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"MOYEU A CHANGEMENT DE VITESSE ET FREIN POUR CYCLES"
Les moyeux à changement de vitesse pour cycles connus pré- sentent l'inconvénient d'être relativement délicats et de ne pou- voir, par exemple, s'adapter aux tandems en raison précisément de leur manque de robustesse. On pourrait évidemment augmenter la force des pièces en augmentant le diamètre du moyeu, mais on alourdit alors considérablement la construction et l'on sait qu'en matière de cycles on reoherche toujours la plus grande légèreté possible.
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Les moyeux connus comportent un porte-satellite avec quatre satellites à denture fine montés sur roulements à billes, les rou- lements lisses employés dans les anciennes constructions ayant été abandonnés en raison des pertes de puissance qu'ils entraînent.
Le porte-satellite est muni de quatre dents latérales d'enclenche- ment correspondant à la grande vitesse, ces dents étant disposées de telle sorte que les arbres des satellites se trouvent logée dans les espaces vides entre les dents, seule solution possible pour réduire l'encombrement au minimum,
Pour renforcer le mécanisme on ne pouvait songer à adopter des dentures plus fortes pour les satellites, car alors les creux des dents seraient devenue tellement profonds qu'il ne serait plus resté assez de matière entre l'alésage, forcément assez grand en diamètre, du roulement à billes et le fond de la denture.
Il a également été reconnu que le nombre de dents d'enclenchement à la grande vitesse était insuffisant, mais on ne pouvait non plus l'augmenter car en raison de l'emplacement des arbres de satellites on aurait dû adopter un nombre multiple de quatre, huit par exem- ple, et aveo huit dents on ne pouvait déjà laisser des vides suf- fisants pour le passage des arbres de satellites sens adopter des dents extrêmement fines et fragiles. D'autre part on ne pouvait non plus ni augmenter le nombre des satellites en raison du manque de place disponible, ni le diminuer puisque quatre satellites suffisaient déjà à peine à transmettre la oharge.
Enfin quand on a cherché à combiner un frein avec le mécanie- me de changement de vitesse on a abouti à des appareils tellement peu progressifs que le freinage tordait le moyeu et mettait rapi- dement hors d'usage les trains d'engrenages. En outre, les moyeux à changement de vitesse devant être abondamment graissés. il était inévitable jusqu'ici que de l'huile s'écouta: sur les parties frot-
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tantes et ne vienne troubler le fonctionnement.
L'invention permet au contraire de remédier complètement aux défauts ci-dessus. Le moyeu qui en fait l'objet est essentiellement caractérise en ce qu'il oomporte trois satellites taillés au modu- le STUB 1,25 avec angle de pression de 20 et portés par des rou- lements à aiguilles, les dents d'enclenchement de grande vitesse étant au nombre de six.
Le moyeu suivant l'invention est encore caractérisé en ce qu'il comporte un frein à tambour latéral, aveo un segment de frein unique s'étendant sur plus des trois quarts du pourtour, les extrémités dudit segment étant relativement rigides tandis que sa partie centrale est relativement élastique.
Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera mieux com- prendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer:
Fig. 1 est une vue générale de côté avec demi-coupe,
Fig. 2 à 4 en sont des coupes transversales suivant II - II, III - III et IV - IV respectivement (fig. 1).
Fig. 5 est une vue en perspective du porte-satellite.
Fig. 6 en est une vue en bout.
Fig. 7 est une coupe à grande échelle d'un satellite avec son roulement et son arbre.
Fig. 8 est une vue de côté du segment de frein semi- rigide.
Fig. 9 en montre une variante.
Fig. 10 à 12 sont des sohémas explicatifs du fonction- nement du segment de frein semi-rigide.
Le moyeu représenté fig. 1 comprend un arbre 1 fixé par des écroua 2 et 3 au cadre 4 du cycle. Cet arbre 1 porte un pignon central fixe 5 dtune seule pièce avec lui, et il porte un manchon
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d'entraînement 6 monté sur des roulements à billes 7 et 8, ledit manchon étant destiné à recevoir le ou les pignons de chaîne usuels.
Le moyeu comporte encore un carter ou moyeu proprement dit 9 destiné à porter la roue; ce carter 9 est monté sur des roulements à billes 10 et 11 grâce auxquels il est ainsi libre de tourner aur l'arbre 1.
L'arbre 1 porte encore, montée sur lui de façon coulissante, une bague 12 avec contre-écrou 13, cet ensemble entraînant longi- tudinalement un porte-satellite 14 dont la fig. 5 montre bien la détail. Ce porte-satellite porte trois arbres 15 sur lesquels sont montés trois satellites 16 par l'intermédiaire de roulements à aiguilles 17. Comme le montre bien la fig. 1, les satellites 16 sont en prise avec le pignon 5 et avec une couronne 18 dentée in- térieurement et portée par un support 19 pouvant tourner sur le porte-satellite 14, mais solidaire axialement de celui-ci grâce à une bague d'extrémité 20. Le support 19, de forme cylindrique, glisse à frottement doux à l'intérieur du carter 9.
Comme montré fig. 5 et 6, le porte-satellite 14 est muni de six dents latérales d'enclenchement 21 et les trois troua 22 des- tinée à recevoir les arbres de satellites 15, sont disposés dans trois des six espaces libres entre lea dents 21 successives. Comme le fait bien comprendre la fig. l, les dents 21 sont destinées à coopérer avec six dents correspondantes 23 prévues à l'extrémité du manchon d'entraînement 6.
Le porte-satellite 14 est encore pourvu, à son extrémité oppo- sée à celle portant les dents 21, d'une denture cylindrique 24 en dents de rochet qui, à la position de petite vitesse, vient coopé- rer avec des cliqueta à ressort 25 montés sur des pivota 26 portés par le carter 9 (fig. 1 et 2). Le manohon d'entraînement 6 comporte
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également une denture 27 en dents de roohet (fig, 1 et 4) qui se trouve constamment en prise avec des cliqueta à ressort 28 montés sur des pivots 29 portés par un prolongement du support 19, Le carter 9 possède lui-aussi une denture 30 en dents de roohet, disposée sur sa face interne, cette denture étant en prise, aux positions de grande et de moyenne vitesses, aveo des cliqueta à ressort 31 également montés à pivot sur le support 19 (fig. 1 et 4).
L'arbre 1 est creux et renferme les dispositifs habituels de commande comprenant un goujon transversal 32 traversant une fenêtre allongée 33 dudit arbre 1 et s'enfonçant dans des em- preintea, non représentées, de la bague 12 pour commander la position axiale de celle-oi le long de l'arbre 1, Le goujon 32 est lui-même commandé par une chaîne 34 à l'encontre de l'action d'un ressort de rappel 35.
Le pinion 5, les satellites 16 et la couronne 18 sont taillés au module STUB 1,25 aveo un angle de pression de 20 (fig. 7).
Sur le côté du moyeu 9 est fixé un tambour de frein 36 fer- mé par une plaque fixe 37 portée par l'arbre 1. La plaque 37 porte un pivot 38 (fig. 8) et un arbre 39 pourvu d'un nez d'aotionnement 40. L'arbre 39 est entraîne par un dispositif de commande approprié de type usuel, non figuré, Un segment de frein 41, s'étendant sur plus de trois quarts de circonférence, est monté sur le pivot 38 par l'une de ses extrémités, tandis que l'autre vient buter oontre le nez 40 sous l'action d'un ressort 42.
Le segment 41 a une section en forme de T, comme montré clairement en fig. 1, et il est pourvu d'une garniture de frio- tion 42.
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Quand on fait tourner l'arbre 39, le nez 40 applique tout d'abord contre le tambour 36 la partie du segment 41 la plus rap- proahée du pivot 38, comme montré fig, 10, le segment 41 agissant alors comme un corps rigide. Quand on augmente le freinage, le segment 41 s'ouvre élastiquement à peu près au droit de sa partie médiane où la section est plus faible, et la surface de pression s'étend progressivement du pivot 38 à l'autre extrémité du seg- ment 41 (fig. 11 et 12).
Dans la variante de fig. 9, le segment de frein comporte un ruban élastique 41 a, fait en acier par exemple, renforcé par deux pièces d'extrémité 41 b à section en T. Le fonctionnement reste le même que précédemment.
Grâce à la rigidité relative du segment, il ne peut pas se produire de blocage, bien que le sens de rotation indiqué par la flèche 44, fig, 8, soit tel que la réaction du frein tende à accroître la pression du segment oontre le tambour.
Le carter 9 du moyeu se prolonge à l'intérieur du tambour par une partie cylindrique 45 terminée par un bord 46 en saillie à arête vive qui tourne à l'intérieur d'une petite ohambrure 47 prévue au centre de la plaque 37, cette ohambrure étant munie vers le bas d'un orifice de vidange 48. L'huile en excès refluant du moyeu s'écoule obligatoirement le long de l'arête du bord 46 et de là tombe dans la ohambrure 47 d'ou elle s'évacue directement en 48 sana pouvoir à aucun moment venir graisser les surfaces frottantes.
Le moyeu décrit est ainsi beaucoup plus robuste que les ap- pareils connus. Grâce au faible encombrement diamétral des roule- ments à aiguilles, les satellites peuvent avoir une forte denture assurant une résistance bien supérieure à celle qu'on a pu obtenir jusqu'ici alors que l'on ne pouvait dépasser un module de 0,7 à
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0,8; cela. permet de réduire le nombre de satellites à trois seulement et cette réduction permet à son tour de prévoir six dents pour l'enclenchement de la grande vitesse, assurant une bonne transmission de l'effort, sans risque de casse ou de défor- mation. Le frein progressif ne peut fausser le mécanisme des trains d'engrenages. D'autre part on peut graisser ceux-ci autant quton le désire sans risque de détériorer le frein.
Résumé é @
Dispositif de moyeu à changement de vitesse et frein dans lequel les satellites du train planétaire, au nombre de trois seulement, montés sur des roulements à aiguilles, sont taillés au module STUB 1,25 aveo angle de pression de 20 , l'enclenchement de grande vitesse comprenant six dents, tandis que le frein, du type à tambour, renferme un segment unique semi-rigide, le carter du moyeu se prolongeant au-delà dudit tambour dans une chambre collectrice d'huile où il se termine par une arête vive d'écoule- ment.
Revendications s @
1 - Moyeu à changement de vitesse du type à train planétaire balladeur toujours en prise, caractérisé en ce que le train com- porte trois satellites taillés au module STUB 1,25 avec angle de pression de 20 et portés par des roulements à aiguilles, les dents d'enclenchement de grande vitesse étant au nombre de six.
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"SPEED CHANGE HUB AND BRAKE FOR CYCLES"
Known speed-changing hubs for cycles have the drawback of being relatively delicate and of not being able, for example, to adapt to tandems precisely because of their lack of robustness. We could obviously increase the strength of the parts by increasing the diameter of the hub, but then the construction is considerably heavier and we know that in terms of cycles we always seek the greatest possible lightness.
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The known hubs include a planet carrier with four fine toothed planet wheels mounted on ball bearings, the plain bearings used in old constructions having been abandoned because of the power losses they cause.
The planet carrier is provided with four lateral engagement teeth corresponding to high speed, these teeth being arranged so that the planet earth shafts are housed in the empty spaces between the teeth, the only possible solution to reduce the speed. '' minimum bulk,
To strengthen the mechanism, one could not think of adopting stronger teeth for the satellites, because then the hollows of the teeth would have become so deep that there would not have been enough material left between the bore, necessarily large enough in diameter, of the ball bearings and the bottom of the teeth.
It was also recognized that the number of engagement teeth at high speed was insufficient, but it could not be increased either because due to the location of the satellite shafts it would have been necessary to adopt a multiple number of four, eight, for example, and with eight teeth, it was not already possible to leave sufficient gaps for the passage of the satellite shafts, meaning to adopt extremely fine and fragile teeth. On the other hand, one could neither increase the number of satellites because of the lack of available space, nor decrease it since four satellites were already barely sufficient to transmit the load.
Finally, when we tried to combine a brake with the gear change mechanism, we ended up with devices so little progressive that the braking twisted the hub and quickly put the gear trains out of use. In addition, the shifting hubs must be abundantly lubricated. until now it was inevitable that oil would flow: on the rubbing parts
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aunts and not come disturb the operation.
On the contrary, the invention makes it possible to completely remedy the above defects. The hub which is the subject of it is essentially characterized in that it has three satellites cut from the STUB 1.25 module with a pressure angle of 20 and carried by needle bearings, the engagement teeth of high speed being six in number.
The hub according to the invention is further characterized in that it comprises a lateral drum brake, with a single brake segment extending over more than three quarters of the periphery, the ends of said segment being relatively rigid while its central part is relatively elastic.
The appended drawing, given by way of example, will give a better understanding of the invention, the characteristics that it has and the advantages that it is likely to provide:
Fig. 1 is a general side view with half-section,
Fig. 2 to 4 are cross sections along II - II, III - III and IV - IV respectively (fig. 1).
Fig. 5 is a perspective view of the planet carrier.
Fig. 6 is an end view.
Fig. 7 is a cross-section on a large scale of a satellite with its bearing and its shaft.
Fig. 8 is a side view of the semi-rigid brake shoe.
Fig. 9 shows a variant thereof.
Fig. 10 to 12 are explanatory diagrams of the operation of the semi-rigid brake shoe.
The hub shown in fig. 1 comprises a shaft 1 fixed by nuts 2 and 3 to the frame 4 of the cycle. This shaft 1 carries a fixed central gear 5 integrally with it, and it carries a sleeve
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drive 6 mounted on ball bearings 7 and 8, said sleeve being intended to receive the usual chain sprocket (s).
The hub also comprises a casing or actual hub 9 intended to carry the wheel; this housing 9 is mounted on ball bearings 10 and 11 thanks to which it is thus free to rotate on the shaft 1.
The shaft 1 also carries, mounted on it in a sliding manner, a ring 12 with a lock nut 13, this assembly longitudinally driving a planet carrier 14 of which FIG. 5 shows the detail well. This planet carrier carries three shafts 15 on which three planet wheels 16 are mounted by means of needle bearings 17. As clearly shown in FIG. 1, the planet wheels 16 are engaged with the pinion 5 and with a ring gear 18 internally toothed and carried by a support 19 which can rotate on the planet carrier 14, but axially secured to the latter thanks to an end ring 20. The support 19, of cylindrical shape, slides gently inside the housing 9.
As shown in fig. 5 and 6, the planet carrier 14 is provided with six lateral engagement teeth 21 and the three holes 22 intended to receive the planet planet shafts 15, are arranged in three of the six free spaces between the successive teeth 21. As clearly shown in fig. 1, the teeth 21 are intended to cooperate with six corresponding teeth 23 provided at the end of the drive sleeve 6.
The planet carrier 14 is also provided, at its end opposite to that carrying the teeth 21, with a cylindrical toothing 24 in ratchet teeth which, in the low speed position, cooperates with spring clicks. 25 mounted on pivots 26 carried by the housing 9 (fig. 1 and 2). The drive manohon 6 has
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also a toothing 27 in roohet teeth (fig, 1 and 4) which is constantly engaged with spring ratchets 28 mounted on pivots 29 carried by an extension of the support 19, the housing 9 itself also has a toothing 30 roohet teeth, arranged on its internal face, this toothing being engaged, at the high and medium speed positions, with spring clicks 31 also pivotally mounted on the support 19 (fig. 1 and 4).
The shaft 1 is hollow and contains the usual control devices comprising a transverse pin 32 passing through an elongated window 33 of said shaft 1 and entering into recesses, not shown, of the ring 12 to control the axial position of that. -oi along the shaft 1, the stud 32 is itself controlled by a chain 34 against the action of a return spring 35.
The pinion 5, the satellites 16 and the crown 18 are cut with the STUB 1.25 module with a pressure angle of 20 (fig. 7).
On the side of the hub 9 is fixed a brake drum 36 closed by a fixed plate 37 carried by the shaft 1. The plate 37 carries a pivot 38 (fig. 8) and a shaft 39 provided with a nose of 'aotération 40. The shaft 39 is driven by an appropriate control device of the usual type, not shown. A brake segment 41, extending over more than three quarters of circumference, is mounted on the pivot 38 by one of its ends, while the other abuts against the nose 40 under the action of a spring 42.
The segment 41 has a T-shaped section, as clearly shown in fig. 1, and it is provided with a friction lining 42.
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When the shaft 39 is rotated, the nose 40 firstly applies against the drum 36 the part of the segment 41 closest to the pivot 38, as shown in fig, 10, the segment 41 then acting as a rigid body. . When the braking is increased, the segment 41 opens elastically approximately to the right of its middle part where the section is smaller, and the pressure surface gradually extends from the pivot 38 to the other end of the segment. 41 (fig. 11 and 12).
In the variant of fig. 9, the brake shoe comprises an elastic band 41a, made of steel for example, reinforced by two end pieces 41b with a T-section. The operation remains the same as before.
Thanks to the relative stiffness of the ring, there can be no blocking, although the direction of rotation indicated by arrow 44, fig, 8, is such that the reaction of the brake tends to increase the pressure of the ring against the drum. .
The housing 9 of the hub is extended inside the drum by a cylindrical part 45 terminated by a projecting edge 46 with a sharp edge which rotates inside a small groove 47 provided in the center of the plate 37, this ohamber being provided at the bottom with a drain hole 48. The excess oil flowing back from the hub necessarily flows along the ridge of the edge 46 and from there falls into the ohamber 47 from where it is drained directly in 48 without being able to lubricate the rubbing surfaces at any time.
The hub described is thus much more robust than the known devices. Thanks to the small diametrical size of the needle roller bearings, the planet wheels can have a strong toothing ensuring a resistance much greater than that which has been obtained hitherto, whereas a modulus of 0.7 to
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0.8; that. makes it possible to reduce the number of satellites to only three and this reduction in turn makes it possible to provide six teeth for engaging high speed, ensuring good transmission of force, without risk of breakage or deformation. The progressive brake cannot distort the mechanism of the gear trains. On the other hand, these can be lubricated as much as desired without risk of damaging the brake.
Summary é @
Hub device with speed change and brake in which the planetary gear wheels, only three in number, mounted on needle bearings, are cut to the STUB module 1.25 with a pressure angle of 20, the engagement of large gear comprising six teeth, while the brake, of the drum type, contains a single semi-rigid segment, the hub housing extending beyond said drum into an oil collecting chamber where it ends in a sharp edge d 'flow.
S @ claims
1 - Speed-changing hub of the slider planetary gear type always engaged, characterized in that the gear comprises three planet wheels cut from the STUB 1.25 module with a pressure angle of 20 and carried by needle bearings, the high speed engagement teeth being six in number.
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