Moyen avec mécanisme de changement de vitesse. La présente invention se rapporte à un moyeu avec mécanisme de changement de vi tesse, par exemple pour bicyclette.
Ce moyeu est du type comportant un or gane d'accouplement axialement mobile entre plusieurs positions d'utilisation, à chacune desquelles correspond un rapport de transmis sion donné entre la vitesse angulaire du moyeu et celle d'une pièce servant à l'en traîner.
Dans les moyeux habituels comportant un mécanisme de ce genre, la répulsion exer cée sur les cliquets ne peut se produire que par suite d'un déplacement relatif rotatif, tandis que le déplacement relatif axial, dans certaines positions, amène l'organe d'accou plement à buter contre les cliquets sans pou voir les faire osciller. De 1à la nécessité, du moins pour passer de certaines vitesses à cer taines autres vitesses, d'interrompre l'effort d'entraînement en cessant de pédaler, afin d'éviter la rupture éventuelle de certaines pièces, par exemple du câble ou de la chaî- nette servant au déplacement de l'organe d'accouplement.
Le moyeu suivant l'invention est établi en vue d'éviter l'inconvénient précité et il est caractérisé en ce que l'organe d'accouplement et des cliquets qu'il est destiné à maintenir en position repoussée radialement lorsqu'il se trouve dans l'une au moins des positions sus dites, sont conformés de telle sorte que, lors que l'organe d'accouplement vient dans la po- sition en question, et rencontre les cliquets, il repousse radialement ces cliquets.
Le dessin annexé représente une forme d'exécution d'un moyeu avec mécanisme de changement de vitesse établi conformément à la présente invention et donnée à titre d'exemple.
La fig. 1 est une coupe axiale du moyeu. La fig. 2, en représente, en perspective et à plus grande échelle, l'organe d'accouple ment axial mobile dans le sens des flèches inscrites dans cette figure.
La fig. 3 en représente également, en perspective et à la même échelle que celle de la fig. 2, une couronne portant deux cliquets déplacés par l'organe d'accouplement dans l'une de ses positions.
Les deux pièces représentées en perspec tive aux fig. 2 et 3 occupent sur le dessin une position coaxiale identique à celle qu'elles occupent dans le moyeu, à l'exception prés qu'une fois monté, l'organe d'accouplement trouve toujours à l'intérieur de la couronne.
Le moyeu représenté à la fig. 1 se com pose d'un axe 1 fixe, relié, par exemple, par l'action de serrage d'écrous à la fourche arrière d'une bicyclette. Il porte une denture 2, qui ne peut pas tourner, mais autour de laquelle peuvent tourner des satellites 3 por- tés par une couronne 4 portant également des cliquets 5 susceptibles d'osciller autour d'axes parallèles à l'axe 1.
Sous l'influence de ressorts, les cliquets 5 sont constamment maintenus engagés avec une denture intérieure 6 en forme de dents de loup d'une pièce faisant partie de l'enveloppe du moyeu, à laquelle seront fixés les rayons de la roue à entraîner. Cette enveloppe com porte à cet effet une autre pièce 7, repré sentée ici avec une partie cylindrique 8 de relativement grand diamètre servant de tam bour à un frein dont les autres organes ne sont pas représentés et qui ne fait pas partie de l'invention. En d'autres termes, le moyeu selon l'invention pourrait parfaitement bien être exécuté sans frein.
Les satellites 3 engrènent avec la denture intérieure d'une seconde couronne 9 ne por tant que les cliquets désignés par 10. C'est cette couronne qui est représentée à plus grande échelle et en perspective à la fig. 3. Les cliquets de cette couronne coopèrent nor malement et sous l'effet de ressorts les fai sant osciller autour d'axes parallèles à l'axe 1, avec une denture intérieure 11, en dents de loup, d'un troisième organe de l'enveloppe du moyeu. L'enveloppe complète roule sur des roulements à billes, d'une part, directe ment sur un cône fixé sur l'axe 1 pour ce qui est de l'extrémité côté tambour de frein et, d'autre part, sur un cône appartenant à une roue dentée de chaîne 12 roulant elle- même par l'intermédiaire de billes sur un cône de l'axe 1 pour ce qui est de l'extré mité opposée.
La roue dentée à chaîne préci tée sert donc à l'entraînement du moyen dans le sens de rotation déterminé par la flèche 13, qui est le sens de travail du moyeu et de tous les organes rotatifs qu'il contient.
Lorsque la couronne 4 tourne dans le sen; précité, la couronne :) tourne dans le même sens, mais à. une vitesse supérieure par suite de l'interposition des satellites. Les cliquets <B>ICI</B> tournent donc. toujours plus vite que les cliquets 5, en sorte qu'à défaut d'un disposi tif particulier permettant de les rendre inac tifs, ce sont toujours eux qui entraînent l'en veloppe du moyeu, relativement au mouve ment de laquelle les cliquets 5 se déplacent avec retard, laissant échapper les dents de loup 6 à. leur passage.
Pour permettre de rendre inactifs les cii- quets 10, un organe d'accouplement 14 en forme de croix est prévu, qui peut coulisser sur l'axe 1 à l'intérieur de la couronne 9 et dans les deux sens indiqués par les flèches 15 et 16. C'est cet organe d'accouplement qui est représenté en perspective et à plus grande échelle à la fig. 2. Son déplacement axial est obtenu contre la pression d'un ressort 17, par l'intermédiaire d'une, chaînette 18 pénétrant dans une partie évidée de l'axe 1 et attaquant une clavette 19 à laquelle une fente longitu dinale de l'axe 1 livre passage et qui, par l'intermédiaire d'une douille 20, entraîne la. croix 14.
A la fig. 1, celle croix occupe sa position la plus avancée dans le sens de la. flèche 15. Dans sa position la plus avancée dans le sens de la flèche 16, l'extrémité de deux de ses branches peut entrer en contact avec les cliquets 10 et, par un effet de répulsion ra dial, les obliger à tourner autour de leurs axes dans un sens tel qu'ils cessent de coopé rer avec la denture 11.
Dans une position intermédiaire entre les deux extrême, les branches de la. croix 14 peuvent prendre rotativement appui contre des saillies intérieures 21 de la couronne 9. L'organe d'accouplement précité a été éta bli en forme de croix, pour présenter des branches susceptibles de coulisser axialement dans quatre coulisses 22 appartenant à une partie de la roue dentée de chaîne 12 se pro longeant vers l'intérieur du moyeu.
Il résulte de cette disposition que la roue dentée de chaîne entraîne la croix 14 dans son mouvement de rotation et que c'est cette dernière qui transmet ce mouvement aux organes intérieurs du moyeu, raison pour la quelle elle constitue un organe d'accouple ment.
Dans la position représentée à la fig. 1, cette croix prend appui rotativement contre l'extrémité des axes 23 des satellites, qui sont alors obligés de suivre le mouvement imparti à la roue dentée de chaîne, ainsi que la cou ronne 4 et les cliquets 5.
Déplacée dans le sens de la flèche 16 jus qu'à repousser radialement les cliquets 10, la croix 14 accouple la couronne 9 à la roue dentée de chaîne, en prenant appui contre les saillies 21 et en rendant les cliquets 10 inac tifs.
Enfin, dans une position intermédiaire et toujours par l'intermédiaire des saillies 21, la croix 14 oblige la couronne 9 à participer au mouvement de la roue dentée de chaîne, tout en laissant les cliquets 10 remplir leur rôle.
Dans la première des positions précitées, le mouvement de la roue dentée de chaîne se transmet à l'enveloppe du moyeu par l'inter médiaire des axes de satellites, de la couronne 4 les portant, des satellites, de la couronne 9 et des cliquets 10 entraînés à une vitesse supérieure à la fois à celle des cliquets 5 dé pendant directement de la roue dentée 12 et à celle de ladite roue. C'est la position dite de "grande vitesse".
La deuxième des positions citées provoque l'entraînement de l'enveloppe du moyeu par l'intermédiaire de la couronne 9 entraînée par la croix 14 et dont les cliquets sont inac tifs, puis des satellites, de leurs axes, de la couronne 4 et des cliquets 5 qui, maintenant, entrent seuls en jeu et transmettent ainsi à l'enveloppe du moyeu un mouvement de ro tation de vitesse réduite relativement à celui de la roue dentée de -chaîne 12. Cette position correspond à ce que l'on nomme "petite vitesse".
Enfin, dans, la troisième position citée ou position intermédiaire de la croix 14, celle-ci entraîne la couronne 9 par l'intermédiaire des saillies 211 et, à la même vitesse, l'enve loppe du moyeu par l'intermédiaire des cli- quets <B>10.</B> Dans cette position dite de "moyenne vitesse", le moyeu tourne comme s'il était accouplé rigidement à la roue den tée 12.
Le fonctionnement que l'on vient de dé crire est connu et constitue la base de presque tous les moyeux avec mécanisme de change ment de vitesse dits "à trois vitesses".
Voyons? maintenant à l'aide des fig. 2 et 3, en quoi consiste le progrès réalisé par la présente invention: Dans ces figures, la flèche 13' indique le sens de rotation qui est normalement imparti à la croix 14 et selon lequel tourne également la couronne 9.
Lorsque, exerçant un .effort de traction sur la chaînette 18, on fait coulisser la croix 14 dans le sens de la flèche 16 entre sa posi tion intermédiaire et sa position extrême, donc dans l'espace intéressé par les saillies 21, deux .cas peuvent se produire:
Ou bien, et par suite d'un arrêt dans l'en traînement de la roue dentée de chaîne 12 ou d'un ralentissement de ce- mouvement, la croix 14 est en retard par rapport à la cou ronne 9 et prend appui contre lesdites saillies par les faces 2'4 de sa croix, ou bien un effort rotatif est communiqué par ladite croix à la couronne 9- et l'appui se fait par les faces op- po rées 2i5.
Dans le premier cas, il sera facile de dé placer la croix dans sa position extrême, étant donné qu'elle glissera le long des portions cy lindriques intérieures de 1a couronne 9 com prises entre les saillies 21 et les cliquets 10. Dès que, par suite d'un effort exercé sur la roue dentée de chaîne, un mouvement de ro tation relatif se produit entre croix et cou- ronne, l'extrémité des branches de la croix atteint les cliquets selon un plan<B>26</B> incliné de telle manière que la répulsion radiale se produise progressivement.
Ceci constitue la construction adoptée jusqu'ici dans des mé canismes de ce genre et explique pourquoi il est nécessaire d'interrompre l'effort moteur à ce moment, pour permettre précisément à la croix 14 de se déplacer axialement avec ses branches situées en arrière des cliquets, qu'elle actionne alors par suite d'un mouve ment de rotation consécutif. Si l'on effectue ledit déplacement axial de la croix 14 dans une position transmettant un effort, les bran ches de cette croix ne viennent plus se placer en arrière des cliquets mais rencontrent ceux- ci latéralement. Ce faisant, la répulsion ra diale ne pouvait pas se produire jusqu'ici et la croix était souvent bloquée.
Selon l'inven tion, il est par contre prévu que la croix ren contre une portion inclinée de la surface des cliquets non seulement dans le cas précédent, mais aussi dans le cas présent. Un plan in cliné permettant donc la répulsion radiale progressive des cliquets, en les attaquant la téralement, est clairement visible en 27 à la fig. 3.
Il est évident que dans le cas d'un méca nisme de changement de vitesse tel que celui qui a été donné ici à titre d'exemple, il pour rait aussi se produire une rencontre des branches de la croix 14 avec les saillies inté rieures 21 de la couronne 9 lorsqu'on passe de la position représentée à la fig. 1 à la po sition intermédiaire.
Dans ce cas la construction que l'on vient de décrire prévoit que la partie des branche de la croix 14, qui peut être appelée à rencon trer de front les saillies 21, soit inclinée sur la direction du mouvement axial de cet or gane, comme le montre clairement la fig. 2, où des faces 28 sont inclinées de la sorte. Cette disposition facilite le passage par le fait qu'il n'y a en aucun cas une rencontre plat contre plat des deux parties entrant en jeu.
Enfin, il est évident que la douceur du fonctionnement est améliorée en abattant une des arêtes des extrémités de la croix 14, comme cela est représenté en 29 à la fig. 2.
Il est évident que l'invention s'applique rait aussi bien à un moyeu avec mécanisme de changement de vitesse présentant un nombre de vitesses, c'est-à-dire un nombre de rapports de transmission, différant de ce qui a été décrit plus haut.
Il y a. lieu de remarquer que, dans le mé canisme décrit. la croix 14 glisse à. l'intérieur de la couronne 9. parallèlement à l'axe de celle-ci, en restant continuellement en prise avec les saillies 2,1 de cette couronne durant le passage de la prise directe à la. petite vi tesse.
Medium with gear change mechanism. The present invention relates to a hub with a speed change mechanism, for example for a bicycle.
This hub is of the type comprising an axially movable coupling member between several positions of use, to each of which corresponds a given transmission ratio between the angular speed of the hub and that of a part used to drag it.
In conventional hubs incorporating such a mechanism, the repulsion exerted on the pawls can only occur as a result of relative rotary displacement, while the axial relative displacement, in certain positions, causes the coupling member plement to abut against the pawls without being able to make them oscillate. From 1 to the need, at least in order to change from certain speeds to certain other speeds, to interrupt the drive force by stopping pedaling, in order to avoid the possible breakage of certain parts, for example of the cable or of the chain used to move the coupling member.
The hub according to the invention is established with a view to avoiding the aforementioned drawback and it is characterized in that the coupling member and the pawls which it is intended to maintain in the radially pushed position when it is in At least one of the aforementioned positions are shaped so that, when the coupling member comes into the position in question, and meets the pawls, it radially pushes these pawls back.
The accompanying drawing shows an embodiment of a hub with a gear change mechanism established in accordance with the present invention and given by way of example.
Fig. 1 is an axial section of the hub. Fig. 2, shows, in perspective and on a larger scale, the axial coupling member movable in the direction of the arrows inscribed in this figure.
Fig. 3 also shows it, in perspective and on the same scale as that of FIG. 2, a crown bearing two pawls moved by the coupling member in one of its positions.
The two parts shown in perspective in figs. 2 and 3 occupy in the drawing a coaxial position identical to that which they occupy in the hub, except that once mounted, the coupling member is always located inside the crown.
The hub shown in fig. 1 consists of a fixed axle 1, connected, for example, by the action of tightening nuts to the rear fork of a bicycle. It has a set of teeth 2, which cannot rotate, but around which can rotate the planet wheels 3 carried by a crown 4 also carrying pawls 5 capable of oscillating around axes parallel to the axis 1.
Under the influence of springs, the pawls 5 are constantly kept engaged with an internal toothing 6 in the form of wolf teeth of a part forming part of the casing of the hub, to which the spokes of the wheel to be driven will be fixed. This envelope com carries for this purpose another part 7, shown here with a cylindrical part 8 of relatively large diameter serving as a drum for a brake, the other members of which are not shown and which is not part of the invention. In other words, the hub according to the invention could perfectly well be executed without a brake.
The planet wheels 3 mesh with the internal teeth of a second ring gear 9, only carrying the pawls designated by 10. It is this ring gear which is shown on a larger scale and in perspective in FIG. 3. The pawls of this crown cooperate normally and under the effect of springs causing them to oscillate about axes parallel to axis 1, with an internal toothing 11, in wolf teeth, of a third member of the ring. hub shell. The complete casing rolls on ball bearings, on the one hand, directly on a cone fixed on axis 1 at the end of the brake drum side and, on the other hand, on a cone belonging to to a toothed chain wheel 12 itself rolling by means of balls on a cone of the axis 1 as regards the opposite end.
The aforementioned chain toothed wheel therefore serves to drive the means in the direction of rotation determined by arrow 13, which is the working direction of the hub and of all the rotating members that it contains.
When crown 4 turns in sen; supra, the crown :) turns in the same direction, but at. a higher speed due to the interposition of the satellites. The <B> HERE </B> pawls therefore turn. always faster than the pawls 5, so that in the absence of a particular device allowing them to be made inactive, it is always these which drive the casing of the hub, relative to the movement of which the pawls 5 are move with delay, letting out wolf teeth 6 to. their passage.
To make it possible to deactivate the ciiquets 10, a cross-shaped coupling member 14 is provided which can slide on the axis 1 inside the crown 9 and in the two directions indicated by the arrows 15. and 16. It is this coupling member which is shown in perspective and on a larger scale in FIG. 2. Its axial displacement is obtained against the pressure of a spring 17, by means of a chain 18 penetrating into a recessed part of the axis 1 and attacking a key 19 to which a longitudinal slot of the axis 1 book passage and which, by means of a bush 20, drives the. cross 14.
In fig. 1, that cross occupies its most advanced position in the direction of. arrow 15. In its most advanced position in the direction of arrow 16, the end of two of its branches may come into contact with the pawls 10 and, by a direct repulsion effect, force them to turn around their axes in a direction such that they cease to cooperate with the toothing 11.
In an intermediate position between the two extreme, the branches of the. cross 14 can be rotatably supported against internal projections 21 of the crown 9. The aforementioned coupling member has been established in the shape of a cross, to present branches capable of sliding axially in four slides 22 belonging to a part of the chain toothed wheel 12 extending towards the inside of the hub.
It follows from this arrangement that the chain toothed wheel drives the cross 14 in its rotational movement and that it is the latter which transmits this movement to the internal members of the hub, the reason for which it constitutes a coupling member.
In the position shown in FIG. 1, this cross bears rotatably against the end of the axes 23 of the satellites, which are then obliged to follow the movement imparted to the chain toothed wheel, as well as the crown 4 and the pawls 5.
Displaced in the direction of arrow 16 until radially pushing back the pawls 10, the cross 14 couples the crown 9 to the chain toothed wheel, bearing against the projections 21 and making the pawls 10 inactive.
Finally, in an intermediate position and still by means of the projections 21, the cross 14 forces the crown 9 to participate in the movement of the chain toothed wheel, while leaving the pawls 10 to fulfill their role.
In the first of the aforementioned positions, the movement of the chain toothed wheel is transmitted to the casing of the hub by the intermediary of the planet axles, the ring gear 4 bearing them, the planet wheels, the ring gear 9 and the pawls. 10 driven at a speed greater both than that of the pawls 5 hanging directly from the toothed wheel 12 and that of said wheel. This is the so-called "high speed" position.
The second of the cited positions causes the hub casing to be driven by means of the crown 9 driven by the cross 14 and the pawls of which are inactive, then the planet wheels, their axes, the crown 4 and the pawls 5 which now alone come into play and thus transmit to the casing of the hub a rotational movement at a reduced speed relative to that of the chain toothed wheel 12. This position corresponds to what is called " low speed ".
Finally, in the third cited position or intermediate position of the cross 14, the latter drives the crown 9 via the projections 211 and, at the same speed, the envelope of the hub via the clips. quets <B> 10. </B> In this so-called "medium speed" position, the hub turns as if it were rigidly coupled to the star wheel 12.
The operation which has just been described is known and forms the basis of almost all hubs with so-called "three-speed" shifting mechanisms.
Let's see? now using fig. 2 and 3, what constitutes the progress achieved by the present invention: In these figures, the arrow 13 'indicates the direction of rotation which is normally imparted to the cross 14 and according to which the crown 9 also rotates.
When, exerting a tensile force on the chain 18, the cross 14 is slid in the direction of arrow 16 between its intermediate position and its extreme position, therefore in the space concerned by the projections 21, two cases. can occur:
Or else, and following a stop in the dragging of the chain toothed wheel 12 or a slowing down of this movement, the cross 14 lags behind the crown 9 and bears against said protrusions by the faces 2'4 of its cross, or else a rotary force is communicated by said cross to the crown 9- and the support is effected by the opposite faces 2i5.
In the first case, it will be easy to move the cross to its extreme position, since it will slide along the inner cylindrical portions of the crown 9 comprised between the projections 21 and the pawls 10. As soon as, by following a force exerted on the toothed chain wheel, a relative rotational movement occurs between cross and crown, the end of the arms of the cross reaches the pawls in a plane <B> 26 </B> tilted in such a way that radial repulsion occurs gradually.
This constitutes the construction adopted hitherto in mechanisms of this kind and explains why it is necessary to interrupt the driving force at this moment, precisely to allow the cross 14 to move axially with its branches situated behind the pawls, which it then actuates as a result of a consecutive rotational movement. If said axial displacement of the cross 14 is effected in a position transmitting a force, the branches of this cross no longer come to be placed behind the pawls but meet the latter laterally. In doing so, the radical repulsion could not occur so far and the cross was often blocked.
According to the invention, on the other hand, provision is made for the cross to meet an inclined portion of the surface of the pawls not only in the preceding case, but also in the present case. An inclined plane therefore allowing the progressive radial repulsion of the pawls, by attacking them laterally, is clearly visible at 27 in FIG. 3.
It is obvious that in the case of a gear change mechanism such as the one given here by way of example, there could also be a meeting of the branches of the cross 14 with the internal projections 21. of the crown 9 when passing from the position shown in FIG. 1 in the intermediate position.
In this case the construction which has just been described provides that the part of the branches of the cross 14, which may be called upon to meet the projections 21 face-to-face, be inclined to the direction of the axial movement of this organ, as clearly shown in fig. 2, where faces 28 are inclined in this way. This arrangement facilitates the passage by the fact that there is in no case a meeting flat against flat of the two parts coming into play.
Finally, it is evident that the smoothness of operation is improved by knocking down one of the ridges of the ends of the cross 14, as shown at 29 in FIG. 2.
It is obvious that the invention applies equally well to a hub with a speed change mechanism having a number of speeds, that is to say a number of transmission ratios, differing from what has been described more high.
There is. instead of noticing that in the described mechanism. the cross 14 slides to. the interior of the crown 9. parallel to the axis thereof, remaining continuously in engagement with the projections 2,1 of this crown during the passage from the direct engagement to the. slow speed.