pénètre dans le cylindre de freinage, en dilatant celui-ci qui est pressé en freinant contre l'intérieur de l'enveloppe 4 du moyeu, ce que montre la figure 6.
Si 1'entraîneur 6 se remet à tourner dans le sens de la flèche de la figure 2, les billes 17, par suite
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du blocage 'le la cage 13 par les racles des dents 16, reviennent dans la position de la figure I; il en est
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de i...'lgme du. plateau cônique zizi, car le cylindre de freinage une fois libéré se contracte en raison de son élasticité et l'action de freinage cesse sur l'enveloppe du moyeu.
Pendant le freinage, les billes II ne touchent pas les rainures périphériques 12 de l'enveloppe du moyeu, car le blocage le la cage 13 provoque un déplacement des billes dans le sens de la flèche de la figure 2.
Au lieu de billes, on peut utiliser des rouleaux ou tous autres corps rotatofs et, de même, Inaction des diverses pièces peut être transmise soit directement, soit au moyen de pièces intermédiaires. Le cylindre de freinage peut être remplacé par des mâchoires ou segments de frein et la disposition des pièces ou les matières premières qui le constituent peuvent varier sans sortir du cadre de la présente invention.
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R V f.' :D I C A ï I 0 N S.
I) ;.Ioyeu à roue libre, caractérisé par le fait que le mouvement de rotation et le freinage sont effectuas par des groupes d'organes différents, (11,17).
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PATENT.
Hub, freewheel and brake.
The present invention relates to a hub, freewheel and brake in which the forward movement is caused by members, such as balls or rollers., Housed on a drive member, in rolling tracks having a ramp. in the radial direction, while the braking is effected by similar members, housed in axially ramped raceways, on the driver itself or on a part rigidly connected to the driver * The bodies which are used for movement - forward, act on the casing of the hub., while the components, by which the braking is carried out, act on a brake cylinder, brake shoes or other similar parts, which, in turn, act on the hub shell.
The appended drawings represent, by way of nonlimiting example, one of the embodiments of the object of the invention.
Figure I is a longitudinal section of the. hub at
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freewheel and brake in the drive position.
Figures 2, 3 and 4 are sections taken along lines A-A, B-B and C-C of Figure I, respectively, and Figures 5 and 6 show a driver and neighboring parts in the coasting and braking positions.
According to the invention, on the axis I of the freewheel hub, is rigidly mounted a ball bearing cone 3, the balls of which carry one end of the casing-shell of the hub 4, the other end of which is carried by a drive member 6 with intermediate balls 5; on this driver is fixed a control member, for example a chain pinion 7. The driver 6 is mounted so as to be able to rotate in the casing 4 of the hub on a ball bearing 8 of the axis I, and penetrates deep enough in the casing 4 of the hub.
On the cylindrical surface of the driver, there are preferably three guides 10, arranged in the same plane and of circular section. As seen in Figure 2 the bottom of these guides 10 ends in an arc eccentric relative to the axis of rotation, so that, when the driver 6 rotates in the direction of the arrow, there is a displacement balls II in the radial direction and, the balls retained by a cage 13, are placed in the groove 12 of the casing 4 of the hub, thus coupling the hub to the driver.
With this arrangement of three balls II only the thrust of the balls is evenly distributed, due to the bearing on three points of the balls II on the groove 12, of circular arc section, made in the casing of the hub 4. If if the guides 10 are arranged in two or more rows one beside the other, it is possible to provide a suitable offset of the grooves relative to one another, to ensure uniformity of distribution of the thrusts.
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The balls II enter the recesses 14 of the cage 13 which covers the cylindrical part of the driver 6.
To prevent the balls from falling when the driver 6 is mounted in the hub 4, there may be provided, on the cage 13, one or more elastic rings 15 which, pushed against the balls II, hold them, while releasing sufficiently the recesses 14 of the cage when the balls move in the radial direction; where appropriate, these elastic rings 15 can also be housed in the slots of the cage 13 so that the part of the elastic rings which covers the recesses 14 of the cage 13 can move laterally, so as not to hamper the movement. forced displacement of the logs.
It goes without saying that the recesses 14, in the case of several guides 10 arranged side by side, must also have an offset which corresponds to the offset of the guides.
On the end face of the cylindrical part of the driver 6 which penetrates into the casing 4 of the hub there are, as shown in Figures 1 & 3, a number and for example three, teeth 16 in the form of wedges which go up in the axial direction, starting from the end face of the driver 6.
These teeth serve for the axial displacement of balls 17 which also penetrate into the recesses 18 provided in the bottom 19 of the cage 13, carried by its hub 20 on the axis 1, on which it can turn more or less easily.
These wedge-shaped teeth 16, however, only come into action if there is a rotation of the drive in the opposite direction to that of the arrow in FIG. 3, since then the ramps of the teeth 16 press axially.
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the balls 17 against a conical plate 21 which covers the hub 20 of the cage 13.
On the face of the conical plate 21 turned towards the balls 17, there are hollows in the form of spherical caps into which the balls 17 penetrate when they are displaced by the ramps of the teeth.
The outer conical part of the tray. 21 engages in a bore of desired taper of one of the ends of a brake cylinder, which, by its other end covers the fixed cone of the ball bearing 2. This cone 2 has a nose 23 engaged in an axial slot or. helical which preferably extends the entire length of brake cylinder 22;
the latter thus makes it spring, so that, in the positions of Figures I and 4, it does not touch the inner face of the casing 4 of the hub., and that it does not expand and press against the inner side. of the hub shell, only when the conical plate 21 has penetrated sufficiently far. éour prevent the conical plate 21 from rotating, it is possible to provide on its periphery a pin 24 or any other device which engages in a recess made at the end of the brake cylinder.
@e more, it is provided in the conical plate 21 a radial hole or a slot in which penetrates the end, curved of a helical spring 25, provided on the hub 20 of the cage 13, to obtain, in one of the directions totalization, a decreasing braking action of the cage 13, and on the other hand, in the other direction of rotation, an increasing braking action.
The result comes from the fact that the helical spring provided on a part driven by a rotational movement, in the present case on the hub 20 of the cage 13, and held at one of its ends, expands by the friction - wind exerted on it by the hub, when the hub turns
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in one direction, the diameter of the spring then increasing, while the spring contracts when the rotation takes place in the opposite direction.
The coil spring 25 is arranged such that, as the driver rotates in the direction of the arrow in Figure 2, it expands; but this expansion only takes place when the cage 13 is driven by the balls II; the cage is then braked and retains the balls II until they are locked in the groove 12 of the casing 4 of the hub and have thus coupled the driver. The expansion of the coil spring thus caused considerably decreases the friction on the hub 20, which allows the wheel to rotate easily.
When the driver 6 stops, the hub casing continues to rotate in the direction of the arrow; the balls 1 then slide sideways in the guides 10, now stationary, of the driver, until they no longer press against the casing 4 of the hub, as shown in figure 5. The balls II come to occupy this position for freewheeling and the balls 17 then bear against the end face of the driver 6, so that they do not touch the conical plate 21.
If, on the other hand, the driver rotates in the opposite direction of the arrow, the ramps of the teeth 16 move the balls 17 as a result of the locking of the cage 13 by the spring 25 which contracts; the movement of the balls 17 takes place, they first enter the spherical caps of the conical plate 21, thus preventing the rotation of the cage 13 and, pushing the plate, the conical outer part of which penetrates into the braking cylinder, expanding the one -Here which is pressed by braking against the inside of the casing 4 of the hub, which is shown in figure 6.
If the driver 6 starts rotating again in the direction of the arrow in FIG. 2, the balls 17, therefore
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of the blocking 'the cage 13 by the tooth scrapers 16, return to the position of Figure I; it is
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of i ... 'lgme of. zizi conical plate, because the brake cylinder once released contracts due to its elasticity and the braking action ceases on the hub shell.
During braking, the balls II do not touch the peripheral grooves 12 of the casing of the hub, because the blocking of the cage 13 causes the balls to move in the direction of the arrow in FIG. 2.
Instead of balls, it is possible to use rollers or any other rotating body and, similarly, the action of the various parts can be transmitted either directly or by means of intermediate parts. The brake cylinder can be replaced by brake shoes or shoes and the arrangement of the parts or the raw materials which constitute it can vary without departing from the scope of the present invention.
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I);. Freewheel hub, characterized by the fact that the rotational movement and braking are performed by different groups of organs, (11,17).