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La présente invention se rapporte à une transmission à deux vi- tesses incorporée dans le moyeu, ainsi que le frein,et jouant le rôle de roue libre, et plus particulièrement à un tel dispositif dans lequel le passage d'une vitesse à l'autre et vice-versa est effectué par un mouvement convenable des pédales, sans autre dispositif extérieur.
L'invention vise à réaliser un tel dispositif dans lequel le choix du rapport de transmission est effectué d'une manière sûre et commode et dans lequel le frein est mis en oeuvre par l'intermédiaire de l'engrenage à petite vitesse,(ce qui multiple l'effort), quel que soit le rapport de transmission qui ait été utilisé pour l'entraînement du véhicule avant l'ap- plication du frein.
Dans la transmission à deux vitesses conformément à l'invention, un organe moteur possédant un manchon fileté est monté de manière à pouvoir tourillonner sur une douille filetée et à entraîner celle-ci par un engrena- ge de manière à coopérer avec un moyeu par l'intermédiaire d'une pièce annu- laire d'entraînement fixée à l'intérieur du moyeu d'une part, et, soit un organe d'entraînement primaire qui se visse sur ladite douille filetée, soit un organe d'entraînement secondaire qui se visse sur ledit manchon, d'autre part, ladite transmission est caractérisée par des moyens mis en oeuvre par une accélération convenable de l'organe moteur à partir du repos pour déter- miner, au gré de l'utilisateur, l'engagement de l'un ou l'autre desdits or- ganes d'entraînement avec la pièce annulaire d'entraînement.
D'autres objets et avantages apparaîtront au cours de la descrip- tion suivante qui doit être considérée avec le dessin qui l'accompagne et dans lequel :
La figure 1 est une vue en élévation partiellement coupée d'un mo- de de réalisation préféré de l'invention, qui représente les pièces dans la position qu'elles occupent quand le dispositif est en prise directe ;
La figure 2 est une vue analogue représentant l'engrenage réduc- teur en fonctionnement ;
La figure 3 est une vue partielle à plus grande échelle montrant la position des pièces lors de l'application du frein.
Dans le mode de réalisation de l'invention représenté, on suppose que le dispositif est normalement entraîné par prise directe entre le pignon et le moyeu de la roue, tandis que l'entraînement à vitesse réduite est dési- gné par 'la suite sous le nom de première vitesse. Cette disposition pourrait cependant être inversée. C'est pour des raisons de commodité que les termes de première vitesse et de deuxième vitesse seront utilisés en cours de des- cription, bien que dans l'exemple décrit, la deuxième vitesse soit en fait une prise directe.
La Figure 1 représente un axe 1 prévu pour être monté rigidement dans le oadre d'un véhicule tel qu'une bicyclette au moyen d'écrous de bloca- ge 2 et 3. Un organe d'ancrage d'un frein 4 est fixé sur l'axe 1 et maintenu en position par un écrou de blocage 5 qui sert également à fixer un bras d'an- crage 6 qui prend appui sur un épaulement non circulaire 7 prévu sur l'or- gane d'ancrage. Le bras d'ancrage porte une patte 8 destinée à sa fixation au cadre du véhicule.
Un organe 9 d'application du frein est monté sur l'axe 1 de maniè- re à pouvoir coulisser sur celui-ci et est relié à l'organe d'ancrage 4 au moyen de clavettes rectangulaires 11. Des segments de frein 12 prennent ap- pui sur les organes 4 et 9 et se déplacent radialement vers l'extérieur lors- que l'organe 9 est déplacé vers l'organe d'ancrage 4.
Un support de roulement 13 est vissé sur l'axe 1 et supporte une
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pièce annulaire 14 par l'intermédiaire du roulement 15. Une douille filetée
16 peut tourillonner sur l'axe entre le support de roulement 13 et l'organe
9 d'application du frein. Ladite douille supporte un organe moteur 17 au mo- yen d'un roulement 18. Un moyeu 19 est supporté à ses extrémités sur des roulements 21 et 22 qui roulent respectivement sur l'organe d'ancrage 4 et l'organe moteur 17. Le moyeu a une surface cylindrique interne 23 prévue pour s'engager par friction avec le segment de frein 12 et comporte égale- ment une pièce annulaire d'entraînement 24 qui est solidaire dudit moyeu.
Le support de roulement 13 porte une denture d'engrenage qui constitue un planétaire 25. L'organe moteur 17 porte également une denture intérieure qui réalise une couronne d'engrenage 26. Une pluralité de satel- lites 27, qui s'engagent d'une part avec le planétaire et d'autre part avec la couronne dentée, sont montés sur des pivots 28 guidés par des ouvertures pratiquées dans la pièce annulaire 14 et fixés rigidement sur le support 29 solidaire de la douille filetée 16. Un organe d'entraînement primaire 31 se visse sur la douille filetée et comporte une surface conique 32 prévue pour s'engager par friction avec une surface interne conique 33 de la pièce annu- laire d'entraînement 24 lorsque la douille filetée tourne dans le sens de la flèche (sens de la marche avant).
L'organe d'entraînement primaire 31 por- te également des dents 34 correspondant à des dents semblables prévues sur l'organe 9 d'application du frein lorsque la douille filetée 16 tourne en sens inverse. Pour assurer le déplacement parallèlement à l'axe de l'organe d'entraînement primaire 31 par rotation de la douille filetée 16, il est prévu un anneau élastique de friction 36 dont les extrémités retournées s'en- gagent dans une.fente pratiquée dans une pièce annulaire 37 solidaire de l'or- gane 9 d'application de frein.
Sur l'organe moteur 17 est fixé un pignon 38 au voisinage de l'u- ne de ses extrémités, l'autre extrémité présentant la forme d'un manchon fi- leté 39 de diamètre réduit sur lequel se visse un organe d'entraînement se- condaire 41, le pas de filetage étant de préférence plus grand que celui de la douille filetée 16. L'organe d'entraînement secondaire 41 porte des cra- bots 42 prévus pour s'engager avec des crabots correspondants 43 pratiqués sur la pièce annulaire d'entraînement 24, lorsque l'organe moteur est entraî- né dans le sens de la flèche. Pour assurer l'engagement-des crabots, un an- neau élastique de friction 44 est monté solidaire dudit organe d'entraîne- ment et s'engage à frottement doux contre la surface intérieure du moyen 19.
On remarquera que puisque les deux organes d'entraînement se dé- placent en sens inverse pour s'engager avec la pièce annulaire d'entraînement
24, la douille filetée 16, le manchon fileté 39 ont des filetages de sens opposés. Selon l'exemple représenté, le sens de rotation pour la marche pour la marche avant étant indiqué par la flèche sur la Figure 1, la douille fi- letée 16 présente un filetage à droite et lemanchon fileté 39 un filetage à gauche.
Des moyens convenables permettent à l'utilisation d'engager au choix soit l'organe d'entraînement secondaire soit l'organe d'entraînement primaire avec la pièce annulaire d'entraînement, en agissant d'une manière appropriée sur l'organe moteur 17, et de verrouiller l'organe d'entraînement inutilisé pour 1.'empêcher de venir en engagement jusqu'au moment où l'utilisa- teur désire changer de rapport de transmission.
Dans ce but, un verrou pou- vant être réalisé par une bille 45 peut se déplacer dans une lumière radia- le 46 prévue dans le manchon fileté 39 (Figure 3), et un collier 47 pouvant tourillonner sur la douille filetée 16 est appliqué de manière élastique vers l'organe d'entraînement primaire 31 au moyen d'un ressort 48. Le collier 47 présente une arête jouant le rôle de came 49, qui est prévue pour s'engager avec la bille 45 et l'appliquer radialement vers l'extérieur quand l'organe d'entraînement primaire 31 vient en engagement avec la pièce annulaire 24.
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Le déplacement du collier par le ressort 48 est de préférence limité au moyen d'une rondelle de butée 50 montée sur le collier au voisinage de l'arê- te 49, et qui vient se placer dans un évidement correspondant prévu dans la pièce annulaire 24. A l'intérieur de l'organe d'entraînement secondaire 41 est prévue une arête jouant le rôle de came 51 qui s'engage de la même ma- nière avec la bille 45 et la déplace vers l'intérieur quand l'organe d'en- traînement seconcaire 41 s'engage avec la pièce annulaire 24. On voit ainsi que lorsque l'un ou l'autre des organes d'entraînement est en position de travail, celui qui est inutilisé est empêché d'entrer en contact avec la pièce annulaire d'entraînement par l'engagement de la bille 45 avec son arê- te jouant le rôle de came.
Il est évident que si cela est jugé nécessaire, une pluralité de verrous 45) également espacés autour de l'axe de l'organe moteur, peuvent être utilisés.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant: en supposant les pièces dans la position de deuxième vitesse représentée sur la Figure 1, on voit que l'organe d'entraînement secondaire 41 est engagé avec la pièce an- nulaire 24 et que l'organe d'entraînement primaire 31 est maintenu hors de contact par l'engagement de la bille 45 avec l'arête 49 sur le collier 47.
Si l'utilisateur désire passer en première vitesse, il lui suffit de s'ar- rêter de pédaler pendant un cours instant, ce qui provoque l'arrêt de l'orga- ne moteur 17. Le moyeu 19 continue à tourner en roue libre, ce qui provoque le déplacement vers la gauche de l'organe d'entraînement secondaire 41, com- me représenté sur la Figure 2, grâce au couple transmis par l'anneau élasti- quel de friction 44.
Lorsque l'utilisateur entraîne à nouveau l'organe moteur 17 vers l'avant, l'organe d'entraînement primaire 31 se déplace vers la gau- che et s'engage avec la pièce annulaire d'entraînement 24 par suite de la rotation de la douille fileté 16, ce déplacement étant assuré par la fric- tion de l'anneau élastique 36 qui est fixe, Ledit mouvement est permis par la bille 45 puisqu'à ce moment ladite ville est libre de sa déplacer radia- lement vers l'extérieur sous 1 action de l'arête 49 du collier 47, du fait que l'organe d'entraînement secondaire a été déplacé vers la gauche et y est maintenu par le mouvement de roue libre du moyeu 19 pendant le déplacement de l'organe d'entraînement primaire 31.
Par la suite, le moyeu est entraîné à vitesse réduite par l'intermédiaire d- l'engrenage épicycloïdal 26, 27, 25, la douille filetée 16 et l'organe d'entraînement primaire 31.
Lorsque l'utilisateur désire revenir en deuxième vitesse ou prise directe , il arrête à nouveau la rotation de l'organe moteur 17 et de préfé- rence lui donne un léger mouvement de rotation en arrière, ce qui a pour ef- fet de déplacer l'organe d'entraînement primaire 31 jusqu'à la limite de son déplacement vers la droite. Lorsque l'utilisateur reprend le mouvement de pé- dalage, l'organe d'entraînement secondaire 41 est amené en engagement avec la pièce annulaire 24 ; engagement se produit avant que l'organe d'en- traînement primaire puisse venir en position de fonctionnement car l'organe moteur et le manchon 39 tournent plus rapilement que la douille filetée 16, le pas de filetage du manchon étant d'ailleurs plus grand que celui de la douille 16 comme déjà mentionné ci-dessus.
Il est évident que la vitesse de rotation du moyeu par rapport à la vitesse de rotation de l'organe d'entraînement, au moment où on effectue le choix du rapport de transmission, a un effet déterminant. Pour cette rai- son, le passage de première vitesse en deuxième vitesse se fera normalement assez brusquement, de manière à réduire l'effet de la rotation du moyeu. D'au- tre parole passage de deuxième vitesse en première vitesse se fera relative- ment plus à loisir, de manière que la rotation du moyeu maintienne d'une manière certaine l'organe d'entraînement secondaire en position de repos.
Quand on désire appliquer le frein, un effort exercé en sens inver- se sur l'organe moteur 17 provoqua le déplacement vers la droits de l'organe d'entraînement primaire 31 et son engagement avec l'organe d'application
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du frein 9 forçant celui-ci vers l'organe d'ancrage du frein 4 par effet de vis-et-écrou ; les segments de frein 12 sont ainsi ancrés et appliqués contre la surface interne 23 du moyeu 19, de manière à freiner le véhicule. On obser- vera que lors du freinage, le couple d'application du frein est toujours transmis par l'intermédiaire du train d'engrenages réducteurutilisant ainsi le bras de levier de l'engrenage pour réduire la force qui doit exercer l'u- tilisateur.
'Bien qu'un seul mode de réalisation de l'invention ait été repré- senté et décrit en détail, il est évident que des modifications peuvent être faites dans'la forme et le dispositif des différentes pièces sans sortir du cadre de l'invention.
REVENDICATIONS.
1.- Transmission à deux vitesses dans laquelle un organe moteur possédant un manchon fileté est monté de manière à pouvoir tourillonner sur une douille filetée et à entraîner celle-ci par un engrenage de manière à coopérer avec un moyeu par l'intermédiaire d'une pièce annulaire d'entrai- nement fixée à l'intérieur du moyeu d'une part et, soit un organe d'entraî- nement primaire qui se visse sur ladite douille filetée, soit un organe d'en- traînement secondaire qui se visse sur ledit manchon, d'autre part ; ladite transmission est caractérisée par des moyens mis en oeuvre par une accélé- ration convenable de l'organe moteur à partir du repos pour déterminer, au gré de l'utilisateur, l'engagement de l'un ou l'autre desdits organes d'en- traînement avec la pièce annulaire d'entraînement.
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The present invention relates to a two-speed transmission incorporated in the hub, as well as the brake, and playing the role of freewheel, and more particularly to such a device in which the passage from one speed to the other. and vice versa is carried out by a suitable movement of the pedals, without any other external device.
The invention aims to achieve such a device in which the choice of the transmission ratio is carried out in a safe and convenient manner and in which the brake is applied by means of the gear at low speed, (which multiple force), regardless of the gear ratio that was used to drive the vehicle before the brake was applied.
In the two-speed transmission according to the invention, a driving member having a threaded sleeve is mounted so as to be able to be journaled on a threaded sleeve and to drive the latter by an engagement so as to cooperate with a hub by the 'intermediate an annular drive part fixed inside the hub on the one hand, and either a primary drive member which screws onto said threaded sleeve, or a secondary drive member which is screwed on said sleeve, on the other hand, said transmission is characterized by means implemented by a suitable acceleration of the motor member from rest to determine, at the option of the user, the engagement of the one or the other of said drive members with the annular drive part.
Other objects and advantages will become apparent from the following description which must be considered with the accompanying drawing and in which:
Figure 1 is a partially cutaway elevational view of a preferred embodiment of the invention showing the parts in the position they occupy when the device is in direct drive;
FIG. 2 is a similar view showing the reduction gear in operation;
FIG. 3 is a partial view on a larger scale showing the position of the parts during the application of the brake.
In the embodiment of the invention shown, it is assumed that the device is normally driven by direct engagement between the pinion and the hub of the wheel, while the low speed drive is hereinafter referred to as name of first gear. This provision could however be reversed. It is for reasons of convenience that the terms first speed and second speed will be used during the description, although in the example described, the second speed is in fact a direct drive.
Figure 1 shows a pin 1 designed to be rigidly mounted in the frame of a vehicle such as a bicycle by means of locking nuts 2 and 3. An anchoring member of a brake 4 is fixed on the axis 1 and held in position by a locking nut 5 which also serves to fix an anchoring arm 6 which bears on a non-circular shoulder 7 provided on the anchoring member. The anchor arm carries a tab 8 intended for its attachment to the frame of the vehicle.
A member 9 for applying the brake is mounted on the axis 1 in such a way as to be able to slide on the latter and is connected to the anchoring member 4 by means of rectangular keys 11. Brake shoes 12 are engaged. supported on the members 4 and 9 and move radially outwards when the member 9 is moved towards the anchoring member 4.
A bearing support 13 is screwed onto the axis 1 and supports a
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annular part 14 via the bearing 15. A threaded sleeve
16 can be journaled on the axis between the bearing support 13 and the member
9 brake application. Said bush supports a motor member 17 by means of a bearing 18. A hub 19 is supported at its ends on bearings 21 and 22 which roll respectively on the anchoring member 4 and the motor member 17. The hub hub has an internal cylindrical surface 23 designed to frictionally engage with brake shoe 12 and also includes an annular drive member 24 which is integral with said hub.
The bearing support 13 carries a gear toothing which constitutes a sun gear 25. The motor member 17 also carries an internal toothing which forms a gear ring 26. A plurality of satellites 27, which engage each other. on the one hand with the sun gear and on the other hand with the toothed ring gear, are mounted on pivots 28 guided by openings made in the annular part 14 and rigidly fixed on the support 29 integral with the threaded sleeve 16. A drive member primary 31 screws onto the threaded sleeve and has a conical surface 32 provided to frictionally engage with a tapered internal surface 33 of the annular drive part 24 when the threaded sleeve rotates in the direction of the arrow (direction forward gear).
The primary drive member 31 also carries teeth 34 corresponding to similar teeth provided on the brake application member 9 when the threaded sleeve 16 rotates in the opposite direction. To ensure the displacement parallel to the axis of the primary drive member 31 by rotation of the threaded sleeve 16, a resilient friction ring 36 is provided, the upturned ends of which engage in a slot made in an annular part 37 integral with the brake application member 9.
On the motor member 17 is fixed a pinion 38 in the vicinity of one of its ends, the other end having the form of a threaded sleeve 39 of reduced diameter onto which a drive member is screwed. secondary 41, the thread pitch preferably being greater than that of the threaded sleeve 16. The secondary drive member 41 carries claws 42 provided to engage with corresponding claws 43 made on the part. annular drive 24, when the motor member is driven in the direction of the arrow. To ensure the engagement of the dogs, an elastic friction ring 44 is mounted integral with said drive member and engages gently against the interior surface of the means 19.
It will be noted that since the two drive members move in the opposite direction to engage with the annular drive part
24, the threaded sleeve 16, the threaded sleeve 39 have opposite threads. According to the example shown, the direction of rotation for travel for forward travel being indicated by the arrow in FIG. 1, the threaded sleeve 16 has a right-hand thread and the threaded sleeve 39 has a left-hand thread.
Suitable means allow the use of the choice of engaging either the secondary drive member or the primary drive member with the annular drive part, by acting in an appropriate manner on the motor member 17 , and to lock the unused drive member to prevent it from coming into engagement until the time when the user wishes to change the transmission ratio.
For this purpose, a latch capable of being realized by a ball 45 can move in a radial lumen 46 provided in the threaded sleeve 39 (Figure 3), and a collar 47 capable of being journaled on the threaded sleeve 16 is applied to elastically towards the primary drive member 31 by means of a spring 48. The collar 47 has a ridge acting as a cam 49, which is provided to engage with the ball 45 and apply it radially towards the 'outside when the primary drive member 31 comes into engagement with the annular part 24.
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The movement of the collar by the spring 48 is preferably limited by means of a stop washer 50 mounted on the collar in the vicinity of the edge 49, and which is placed in a corresponding recess provided in the annular part 24. Inside the secondary drive member 41 is provided a ridge acting as a cam 51 which similarly engages with the ball 45 and moves it inward when the member d. The secondary drive 41 engages with the annular part 24. It can thus be seen that when one or the other of the drive members is in the working position, the one which is unused is prevented from coming into contact with it. the annular drive part by the engagement of the ball 45 with its edge playing the role of a cam.
Obviously, if deemed necessary, a plurality of latches 45) equally spaced around the axis of the motor member can be used.
The operation of the device is as follows: assuming the parts in the second speed position shown in Figure 1, it can be seen that the secondary drive member 41 is engaged with the annular part 24 and that the member d The primary drive 31 is kept out of contact by the engagement of the ball 45 with the ridge 49 on the collar 47.
If the user wishes to shift into first gear, all he has to do is stop pedaling for a short time, which causes the motor unit to stop 17. The hub 19 continues to freewheel. , which causes the displacement to the left of the secondary drive member 41, as shown in FIG. 2, thanks to the torque transmitted by the elastic friction ring 44.
When the user again drives the motor member 17 forward, the primary drive member 31 moves to the left and engages with the annular drive member 24 as a result of the rotation of the drive. the threaded bush 16, this displacement being ensured by the friction of the elastic ring 36 which is fixed, Said movement is permitted by the ball 45 since at this moment said city is free to move its radially towards the outside under the action of the edge 49 of the collar 47, due to the fact that the secondary drive member has been moved to the left and is held there by the freewheeling movement of the hub 19 during the movement of the member d primary training 31.
Subsequently, the hub is driven at reduced speed by means of the epicyclic gear 26, 27, 25, the threaded sleeve 16 and the primary drive member 31.
When the user wishes to return to second gear or direct drive, he again stops the rotation of the motor member 17 and preferably gives it a slight backward rotational movement, which has the effect of moving the motor member. 'primary drive member 31 to the limit of its movement to the right. When the user resumes the pedaling movement, the secondary drive member 41 is brought into engagement with the annular part 24; engagement occurs before the primary drive member can come into the operating position because the motor member and the sleeve 39 rotate more quickly than the threaded sleeve 16, the thread pitch of the sleeve being moreover greater than that of the socket 16 as already mentioned above.
It is obvious that the speed of rotation of the hub relative to the speed of rotation of the drive member, when the choice of the transmission ratio is made, has a determining effect. For this reason, the change from first gear to second gear will normally be done quite abruptly, so as to reduce the effect of hub rotation. On the other hand, changing from second gear to first gear will be done relatively more at leisure, so that the rotation of the hub maintains the secondary drive member in a certain manner in the rest position.
When it is desired to apply the brake, a force exerted in the opposite direction on the motor member 17 causes the movement towards the right of the primary drive member 31 and its engagement with the application member.
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of the brake 9 forcing the latter towards the anchoring member of the brake 4 by screw-and-nut effect; the brake shoes 12 are thus anchored and applied against the internal surface 23 of the hub 19, so as to brake the vehicle. It will be observed that during braking, the application torque of the brake is always transmitted through the reduction gear train, thus using the lever arm of the gear to reduce the force which must exert the user. .
Although only one embodiment of the invention has been shown and described in detail, it is evident that modifications can be made in the shape and arrangement of the various parts without departing from the scope of the invention. .
CLAIMS.
1.- Two-speed transmission in which a motor member having a threaded sleeve is mounted so as to be able to journal on a threaded sleeve and to drive the latter by a gear so as to cooperate with a hub by means of a annular drive part fixed inside the hub on the one hand and either a primary drive member which screws onto said threaded sleeve, or a secondary drive member which screws onto said threaded sleeve. said sleeve, on the other hand; said transmission is characterized by means implemented by a suitable acceleration of the drive member from rest to determine, at the option of the user, the engagement of one or other of said drive members; drive with the annular drive part.