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Changement de vitesse progressif.
La présente invention concerne un dispositif mécani- que pour transmettre l'énergie entre deux arbres tournants coaxiaux (ou leurs équivalents) avec un rapport de vitesse qu'on peut faire varier de manière continue en modifiant l'ex- centricité d'un des organes intermédiaires qui transmettent le mouvement.
Ce dispositif comprend essentiellement : un disque moteur (ou xx solidaire de l'arbre moteur) et un disque conduit (ou solidaire de l'arbre conduit) tournant autour du même axe ; un anneau de renvoi tournant autour d'un axe parallèle à l'axe commun des deux disques mais dont la distance à cet axe peut
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être modifié ; une série de secteurs propres à opérer l'accou- plement dans un seul sens avec possibilités de glissements re- latifs entre disque moteur et anneau de renvoi, et une seconde série de secteurs propres à opérer l'accouplement dans une seule direction; mais en sens inverse du premier, entre l'anneau de renvoi et le disque conduit.
On entend.-par secteur d'accouplement pour une seule di- rection, appelé aussi accouplement à roue libre, un organe de n'importe quelle forme dont une partie porte un ou plusieurs des éléments (loqueteau, cliquet, ou bille ou rouleau sur rampe inclinée, ou similaire) permettant d'effectuer dans un seul sens l'embrayage avec un autre élément opposé-(dent de scie ou sur- face de coincement du rouleau ou de la bille) solidaire d'un des disques ou de l'anneau de renvoi, tandis qu'une autre par- tie de cet organe porte l'élément de guidage (ergot, cannelure ou similaire) pouvant s'accoupler avec possibilité de glissement, avec l'élément opposé correspondant (cannelure ou ergot) soli- daire de l'anneau de renvoi ou des disques.
Une des caractéristiques du dispositif réside dans le fait que les secteurs d'accouplement, aussi bien ceux de la première série que ceux de la seconde, ne coopèrent, par l'intermédiaire des éléments d'embrayage, ou' avec le disque moteur ou le disque conduit correspondant tandis que, par l'in- termédiaire des éléments de guidage, ils ne coopèrent qu'avec l'anneau de renvoi.
Une aute caractéristique réside dans le fait que les deux séries de secteurs travaillent d'un même côté de l'anneau de renvoi.
Ces dipositions particulières entrainent une autre caractéristique qui est de pouvoir accoupler ou combiner les secteurs d'une série avec ceux de l'autre série,obtenant ainsi des formes différentes de réalisation en combinant seulement
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les éléments d'embrayage, ou seulement les éléments de guidage, ou encore les deux à la fois, Dans ce dernier cas, le dispositif ne possède en effet qu'une seule série de secteurs d'accouplement (secteurs à double embrayage) dont chacun contient, en un seul bloc, les deux éléments d'embrayage pour chacune des directions de sens opposé, et un seul élément de guidage commun.
Eh em- ployant des secteurs à double embrayage, le mouvement se trans- met comme dans le cas des deux séries de secteurs distincts, c'est à dire en réalisant, pour une excentricité quelconque de l'anneau de renvoi, deux rapports de transmission différents, l'un entre disque moteur et anneau de renvoi, l'autre entre an- neau de renvoi et disque conduit, le produit des deux rapports partiels représentant le rapport résultant de transmission du dispositif .
D'autres,-caractéristiques apparaîtront au cours de la
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descriptionci-après/
Les'formes de réalisation de l'invention sont nombreuses et diverses, suivant le type de secteur d'accouplement et de ses deux éléments d'embrayage et de guidage, et aussi suivant les diverses dispositions que l'on peut adopter pour les sec- teurs dans le corps du dispositif.
Afin que l'invention soit mieux comprise, nous décrivons simplement, à titre indicatif et non limitatif, quelques formes reproduites dans les dessins joints en ayant spécialement en vue l'application du dispositif aux bicyclettes. Il est bien entendu cependant que l'invention ne s'applique pas seulement à cette utilisation particulière, mais qu'elle peut être appli- quée à tout autre cas pour lequel il sera nécessaire de pouvoir modifier le rapport de transmission entre un arbre moteur et un arbre entrainé en général.
La figure 1 représente une forme de réalisation du dis- positif en coupe partielle suivant le plan diamétral C-D.
La figure 2 représente une coupe du dispositif suivant le plan A-B perpendiculaire à l' axe.
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Les figures 3,4 et 5 représentent un secteur d'accouple- ment respectivement en coupe suivant G-H, vu par l'arrière et vu en plan.
La figure 6 est une coupe axiale de l'anneau de renvoi.
Les figures 7 et 8 reproduisent une première variante des disques moteur et conduit et des secteurs avec éléments d'em- brayages à rouleaux.
Les figures 9 et 10 représentent une seconde variante des disques moteur et conduit et des secteurs avec des élé- ments d'embfayage à cliquet.
Les figures 11,12,13,14,15,18 et 19 représentent d'autres variantes des secteurs.
Les figures 16 et 17 représentent un dispositif utilisant les secteurs du type représente figures 12,13,14,15 et des organes particuliers pour faire varier l'excentricité.
Le dispositif représenté figures 1 et 2 est du type à une seule série de secteurs à double embrayage. Il est cons- titué par un disque moteur 1 avec couronne dentée extérieure 2 prévue pour une transmission par chaîne, et par un disque conduit 3 dont le moyeu 30 est fileté de manière à pouvoir être appliqué directement et sans autre modification sur un moyeu de bicyclette, aux lieu et place du pignon normal à roue libre de la roue arrière. Les deux disques peuvent tour- ner autour de l'axe commun X-X et , grâce à l'interposition d'une couronne de bielles 4,peuvent tourner indépendamment l'un de l'autre. Le disque 1 est pourvu d'une couronne annu- laire 5 faisant corps avec lui et le disque 3 d'une couronne analogue 6, ces couronnes ayant une épaisseur uniforme et étant coaxiales avec les disques.
A cheval sur ces couronnes coulisse une seule série de six secteurs d'accouplement 7 munis des deux rainures concentriques 8 et 9 dans lesquelles glissent les couronnes 5 et 6.
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Dans chaque secteur 7 sont pratiqués deux évidements 10 et 11 dont le dos est en forme de rampe 12,13 et qui sont en communication avec les rainures 8 et 9 de manière que les rouleaux (ou les billes) 14 et 15 qui sont placés dans ces évidements viennent en contact avec les couronnes annulai- res 5 et 6 des disques correspondants. On doit noter que, sur un même secteur, les sens des rampes sont inverses l'un de loutre afin que le secteur puisse embrayer dans un seul sens avec la couronne annulaire 5 du disque moteur et dans le sens opposé avec la couronne 6 du disque conduit. Au dos de chaque secteur est pratiquée, dans Le sens radial, une rainure 16 dans laquelle peut coulisser le bouton ou ergot 17 correspondant, solidaire de l'anneau de renvoi 18 qui porte autant d'ergots qu'il y a de secteurs.
Ces er- gots sont fixés sur un seul côté de l'anneau et à interval- les angulaires égaux. L'anneau de renvoi 18 peut tourner, étant supporté par des-'oilles 19, à l'intérieur d'un autre anneau "0 pourvu de deux oreilles 21 et 82. L'oreille 21 est montée sur le pivot 23 fixé au couvercle 84. L'oreille 22 dépassant à l'extérieur à travers une fente appropriée pratiquée dans le couvercle peut être déplacée pour faire varier ainsi l'excentricité de l'axe Y-Y, de l'anneau 18, par rapport à l'axe X-X. Le couvercle 24, destiné à être fixé par un procédé quelconque au cadre: de la bicyclette, permet aux disques de tourner librement grâce à l'inter- position des billes 25.
On peut employer, pour déplacer l'oreille 22 et la fixer dans la position correspondant à l'excentricité désirée, des organes (non représentés sur le dessin) d'un type connu quelconque, comme par exemple, un levier en équerre fixé au cadre de la bicylcette et relié à l'oreille 22 par un câble- métallique souple sous gaine. On peut, éventuellement, rendre cette .manoeuvre de l'oreille automatique en fonction des variaations de
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charge en insérant par exemple un ressort taré réagissant entre l'oreille 22 et le couvercle 24.
Le dispositif fonctionne comme suit- Dans le cas d'une excentricité nulle (axes X-X et Y-Y coïncidant), si le disque moteur 1 tourne dans le sens de la flèche, les rouleaux 14 des évidements extérieurs 10 des secteurs 7, se maintenant en contact (éventuellement avec le secours d'un petit ressort) avec la couronne 5, sont entrainés par celles-ci et vont se coincer entre cette couronne et la rampe 12 et mettent': ainsi les secteurs en prise avec le disque. Ces secteurs, ainsi con- traints de tourner, entraînent dans leur rotation l'anneau de renvoi au moyen des éléments de guidage cannelure 16 et ergot 17.
Si l'excentricité est nulle, tous les secteurs 7 tournent à la même vitesse que le disque moteur et,de ce fait, les rou- leaux 15 des évidements intérieurs 11 vont et restent en pri- se avec laccouronne 6 du disque conduit 3 qui, par suite, tour - ne à la même vitesse que le disque moteur, doncavec un rapport de transmission de 1/1.
Par contre, dès que se manifeste une excentricité quelconque dans l'anneau de renvoi (XY, fig.2), les ergots 17 de cet anneau 18 sont tenus en tournant de coulisser dans les cannelures de guidage 16 des secteurs 7 obligeant ces der- niers à modifier de manière continue leur vitesse de lisse- ment par rapport à la couronne 6 du disque moteur, cette vi- tesse étant minimum quand le plan contenant X-X et Y-Y se trouve du côté de E, et maximum quand ce plan se trouve du coté diamétralement opposé F. Etant donné les vitesses rela- tives différentes que prennent l'un par rapport à l'autre les divers organes en rotation dans le cas où se manifeste une excentricité quelconque,
le mouvement se trouve effectivement transmis du disque moteur 1 à l'anneau de renvoi 18 par le seul secteur 7 qui vient passer à une vitesse inférieure à celle de tous les autres dans la zone angulaire T, Y, U, le rou-
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leau 1 de l'évidement extérieur 10 venant seul en prise et le rouleau 15 de l'évidement intérieur du même secteur restant libre.
Le mouvement est ensuite transmis de l'anneau de renvoi 18 au disque conduit 3 par le seul secteur 7 qui vient passer à une vitesse supérieure à celle de tous les autres dans la zone angulaire V YZ, le rouleau 15 de l'évidement intérieur 11 ve- nant seul en prise et le rouleau 14 de l'évidement extérieur 10 du même secteur restant libre.Les vitesses angulaires du dis- que moteur, de l'anneau de renvoi et du disque conduit sont, dans ce cas, différentes entre elles et le rapport de transe mission résultant entre disque conduit et disque moteur, tou- jours supérieur à un, augmente à mesure qu'augmente l'excen- tricité.
On doit noter que, théoriquement, le fonctionnement du dispositif ne serait pas modifié si,au lieu de pratiquer les rainures de guidage 16 sur les secteurs 7, on les pratiquait sur l'anneau de renvoi 18 (qui deviendrait, dans ce cas, un disque à rainures radiales et si, vice-versa, les ergots cor- respondants 17 étaient rendus solidaires de chaque secteur et non pas de l'anneau de renvoi.
l'hais, pratiquement, la solution précédemment décrite est beaucoup plus avantageuse que la se- conde parce que, à égalité de diamètres et par suite, d'encom- brement, l'excentricité maximum de l'anneau de renvoi pourvu d'ergots (et par elle la variation maximum du rapport de trans- mission) atteint une valeur sensiblement quadruple de celle que l'on obtiendrait avec un anneau de renvoi pourvu de can- nelures radiales.C'est précisément pour cette raison que, avec un dispositif représenté en grandeur nature (échelle 1/1) sur le dessin des figures 1 et 2, on peut obtenir un rapport de transmission maximum entre disque moteur 1 et disque conduit 3
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égal à Z/19 environ,
Les figures 7 et 8 représentent le cas où les disques moteur 1 et conduit 3,
au lieu d'être pourvus de couronnes
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saillantes sont pourvus de gorges ou de canaux circulaires 31, 32, coaxiaux, entre lesquels coulissent les éléments d'embrayage des secteurs d'accouplement 7' dont les évidements à rampe sont disposés, dans ce cas, comme il est indiqué figure 8.
On peut adopter une autre variante indiquée par les figures 9 et 10 et dans laquelle les éléments d'embrayage sont du type à cliquet. Dans ce cas, les gorges des disques portent, solidaire sur un de leurs flancs, une couronne dentée à dents de scie 33,34, tandis qu'au lieu de rampes et de rouleaux de mise en prise , on dispose sur les secteurs 7" de.s cliquets 35, 36 maintenus constamment en contact avec les couronnes dentées correspondantes au moyen de petits ressorts de rappel 37,38.
Dans ce cas, également, le dispositif de changement de vitesse fonctionne comme dans les cas précédents.
Il peut être extrêmement avantageux d'interposer des rouleaux 51,52- (figure 11) entre les surfaces des secteurs 7 qui viendraient frotter sur les couronnes circulaires ou dans les gorges des disques moteur et conduit. En effet, on réduit ainsi, notablement,les pertes par frottement de glissement et les efforts à développer au moment du débrayage.
Le type de secteur représenté par les figures 12,13, 14 et 15 permet en outre d'éliminer avantageusement les incen - vénients que l'on peut constater, avec les types de secteurs précédemment décrits, à cause de la distance fixe existant entre les deux rampes de mise en prise creusées dans le même blof, in- convénients qui peuvent provenir, par exemple, d'une non con- cordance des axes des deux canaux ou des deux disques par suite d'usure ou pour tout autre motif.
Ce secteur, qui représente une variante de celui de la figure 8, est essentiellement cons- titué par une plaque rigide 58 dont le dos présente la cannelure habituelle 16 et qui porte, solidaires avec elle, sur la face opposée, deux paires de taquets 54, 55 et 56,57 disposés de manière à pouvoir pénétrer, avec un 3 eu convenable, dans les
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canaux correspondants 76 et 77 (voir fig.17) des deux disques moteur et conduit.
Entre chaque paire de taquets est posé librement, avec un très faible jeu, un petit bloc cunéiforme interchangeable 59,60 dont une face (par exem- ple la face intérieure) est concentrique avec les canaux tandis que l'autre face est façonnée en forme de rampe (les rampes des blocs 59,60 d'un même secteur étant in- clinées en sens inverse l'une de l'autre).On interpose également au moment du montage du dispositif, des rouleaux de support 61,61' qui roulent entre la face concentrique au canal et celui-ci, et un ou plusieurs rouleaux de mise en prise 62, 62', entre la rampe inclinée et l'au- tre bord du canal.Les petits ressorts 63,63' appuient légèrement sur les rouleaux 62,62' afin d'assurer le con- tact continu de ceux-ci avec les surfaces entre lesquel- les ils se trouvent pris.
Les petits blocs cunéiformes peuvent naturellement avoir, au lieu d'une seule rampe, deux ou plusieurs ram- pes consécutives et identiques avec un ou plusieurs rou- leaux sur chaque rampe. Parmi les divers avantages offerts par ces secteurs à rampes indépendantes, on doit noter celui de pouvoir faire aisément fonctionner le même dis- positif soit dans le sens des aiguilles d'une montre, soit en sens inverse en inversant simplement au montage l'orien- tation des blocs cunéiformes de manière que les rampes qui étaient primitivement inclinées à droite se trouvent in- clinées vers la gauche et vice-versa.
Les figures 16 et 17 représentent un autre dispo- sitif particulièrement propre à l'emploi sur les bicyclet- tes courantes et dans lequel sont utilisés les secteurs qui viennent d'être décrits. La figure 16 le représente en demi-coupe suivant H-I et la figure 17 en coupe par- tielle suivant LMN et suivant PQ. Ce dispositif est cons-
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titué par le pignon, ou disque moteur 71 avec une denture normale pour chaîne de bicyclette, et par le moyeu ou disque conduit 72 pourvu d'un filetage 74 permettant de le monter sur le moyeu d'une bicyclette ordinaire aux lieu et place du pignon arrière à roue libre. Les deux disques 71 et 72 sont coaxiaux et peuvent tourner indépendamment l'un de l'autre, grâce à l'interposition des billes 75.
Le disque 71 est pourvu du canal annulaire (ou gorge) 76 et le disque 72 du canal 77, tous deux ayant même axe X-X.
Dans ces canaux coulissent les paires de taquets 54,55 et 56,57 d'une série de six secteurs d'accouplement du type représenté figures 12,13,14 et 15. Les six secteurs s'ac- couplant avec l'anneau de renvoi 18 au moyen des ergots 17 qui coulissent dans les rainures correspondantes 16 de ces secteurs. L'anneau 18 tourne librement, porté, avec interposition des billes 19, par un disque 78 pourvu d'un trou circulaire excentre dans lequel peut tourner un autre disque 79, pourvu à son tour d'un trou circulaire de même excentricité et qui peut tourner librement, avec inter- position des billes. 87, sur le moyeu du disque 72 coaxial avec lui. On peut, de l'extérieur, faire tourner à volonté ce disque 79 rendu solidaire de la plaque 80, à gorge périphérique, au moyen des vis 81.
La commande extérieure peut être réalisée, par exemple, en tirant sur l'une ou l'autre des extrémités d'un câble métallique 82 fixé en un point déterminé 83 de cette gorge.
Le disque 78 est muni à son tour de l'ergot de réaction 84 coulissant dans la rainure 85 du couvercle 24 destiné à être fixé au cadre de la bicyclette avant le fonctionnement. Il est évident qu'en faisant tourner gra- duellement le disque excentrique 79 jusqu'-à 1800 depuis la position initiale indiquée sur la figure, l'excentri- cité du disque 78 et, par suite celle de l'anneau de ren-
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voi 18 variera de zéro jusqu'à un maximum égal au double de l'excentricité du disque 78.Le fonctionnement du dis- positif que nous venons de décrire, est identique à celui du dispositif déjà représenté aux figures 1 et 2.
Les figures 18 et '19 représentent une variante du secteur, à éléments de mise en prise du type à cliquets, représenté figures 9 et 10.Ce type de secteur est sem- blable à celui représenté figures 12,13,14 et 15 et n'en diffère que par le fait que les petits blocs cunéiformes et les rouleaux correspondants sont remplacés par des tas- seaux 65 interposés entre les paires de taquets 54,55 et 56,57 et portant, montés sur pivots, un ou plusieurs cli- quets 66, 66' et 67,67' avec leurs petits ressorts de rappel correspondants 68 et 69.
Dans ce cas, des couron- nes dentées pour l'accrochage des cliquets,étant disposées dans les canaux annulaires, les taquets lisses 54, 55 et 56, 57 des secteurs seront, naturellement; guidés par des cou- ronnes annulaires lisses convenablement disposées dans ces canaux mêmes .Afin d'obtenir une plus grande uniformité dans la transmission à vitesse réduite, il est très avan- tageux, dans ce cas, de prévoir pour chaque organe de mise en prise deux ou plusieurs cliquets 66', 67' en décalant leurs pointes de 1/2 ou de 1/3 ou de 1/n du pas des dents de la couronne dentée correspondante suivant qu'il y aura 2,3 ou n cliquets.
Ceci équivaut en effet à faire fonc- tionner le dispositif comme si. les couronnes dentées avaient un nombre de dents double, triple, ou égal à n fois le nombr= de dents qu'elles portent. On peut., naturellement, employer bien d'autres types de cliquets en se basant sur les mêmes principes. On peut aussi introduire d'eutres variantes dans la disposition des disques moteur et conduit lesquels peu- vent, au lieu d'être disposés concentriquement, être disposé
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l'un en face de l'autre avec, entre eux deux, l'anneau de renvoi dont les éléments de guidage seraient, dans ce cas, disposés sur les deux faces.
Il est évident qu'on peut faire fonctionner chaque disque soit comme disque moteur, soit comme disque conduit en inversant simplement leur sens de rotation. On peut in- troduire également d'autres variantes afin d'adapter le dispositif à des machines spéciales auxquelles il peut être appliqué sans que cela puisse nuire au principe de l'inven- tion.
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Gradual change of speed.
The present invention relates to a mechanical device for transmitting energy between two coaxial rotating shafts (or their equivalents) with a speed ratio which can be varied continuously by modifying the eccentricity of one of the members. intermediaries who transmit the movement.
This device essentially comprises: a motor disc (or xx integral with the motor shaft) and a driven disc (or integral with the driven shaft) rotating around the same axis; a return ring rotating around an axis parallel to the common axis of the two discs but whose distance from this axis can
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be changed; a series of sectors suitable for operating the coupling in one direction with the possibility of relative sliding between the drive disc and the return ring, and a second series of sectors suitable for operating the coupling in a single direction; but in the opposite direction to the first, between the return ring and the driven disc.
- By coupling sector for a single direction, also called freewheel coupling, is meant a member of any shape, a part of which carries one or more of the elements (latch, pawl, or ball or roller on inclined ramp, or the like) allowing the clutch to be effected in one direction only with another opposing element (sawtooth or jamming surface of the roller or the ball) secured to one of the discs or to the return ring, while another part of this member carries the guide element (lug, groove or similar) which can be coupled with the possibility of sliding, with the corresponding opposite element (groove or lug) solid. of the idler ring or discs.
One of the characteristics of the device lies in the fact that the coupling sectors, both those of the first series and those of the second, do not cooperate, via the clutch elements, or 'with the drive disc or the corresponding driven disc while, through the guide elements, they only cooperate with the return ring.
Another characteristic resides in the fact that the two series of sectors work on the same side of the return ring.
These particular arrangements lead to another characteristic which is to be able to couple or combine the sectors of one series with those of the other series, thus obtaining different embodiments by combining only
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the clutch elements, or only the guide elements, or even both at the same time, In the latter case, the device has in fact only one series of coupling sectors (double clutch sectors), each of which contains, in a single block, the two clutch elements for each of the directions of opposite direction, and a single common guide element.
Using double clutch sectors, the movement is transmitted as in the case of two series of distinct sectors, that is to say by producing, for any eccentricity of the return ring, two transmission ratios. different, one between drive disc and return ring, the other between return ring and driven disc, the product of the two partial ratios representing the ratio resulting from transmission of the device.
Other characteristics will appear during the
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description below /
The embodiments of the invention are numerous and diverse, depending on the type of coupling sector and of its two clutch and guide elements, and also according to the various arrangements that can be adopted for the sec- tor in the body of the device.
In order for the invention to be better understood, we simply describe, by way of indication and not by way of limitation, a few forms reproduced in the accompanying drawings, having especially in view the application of the device to bicycles. It is understood, however, that the invention does not apply only to this particular use, but that it can be applied to any other case for which it will be necessary to be able to modify the transmission ratio between a driving shaft and a trained tree in general.
FIG. 1 represents an embodiment of the device in partial section along the diametral plane C-D.
Figure 2 shows a section of the device along the plane A-B perpendicular to the axis.
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FIGS. 3, 4 and 5 represent a coupling sector respectively in section along G-H, seen from the rear and seen in plan.
Figure 6 is an axial section of the return ring.
FIGS. 7 and 8 show a first variant of the motor and driven disks and of the sectors with roller clutch elements.
Figures 9 and 10 show a second variant of the drive and drive discs and sectors with ratchet plugging elements.
Figures 11,12,13,14,15,18 and 19 represent other variants of the sectors.
Figures 16 and 17 show a device using the sectors of the type shown in Figures 12,13,14,15 and particular members to vary the eccentricity.
The device shown in Figures 1 and 2 is of the type with a single series of dual clutch sectors. It is made up of a drive disc 1 with external toothed ring 2 provided for chain transmission, and by a driven disc 3, the hub 30 of which is threaded so as to be able to be applied directly and without other modification to a bicycle hub. , instead of the normal freewheel pinion of the rear wheel. The two discs can rotate around the common axis X-X and, thanks to the interposition of a crown of connecting rods 4, can rotate independently of one another. The disc 1 is provided with an annular ring 5 integral with it and the disc 3 with a similar ring 6, these rings having a uniform thickness and being coaxial with the discs.
Straddling these crowns slides a single series of six coupling sectors 7 provided with two concentric grooves 8 and 9 in which the crowns 5 and 6 slide.
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In each sector 7 are made two recesses 10 and 11, the back of which is in the form of a ramp 12,13 and which are in communication with the grooves 8 and 9 so that the rollers (or balls) 14 and 15 which are placed in these recesses come into contact with the annular rings 5 and 6 of the corresponding discs. It should be noted that, on the same sector, the directions of the ramps are opposite to each other so that the sector can engage in only one direction with the annular ring 5 of the motor disc and in the opposite direction with the ring 6 of the disc led. On the back of each sector is formed, in the radial direction, a groove 16 in which the corresponding button or lug 17 can slide, integral with the return ring 18 which carries as many lugs as there are sectors.
These clips are attached to only one side of the ring and at equal angular intervals. The return ring 18 can rotate, being supported by the-'oilles 19, inside another ring "0 provided with two ears 21 and 82. The lug 21 is mounted on the pivot 23 fixed to the cover. 84. The lug 22 protruding outwardly through a suitable slot in the cover can be moved to thereby vary the eccentricity of the YY axis, of the ring 18, with respect to the XX axis. The cover 24, intended to be fixed by any method to the frame of the bicycle, allows the discs to rotate freely thanks to the interposition of the balls 25.
One can use, to move the lug 22 and fix it in the position corresponding to the desired eccentricity, members (not shown in the drawing) of any known type, such as, for example, an angled lever fixed to the frame. of the bicycle and connected to the ear 22 by a flexible metallic cable under sheath. We can, optionally, make this .maneuver of the ear automatic according to the variations of
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load by inserting for example a calibrated spring reacting between the lug 22 and the cover 24.
The device works as follows - In the case of zero eccentricity (axes XX and YY coinciding), if the motor disc 1 rotates in the direction of the arrow, the rollers 14 of the outer recesses 10 of the sectors 7, keeping in contact (possibly with the help of a small spring) with the crown 5, are driven by them and will get stuck between this crown and the ramp 12 and put ': thus the sectors in engagement with the disc. These sectors, thus forced to rotate, cause the return ring in their rotation by means of the groove 16 and lug 17 guide elements.
If the eccentricity is zero, all the sectors 7 rotate at the same speed as the motor disc and, therefore, the rollers 15 of the internal recesses 11 go and remain in engagement with the crown 6 of the driven disc 3 which , therefore, turn - not at the same speed as the motor disc, therefore with a transmission ratio of 1/1.
On the other hand, as soon as any eccentricity appears in the return ring (XY, fig. 2), the lugs 17 of this ring 18 are held by rotating to slide in the guide grooves 16 of the sectors 7 forcing these latter. niers to continuously modify their smoothing speed with respect to the crown 6 of the motor disc, this speed being minimum when the plane containing XX and YY is on the side of E, and maximum when this plane is on the side of E. diametrically opposite side F. Given the different relative speeds which the various rotating members take with respect to each other in the event that any eccentricity occurs,
the movement is actually transmitted from the motor disc 1 to the return ring 18 by the only sector 7 which passes at a speed lower than that of all the others in the angular zone T, Y, U, the wheel.
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the water 1 of the outer recess 10 coming only into engagement and the roller 15 of the inner recess of the same sector remaining free.
The movement is then transmitted from the return ring 18 to the disc driven 3 by the only sector 7 which comes to pass at a speed greater than that of all the others in the angular zone V YZ, the roller 15 of the internal recess 11 coming into engagement alone and the roller 14 of the outer recess 10 of the same sector remaining free. The angular speeds of the motor disc, of the return ring and of the driven disc are, in this case, different from each other and the resulting transmission ratio between driven disc and motor disc, always greater than one, increases as the eccentricity increases.
It should be noted that, theoretically, the operation of the device would not be modified if, instead of making the guide grooves 16 on the sectors 7, they were made on the return ring 18 (which would, in this case, become a disc with radial grooves and if, vice versa, the corresponding pins 17 were made integral with each sector and not with the return ring.
However, in practice, the solution described above is much more advantageous than the second because, with equal diameters and consequently, overall dimensions, the maximum eccentricity of the return ring provided with lugs (and by it the maximum variation of the transmission ratio) reaches a value appreciably quadruple of that which one would obtain with a return ring provided with radial splines. It is precisely for this reason that, with a device shown in full size (scale 1/1) on the drawing of figures 1 and 2, a maximum transmission ratio can be obtained between motor disc 1 and driven disc 3
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equal to approximately Z / 19,
Figures 7 and 8 show the case where the motor 1 and duct 3 discs,
instead of being provided with crowns
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protrusions are provided with coaxial grooves or circular channels 31, 32, between which slide the clutch elements of the coupling sectors 7 ', the ramp recesses of which are arranged, in this case, as indicated in figure 8.
Another variant indicated by Figures 9 and 10 and in which the clutch elements are of the ratchet type can be adopted. In this case, the grooves of the discs carry, integral on one of their flanks, a toothed ring 33,34 with sawtooths, while instead of ramps and engagement rollers, there are 7 "sectors. de.s pawls 35, 36 constantly kept in contact with the corresponding toothed rings by means of small return springs 37,38.
In this case, too, the gear changing device operates as in the previous cases.
It can be extremely advantageous to interpose rollers 51, 52- (FIG. 11) between the surfaces of the sectors 7 which would rub against the circular rings or in the grooves of the motor and duct discs. In fact, the losses by sliding friction and the forces to be developed at the time of disengagement are thus significantly reduced.
The type of sector represented by FIGS. 12, 13, 14 and 15 also makes it possible to advantageously eliminate the disadvantages that can be observed, with the types of sectors previously described, because of the fixed distance existing between the sections. two engaging ramps hollowed out in the same block, drawbacks which may arise, for example, from a mismatch between the axes of the two channels or of the two discs due to wear or for any other reason.
This sector, which represents a variant of that of FIG. 8, is essentially constituted by a rigid plate 58, the back of which has the usual groove 16 and which bears, integral with it, on the opposite face, two pairs of cleats 54. , 55 and 56,57 arranged so as to be able to penetrate, with a suitable 3 eu, into the
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corresponding channels 76 and 77 (see fig. 17) of the two motor and duct discs.
Between each pair of cleats is placed freely, with very little play, a small interchangeable wedge-shaped block 59.60, one side of which (for example the inner side) is concentric with the channels while the other side is shaped into a shape. ramp (the ramps of the blocks 59,60 of the same sector being tilted in the opposite direction to each other) .We also interpose during the assembly of the device, support rollers 61,61 'which roll between the face concentric with the channel and the channel, and one or more engagement rollers 62, 62 ', between the inclined ramp and the other edge of the channel. The small springs 63,63' press lightly on the rollers 62, 62 'in order to ensure the continuous contact thereof with the surfaces between which they are caught.
Small wedge-shaped blocks may naturally have, instead of a single ramp, two or more consecutive and identical ramps with one or more rollers on each ramp. Among the various advantages offered by these sectors with independent ramps, one should note that of being able to easily operate the same device either clockwise or counterclockwise by simply reversing the orientation during assembly. tation of the wedge-shaped blocks so that the ramps which were originally inclined to the right are inclined to the left and vice versa.
FIGS. 16 and 17 represent another device particularly suitable for use on current bicycles and in which the sectors which have just been described are used. FIG. 16 represents it in half-section along H-I and FIG. 17 in partial section along LMN and along PQ. This device is made
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titué by the pinion, or motor disc 71 with normal toothing for a bicycle chain, and by the hub or driven disc 72 provided with a thread 74 allowing it to be mounted on the hub of an ordinary bicycle instead of the pinion rear freewheel. The two discs 71 and 72 are coaxial and can rotate independently of one another, thanks to the interposition of the balls 75.
The disc 71 is provided with the annular channel (or groove) 76 and the disc 72 with the channel 77, both having the same X-X axis.
In these channels slide the pairs of tabs 54,55 and 56,57 of a series of six coupling sectors of the type shown in Figures 12,13,14 and 15. The six sectors coupling with the ring of return 18 by means of lugs 17 which slide in the corresponding grooves 16 of these sectors. The ring 18 rotates freely, carried, with the interposition of the balls 19, by a disc 78 provided with an eccentric circular hole in which can turn another disc 79, provided in turn with a circular hole of the same eccentricity and which can turn freely, with the balls interposed. 87, on the hub of the disc 72 coaxial with it. This disc 79, made integral with the plate 80, with a peripheral groove, can be rotated at will from the outside by means of the screws 81.
The external control can be achieved, for example, by pulling on one or the other of the ends of a metal cable 82 fixed at a determined point 83 of this groove.
The disc 78 is in turn provided with the reaction lug 84 sliding in the groove 85 of the cover 24 intended to be fixed to the frame of the bicycle before operation. It is evident that by gradually rotating the eccentric disc 79 up to 1800 from the initial position shown in the figure, the eccentricity of the disc 78 and consequently that of the annulus ring.
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voi 18 will vary from zero to a maximum equal to twice the eccentricity of disk 78. The operation of the device which we have just described is identical to that of the device already represented in FIGS. 1 and 2.
Figures 18 and '19 show a variant of the sector, with ratchet-type engaging elements, shown in Figures 9 and 10. This type of sector is similar to that shown in Figures 12,13,14 and 15 and n 'differs only by the fact that the small wedge-shaped blocks and the corresponding rollers are replaced by piles 65 interposed between the pairs of cleats 54,55 and 56,57 and carrying, mounted on pivots, one or more pawls 66, 66 'and 67.67' with their corresponding small return springs 68 and 69.
In this case, the toothed rings for hooking the pawls, being arranged in the annular channels, the smooth tabs 54, 55 and 56, 57 of the sectors will, of course; guided by smooth annular crowns suitably disposed in these very channels. In order to obtain greater uniformity in the transmission at reduced speed, it is very advantageous, in this case, to provide for each engagement member two or more pawls 66 ', 67' by shifting their points by 1/2 or 1/3 or 1 / n by the pitch of the teeth of the corresponding ring gear depending on whether there will be 2,3 or n pawls.
This is in effect equivalent to making the device operate as if. the toothed crowns had a number of teeth double, triple, or equal to n times the number = of teeth they carry. We can, of course, employ many other types of ratchets based on the same principles. It is also possible to introduce other variants in the arrangement of the motor and duct discs which can, instead of being arranged concentrically, be arranged
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one opposite the other with, between them two, the return ring, the guide elements of which would, in this case, be arranged on both sides.
It is obvious that each disc can be made to function either as a motor disc or as a driven disc by simply reversing their direction of rotation. It is also possible to introduce other variants in order to adapt the device to special machines to which it can be applied without this being able to harm the principle of the invention.