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" Perfectionnements apportés aux transmissions automatiques à vitesse variable, notamment à celles pour véhicules ".
L'invention est relative aux transmissions automa- tiques à vitesse variable ; et elle concerne plus particulière- ment (parce que c'est dans leur cas que son application parait devoir offrir le plus d'intérêt), mais non exclusivement, parmi ces transmissions,celles pour véhicules (bicyclettes, autos ou autres).
Elle a pour but, surtout, de rendre ces dispositifs tels qu'ils répondent, mieux que jusqu'ici, aux divers deside- rata de la pratique.
Elle consiste, principalement, à établir, entre l'or- gane moteur et l'organe entraîné par lesdispositifs du genre en question, un transformateur mécanique d'énergie jouant le rôle d'un accumulateur d'énergie, dont l'action varie progres- sivement et proportionnellement à la différence existant à tout moment entre le couple résistant et le couple moteur.
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Elle consiste, mise à part cette disposition princi- pale, en certaines autres dispositions, qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après.
Elle vise plus particulièrement certains modes d'application ainsi que certains modes de réalisation desdites dispositions; et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les transmissions au- tomatiques du genre en question comportant application desdites dispositions, les éléments et outils spéciaux propres à leur établissement, ainsi que les installations fixes ou mobiles équipées avec de semblables transmissions.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication.
La fig. 1 montre, sous forme d'un schéma, le princi- pe mécanique sur lequel est basée l'invention.
Les fig. 2 et 3 de ces dessins montrent, respective- ment en élévation (parties en coupe axiale) et en coupe trans- versale selonIII-III fig. 2, une transmission à vitesse va- riable pour bicyclette et établie conformément à un premier mode de réalisation de l'invention.
La fig. 4 montre, à plus petite échelle et en vue de côté (parties en coupe)une transmission à vitesse variable établie selon un deuxième mode e dejréalisation de l'invention.
Selon l'invention et plus spécialement selon celui de ses modes d'application ainsi que ceux des modes de réalisa- tion de ses diverses parties, auxquelles il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant de réaliser une transmission automatique à vitesse variable, on s'y prend com- me suit ou de façon analogue.
Au lieu d'établir une liaison mécanique entre l'or-
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gane moteur et l'organe entraîné, en faisant intervenir, par exemple, un .ou plusieurs groupes d'engrenages démultiplicateurs dont la mise en et hors d'action est obtenue manuellement ou automatiquement, on a recours à un transformateur d'énergie qui joue le rôle d'accumulateur d'énergie et qui est assimila- ble à un transformateur du même genre utilisant un fluide et pour lequel, comme bien connu, il n'existe aucune liaison mé- canique directe entre l'organe moteur et l'organe entraîné.
On sait que les transformateurs d'énergie à fluide utilisent géné- ralement un fluide liquide ou gazeux qu'on refoule ou comprime dans un accumulateur et qui sert à actionner un mécanisme mo- teur ou transmetteur dont la puissance est réglée, à la main ou automatiquement, en fonction dé la valeur momentanée de l'ef- fort résistant.
Le transformateur d'énergie, établi selon l'inven- tion, est basé sur le même principe que celui indiqué plus haut à l'exception qu'il ne fait pas usage d'un fluide mais bien de moyens mééaniques -- plus spécialement des organes élastiquemen déformables-- pour recueillir et accumuler l'é- nergie produite par l'arbre moteur et pour transmettre cette é- nergie à l'organe entraîné. La restitution de 1' énergie accumu- lée se fait ou bien directement aussi longtemps que la diffé- rence momentanée entre le couple moteur et le couplerésis tant reste en dessous d'une valeur déterminée à l'avance ou bien sous forme d'impulsions decourte durée et qui se succèdent rapidement de manière à donner l'impression d'une continumté dans la transmission de l'effort.
L'importance de chacune de ces impulsions dépend du pouvoir accumulateur de l'organe élas- tiquement déformable qui la produit et le nombre de ces impul- sions varie automatiquement en fonction de la différence exis- tant à ce moment entre le couple résistant et le couple moteur.
La fig. 1 montre, schématiquement, le mode de cons- titution élémentaire de la transmission et permet de se rendre
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compte du principe de son fonctionnement.
Un arbre rotatif a joue le rôle de l'organe moteur et porte une came b à un, deux ou un plus grand nombre de bos- sages. Sur cet arbre est engagé librement un plateau ± ou ana- logue portant, pour l'exemple montré, un seul levier coudé d articulé librement à un axe e porté par le dit plateau. Celui-ci peut tourner librement dans le même sens que l'arbre moteur a mais est empêché de tourner en sens contraire, par exemple en étant retenu par une roue libre ou analogue (non montrée). Une extrémité du levier d porte un galet ou e rgot f coopérant avec la came b alors que l'autre extrémité du levier est sollicitée par un organe élastiquement déformable, tel qu'un ressort mé- tallique g, une ou plusieurs bandes en caoutchouc etc., qui prend appui sur un point fixe h établi sur ledit plateau c.
L'emplacement ou l'orientation du ressort g ou analogue est tel que lorsque l'arbre a tourne et lorsque le galet f tend à se déplacer vers l'extrémité libre,du¯bossage de la came on obtienne la mise sous tension de l'organe élasti- que (ressort g). On donne à chaque bossage de la came une for- me telle que la mise sous tension du ressort g ou analogie se fasse progressivement pendant que le galet f roule sur une face arrondie b1 du bossage. Par contre, lors'que le galet f dépasse
2 l'extrémité libre du bossage, il s'engage sur une face b à pente abrupte de sorte que la détente du ressort se fait brus- quement.
On donne avantageusement au ressort g ou analogue une certaine tension initiale ce qui permet d'obtenir une accu- mulation d'énergie considérable dans ce ressort sans que celui- ci ait à subir une déformation importante. En outre, par cette tension initiale,on obtient un contact permalent entre le ga- let f et la came b principalement quand le ressort est sollici- té au minimum.
La rotation de l'arbre moteur a et de la came b tend
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donc à provoquer l'oscillation du levier d autour de son point fixe 1 et ce levier tend à entraîner le plateau c dans le mens sens que l'arbre moteur a, par l'intermédiaire du ressort g.
L'extrémité libre du levier d transmet l'effort à l'organe à entraîner et qui comporte, à cet effet, une couronne circula ire i concentrique à l'arbre a mais qui peut tourre r librement par rapport à cet arbre. L'entraînement de la couron- ne i par le levier d a lieu par un dispositif de transmission à sens unique par exemple et comme montré par un cliquet k coo- pérant avec des dents à rochets 1 établies sur la face interne de la couronne i. L'entraînement pourrait également se faire à l'aide d'une roue libre dont les'billes ou les rouleaux se- raient logés dans des encoches en forme de coin ménagées entre la couronne circulaire 1 et un anneau concentrique solidaire en mouvement du levier d.
Lorsque le couple résistant, qui agit sur la couron- ne i, est inférieur au couple moteur transmis par l'arbre a (supposéé tourne r dans le sens de la flèche x), le ressort g est suffisant pour empêcher que le galet f quitte la partie b1 de la came b de sorte que l'arbre a entraîne directement (en prise directe) la couronne 1 dans le sens de la flèche y, par l'intermédiaire du levier d, du cliquet k et de la roue à ro- chets 1, le plateau c avec les points d'appui e et h partici- pant, bien entendu, à ce mouvement de rotation. Il en est de même quand la différence entre le couple résistant et le couple moteur est nulle, cette valeur dépendant, entre autres, de la force ou de la tension initiale du ressort g, de la tome don- née aux bossages de la came b, etc.
Au fur et à mesure que la différence entre les deux couples augmente tout en restant en
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dessous de. la valeur limite, dont qucation ci-doonus, la gaT-et
1 f @'engage de plus en plus sur la face arrondie b du bossage de la came b et la tension du ressort g augmente en conséquen- ce mais l'entraînement continue toujours en prise directe. Ce
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n'est que lorsque la différence entre le couple résistant et le couple moteur dépasse cette valeur limite que le galet passe par dessus l'extrémité libre du bossage pendant que le ressort g est tendu au maximum.
Lorsque le galet s'engage aussitôt
2 après sur la partie b à pente abrupte de la came b on obtient la détente brusque du ressort g ou analogue et l'énergie accu- mulée dans celui-ci est transmise, sous forme d'une impulsion courte mais puissante, à l'organe 1 et celui-ci continua son mouvement si l'impulsion qu'il reçoit est suffisante pour vain- cre momentanément l'effort résistant.
Comme l'arbre moteur a continue à tourner la came b tend à nouveau le ressort g ou analogue qui accumule l'éner- gie et la restitue, au besoin, sous forme d'une nouvelle im- pulsion à l'organe entraîné 1.
Il est évident que le dispositif élémentaire, tel que décrit ci-dessus, n'a guère une valeur pratique pour la raison que le nombre d'impulsions qu'il est capable de produi- re et de transmettre par unité de temps est forcément réduit pour chaque tour complet de l'arbre a.
On peut toutefois augmenter le nombre de ces impul- sions de manière à obtenir une transmission de l'énergie pra- tiquement continue ce qui peut être obtenu:
1 en augmentant le nombre des bossages de la came a, par exemple deux bossages ou davantage;
2 en augmentant le nombre des leviers répartis autour de l'arbre a, le nombre de cinq leviers pouvant toutefois être difficilement dépassé pour des raisons d'encombrement;
3 en échelonnant plusieurs cames ou groupes de cames avec leurs leviers et ressorts correspondants le long de l'ar- bre a, tous les leviers et ressorts agissant bien entendu sur un organe entraîné unique, par exemple sur une même couronne i avec dents à rochets 1.
On conçoit qu'il suffit, pour cette dernière solu- tion, de décaler convenablement les bossages des cames sur
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l'arbre a pour qu'on obtienne une sorte de continuité dans l'action des impulsions successives transmises à l'organe en- traîné et qu'on peut facilement faire agir par exemple 120 impulsions par seconde sur l'organe entraîné i sans rencontrer des difficultés techniques et sans qu'il en résulte un encom- brement important.
Il est à noter d'ailleurs qu'on peut adopter des ressorts ayant une tension maximum peu élevée (donc légers et peu encombrants) puisque le grand nombre d'impulsions produites supplée à la valeur relativement peu élevée de leur intensité.
Sur les fig. 2 et 3 on a montré l'application de l'invention à un changement de vitesse automatique pour bi- cyclette, l'ensemble du mécanisme étant monté, comme à l'ha- bitude, sur le moyeu de la roue arrière.
On constitue le moyeu 1 de la roue arrière de ma- nière qu'il puisse être monté, comme à l'ordinaire et par l'intermédiaire des écrous 1et 12 dans les branches 21et 2 de la fourche arrière du cadre. Dans le moyeu on loge un axe 3 qu'on supporte à l'aide des paliers à billes 41 et 4 et qu'on fait tourner par l'intermédiaire d'un pignon à chaîne 5 et d'une roue libre 6. Cet axe 3 qui peut tourner librement dans le moyeu constitue donc l'organe moteur de la transmission à établir.
Sur les parties fixes du moyeu on engage librement et par l'intermédiaire des paliers à billes 4 1 et 43 deux flas- ques circulaires 71 et 7 qu'on établit de part et d'autre du plàn médian de la roue et entre le squels on intercale une cou- ronne périphérique circulaire 8, la solidarité entre ces piè- ces étant assurée par des boulons 9 de manière qu'on puisse aisément démonter l'un des flasques pour avoir accès au méca- nisme qui est logé dans le carter constitué par l'ensemble des pièces ?1 et ? 2 et 8 et qui sera décrit ci-après. Sur tout le contour'dudit carter on f ixe les rayons 10 de la rote de bicy- clette de sorte que ledit carter et plus spécialement sa cou-
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ronne périphérique 8 constitue l'organe entrafné de la trans- mission à établir.
1
Sur l'axe 3 on fixe par exemple trois cames 11 ,
2 3 11 et 11 , à double bossage, qu'on établit les unes à côté des autres proximité du plan médian de la roue et qu'on dé- cale de 1200 entre elles de manière que l'intervalle entre les extrémités de deux bossages successifs soit de 60 environ.
Les bossages de chacune des cames coopèrent avec des leviers oscillants 12, par exemple au nombre de cinq, régulièrement répartis autour de l'axe moteur 3. Comme on dispose de trois cames, on fait donc intervenir cinq groupes de trois leviers 12, chaque groupe étant supportépar un axe commun 13 prenant appui sur des plateaux 141 et 14qu'on engage librement sur le moyeu 1 de part et d'autre de l'ensemble formé par lesca- mes et lesleviers. Chaque levier 12 est susceptible d'agir sur un ressort 15 ou analogue, les ressorts de chaque groupe pre- nant appui sur une tige commune 16 montée sur lesplateaux 141
2 et 14 susdits.
On c onstitue avantageusement les points d'ap- pui des ressorts de manière qu'on puisse, à volonté, modifier la tension initiale des ressorts 15, par exemple en attachant ceux-ci à des cames excentrées 17 calées sur chaque tige 16 et en rendant celle-ci aisément accessible depuis l'extérieur par un orifice 18 qu'on ménage dans le flasque 71 en regard de l'extrémité, à bout carré, de la tige 16.
Chaque levier porte, en outre, un cliquet 19 avec ressort 20 qui coopère avec un anneau dont la face interne por- te des dents à rochets 21 qui s'étendent, de préférence, sur une largeur telle dudit anneau qu'elles correspondent à l'en- combrement en largeur des différents cliquets 19. L'anneau est, bien entendu, rendu solidaire de la couronne 8 et des flasques 71 et 72 sur le squels on monte les rayons et la jante de la roue.
2
On a dit plus haut que les plateaux 141 et 14 , qui portent les appuis 13 et 16 des leviers 12 et des ressorts 15,
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sont engagés librement sur l'axe 3. Ces plateaux peuvent tour-
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ner librement dansile même sensquce.t a.a.mai.s sont empêchés de tourner en sens inverse en prenant appui sur le moyeu 1 par l'intermédiaire d'un dispositif d'entraînement à sens unique tel qu'une roue libre ou une roue à rochets 22 fixée sur ce moyeu et coopérant avec des cliquets 23 portés par le plateau
141 par exemple. La présence de ce dispositif d'entraînement à sens unique est nécessaire pour former un point d'appui sur lequel s'exerce la réaction des ressorts 15 pendant leur mise sous tension.
Avec le dispositif ainsi constitué et en admettant que le pédalier est actionné à 60 tours par minute , on obtient que le pignon 5 tourne à environ 4 tours par seconde ce qui permet d'obtenir avec quinze leviers et trois cames à double bossage 4 x 15 x 2 = 120 impulsions par seconde. Le dispositif peut donc être considéré comme donnant un effet de continuité.
La présence de la roue à rochets 19-21 permet égale- ment la marche en roue libre de la bicyclette.
Le dispositif ainsi constitué fonctionne d'une ma- nière analogue à celui décrit en se référant à la fig. 1 de sorte qu'il paraît inutile de reprendre en détail les explica- tions données plus haut. On fait seulement observer qu'il n'e- xiste également aucune liaison directe entre l'axe ou essieu 3,sur lequel s'exerce l'effort moteur,et la couronne 9 solli- citée par l'effort résistant, que l'effort moteur est transmis par les cames et les leviers 12 aux ressorts 15 qui restituent cet effort intégralement (en prise) par les cliquets 19 à la couronne dentée 8 aussi longtemps que le couple résistant ne dépasse pas une valeur déterminée.
Par contre, lorsque cette valeur est dépassée, les ressorts accumulent progressivement l'énergie motrice jusqu'à une valeur maxima, choisie à l'a- vance, et transmettent cette énergie sous forme d'impulsions à l'organe entraîné.
Le nombre des ressorts intervenant àtout instant et
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par conséquent le nombre des impulsions transmises et qui se succèdent rapidement (à causede la multiplicité des cames et des leviers), augmentent ou diminuent automatiquement et pro- gressivement en fonction de la valeur de la différence existant momentanément entre le couple résistant et le couple moteur. Il en résulte que la vitesse de la roue de bicyclette diminue au fur et à mesure que la différence entre les valeurs des couples augmente pour toute valeur momentanée du couple moteur qui peut être constant ou variable. uand cette différence atteint
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la valeur limite voulue ou dev.enréalA â.,éia...Z'ntraineruent en prise directe reprend automatiquement.
La limite de l'effort possible ou la capacité de puissance du dispositif utilisé est atteinte lorsque l'effort résistant devient supérieur à la somme des efforts des différents ressorts quand ils sont à l'état tendu.
Dans ce qui précède on a assimilé le dispositif transformateur d'énergie à un transformateur d'énergie à flui- de. On constate en effet que l'axe 3 est l'organe moteur, que la ou les cames peuvent être considérées comme étant des orga- nes compresseurs, les ressorts 15 des réservoirs ou accumula- teurs d'énergie, les cliquets 19 et la roue à rochets 21 comme étant des organes récepteurs et la couronne 8 l'organe entraî- né. La différence essentielle avec un transformateur d'énergie à fluide est que, selon la présente invention, le fluide est remplacé par des organes mécaniques simples, économiques et peu encombrants.
Le changement de vitesse établi selon l'invention peut être appliqué dans tous les cas où il est nécessaire, utile ou avantageux de pouvoir obtenir une transformation auto- matique du couple moteur pour l'adapter à la valeur momentanée du couple résistant.
Son application n'est donc pas limitée aux bicyclet- tes mais est également possible à.d'autres véhicules tels que que des motocyclettes, des automobiles, etc. Son application
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convient tout aussi tien à des installations motrices ou indus- trielles notamment pour faciliter le dénarrage de certains mo- teurs électriques ou autres ou pour obtenir la miseen marche des machines-outils fonctionnant sous charge.
Le mode de réalisation selon la fig. 4 convient tout particulièrement aux roues motrices d'un véhicule automobile.
Dans ce cas on monte un dispositif analogue à celui décrit plus haut et qui n'a plus été indiqué en détail sur la f ig. 4, dans le moyeu de chacune des roues motrices et on entraîne directe- ment ou indirectement les organes moteurs 3 des deux roues par le moteur du véhicule. Ceci permet de supprimer, entre autres, la botte de vitesses et le différentiel.
Pour cette application il est essentiel de complé- ter le dispositif par des moyens permettant d'obtenir l'inver- sion du sens de marche des roues pour la marche arrière. La fig. 4 montre, à titre d'exemple, un mode de réalisation simple et efficace qui permet d'obtenir ce résultat. Dans ce cas on fixe les rayons ou analogues de la roue non pas à la couronne à rochets 8-21 comme pour l'exemple précédant mais bien à un an- neau 24 concentrique à l'axe moteur 3 et à ladite couronne. On munit cet anneau 24 d'une denture intérieure 25 et on établit sur la face externe de l'anneau 8 une denture extérieure 26.
Entre les deux dentures concentriques on intercale un nombre voulu de pignons 27 calés sur leurs axes respectifs 28 portés 1 par les flasques 71 et 7 . Et on fait intervenir des moyehs commandés à distance depuis le siège du conducteur pour pouvoir immobiliser les pignons 27 lesquels constituent alors de sim- ples organes de liaison entre la couronne 8 et l'anneau 24 le- quel tourne alors dans le même sens que l'axe 3 (en marche avant), ou pour pouvoir libérer les axes 28 et les pignons 27 lesquels inversent-alors le sens de rotation de l'anneau 24 (marche arrière). Ces moyens peuvent être constitués, par exem- ple, par des leviers 29 portés par des axes 30 fixés sur le
2 flasque intérieur 7 et sollicités par des ressorts de rappel
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31.
Chaque levier 29 porte un galet 32 engagé; sur un cône 33 susceptible d'être déplacé, par la commande à distance (non montrée) suivant la direction de l'axe 3 ce qui provoque le dé- placement angulaire du levier 29. Celui-ci porte à son extré- mité libre un doigt 34 qui peut venir se placer sur le passage d'un ergot 35 faisant saillie sur l'axe 28 du pignon 27 corres- pondant pour immobiliser celui-ci quand le conducteur agit sur la commande pour obtenir la marche avant. Quand la manoeuvre est terminée, le cône 33 et les leviers 29 reviennent à leurs positions initiales ce qui libère les pignons 27 pour permettre la marche arrière.
Comme il va de soi, et comme il résulte déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant plus spécialement été indiqués; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes.
RÉSUMÉ.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Improvements made to automatic transmissions with variable speed, in particular those for vehicles".
The invention relates to automatic variable speed transmissions; and it concerns more particularly (because it is in their case that its application seems to offer the most interest), but not exclusively, among these transmissions, those for vehicles (bicycles, cars or others).
Its main aim is to make these devices such as they respond, better than hitherto, to the various requirements of practice.
It mainly consists in establishing, between the driving organ and the organ driven by the devices of the kind in question, a mechanical energy transformer playing the role of an energy accumulator, the action of which varies progressively. - sorely and proportionally to the difference existing at any time between the resistive torque and the engine torque.
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It consists, apart from this main provision, of certain other provisions, which are preferably used at the same time and which will be discussed more explicitly below.
It relates more particularly to certain modes of application as well as certain embodiments of said provisions; and it relates more particularly still, and this as new industrial products, to the automatic transmissions of the type in question comprising application of the said provisions, the special elements and tools specific to their establishment, as well as the fixed or mobile installations equipped with similar transmissions.
And it can, in any event, be clearly understood with the aid of the additional description which follows, as well as the appended drawings, which supplement and drawings are, of course, given above all by way of indication.
Fig. 1 shows, in the form of a diagram, the mechanical principle on which the invention is based.
Figs. 2 and 3 of these drawings show, respectively in elevation (parts in axial section) and in transverse section according to III-III fig. 2, a variable speed transmission for a bicycle and established in accordance with a first embodiment of the invention.
Fig. 4 shows, on a smaller scale and in side view (parts in section) a variable speed transmission established according to a second embodiment of the invention.
According to the invention and more especially according to that of its modes of application as well as those of the embodiments of its various parts, to which it seems that preference should be given, proposing to achieve a transmission. automatic with variable speed, it is done as follows or analogously.
Instead of establishing a mechanical link between the gold-
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motor gane and the driven member, by involving, for example, one or more groups of reduction gears whose activation and deactivation is obtained manually or automatically, we have recourse to an energy transformer which operates the role of energy accumulator and which is comparable to a transformer of the same type using a fluid and for which, as is well known, there is no direct mechanical connection between the driving member and the member trained.
It is known that fluid energy transformers generally use a liquid or gaseous fluid which is delivered or compressed in an accumulator and which is used to actuate a motor or transmitter mechanism, the power of which is regulated, by hand or by hand. automatically, depending on the momentary value of the resistance.
The energy transformer, established according to the invention, is based on the same principle as that indicated above except that it does not make use of a fluid but of mechanical means - more especially of elastically deformable members - to collect and accumulate the energy produced by the motor shaft and to transmit this energy to the driven member. The stored energy is returned either directly as long as the momentary difference between the motor torque and the coupling resistance remains below a predetermined value or else in the form of short pulses. duration and which follow each other quickly so as to give the impression of a continuity in the transmission of effort.
The importance of each of these pulses depends on the accumulating power of the elastically deformable organ which produces it and the number of these pulses varies automatically as a function of the difference existing at that moment between the resistive torque and the engine couple.
Fig. 1 shows, schematically, the elementary mode of constitution of the transmission and makes it possible to
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account of the principle of its operation.
A rotating shaft a plays the role of the driving member and carries a cam b with one, two or more bumps. On this shaft is freely engaged a plate ± or the like carrying, for the example shown, a single elbow lever d articulated freely to an axis e carried by said plate. This can rotate freely in the same direction as the motor shaft a but is prevented from rotating in the opposite direction, for example by being retained by a freewheel or the like (not shown). One end of the lever d carries a roller or rgot f cooperating with the cam b while the other end of the lever is biased by an elastically deformable member, such as a metal spring g, one or more rubber bands, etc. ., which is supported on a fixed point h established on said plate c.
The location or orientation of the spring g or the like is such that when the shaft a rotates and when the roller f tends to move towards the free end, the camming of the cam results in the tensioning of the l. elastic member (spring g). Each boss of the cam is given a shape such that the tensioning of the spring g or the like takes place progressively while the roller f rolls on a rounded face b1 of the boss. On the other hand, when the roller f exceeds
2 the free end of the boss, it engages on a face b with a steep slope so that the spring is released abruptly.
The spring g or the like is advantageously given a certain initial tension, which makes it possible to obtain a considerable accumulation of energy in this spring without the latter having to undergo a significant deformation. Furthermore, by this initial tension, a permanent contact is obtained between the roller f and the cam b mainly when the spring is stressed at the minimum.
The rotation of the motor shaft a and of the cam b tends
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therefore to cause the oscillation of the lever d around its fixed point 1 and this lever tends to drive the plate c in the direction that the motor shaft has, via the spring g.
The free end of the lever d transmits the force to the member to be driven and which comprises, for this purpose, a circula ire ring i concentric with the shaft a but which can tourre r freely relative to this shaft. The drive of the crown i by the lever d takes place by a one-way transmission device for example and as shown by a pawl k cooperating with ratchet teeth 1 established on the internal face of the crown i. The drive could also be done by means of a freewheel, the balls or rollers of which would be housed in wedge-shaped notches formed between the circular crown 1 and a concentric ring integral in movement with the lever d. .
When the resistive torque, which acts on the crown i, is lower than the motor torque transmitted by the shaft a (assumed to turn r in the direction of the arrow x), the spring g is sufficient to prevent the roller f from leaving the part b1 of the cam b so that the shaft a directly drives (in direct drive) the ring gear 1 in the direction of the arrow y, by means of the lever d, the pawl k and the rotary wheel chets 1, the plate c with the support points e and h participating, of course, in this rotational movement. It is the same when the difference between the resistive torque and the motor torque is zero, this value depending, among other things, on the initial force or tension of the spring g, on the volume given to the bosses of the cam b , etc.
As the difference between the two couples increases while remaining in
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below. the limit value, including qucation below, the gaT-et
1 f @ 'engages more and more on the rounded face b of the boss of the cam b and the tension of the spring g increases accordingly but the drive still continues in direct drive. This
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it is only when the difference between the resistive torque and the motor torque exceeds this limit value that the roller passes over the free end of the boss while the spring g is fully tensioned.
When the roller immediately engages
2 later, on the steep-sloping part b of the cam b, the spring g or the like is suddenly released and the energy accumulated therein is transmitted, in the form of a short but powerful pulse, to the organ 1 and the latter continued its movement if the impulse it receives is sufficient to momentarily overcome the resistance effort.
As the motor shaft a continues to rotate the cam b again tightens the spring g or the like which accumulates the energy and returns it, if necessary, in the form of a new impulse to the driven member 1.
It is obvious that the elementary device, as described above, is of little practical value for the reason that the number of pulses which it is able to produce and transmit per unit of time is necessarily reduced. for each complete revolution of the shaft a.
However, we can increase the number of these pulses so as to obtain a practically continuous transmission of energy, which can be obtained:
1 by increasing the number of the bosses of the cam a, for example two or more bosses;
2 by increasing the number of levers distributed around the shaft a, the number of five levers can however be difficult to exceed for reasons of space;
3 by staggering several cams or groups of cams with their corresponding levers and springs along the shaft a, all the levers and springs acting of course on a single driven member, for example on the same crown i with ratchet teeth 1.
It will be understood that, for this latter solution, it suffices to suitably offset the bosses of the cams on
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the shaft has so that we obtain a kind of continuity in the action of the successive impulses transmitted to the driven organ and that we can easily make act for example 120 impulses per second on the driven organ i without encountering technical difficulties and without resulting in a significant congestion.
It should also be noted that springs having a low maximum tension (therefore light and not bulky) can be adopted since the large number of pulses produced makes up for the relatively low value of their intensity.
In fig. 2 and 3, the application of the invention to an automatic gear change for a bicycle has been shown, the entire mechanism being mounted, as usual, on the hub of the rear wheel.
The hub 1 of the rear wheel is formed in such a way that it can be mounted, as usual and by means of the nuts 1 and 12 in the branches 21 and 2 of the rear fork of the frame. In the hub is housed an axis 3 which is supported by means of ball bearings 41 and 4 and which is rotated by means of a chain pinion 5 and a freewheel 6. This axis 3 which can rotate freely in the hub therefore constitutes the driving member of the transmission to be established.
On the fixed parts of the hub one engages freely and via the ball bearings 4 1 and 43 two circular flanges 71 and 7 which are established on either side of the median plate of the wheel and between the squels a circular peripheral crown 8 is inserted, the solidarity between these parts being ensured by bolts 9 so that one of the flanges can easily be dismantled in order to have access to the mechanism which is housed in the housing formed by the set of parts? 1 and? 2 and 8 and which will be described below. On the entire contour of said housing, the spokes 10 of the bicycle rotator are fixed so that said housing and more especially its neck
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ronne peripheral 8 constitutes the entrafné organ of the transmission to be established.
1
On axis 3, for example, three cams 11 are fixed,
2 3 11 and 11, with double bosses, that one establishes next to each other near the median plane of the wheel and that one shifts 1200 between them so that the interval between the ends of two bosses successive, i.e. around 60.
The bosses of each of the cams cooperate with oscillating levers 12, for example five in number, regularly distributed around the motor axis 3. Since three cams are available, five groups of three levers 12 are therefore used, each group being supported by a common axis 13 bearing on plates 141 and 14 that one engages freely on the hub 1 on either side of the assembly formed by lescames and levers. Each lever 12 is capable of acting on a spring 15 or the like, the springs of each group bearing on a common rod 16 mounted on the plates 141
2 and 14 above.
The spring support points are advantageously formed so that the initial tension of the springs 15 can be modified at will, for example by attaching them to eccentric cams 17 wedged on each rod 16 and by making it easily accessible from the outside through an orifice 18 which is provided in the flange 71 opposite the end, with a square end, of the rod 16.
Each lever also carries a pawl 19 with a spring 20 which cooperates with a ring whose internal face bears ratchet teeth 21 which preferably extend over a width such as said ring that they correspond to the ring. 'Overall width of the different pawls 19. The ring is, of course, made integral with the crown 8 and the flanges 71 and 72 on the spokes and the rim of the wheel are mounted.
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We said above that the plates 141 and 14, which carry the supports 13 and 16 of the levers 12 and the springs 15,
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are freely engaged on axis 3. These plates can turn
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ner freely in the same direction are prevented from turning in the opposite direction by bearing on the hub 1 by means of a one-way drive device such as a freewheel or a ratchet wheel 22 fixed on this hub and cooperating with pawls 23 carried by the plate
141 for example. The presence of this one-way drive device is necessary to form a fulcrum on which the reaction of the springs 15 is exerted during their tensioning.
With the device thus constituted and assuming that the crankset is actuated at 60 revolutions per minute, the pinion 5 is obtained to rotate at approximately 4 revolutions per second which makes it possible to obtain with fifteen levers and three cams with 4 x 15 double bosses x 2 = 120 pulses per second. The device can therefore be considered as giving an effect of continuity.
The presence of the ratchet wheel 19-21 also enables the freewheeling of the bicycle.
The device thus constituted operates in a manner analogous to that described with reference to FIG. 1 so that it seems unnecessary to repeat the explanations given above in detail. It is only observed that there is also no direct connection between the axle or axle 3, on which the driving force is exerted, and the ring 9 requested by the resistant force, that the engine force is transmitted by the cams and the levers 12 to the springs 15 which restore this force fully (in engagement) by the pawls 19 to the toothed ring 8 as long as the resistive torque does not exceed a determined value.
On the other hand, when this value is exceeded, the springs gradually accumulate the driving energy up to a maximum value, chosen in advance, and transmit this energy in the form of pulses to the driven member.
The number of springs intervening at any time and
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consequently the number of transmitted pulses which follow each other rapidly (due to the multiplicity of cams and levers), increase or decrease automatically and progressively according to the value of the difference momentarily existing between the resistive torque and the engine torque . As a result, the speed of the bicycle wheel decreases as the difference between the torque values increases for any momentary value of the engine torque which may be constant or variable. when this difference reaches
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the desired limit value or dev.realA â., éia ... Z'ntraineruent in direct drive resumes automatically.
The limit of the possible force or the power capacity of the device used is reached when the resistive force becomes greater than the sum of the forces of the various springs when they are in the tensioned state.
In the foregoing, the energy transformer device has been assimilated to a fluid energy transformer. It can in fact be seen that the axis 3 is the driving member, that the cam (s) can be considered as being compressor units, the springs 15 of the energy reservoirs or accumulators, the pawls 19 and the wheel. with ratchets 21 as receiving organs and the crown 8 as the driven organ. The essential difference with a fluid energy transformer is that, according to the present invention, the fluid is replaced by simple, economical and compact mechanical members.
The speed change established according to the invention can be applied in all cases where it is necessary, useful or advantageous to be able to obtain an automatic transformation of the engine torque in order to adapt it to the momentary value of the resistive torque.
Its application is therefore not limited to bicycles but is also possible to other vehicles such as motorcycles, automobiles, etc. Its application
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is equally suitable for motor or industrial installations, in particular for facilitating the starting of certain electric or other motors or for obtaining the starting of machine tools operating under load.
The embodiment according to FIG. 4 is particularly suitable for the driving wheels of a motor vehicle.
In this case, a device similar to that described above and which has no longer been indicated in detail in f ig. 4, in the hub of each of the driving wheels and the driving members 3 of the two wheels are driven directly or indirectly by the vehicle engine. This makes it possible to eliminate, among other things, the gear boot and the differential.
For this application it is essential to complete the device by means making it possible to obtain the reversal of the direction of travel of the wheels for reverse travel. Fig. 4 shows, by way of example, a simple and efficient embodiment which makes it possible to obtain this result. In this case, the spokes or the like of the wheel are fixed not to the ratchet crown 8-21 as in the preceding example but rather to a ring 24 concentric with the motor shaft 3 and said crown. This ring 24 is provided with an internal toothing 25 and an external toothing 26 is established on the external face of the ring 8.
Between the two concentric teeth is interposed a desired number of pinions 27 wedged on their respective axes 28 carried 1 by the flanges 71 and 7. And remotely controlled moyehs are brought in from the driver's seat to be able to immobilize the pinions 27 which then constitute simple connecting members between the crown 8 and the ring 24 which then turns in the same direction as the 'axis 3 (forward), or to be able to release the pins 28 and the pinions 27 which then reverse the direction of rotation of the ring 24 (reverse). These means can be constituted, for example, by levers 29 carried by pins 30 fixed on the
2 inner flange 7 and biased by return springs
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31.
Each lever 29 carries a roller 32 engaged; on a cone 33 capable of being moved, by the remote control (not shown) in the direction of axis 3, which causes the angular displacement of lever 29. The latter carries at its free end a finger 34 which can come to be placed on the passage of a lug 35 projecting on the axis 28 of the corresponding pinion 27 to immobilize the latter when the driver acts on the control to obtain forward travel. When the maneuver is finished, the cone 33 and the levers 29 return to their initial positions which frees the pinions 27 to allow reverse gear.
As goes without saying, and as it already follows from the foregoing, the invention is in no way limited to that of its modes of application nor to those of the embodiments of its various parts, having more especially been indicated; on the contrary, it embraces all the variants.
ABSTRACT.
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