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Mécanisme de changement de vitesse à roues libres, spécialement applicable aux vélos.
Pour faire varier à volonté dans les vélos m'effort à développer par le cycliste suivant le profil de la route à parcourir, on utilise différents mécanismes, tels notamment des boites de vitesse à engrenages logés dans le moyeu de la roue arrière ou du pédalier, ou plus fréquemment des appareils dénommés "dérailleurs".
Ces deux systèmes de dispositif présentent des inconvénients bien connus.Dans le premier système, il faut d' abord se mettre en roue libre pour pouvoir déplacer le pignon qui provoque le changement de vitesse,sans quoi les dents des engrenages s'usent prématurément et même risquent de se briser.
Dans le second système la chaine de transmission est exposée à sauter, si le mécanisme qui la fait voyager n'est pas bien réglé. En outre ces deux sysmèmes ne se prêtent pas à une commande automatique,notamment basée sur la force centrifuge l'effort nécessaire pour réaliser 1e changement de vitesse est déjà relativement grand.
La présente invention a pour objet un mécanisme de changement de vitesse basé sur l'emploi de roues libres et n' exigeait qu'un effort réduit pour opérer la modification désirée, ce qui le rend particulièrement apte à fonctionner automa-
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tiquement sous l'action de la force centrifuge. Ce mécanisme est essentiellement caractérisé en ce que sur le moyeu de la roue arrière du vélo sont calés,indépendamment l'un de l'autre,des pignons à roue libre de diamètre différent,lesquels sont reliés constamment au pédalier et deviennent actifs ou fous par rapport au moyeu au moyen d'un dispositif actionné à la main ou automatiquement.
Ce dispositif agit,directement ou non,sur l'organe d'entraînement (cliquet,bille,rou- leau, etc.), ou les organes d'entraînement qui dans les pignons à roue libre solidarisent la denture et le moyeu de la roue arrière.
L'invention prévoit également un système de commande automatique basé sur l'action de la force centrifuge développée par la rotation de la roue du vélo et grâce auquel le dispositif agissant sur l'organe d'entrainement du pignon à roue libre est solidaire d'une pièce se déplaçant dans la roue arrière sous l'effet de cette force centrifuge.
Bien que spécialement destiné à être appliqué aux vélos,ce mécanisme de changement de vitesse peut aussi être utilisé dans les véhicules automobiles, moyennant des modifications constructives appropriées.
Le dessin annexé à ce mémoire montre,uniquement à titre exemplatif,en Fig.I à 4 un mécanisme de changement de vitesse pour vélo à commande automatique conforme à l'inven- 't'ion.,et en Fig.5 et 6 un mécanisme de commande appliqué aux automâbiles.
Fig.I est une vue de face partielle d'une roue arrière de vélo équipée suivant l'invention.
Fig.2 est une coupe au travers du moyeu montrant l'intérieur de la boite du mécanisme de commande automatique.
Iig.3 et 4 sont des vues pratielles d'un pignon à roue libre non enclanché et enclanché. rig.5 est une vue en élévation d'une boite de vitesses pour automobile.
Fig.6 est une coupe à plus grande échelle par A-B de Fig. 5.
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Sur le moyeu I de la roue arrière du vélo sont calés dans le cas présent deux pignons à roue libre 2 et 3,dont 16 pignon 2 de plus grand diamètre que le pignon 3.Ces deux pignons sont réunis respectivement par les çhaines de transmission 4 et 5 à des roues dentées montées sur le pédalier et non représentées.
Bien entendu les chaines 4 et 5 pourraient être remplacées par tout autre moyen de transmission,par exemple des pignons coniques combinés avec un arbre de transmission.
Dans le pignon à roue libre 3,(Fig.I,3 et 4) l'organe destiné à entrainer la couronne à denture interne 9,dans le mouvement du moyeu I est figuré par le cliquet 6,lequel est soumis à l'action de ressorts antagonistes 7 et 8. Au repos le ressort 8, qui est plus puissant que le ressort 7,force le cliquet 6 à rester abaissé en l'empèchant ainsi d'engrèner avec la couronne 9.Dans cette position le ressort 8 repose dans une cavité appropriée ménagée dans une broche cylindrique IO,(Fig.3) dont le mouvement de rotation est commandé soit par une transmission flexible actionnée de manière connue par un levier à portée du cycliste, ou automatiquement comme il sera expliqué par la suite.
Que cette commande soit automatique ou non,on comprend aisément que lorsque le cliquet 6 est soumis à l'action du ressort 8 (Fig.3) il est abaissé et par suite le pignon 3 est fou par rapport au moyeu I de la roue.C'est alors le pignon à roue libre 2 qui est en action (Fig.I et 2) il réalise la première vitesse.Mais aussitôt que la broche IO est actionnée,soit à la main, soit automatiquement,le ressort 8 se lève (Fig.4) et le cliquet 6, sous l'action du ressort 7, entre en prise avec la couronne dentée 9 de la roue libre 3,qui devient alors solidaire du moyeu I et donne la seconde vitesse.
Comme la roue libre 3 a un diamètre plus petit que celui de la roue 2, elle tourne plus vite et comme les deux pignons 2 et 3,tout en étant indépendants l'un de l'autre,sont solidaires du pédalier du vélo, le pignon 2 est obligé de travailler en roue libre.
Lorsque la broche IO est actionnée en sens inverse,le ressort 8 s'abaisse et agit de nouveau sur le cliquet 6,qui est
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forcé de libérer la couronne 9;le pignon 3 est de nouveau fou sur le moyeu de la roue et le pignon 2 en/traine alors celui-ci à une vitesse naturellement plus petite que celle du pignon 3.
Il est bien évident que la broche 10 peut être remplacée par toute autre organe équivalent,par exemple par une came.D' autre part dans le cas décrit où le mécanisme ne comporte que deux vitesses,il suffit de munir le pignon de plus petit diamètre du dispositif en question,l'autre pignon travaillant en roue libre quand le premier est en action, mais si le mécanisme comporte plus de deux vitesses,c'est à dire plus de deux pignons à roue libre,une même broche ou un même organe équivalent pourra par un déplacement calculé en conséquence agir alternativement sur l'organe d'entraînement de plusieurs de ces pignons.
Il faut encore remarquer que la broche 10 pourrait agit sur le ressort 7 au lieu du ressort en vue de faire lever et baisser le cliquet 6 et par suite rendre le pignon 3 fou ou actif.La broche 10 pourrait aussi agir directement sur le cliquet 6 ou sur tout autre organe destiné à rendre le pignon à roue libre actif dans un sens de rotation.
Au lieu d'utiliser une commande manuelle,on peut réaliser une commande automatique de la broche 10 en la mettant sous 1' influence de la force centrifuge.Dans ce but la broche 10 porte à son extrémité opposée aux pignons 2 et 3 une fourche II qui accroche un goujon ou un organe équivalent 12 porté par l'un des bras 13,14- d'un balancier 15 pivotant autour d'un axe 16 porté par un carter 17 maintenu à l'intérieur de la roue par une couronne 17' et fermé par un couvercle IS.Les bras 13 et 14 sont disposés dans le plan diamétral de la roue et portent chacun à leur extrémité libre un poids I9,guidé de manière appropriée à l'intérieur de ce carter.
On comprend aisément que la vitesse de la roue s'accrois- sant sous l'action de la force centrifuge les poids 19 se déplaceront radialement vers l'extérieur,si bien que le goujon 12 entrainera la fourche II de la broche de commande 10,de telle sorte que celle-ci agira alors,comme il'a été expliqué précédemment,sur l'organe d'entraînement 6 du pignon 3 pour
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enclancher ce dernier sur le moyeu de la roue.
Inversement lorsque la vitesse du vélo décroîtra,les poids 19 tendront à reprendre leur place primitive (traits pleins,Fig.2),et le goujon 12 en s'abaissant fera pivoter la broche 10 qui libèrera le cliquet 6.Le pignon 3 est fou et le pignon 2 entre en action.
En vue de régler la sensibilité du dispositif automatique on a fixé au balancier 15 l'extrémité d'un ressort 20,dont l'autre extrémité est solidaire d'un petit piston guidé 21, commandé par une tige filetée 22 manoeuvrable de l'extérieur.En agissant sur cette vis 22,l'on pourra à volonté régler la tension du ressort 20 et par suite le dispositif automatique de commande.
Ce mécanisme de changement de vitesse convient tout particulièrement aux vélos, mais il peut être appliqué également aux véhicules automobiles .Ainsi l'on voit en Fig.5 sur l'arbre moteur 23 des pignons de Ière,2me et 3me vitesse 24,25,26 engrènant avec des pignons correspondants 27,28,29 montés sur l'arbre secondaire 30.Tous ces pignons ou seulement par exemple les pignons 27,28 et 29 montés sur l'arbre secondaire forment roue libre,comme le montre la coupe de la Fig.6.Sur ce même arbre 30 est d'autre part monté un disque 31 porté par roulement à billes ou de toute autre manière,lequel disque est pourvu de deux longues broches IO,IO,présentant en un endroit convenable une saillie ou came 32,qui suivant le déplacement longitudinal imprimé automatiquement ou non,au disque 31,
agit sur les organes d'entraînement 6 de l'un ou l'autre des pignons 27,28,29 et le rend solidaire de l'arbre secondaire,auquel il transmet le mouvement qui lui est communiqué par son pignon correspondant 24,25,26 de l'arbre du moteur.
Le déplacement du disque 31 peut être obtenu soit au moyen d'une transmission actionnée à la main ou au pied par le conducteur,soit automatiquement sous l'influence de la force centrifuge,comme dans l'application aux vélos,ou de tout autre principe moteur.
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Dans l'application qui vient d'être envisagée, on pourrait également utiliser un pignon à roue libre pour la roue dentée 33 utilisée pour la marche arrière.D'ailleurs il en est de même éventuellement pour les pignons 24,25,26 et 34 de l'arbre moteur 23.
Ceci dit, dans la position du point mort,les broches 32 sont hors d'action et tous les pignons à roue libre 27,28 et 29 tournent fou par rapport à l'arbre secondaire 30.Si l'on déplace le disque 31 vers la droite de manière que ses broches actionnent le dispositif d'entrainement à roue libre du pignon 27,celui-ci entre en action et oblige l'arbre 30 à tourner en première vitesse, les pignons 28 et 29 continuant à tourner fou.De même si les broches'32 actionnent le dispositif d'entrainement à roue libre du pignon 28,le pignon 28 travaillera à son tour et fera tourner l'arbre 30 en seconde vitesse.Enfin si les broches 32 actionnent le dispositif d'entraînement à roue libre du pignon 29,celui-ci deviendra actif et fera tourner l'arbre 30 en troisième vitesse,les pignons 27 et 28 étant fous.Pour la marche arrière,il suffira de faire agir les broches 32 sur le pignon 33,
qui deviendra actif,tandis que les pignons 27,28 et 29 seront fous.
On remarquera que ce mécanisme de changement de vitesses permet la suppression de l'arbre intermédiaire ainsi que du train baladeur généralement employé dans les mécanismes de changement de vitesse habituels.
REVENDICATIONS.
I.Kécanisme de changement de vitesse à roues libres, spécialement applicable aux vélos,caractérisé en ce que sur le moyeu de la roue arrière du vélo sont calés,indépendamment l'un de l'autre,des pignons à roue libre de diamètre différent,lesquels sont reliés constamment au pédalier et deviennent actifs ou fous par rapport au moyeu de la roue au moyen d'un dispositif actionné à la main ou automatiquement.