Mécanisme de changement de vitesse, notamment applicable à une bicyclette. - Cette invention a pour objet un change ment de vitesse, notamment applicable à une bicyclette, qui est caractérisé en ce qu'il est pourvu d'organes au moyen desquels s'effectue le changement de vitesse lorsqu'on fait tourner l'arbre entraîneur du mécanisme en sens in verse du sens normal de rotation de cet arbre.
Un tel changement de vitesse est très utilement applicable aux bicyclettes, où -les changements de la vitesse peuvent s'effectuer très aisément en actionnant la manivelle à contre-pédale, c'est-à-dire en sens contraire de celui de la marche avant.
Suivant une forme d'exécution préférée, le mécanisme comprend un arbre entraîneur, autour duquel sont disposées par l'intermé diaire d'un dispositif à roue libre autant de roues dentées que le changement a de vitesses, un arbre secondaire portant les roues dentées engrenant avec celles de l'arbre entraîneur et un arbre entraîné creux solidaire de l'une des roues portées par l'arbre entraîneur et monté concentriquemënt à ce dernier:
Dans cette forme d'exécution préférée les . cliquets des dispositifs à roue libre sont montés dans des alvéoles pratiqués dans l'arbre entraîneur et peuvent être amenés à volonté en prise avec les dents des couronnes dentées d'arrêt respectives portées par les roues dentées, au moyen d'un balancier, com mandé par un curseur disposé dans un trou diamétral de l'arbre entraineur, de façon à pouvoir être déplacé à l'aide de cames, lorsque l'on fait tourner l'arbre entraîneur en sens opposé à son sens normal de rotation.
Les organes de commande du mécanisme de changement de vitesse peuvent être ren fermés avec les engrenages dans une boîte de petites dimensions, laquelle, dans le cas de l'application aux bicyclettes, peut être insérée facilement - dans le trou de support de la manivelle.
Les dessins ci-joints représentent, à titre d'exemples, deux formes d'exécution du mé canisme de changement de vitesse suivant l'invention, appliqué à. une -bicyclette. . La fig. 1 est une coupe axiale de la pre mière forme d'exécution qui est un mécanisme de changement à deux vitesses ; Les fig. 2 et 3 sont des coupes transver sales suivant les lignes 11-A et B-B de la fig: 1; La fig. 4 est une coupe suivant la ligne R-S de la fig. 1, et La fig. 5 en est un détail;
La fig. 6 montre, en _ coupe _ axiale, la deuxième forme d'exécution qui est un mé canisme de changement à trois vitesses ; La fig. 7 en est une coupe suivant- la ligne M-N de la fig. 6 ; Les fig. 8 et 9 sont des coupes partielles analogues à la fig. 6, mais où les organes de commande du changement se trouvent dans d'autres positions.
Aux fig. 1 à 5, 1 indique l'arbre entraî neur du mécanisme de changement portant les manivelles et monté excentriquement dans une boîte cylindrique 2 serrée dans un man chon M du cadre de la bicyclette. Comme l'arbre 1 du pédalier est monté excentrique ment dans la boîte, cette dernière peut être utilisée comme tendeur de chaîne à excen trique; dans ce cas, on pourra appliquer, en plus du changement de vitesse, deux pignons dentés à la roue postérieure de la bicyclette, de façon à obtenir quatre rapports de trans mission différents.
L'arbre 1 du pédalier est supporté au moyen de roulements à billes par des cou vercles 3 et 4 de la boîte 2, lesquels sup portent également un arbre secondaire 5, sur lequel est monté librement un pignon ayant deux couronnes dentées 7 et 8.
Sur l'arbre entraîneur 1 sont montées librement deux roues dentées 9 et 10 engre nant respectivement avec les couronnes den tées 7 et 8. Le moyeu 10a de la roue dentée 10 se prolonge au delà du couvercle 3 et constitue un arbre entraîné sur lequel est fixée la roue à chaîne B du pédalier.
La roue dentée 9, de petit diamètre, peut être fixée à l'arbre entraîneur par un ac couplement unidirectionnel (fig. 3) au moyen d'un dispositif à roue libre, comprenant un cliquet 12 monté dans un alvéole de l'arbre entraîneur et destiné à coopérer avec des dents de scie 91, taillées dans le moyeu de la roue dentée 9. Le cliquet 12 est soumis à l'action d'un ressort 12a qui tend à l'amener en prise avec la couronne de dents de scie 911.
De façon analogue, la roue dentée 10, de grand diamètre, peut être rendue solidaire de l'arbre entraîneur, au moyen d'un dispo sitif à roue libre, comprenant un cliquet 13 (fig. 2) monté dans un deuxième alvéole de l'arbre entraîneur et soumis à l'action d'un - ressort 14 qui tend à l'amener en prise avec des dents de scie 10b, taillées dans le moyeu de la roue dentée 10.
Les cliquets 12 et 13 sont actionnés, en antagonisme avec les ressorts 121, et 14, au moyen d'un balancier 25 disposé dans une cavité axiale de l'arbre entraîneur. Ce ba lancier a une bosse centrale fonctionnant comme point d'appui et deux bosses d'extré mité 2VIa, 25b, respectivement, s' engageant, dans des fentes pratiquées dans les cliquets. La construction est telle que l'oscillation du balancier provoque alternativement le blocage d'un de ces cliquets dans sa position inactive, mais laisse l'autre libre de s'engager avec la couronne à dents de scié coopérante.
L'oscillation du balancier 25 dans \un sens ou dans l'autre est provoquée par le déplacement transversal, dans une fente dia métrale de l'arbre 1, d'un curseur 17 ayant une fente dans laquelle s'engage l'extrémité 25 du balancier.
Le curseur 17 est tenu dans les positions extrêmes de son oscillation au moyen d'une dent 29 à tête sphérique qui, sous l'action d'un ressort 20, s'enclenche dans une des encoches 17'.
Le déplacement du curseur 17 est obtenu par action de contre-pédale. Dans ce but, au couvercle 3 de la boîte est pivoté un le vier 21 dont l'extrémité libre (coupée en biseau) coopère avec une extrémité également en biseau du curseur 17. Le levier 21 peut tourner dans une seule direction contre l'ac tion d'un ressort 22, en vue de permettre le passage. de l'extrémité saillante du curseur 17 dans la marche avant, mais il est empêché de tourner dans le sens opposé par un arrêt (qui dans ce cas est donné par l'arbre secon daire 5), de façon à repousser le curseur au moyen des surfaces à came de ladite extré mité biseautée lor,,que l'on fait tourner l'arbre entraîneur en sens opposé à la marche avant.
Le fonctionnement du mécanisme est le suivant : Dans la position de haute vitesse (prise directe), le cliquet 13 entraîne la roue dentée 10, et ainsi l'arbre entraîné 10a. Le cliquet 12 de l'arbre entraîneur 1 est bloqué par la bosse 25b du -balancier en position inactive, la roue dentée 9 est ainsi desac- couplée et tourne plus rùpidement que l'arbre 1; même si le cliquet 12 n'était pas bloqué il resterait sans aucun effet, sauf le bruit' caractéristique de la roue libre à chaque dé clic sur les dents.
Dans la position de basse vitesse (réducteur), le cliquet 12 est libre d'entraîner la roue dentée 9; le cliquet 13 est à son tour bloqué par la bosse 25a du balancier et les deux arbres 1 et<B>101,</B> sont reliés entre eux par les engrenages 9-7-8-10.
Pour éviter, à chaque tour de l''arbre entraîneur dans la marche avant, le déclic à vide du levier 21, ce levier peut être main tenu soulevé dans la position indiquée en pointillé à la fig. 4 à l'aide d'un ergot 33 fixé au levier et qui peut être engagé dans titi trou 34 (fig. 4) pratiqué dans le couvercle 3 de la boîte. Dans ce but, le levier 21 est porté par titi pivot déplaçable axialement et muni extérieurement à la boîte d'un bouton de manceuvre 35.
Un ressort 36 disposé entre le couvercle et le bouton maintient le levier 21 adhérent au couvercle. Pour dégager le levier, le cycliste, avant de pédaler en arrière, pousse le bouton 35 en dedans en vue de dégager l'ergot 33 de soit siège. Dans la marche avant, le levier 21 est amené auto matiquement en position inactive au moyen du curseur 17.
Les fig. 6 à 9 montrent un mécanisme de changement à trois vitesses pour bicyclettes, les organes correspondant à ceux de la forme d'exécution décrite précédemment étant indi qués par les mêmes numéros. Entre les paires d'engrenages 7 et 9, respectivement 8 et 10, est insérée une paire d'engrenages 23 et 24 pour la deuxième vitesse, montés respective ment sur l'arbre entraîneur 1 et sur l'arbre secondaire 5.
Dans un alvéole convenable de l'arbre entraîneur 1 est disposé titi cliquet 26 soumis à l'action d'un ressort 27, qui tend à l'ame ner en prise avec des dents de scie taillées sur le moyeu de la roue 23.
Les cliquets 12, 13 et 26 sont comman dés par un balancier 125 pourvu de trois bosses 125a, 125b et<B>12511</B> qui coopèrent respectivement avec les cliquets 13, 12 et 2G.
Le balancier 125 peut prendre trois--po- sitions (fig. 6, 8 et 9) grâce à la prise de son prolongement 125e avec un curseur 117 qui traverse une fente diamétrale de l'arbre entraîneur 1, comme dans l'exemple précé dent, en faisant tourner cet arbre en sens contraire.
Le curseur 117 est actionné au moyen d'un levier 121 lequel, par un premier heurt contre le curseur, amène ce dernier seulement dans la position intermédiaire et, par un second heurt entre les surfaces à came 117a et 1211, porte ce curseur dans une des deux positions extrêmes.
Lorsque le curseur 117, tournant avec l'arbre entraîneur 1 en sens contraire (à contre-pédale), heurte le levier 121, cela a pour effet de pousser le curseur qui se dé place d'une ou deux places dans un sens ou dans l'autre dans la fente de l'arbre 1.
Le curseur 117 foi-me à chacune de ses deux extrémités une dent, de façon à créer à chaque extrémité un espace radial 117a. Le levier 121 d'actionnement du curseur porte une saillie 1211, de forme s'adaptant à celle de ces espaces 117a. Si, pendant que le curseur se trouve dans la position montrée à la fig. 7, on fait tourner un peu la pédale en arrière, la saillie 121a pénètre dans l'es pace 117a se trouvant au-dessus et pousse la surface à came 117b, limitant l'espace 1171, du côté de l'axe,
de sorte que le curseur est mû radialement jusqu'à une position médiane. Si, après une petite rotation en avant de la pédale par laquelle le curseur 117 fait encore déclencher une fois en arrière le levier d'ac- t.ionnement, on fait encore tourner un peu la pédale en arrière, la saillie 121 ne trouve plus l'espace 117a mais parvient sur la sur face à came-extérieure 11i du curseur, qu'il :pousse ainsi ultérieurement en direction ra- -diale jusqu'à sa position extrême.
Comme le curseur et la pédale sont solidaires dans la rotation, le cycliste connaît la -position de la pédale à laquelle il doit faire tourner la pédale en arrière une ou deux fois pour pro duire l'action ci-dessus décrite. S'il effectué les mêmes mouvements au point diamétrale ment opposé, il commande le mécanisme en sens contraire, car dans ce cas l'extrémité opposée du ourseur coopérera avec le levier d'actionnement de la même manière que dé crit ci-dessus.
La position du curseur pourra être indiquée par un dispositif (par exemple up cadran portant -les numéros 1, 2, 3) qui indique au cycliste quelle vitesse est insérée.
Le levier 121 pourra être amené et re tenu en position inactive de la manière dé crite pour la forme d'exécution décrite pré cédemment. Les positions extrêmes dur ba lancier 125 correspondent à la vitesse mini mum (fig, 6) et à la prise directe (fig. 9). Dans la prise directe, outre la prise du cli- quet 13 (fig. 9), il s'effectue aussi l'engage ment du cliquet 26; mais comme la roue dentée relative 23 tourne plus rapidement que l'arbre entraîneur 1, ce cliquet passe sur les dents de la roue sans autres inconvénients que le léger bruit caractéristique de la roue libre.
La vitesse intermédiaire correspond à la position horizontale du balancier 125 (fig. 8). Les cliquets 12 et 13 sont tous les deux hors d'action; le cliquet 26 entraîne ainsi la roue 23 et celle-ci entraîne l'arbre secondaire 5 qui transmet le mouvement à l'arbre entraîné 10a au moyen de la paire de roues dentées 8-10.
Les mécanismes de changements de vi tesse décrits dans leur application à une bi- eyclette et commandés à contre-pédale peuvent être appliqués à d'autres machines, par exemple des machines-outils, et être commandés par un moyen quelconque à contre-rotation de l'arbre sur lequel sont enfilés et peuvent être calés à roue libre les engrenages réducteurs.
Gear change mechanism, in particular applicable to a bicycle. - This invention relates to a change of speed, in particular applicable to a bicycle, which is characterized in that it is provided with members by means of which the change of speed is effected when the drive shaft is rotated of the mechanism in the opposite direction to the normal direction of rotation of this shaft.
Such a change of speed is very usefully applicable to bicycles, where -the changes of speed can be effected very easily by operating the crank against the pedal, that is to say in the opposite direction to that of forward travel. .
According to a preferred embodiment, the mechanism comprises a drive shaft, around which are arranged by the intermediary of a freewheel device as many toothed wheels as the gear change has, a secondary shaft carrying the toothed wheels meshing with those of the drive shaft and a hollow driven shaft integral with one of the wheels carried by the drive shaft and mounted concentrically to the latter:
In this preferred embodiment the. Ratchets of freewheel devices are mounted in cells formed in the drive shaft and can be brought into engagement with the teeth of the respective stop toothed rings carried by the toothed wheels, by means of a pendulum, ordered by a slider arranged in a diametral hole of the drive shaft, so that it can be moved using cams, when the drive shaft is rotated in the direction opposite to its normal direction of rotation.
The controls of the gear change mechanism can be closed together with the gears in a box of small dimensions, which, in the case of application to bicycles, can be inserted easily - in the support hole of the crank.
The accompanying drawings show, by way of example, two embodiments of the gear change mechanism according to the invention, applied to. a bike. . Fig. 1 is an axial section of the first embodiment which is a two-speed change mechanism; Figs. 2 and 3 are dirty cross sections along lines 11-A and B-B in fig: 1; Fig. 4 is a section taken along the line R-S of FIG. 1, and FIG. 5 is a detail;
Fig. 6 shows, in axial section, the second embodiment which is a three-speed change mechanism; Fig. 7 is a section taken along the line M-N of FIG. 6; Figs. 8 and 9 are partial sections similar to FIG. 6, but where the change control members are in other positions.
In fig. 1 to 5, 1 indicates the driving shaft of the change mechanism carrying the cranks and mounted eccentrically in a cylindrical box 2 clamped in a sleeve M of the frame of the bicycle. As the crankshaft 1 is eccentrically mounted in the box, the latter can be used as an eccentric chain tensioner; in this case, in addition to the speed change, two toothed pinions can be applied to the rear wheel of the bicycle, so as to obtain four different transmission ratios.
The crankshaft 1 is supported by means of ball bearings by rings 3 and 4 of the box 2, which also support a secondary shaft 5, on which is freely mounted a pinion having two toothed rings 7 and 8.
Two toothed wheels 9 and 10 are freely mounted on the drive shaft 1, respectively engaging the toothed crowns 7 and 8. The hub 10a of the toothed wheel 10 extends beyond the cover 3 and constitutes a driven shaft on which is fixed chain wheel B of the crankset.
The toothed wheel 9, of small diameter, can be fixed to the drive shaft by a unidirectional coupling (fig. 3) by means of a freewheel device, comprising a pawl 12 mounted in a socket of the drive shaft. and intended to cooperate with saw teeth 91, cut in the hub of the toothed wheel 9. The pawl 12 is subjected to the action of a spring 12a which tends to bring it into engagement with the ring of saw teeth. 911.
Similarly, the toothed wheel 10, of large diameter, can be made integral with the drive shaft, by means of a freewheel device, comprising a pawl 13 (FIG. 2) mounted in a second socket of the shaft. 'drive shaft and subjected to the action of a - spring 14 which tends to bring it into engagement with saw teeth 10b, cut in the hub of toothed wheel 10.
The pawls 12 and 13 are actuated, in antagonism with the springs 121, and 14, by means of a rocker 25 disposed in an axial cavity of the drive shaft. This ba lance has a central bump functioning as a fulcrum and two end bumps 2VIa, 25b, respectively, engaging in slots in the pawls. The construction is such that the oscillation of the balance alternately causes the locking of one of these pawls in its inactive position, but leaves the other free to engage with the cooperating sawtooth crown.
The oscillation of the balance 25 in one direction or the other is caused by the transverse displacement, in a diametral slot of the shaft 1, of a slider 17 having a slot in which the end 25 engages. of the balance.
The cursor 17 is held in the extreme positions of its oscillation by means of a tooth 29 with a spherical head which, under the action of a spring 20, engages in one of the notches 17 '.
The movement of the cursor 17 is obtained by action of the counter-pedal. For this purpose, the cover 3 of the box is pivoted by a lever 21, the free end of which (cut bevelled) cooperates with a also bevelled end of the slider 17. The lever 21 can turn in one direction against the ac. tion of a spring 22, in order to allow passage. of the protruding end of the slider 17 in forward gear, but it is prevented from turning in the opposite direction by a stop (which in this case is given by the secondary shaft 5), so as to push the slider back by means of cam surfaces of said bevelled end lor ,, which is rotated the drive shaft in the direction opposite to forward travel.
The operation of the mechanism is as follows: In the high speed position (direct drive), the pawl 13 drives the toothed wheel 10, and thus the driven shaft 10a. The pawl 12 of the drive shaft 1 is blocked by the bump 25b of the balance in the inactive position, the toothed wheel 9 is thus uncoupled and turns more rapidly than the shaft 1; even if the pawl 12 were not locked, it would remain without any effect, except for the characteristic noise of the freewheel at each click of the teeth.
In the low speed position (reduction gear), the pawl 12 is free to drive the toothed wheel 9; the pawl 13 is in turn blocked by the hump 25a of the balance and the two shafts 1 and <B> 101, </B> are connected to each other by the gears 9-7-8-10.
To prevent the idle click of lever 21 at each revolution of the drive shaft in forward gear, this lever can be held up in the position indicated in dotted lines in fig. 4 using a lug 33 fixed to the lever and which can be engaged in titi hole 34 (fig. 4) made in the cover 3 of the box. For this purpose, the lever 21 is carried by a pivot which can be moved axially and is provided on the outside of the box with an operating button 35.
A spring 36 disposed between the cover and the button keeps the lever 21 adhering to the cover. To release the lever, the cyclist, before pedaling backwards, pushes the button 35 inward in order to release the lug 33 from either seat. In forward gear, the lever 21 is automatically brought into the inactive position by means of the slider 17.
Figs. 6 to 9 show a three-speed change mechanism for bicycles, the members corresponding to those of the embodiment described above being indicated by the same numbers. Between the pairs of gears 7 and 9, respectively 8 and 10, is inserted a pair of gears 23 and 24 for the second gear, respectively mounted on the drive shaft 1 and on the secondary shaft 5.
In a suitable socket of the drive shaft 1 is arranged a pawl 26 subjected to the action of a spring 27, which tends to come into engagement with saw teeth cut on the hub of the wheel 23.
The pawls 12, 13 and 26 are controlled by a balance 125 provided with three bosses 125a, 125b and <B> 12511 </B> which cooperate respectively with the pawls 13, 12 and 2G.
The balance 125 can take three - positions (fig. 6, 8 and 9) thanks to the engagement of its 125th extension with a cursor 117 which passes through a diametrical slot of the drive shaft 1, as in the previous example. tooth, by turning this shaft in the opposite direction.
The slider 117 is actuated by means of a lever 121 which, by a first impact against the slider, brings the latter only into the intermediate position and, by a second impact between the cam surfaces 117a and 1211, brings this slider into a of the two extreme positions.
When the slider 117, rotating with the drive shaft 1 in the opposite direction (with a counter-pedal), hits the lever 121, this has the effect of pushing the slider which moves one or two places in one direction or in the opposite direction. the other in the slot in shaft 1.
The cursor 117 faith-me at each of its two ends a tooth, so as to create at each end a radial space 117a. The cursor actuating lever 121 carries a projection 1211, of shape matching that of these spaces 117a. If, while the cursor is in the position shown in fig. 7, the pedal is rotated back a little, the projection 121a enters the space 117a above and pushes the cam surface 117b, limiting the space 1171, on the axle side,
so that the cursor is moved radially to a middle position. If, after a small forward rotation of the pedal by which the slider 117 again triggers the actuation lever backwards, the pedal is rotated a little further, the projection 121 no longer finds space 117a but reaches the on the cam-outer face 11i of the slider, which it: thus subsequently pushes in a radial direction to its extreme position.
As the cursor and the pedal are integral in the rotation, the cyclist knows the position of the pedal at which he must turn the pedal backwards once or twice to produce the action described above. If it performs the same movements at the diametrically opposed point, it controls the mechanism in the opposite direction, because in this case the opposite end of the bearer will cooperate with the actuating lever in the same way as described above.
The position of the cursor could be indicated by a device (for example up dial bearing the numbers 1, 2, 3) which indicates to the cyclist which speed is set.
The lever 121 can be brought and held again in the inactive position in the manner described for the embodiment described above. The extreme positions of the lance 125 correspond to the minimum speed (fig, 6) and to the direct drive (fig. 9). In the direct engagement, in addition to the engagement of the pawl 13 (fig. 9), the engagement of the pawl 26 is also carried out; but as the relative toothed wheel 23 rotates faster than the drive shaft 1, this pawl passes over the teeth of the wheel without other drawbacks than the slight noise characteristic of the freewheel.
The intermediate speed corresponds to the horizontal position of the balance 125 (fig. 8). The pawls 12 and 13 are both inoperative; the pawl 26 thus drives the wheel 23 and the latter drives the secondary shaft 5 which transmits the movement to the driven shaft 10a by means of the pair of toothed wheels 8-10.
The gearshift mechanisms described in their application to a bi-eyclette and controlled by a counter-pedal can be applied to other machines, for example machine tools, and be controlled by any counter-rotating means. the shaft on which the reduction gears are threaded and can be freewheeled.