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Mode d'installation et système de transmission pour moteurs auxiliaires de bicyclettes et de motocyclettes légères.
La présente invention a pour but de munir toutes bicyclettes normales à tubes et à mouvement par pédales usuelles, d'homme ou de dame, à tubes droits ouourbes, dtun moteur auxiliaire à explosions, appliqué au point central le plus bas et le plus résistant de la bicyclet- te, en conservant pour la transmission à pédales et à mo- teur la chaîne unique pré-existante et ainsi le change- ment éventuel de vitesse par déraillement de chalne ou dans le moyeu. L'invention a en outre pour but d'adapter à cette transmission un réducteur supplémentaire à deux rapports, pouvant être actionné par un dispositifauto- matique, de manière à éviter une double commande du chan- gement de vitesse existant.
Enfin le système est complété par un dispositif de démarrage à l'arrêt, la roue reposant terre, du type employé pour les motocyclettes. Ces buts sont atteints, suivant, l'invention, par des moyens particu- lièrement simples, assurant une transmission directe parfaite entre le moteur et la roue, sans renvois intermédiaires et sans discontinuité dans le rapport de réduction.
Le dessin ci-joint montre schématiquement et à titre d'exemple une forme de réalisation de l'invention et -quelques détails ainsi que des variantes.
Les Figures 1 et 2 montrent schématiquement, respec- tivement en élévation latérale et en plan avec parties en cou- pe, l'installation du moteur auxiliaire et de la transmission pour bicyclette à changement de vitesse par déraillement de chaînes;
La ligure 3 est une vue en perspective montrant une réalisation pratique de l'installation du moteur auxiliaire d'après le système représenté aux Figures 1 et 2 ;
La Figure 4. montre schématiquement une roue libre particulière, qui convient spécialement pour l'application à la transmission selon l'invention, lorsqu'on dispose pour la bicyclette d'un changement de vitesse a déraillement de .chaîne;
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La ligure 5 montre un détail des rouleaux de la roue libre selon la Figure 4;
Les Figures 6 et 7 montrent, respectivement en coupe horizontale et en vue latérale, le dispositif à présé- lection pour la commande du changement de vitesse intérieur du moteur;
Les Figures 8 et 9 montrent, respectivement en coupe longitudinale et en vue latérale, une roue libre particulié- rement applicable aux bicyclettes munies de frein ou de chan- gement de vitesse dans le moyeu, commandé par contrepédalage;
La Figure 10 montre en coupe transversale un détail de la roue libre selon les Figures 8 et 9.
Dans la représentation schématique des Figures l et 2 on fait abstraction des caractéristiques intérieures du moteur, qui peut être à deux ou à quatre temps, la seule condition étant qu'il soit très aplati de façon à pouvoir être installé dans la largeur entre les deux pédales, qu'il soit muni de préférence d'un embrayage Intérieur, pouvant être actionné du côté gauche, et d'un arbre de sortie de mou- vement du côté droit, sur le prolongement de l'arbre secondaire (récepteur) du réducteur intérieur à deux vitesses.
Dans l'établissement du moteur il faut avoir soin que 1"arbre de sortie du mouvement 1 se trouve dans un rayon d'une dizaine de centimètres du centre de la dépression 2 du carter, correspondant au centre de la boite 4 du pédalier, et à une hauteur telle qu'une ligne droite réunissant ces deux centres coïncide approximativement, saut' les petites varia- tions déterminées par la différence d'inclinaison du tube avant 3 du cadre de la bicyclette, avec le centre du moyeu arrière du cycle de manière que les deux brins de la chaîne passent respectivement au-dessus et en-dessous de l'axe des pédales.
En d'autres termes la condition pour que le sys- tème de transmission soit applicable est que l'extérieur du monobloc-moteur-éducteur présente approximativement une forme analogue à celle montrée par le schéma des figures 1 et 2, telle que le monobloc puisse s'insérer par le renforcement ou dépression transversale 2 en-dessous et autour de la par- tie avant de la boite 4 du pédalier et par 1%dépression lon- gitudinale 5 contre le tube 3. La figure 3 montre, par un exemple de réalisation pratique, comment ces conditions peuvent être respectées: le renfoncement 2 est appliqué contre la boite 4 au moyen des deux colliers 6,6', et l'enfoncement 5 est blo- qué sur le tube 3 au moyen du manchon 7.
On pourra adapter une plaque de jonction, formant un manchon 8, sur l'attache et le tube arrière 9 de la bicyclette, pour former avec l'en- semble du cadre un seul bloc capable de résistance aux efforts du moteur. Comme le diamètre de la boite du pédalier est stan- dardisé dans la construction normale des cycles à 42 mm, et celui des tubes 3 et 9 à 29 mm, le nouveau système présente l'universalité désiderable d'application d'un type unique de moteur sur toutes bicyclettes, sans nécessiter d'adaptation ou de réglages particuliers; le groupe suivra l'inclinaison différente du tube 3 sans modifier la distance entre les cen- tres 1 et 4, qui est la plus importante pour le système en question.
En effet, l'arbre de sortie du mouvement 1, sur
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lequel on suppose que s'exerce Inaction, a l'intérieur du groupe, de la commande par verrou ou par expansion de billes ou de'-'cliqueta des engrenages récepteurs du réducteur pour la sélection du rapport, porte un pignon normal 10 de chat- ne, ayant un nombre approprié de dents -(12 à 15) et coaxia- lement, vers l'intérieur, une roue libre particulière, qui sera décrite ci-après, sur laquelle est monté, parallèlement et à proximité du pignon 10, un engrenage particulier à rouleaux 11, comportant deux plaques circulaires ou deux anneaux parailèles supportant une série de rouleaux, remplaçant la denture des engrenages usuels.
Le nombre de ces rouleaux doit être égal ou sensiblement égal au nombre de dents du pignon 10.
Le groupe moteur doit évidemment être établi d'une manière telle que le plan de rotation du pignon 10 co'inci- de approximativement avec le plan du pignon arrière 12 du moyeu de la bicyclette, ou bien avec le pignon intermédiaire s'il s'agit d'un pignon triple à changement de vitesse par déraillement de chaîne, c'est-à-dire 40 à 45 mm. à droite du plan moyen de la bicyclette. Une coïncidence imparfaite des plans n'a pas de conséquence nuisible.
La chaîne originale de la bicyclette, éventuellement raccourcie d'un maillon ou deux, s'enroule à la partie arrière sur le pignon 12 comme dans la construction originale, et sur le tendeur de chaîne éventuel ai la transmission est à changement de vitesse, et à la partie . avant sur la petit pignon 10 au lieu de la grande roue dentée usuelle (pignon de pédalier).
On assure ainsi la transmission directe entre le mo- teur et la roue, comme dans les motocyclettes, et le réducteur intérieur au groupe moteur fournit un changement à deux vites- ses même aux bicyclettes non pourvues d'un mécanisme de chan- gement de vitesse particulier. La commande du réducteur coaxial au pignon 10 comporte naturellement aussi une position "débrayée" intermédiaire entre les deux vitesses, de manière que la même commande sert aussi comme débrayage général de toutes les roues dentées de la réduction et du changement de vitesse, étant suppo- sée en aval de tout autre renvoi, pour permettre la marche usuel- le par pédalage, sans des frottements excessifs.
Pour réaliser le pédalage et le démarrage du moteur la système comporte comme caractéristique essentielle la sup- pression du piston de pédalier usuel et de la. manivelle de droite, qui lui est en général reliée par construction, et la substitution à ces deux organes, notamment au premier d'une couronne à denture intérieure 13, qui est fixée par le système usuel de la mortaise tangentielle et de la clavette 18 à l'axe 14 à la place de;la manivelle de droite.
Il est toutefois in- différent que cette couronne 13 soit fixée sur la pédale de droite, qui est conservée dans ce cas, ou de toute autre maniè- re, pourvu qu'un petit réglage axial nécessaire lui soit permis, afin que la denture intérieure à pas de chaîne, dont la cou- ronne est munie puisse engrener a plans coïncidents dans les rouleaux correspondants de l'engrenage 11.
On a adopté préfé- rablement ce type dévoue dentée, pouvant être remplacé à vo- lonté par une paire de roues dentées usuelles, parce qu'il est le moins sensible aux petits désaxements ou aux petits dépla- cements entre les plans, inévitables dans implication sur les bicyclettes différentes, ainsi qu'aux vibrations et aux excen- tricités réciproques entre la roue dentée 11 reliée au moteur et la couronne faisant partie du cadre, enfin parce qu'il est le moins exigeant en fait de graissage et le moinx coûteux comme construction, la tenture intérieure de,la couronne pouvant être
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simplement découpée dans un anneau en tôle.
Pour les mèmesraisons d'indifférence à une cons- truction et à un fonctionnement excessivement précis, la roue libre agencée à l'intérieur de la roue dentée 11, nécessaire pour permettre la rotation du pignon 10 sous l'action des pédales le moteur étant arrêté, sera préférablement conformée selon le schéma des figures 4 et 5. L'arbre de sortie du mouvement 1, convenablement élargi à sa partie dépassant le pignon 10, porte trois mortaises 38. Une cage, formée par deux anneaux 39, supporte et guide trois rouleaux 40, conformés à double diamètre c'est-à-dire présentant axialement de chaque côté une saillie cylindrique (pivot 40') destine être engagée dans les entailles 42 de la cage.
La profondeur de ces entailles est telle que le rouleau 40, lorsqu'il est amené par les cages dans la partie élargie de la mortaise 38, c'est-à-dire, en retard par rapport à la rotation de l'arbre 1, ne touche pas le fond de la mortaise, un arrêt à dent 41, formé dans la cage, empêche tout frottement en- tre le rouleau et le flanc de la mortaise, évitant ainsi tout contact entre les rouleaux et l'arbre 1. Dans cette po- sition les trois rouleaux servent exclusivement comme palier de roulement normal pour tout l'ensemble intérieur contre la piste intérieure 43 de la roue dentée 11, que l'on sup- pose immobile ou tournant vers l'arrière.
Par contre si on fait tourner l'anneau 43 en avant, il oblige les rouleaux sur lesquels 11 appuie, à rouler vers la porte rétrécie de la mortaise, mettant les cages en ro- tation relative par rapport à l'arbre 1. Ce mouvement bloque par coincement l'arbre 1 et l'anneau 43, qui sont rendus solidaires l'un de l'autre, jusqu'à la cessation de l'action sur l'anneau-43 qui, retardant par rapport à l'arbre 1, ra- mène la cage en arrière, dégage les rouleaux qui reprennent leur fonction comme palier a roulement.
On évite ainsi complètement les rangées de billes usuelles et on réalise en outre par l'adoption de trois rouleaux seulement, une roue libre auto-centrante, qui en vertu de sa structure, utilise simultanément les trois rouleaux pour le coincement, même si le dispositif est établi sans précision excessive, en subdivisant les efforts d'écra- sement tandis que dans les roues libres à rouleaux usuelles il est presque impossible d'éviter que le coincement soit pratiquement opéré par un rouleau seulement.
Dans la réalisation représentée au dessin, pour évi- ter que les plans de rotation des deux pédales soient exces- sivement écartés, ce qui gênerait le cycliste, et pour li- miter les efforts mécaniques sur l'axe du mouvement (14), ainsi que pour des raisons de légèreté et d'économie de cons- truction la même couronne à denture intérieure 13 porte dans son plan un appendice rigide 15 servant de manivelle, sur un trou fileté spécial de laquelle est visséedirectement la pédale droite originale, préalablement démontée du pédalier inutilisé de la bicyclette. A l'extrémité opposée de l'axe 14 reste en fonction la manivelle originale 17 avec sa péda- le respective.
On comprend maintenant comment sont réalisées les caractéristiques du système de l'inventeur. Dans d'autres applications utilisant la chaîne unique, le moteur est placé sur le même circuit de chaîne comprenant aussi le pignon de
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pédalier, ce qui donne lieu à de graves inconvénients à cause des angles d'enveloppement insuffisants qui en résultent.
Ou bien il actionne directement le pignon de péda- lier usuel, qui fonctionne dans ce cas, soit comme organe transmetteur de la force musculaire, soit comme organe retransmetteur de la force mécanique, ce qui oblige a une réduc- tion très considérable de rapporta entre le moteur et le pé- dalier, afin de pouvoir ensuite remultiplier entre le péda- lier et la roue, avec Une perte de rendement inévitable et un fonctionnement plus bruyant; de plus la roue libre doit être placée sur l'axe du pédalier, où elle est soumise, en raison du couple élevé à transmettre, à un effort maximum et aux plus grandes probabilités de dégâts.
Suivant l'invention, le moteur considéré comme source d'énergie utilisée en fonctionnement anormal, est relié directement à la roue, l'effort musculaire m'agissant plus en série, mais en parallèle sur la transmission unique par insertion indirecte sur le pignon moteur. La couron- ne du pignon de pédalier est complètement au repos pendant le fonctionnement à moteur ; la roue libre intérieure à la roue dentée 11 élimine tout contact et frottement entre l'organe mobile et l'organe fixe grâce au roulement des trois rouleaux;
le dispositif est toujours prêt, par simple pédalage, soit à démarrer le moeur, si le réducteur intérieur est embrayé une vitesse, soit a actionner le cycle sous l'action de la force musculaire, si le réducteur est débrayé. Inexpérience a démontré que ce système d'actionnement indirect,par la force musculaire ne perd pas de douceur de manière appréciable par rapport au système formai des bicyclettes ordinaires, le ren- voi supplémentaire étant compensé par la réduction des frotte-- ments qui se produisent entre la chaîne et le pignon du péda- lier à cause du pas généralement imparfait, de la chaîne, et du grand développement du pignon.
De plus, l'angle d'enveloppe- ment de la chalne sur les pignons arrières est augmenté par rapport à la transmission de la bicyclette normale, ce qui aug- mente la sûreté contre les échappements de la chat
Le système de transmission décrit ci-dessus peut être complété par deux dispositifs importants, caractéristiques du système et rendus possibles uniquement par ce dernier: une com- mande automatique du changeur-réducteur intérieur et le démarra- ge à partir du repos.
Les figures 6 et montrent schématiquement comment on peut utiliser le levier 22 de commande du débrayage pour actionner aussi, par le même mouvement, le changement de vi- tesse intérieur. Il est essentiel que l'axe 14 du pédalier, qui est asymétrique par rapport à ses deux cônes, soit retour- né, de manière à placer sur le côté gauche de la bicyclette la partie laplus longue, originalement montée à droite, afin de laisser l'espace pour le pignon de pédalier et le carter de la chaîne entre la boîte du pédalier et la manivelle, et qu'il soit percé axialement à l'extrémité gauche et fileté, ou bien qu'il soit remplacé par un axe spécial de dimensions appropriées, fourni avec le groupe moteur.
Après avoir remonté la manivelle gauche originale de la bicyclette sur l'extrémité gauche de l'axe 14, on y fixe par une vis 19 une cloche 20, conformée de manière que -son bord formant couronne dépasse sur 200. environ de sa circonférence vers la bicyclette au-delà du gabarit intérieur de la pédale 17. La cloche peut aussi être limitée à un sec-
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teur de couronne. Le levier 22 est pivoté en 21 sur le côté gauche du carter du moteur ; ce levier agit, par une vis de réglage 2), sur le poussoir actionnant, de la manière usuelle, le débrayage, et est articulé par son extrémité supérieure 24 à proximité de l'axe 14 des pédales à un autre levier 25, ap- proximativement orthogonal.
Le levier 25 agit par son extré- mité antérieure 28 sur la partie de la tige 26 dépassant du moteur, et cette tige commande, en se déplaçant axialement et par un des systèmes d'embrayage connus, l'une ou , l'autre vitesse du chamgement de vitesse intérieur ou du débrayage.
A l'extrémité inférieure 27 du levier 22 est appliqué le câ- ble flexible Bowden, actionnable à la main du guidon, qui tire en sens transversal au moteur, de l'extérieur vers l'in- térieur.
Le fonctionnement est le suivant; l'actionnement du levier 22 produit le débrayage; en même tempe, l'extrémité supérieure de ce levier, tournant en denors, déplace vers l'extérieur la partie centrale du levier 25, qui lui est fixe. La cloche 20 fixée à l'axe des pédales et rendue so- lidaire de la pédale 17 par une tente de blocage entre alors en action. Si le bord saillant de la cloahe se trouve en re- gard du point 24, le levier 25 agit comme levier de premier genre, trouvant son point d'appui sur le bord de la cloche, la puissance en 24 et la résistance en 28. Ce dernier point se déplace alors vers l'intérieur, comprimant axialement la tige 26 et réalisant la prise d'une des vitesses du mécanisme de changement.
Par contre, si par la rotation des pédales on fait tourner de 180 la cloche 20, le même mouvement du levier- débrayage aura comme conséquence un fonctionnement du levier
25 comme levier de troisième genre: le point d'appui se dépla- cera, avec le bord de la cloche, à l'extrémité arrière du le- vier 25, qui déplacera son extrémité 28 en dehors. La tige
26 est alors tirée et on passe à l'autre vitesse.
Si la clo- che est arrêtée dans une position intermédiaire, de manière que son bord puisse rencontrer en deux points diamétralement ou presque diamétralement opposés le levier 25, ce dernier, sous l'action du levier 22, se dispose parallèlement à ltaxe du véhicule, déplaçant la tige 26 en une position intermédiaire entre les extrémités de sa course, opérant//le débrayage ou la prise de la troisième vitesse s'il s'agit d'Un changement à trois vitesses. Le bord de la cloche peut aussi comporter des secteurs à saillies différentes, et servir un plus grand nombre de vites- ses.
La cloche 20 fonctionne ainsi comme présélecteur de la vitesse désirée, dont l'insertion a lieu automatiquement par le simple actionnèrent de l'embrayage, selon la position dans laquelle se trouvent les pédales; par exemple, pédale gauche l'avant, première vitesse,; pédale droite à l'avant, deuxième vitesse ; pédales verticales, débrayage.
Un ressort de rappel maintient l'extrémité arrière du levier 25, en position de repos, appliquée contre la boi- te du pédalier, de manière que la cloche 20 puisse tourner li- brement sans le toucher et sans produire de déplacement dans le changement de vitesse. Il convient de prévoir à l'extrémité de la tige 26 une vis de réglage pour améliorer l'orientation du levier 25 dans les petites inégalités inévitables de dimen- sions qui se vérifient au montage sur les types différents de bicyclettes. Il y a lieu également de munir la tige 26 d'un dispositif usuel de déclenchement à deux positions, par exem- ple trois encoches à large accès et une bille pressée par un
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petit ressort, pour faciliter l'engrènement des vitesses et pour en assurer la stabilité.
L'autre dispositif complémentaire est un système de démarrage à partir de l'arrêt du type employé dans les motocy- clettes (figure 1). A ce propos on remarquera que le système de transmission décrit, dans le cas d'une bicyclette munie à l'ori- gine d'un mécanisme de changement de vitesse par déraillement de chaîne à pignon arrière triple, fournit un cycle de six vitesses en total, ce qui est excessif, d'autant plus que les rapports du changement de vitesses pour bicyclette préexistante sont en général très rapprochés l'un de l'autre (par exemple 16-18-20 dents, ou bien 17-20-23);
et ne représentent pas une utilité comsidérable pour la marche à moteur, on renonce au rapport four- ni par le pignon intermédiaire du pignon triple, en dévissant ce pignon du corps de la roue libre et en le remplaçant par une douille 30 filetée à l'intérieur et lisse à l'extérieur, sur laquelle on monte un pignon 31 à moyeu lisse, ayant une épais- seur à peine inférieure à celle de la douille, de manière qu'il peut librement tourner en position débrayée, même. après que la douille a été serrée entre le premier et le troisième pignon du pignon triple. Le même constructeur du moteur peut fournir, pour les bicyclettes existantes, la douille 30 et le pignon 31.
Pour des raisons d'économie et pour faciliter le déraillement de la chaîne, le pignon 31 pourra être, selon la figure 1, à dents alternées.
Pour la mise en marche il suffit de déplacer la chaî- ne sur ce pignon intermédiaire à l'aide de la commande existan- te du changement de vitesse de la bicyclette, en ayant soin de prendre une vitesse dans le changeur-réducteur intérieur au groupe. On utilise une des pédales de la transmission normale de la bicyclette comme pédalier de démarrage, du type pour mo- tocyclette, à un tiers de tour, en pédalant dans le sens avant et non arrière. Le moteur qui se met en marche entraine en ro- tation la chaîne, qui tourne à vide sur le pignon fou.
Pour mettre en marche le cycle, le cycliste n'aura qu'à actionner l'embrayage, choisir une des deux vitesses restées dans le changement de vitesse de la bicyclette à déraillement de chat- ne à l'aide de levier usuel, et embrayer à nouveau, effectuant ainsi la même manoeuvre que pour la mise en marche d'une auto- mobile ou d'une motocyclette. La douille 30 et le pignon 31 peuvent être remplacés éventuellement par une seule poulie à gorge dans laquelle peut se mouvoir la chaîne.
Une dernière variante facultative de ce système de transmission est la suivante. Si le moteur auxiliaire est ap- pliqué à une bicyclette munie de frein ou de changement de vitesse dans le moyeu actionné par contrepédalage, et que l'on désire conserver ce type de commande, on munit la roue dentée 11, au lieu de la roue libre autocentrante à trois rouleaux à deux diamètres comme décrit ci-dessus (figures 4 et 5), dune roue libre spéciale (figures 8,9 et 10), qui permet le blocage de l'arbre intérieur même lorsqu'on fait tourner en arrière l'an- neau extérieur, afin de pouvoir commander par les pédales le mouvement en arrière de la chaîne.
Cette roue libre spéciale ne pourra plus utiliser les mêmes rouleaux pour le roulement et pour le coincement, que les roues libres dites à rouleau du type connu, mais elle devra posséder pour la première fonction les rangées de billes usuelles, et les rouleaux pour le coincement avec la différence essentielle que la piste intérieure 32 est cylindrique, tandis que l'anneau extérieur 33 présente une piste conformée dans
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les deux sens à profils de coincement 33, symétriques par rap- port à la position de rep os moyenne de chaque rouleau 34.
La cage 35 guidant ces rouleaux présente une saillie latérale 36 en prise avec un cliquet 37, pivoté à son tour dans le corps extérieur 33; elle peut ainsi effectuer la rotation nécessaire en arrière (ou le retard de rotation nécessaire par rapport au corps extérieur 33) pour le blocage du rou- leau lorsqu'on fait tourner en avant par les pédales l'ex- térieur de la roue dentée 11. Pour que la cage puisse tour- ner ou retarder dans l'autre sens par rapport au corps ex- térieur 33, bloquant ainsi la roue libre en arrière, il est nécessaire que le cliquet 37 soit soulevé par une commande appropriée.
Cette commande est reliée à celle de l'embrayage, en vue d'empêcher que le cycliste actionne par erreur le con- trepédalage et bloque la transmission à pédalas en sens con- traire à celui de la traction du moteur. Par ce dispositif le contre pédalage est inefficace et la roue libre est débrayée, tant que le moteur n'a pas été séparé de la trans- mission.
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Installation mode and transmission system for auxiliary motors of bicycles and light motorcycles.
The object of the present invention is to provide all normal bicycles with tubes and movement by usual pedals, for man or woman, with straight or curved tubes, with an auxiliary explosive motor, applied to the lowest central point and the most resistant of the bicycle, retaining for the transmission to pedals and to the motor the single pre-existing chain and thus the possible change of speed by derailment of the chain or in the hub. Another object of the invention is to adapt to this transmission an additional reduction gear with two ratios, which can be actuated by an automatic device, so as to avoid a double control of the existing gear change.
Finally, the system is completed by a stop start device, the wheel resting on the ground, of the type used for motorcycles. These objects are achieved, according to the invention, by particularly simple means, ensuring perfect direct transmission between the engine and the wheel, without intermediate returns and without discontinuity in the reduction ratio.
The accompanying drawing shows schematically and by way of example an embodiment of the invention and some details as well as variants.
Figures 1 and 2 show schematically, respectively in side elevation and in plan with parts in section, the installation of the auxiliary motor and of the transmission for bicycle with chain derailment change of speed;
Figure 3 is a perspective view showing a practical embodiment of the installation of the auxiliary engine according to the system shown in Figures 1 and 2;
Figure 4 shows schematically a particular freewheel, which is especially suitable for application to the transmission according to the invention, when a chain derailment gear change is available for the bicycle;
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Figure 5 shows a detail of the rollers of the freewheel according to Figure 4;
Figures 6 and 7 show, respectively in horizontal section and in side view, the preselection device for controlling the internal gear change of the engine;
Figures 8 and 9 show, respectively in longitudinal section and in side view, a freewheel particularly applicable to bicycles provided with a brake or gearshift in the hub, controlled by counter-pedaling;
Figure 10 shows in cross section a detail of the freewheel according to Figures 8 and 9.
In the schematic representation of Figures 1 and 2 we disregard the internal characteristics of the engine, which can be two or four stroke, the only condition being that it is very flattened so that it can be installed in the width between the two. pedals, preferably fitted with an inner clutch, which can be actuated from the left side, and a movement output shaft on the right side, on the extension of the secondary shaft (receiver) of the reducer two-speed interior.
When setting up the engine, care must be taken that 1 "movement output shaft 1 is within a radius of ten centimeters from the center of the depression 2 of the crankcase, corresponding to the center of the box 4 of the crankset, and at a height such that a straight line joining these two centers approximately coincides, skipping the small variations determined by the difference in inclination of the front tube 3 of the bicycle frame, with the center of the rear hub of the cycle so that the two strands of the chain pass respectively above and below the axis of the pedals.
In other words, the condition for the transmission system to be applicable is that the exterior of the monoblock-motor-gearbox has approximately a shape similar to that shown by the diagram of figures 1 and 2, such that the monoblock can be inserted by the reinforcement or transverse depression 2 below and around the front part of the box 4 of the crankset and by 1% longitudinal depression 5 against the tube 3. Figure 3 shows, by way of an example of practical realization, how these conditions can be met: the indentation 2 is applied against the box 4 by means of the two collars 6,6 ′, and the indentation 5 is blocked on the tube 3 by means of the sleeve 7.
A junction plate, forming a sleeve 8, could be adapted on the attachment and the rear tube 9 of the bicycle, to form with the whole of the frame a single block capable of withstanding the forces of the engine. As the diameter of the bottom bracket shell is stan- dardized in the normal construction of cycles at 42 mm, and that of tubes 3 and 9 at 29 mm, the new system presents the desirable universality of application of a unique type of motor on all bicycles, without requiring adaptation or special adjustments; the group will follow the different inclination of tube 3 without modifying the distance between centers 1 and 4, which is the most important for the system in question.
Indeed, the output shaft of movement 1, on
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which is supposed to be exerted, inside the group, of the control by lock or by expansion of balls or of '-' clicked of the receiving gears of the reducer for the selection of the ratio, carries a normal pinion 10 of cat - ne, having an appropriate number of teeth - (12 to 15) and coaxially, inwardly, a particular freewheel, which will be described below, on which is mounted, parallel and near the pinion 10, a particular roller gear 11, comprising two circular plates or two parallel rings supporting a series of rollers, replacing the teeth of the usual gears.
The number of these rollers must be equal or substantially equal to the number of teeth of the pinion 10.
The power unit must obviously be established in such a way that the plane of rotation of the pinion 10 coincides approximately with the plane of the rear pinion 12 of the hub of the bicycle, or alternatively with the intermediate pinion if it is. is a triple chain sprocket with chain derailment speed change, i.e. 40 to 45 mm. to the right of the middle plane of the bicycle. An imperfect coincidence of plans has no harmful consequences.
The original chain of the bicycle, possibly shortened by a link or two, winds at the rear part on the pinion 12 as in the original construction, and on the chain tensioner if necessary the transmission is gearshift, and to the party . front on the small pinion 10 instead of the usual large toothed wheel (bottom bracket pinion).
This ensures the direct transmission between the motor and the wheel, as in motorcycles, and the reduction gear inside the motor unit provides a two-speed shift even on bicycles not equipped with a gearshift mechanism. particular. The control of the coaxial reducer with the pinion 10 naturally also includes an intermediate "disengaged" position between the two speeds, so that the same control also serves as general disengagement of all the toothed wheels of the reduction and of the speed change, being assumed. seated downstream of any other reference, to allow normal walking by pedaling, without excessive friction.
In order to pedal and start the engine, the system has as essential characteristic the removal of the usual bottom bracket piston and the. right-hand crank, which is generally connected to it by construction, and the substitution for these two members, in particular for the first, of a ring gear 13, which is fixed by the usual system of the tangential mortise and the key 18 to axis 14 in place of; the right crank.
It is however no different whether this crown 13 is fixed on the right pedal, which is retained in this case, or in any other way, provided that a small necessary axial adjustment is allowed, so that the internal teeth with chain pitch, with which the crown is fitted, can mesh with coincident planes in the corresponding rollers of the gear 11.
We have preferentially adopted this type of toothed gear, which can be replaced at will by a pair of usual toothed wheels, because it is the least sensitive to small misalignments or small displacements between the planes, inevitable in implication. on different bicycles, as well as to the vibrations and reciprocal eccentricities between the toothed wheel 11 connected to the motor and the ring gear forming part of the frame, finally because it is the least demanding in terms of lubrication and the least expensive as construction, the interior hanging of, the crown can be
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simply cut from a metal ring.
For the same reasons of indifference to an excessively precise construction and operation, the freewheel arranged inside the toothed wheel 11, necessary to allow the rotation of the pinion 10 under the action of the pedals with the engine stopped. , will preferably be shaped according to the diagram of Figures 4 and 5. The output shaft of the movement 1, suitably widened at its part projecting the pinion 10, carries three mortises 38. A cage, formed by two rings 39, supports and guides three rollers 40, shaped with a double diameter, that is to say having axially on each side a cylindrical projection (pivot 40 ') intended to be engaged in the notches 42 of the cage.
The depth of these notches is such that the roller 40, when it is brought by the cages into the widened part of the mortise 38, that is to say, lagging behind the rotation of the shaft 1, does not touch the bottom of the mortise, a tooth stop 41, formed in the cage, prevents any friction between the roller and the side of the mortise, thus avoiding any contact between the rollers and the shaft 1. In this Position the three rollers serve exclusively as a normal rolling bearing for the entire interior assembly against the interior track 43 of the toothed wheel 11, which is supported stationary or rotating backwards.
On the other hand, if the ring 43 is rotated forward, it forces the rollers on which 11 presses to roll towards the narrowed door of the mortise, putting the cages in relative rotation with respect to the shaft 1. This movement blocks by wedging the shaft 1 and the ring 43, which are made integral with one another, until the end of the action on the ring-43 which, delaying with respect to the shaft 1 , takes the cage backwards, disengages the rollers which resume their function as rolling bearings.
The usual rows of balls are thus completely avoided and, moreover, by adopting only three rollers, a self-centering freewheel, which by virtue of its structure, uses the three rollers simultaneously for jamming, even if the device is established without excessive precision, by subdividing the crushing forces, while in the usual freewheels with rollers it is almost impossible to avoid that the jamming is practically operated by one roller only.
In the embodiment shown in the drawing, to prevent the planes of rotation of the two pedals from being too far apart, which would hamper the cyclist, and to limit the mechanical forces on the axis of the movement (14), thus that for reasons of lightness and economy of construction, the same internally toothed ring gear 13 carries in its plane a rigid appendage 15 serving as a crank, on a special threaded hole from which is screwed directly the original right pedal, previously removed from the unused bottom bracket of the bicycle. At the opposite end of the axis 14, the original crank 17 with its respective pedal remains in operation.
It is now understood how the characteristics of the inventor's system are produced. In other applications using the single chain, the motor is placed on the same chain circuit including also the sprocket.
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crankset, which gives rise to serious disadvantages because of the resulting insufficient wrap angles.
Or it directly actuates the usual pedal pinion, which in this case functions either as a transmitter of muscular force or as a retransmitter of mechanical force, which requires a very considerable reduction in the ratio between the motor and the crankset, in order to then be able to multiply between the pedal and the wheel, with an inevitable loss of efficiency and a more noisy operation; moreover, the freewheel must be placed on the crankshaft, where it is subjected, due to the high torque to be transmitted, to maximum force and the greatest probability of damage.
According to the invention, the motor considered as a source of energy used in abnormal operation is connected directly to the wheel, the muscular effort acting more in series, but in parallel on the single transmission by indirect insertion on the motor pinion. . The crown of the crank gear is completely at rest during engine operation; the freewheel inside the toothed wheel 11 eliminates any contact and friction between the movable member and the fixed member thanks to the rolling of the three rollers;
the device is always ready, by simple pedaling, either to start the engine, if the internal reducer is engaged one speed, or to activate the cycle under the action of muscular force, if the reducer is disengaged. Inexperience has shown that this system of indirect actuation, by muscular force, does not lose appreciably softness compared to the formal system of ordinary bicycles, the additional deflection being compensated by the reduction of the friction which occurs. between the chain and the crankset sprocket because of the generally imperfect pitch of the chain and the large development of the sprocket.
In addition, the angle of wrap of the chalne on the rear sprockets is increased compared to the transmission of the normal bicycle, which increases the safety against cat exhausts.
The transmission system described above can be supplemented by two important devices, characteristic of the system and made possible only by the latter: automatic control of the internal changer-reducer and starting from rest.
FIGS. 6 and show schematically how the clutch control lever 22 can be used to also actuate, by the same movement, the internal gear change. It is essential that the axis 14 of the crankset, which is asymmetrical with respect to its two cones, is turned over, so as to place on the left side of the bicycle the longer part, originally mounted on the right, in order to leave the space for the bottom bracket sprocket and the chain case between the bottom bracket shell and the crank, and that it is drilled axially at the left end and threaded, or it is replaced by a special pin of appropriate dimensions, supplied with the motor unit.
After having reassembled the original left crank of the bicycle on the left end of the axis 14, a bell 20 is fixed to it by a screw 19, shaped so that its edge forming the crown protrudes approximately 200 from its circumference towards the bicycle beyond the inner gauge of the pedal 17. The bell can also be limited to one sec-
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crown tor. The lever 22 is pivoted at 21 on the left side of the motor housing; this lever acts, by an adjustment screw 2), on the pusher actuating, in the usual manner, the clutch release, and is articulated by its upper end 24 near the axis 14 of the pedals to another lever 25, ap- proximally orthogonal.
The lever 25 acts by its anterior end 28 on the part of the rod 26 projecting from the motor, and this rod controls, by moving axially and by one of the known clutch systems, one or the other speed. internal gear change or disengagement.
At the lower end 27 of the lever 22 is applied the flexible Bowden cable, operable by hand from the handlebar, which pulls transversely to the motor, from the outside to the inside.
The operation is as follows; the actuation of the lever 22 produces the disengagement; at the same time, the upper end of this lever, turning in turn, moves the central part of the lever 25, which is fixed to it, outwards. The bell 20 fixed to the axis of the pedals and made integral with the pedal 17 by a locking tent then comes into action. If the protruding edge of the bell faces point 24, lever 25 acts as a lever of the first kind, finding its fulcrum on the edge of the bell, the power at 24 and the resistance at 28. This last point then moves inwards, axially compressing the rod 26 and carrying out the engagement of one of the speeds of the change mechanism.
On the other hand, if by rotating the pedals the bell 20 is rotated by 180, the same movement of the clutch lever will result in the lever functioning.
25 as a third type lever: the fulcrum will move, with the edge of the bell, to the rear end of the lever 25, which will move its end 28 out. The rod
26 is then pulled and we go to the other speed.
If the bell is stopped in an intermediate position, so that its edge can meet at two diametrically or almost diametrically opposed points the lever 25, the latter, under the action of the lever 22, is placed parallel to the axis of the vehicle, moving the rod 26 to an intermediate position between the ends of its stroke, operating // the disengagement or engagement of the third gear if it is a three-speed shift. The edge of the bell can also include sectors with different projections, and serve a greater number of speeds.
The bell 20 thus functions as a preselector of the desired speed, the insertion of which takes place automatically by simply actuating the clutch, depending on the position in which the pedals are located; for example, left pedal forward, first gear ,; right pedal in front, second gear; vertical pedals, clutch.
A return spring maintains the rear end of the lever 25, in the rest position, pressed against the box of the crankset, so that the bell 20 can turn freely without touching it and without producing any displacement in the change of gear. speed. An adjusting screw should be provided at the end of the rod 26 to improve the orientation of the lever 25 in the inevitable small unevenness of dimension which occurs during mounting on different types of bicycles. It is also necessary to provide the rod 26 with a usual two-position triggering device, for example three notches with wide access and a ball pressed by a
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small spring, to facilitate the engagement of gears and to ensure stability.
The other complementary device is a starting system from a stop of the type used in motorcycles (figure 1). In this connection it will be noted that the transmission system described, in the case of a bicycle originally fitted with a gear change mechanism by chain derailment with a triple rear sprocket, provides a six-speed cycle in total, which is excessive, especially since the gear change ratios for a pre-existing bicycle are generally very close to each other (for example 16-18-20 teeth, or else 17-20-23 );
and do not represent a considerable utility for motor running, the ratio provided by the intermediate pinion of the triple pinion is dispensed with, by unscrewing this pinion from the body of the freewheel and replacing it with a threaded bush 30. inside and smooth on the outside, on which is mounted a pinion 31 with a smooth hub, having a thickness hardly less than that of the bush, so that it can freely rotate in the disengaged position, even. after the socket has been clamped between the first and third sprocket of the triple sprocket. The same engine manufacturer can supply, for existing bicycles, the socket 30 and the pinion 31.
For reasons of economy and to facilitate the derailment of the chain, the pinion 31 may be, according to Figure 1, with alternating teeth.
To start it, it suffices to move the chain on this intermediate pinion using the existing control of the bicycle speed change, taking care to take a speed in the internal reducer of the group. . One of the pedals of the normal transmission of the bicycle is used as a starting pedal, of the motorcycle type, with a third of a turn, pedaling in the forward direction and not in the reverse direction. The motor which starts up drives the chain in rotation, which spins empty on the idler gear.
To start the cycle, the cyclist will only have to actuate the clutch, choose one of the two gears left in the gear change of the chain-derailment bicycle using the usual lever, and engage the clutch. again, thus performing the same maneuver as for starting a car or a motorcycle. The bush 30 and the pinion 31 can optionally be replaced by a single grooved pulley in which the chain can move.
A final optional variant of this transmission system is as follows. If the auxiliary motor is applied to a bicycle equipped with a brake or gear change in the hub actuated by counterpedaling, and you want to keep this type of control, the toothed wheel 11 is fitted, instead of the wheel self-centering freewheel with three rollers with two diameters as described above (figures 4 and 5), with a special freewheel (figures 8,9 and 10), which allows the locking of the inner shaft even when rotating backwards the outer ring, in order to be able to control the backward movement of the chain by the pedals.
This special freewheel will no longer be able to use the same rollers for rolling and for jamming as the so-called roller freewheels of the known type, but it must have for the first function the usual rows of balls, and the rollers for jamming. with the essential difference that the inner track 32 is cylindrical, while the outer ring 33 has a track shaped in
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the two directions with wedging profiles 33, symmetrical with respect to the average resting position of each roller 34.
The cage 35 guiding these rollers has a lateral projection 36 in engagement with a pawl 37, which in turn is pivoted in the outer body 33; it can thus perform the necessary rearward rotation (or the necessary delay in rotation with respect to the outer body 33) to block the roller when the outer toothed wheel is rotated forward by the pedals 11 In order for the cage to be able to rotate or retard in the other direction with respect to the outer body 33, thus locking the freewheel backwards, it is necessary that the pawl 37 be raised by a suitable control.
This control is linked to that of the clutch, in order to prevent the cyclist from activating the counterpedal by mistake and blocking the pedal transmission in the opposite direction to that of the engine traction. By this device, counter-pedaling is ineffective and the freewheel is disengaged, as long as the motor has not been separated from the transmission.