Dispositif de changement de vitesse à, engrenages épicycloïdaua. L'objet de la présente invention est un dispositif de changement de vitesse à engre nages épicycloïdaux du genre de ceux com prenant deux trains d'engrenages épicy- cloïdaug, dont chacun est constitué d'une roue centrale, d'un porte-satellites et d'une couronne dente, et des moyens pour accou pler les éléments de ces deux trains ensemble et à des organes menant, mené et fixe.
Dans les engrenages connus de ce genre, il n'y avait que trois vitesses, et quoique d'un rapport relativement rapproché, l'aug mentation du pourcentage estimée, à partir de la vitesse en prise directe, entre les rap ports moyen et élevé, est plus grande que la diminution du pourcentage entre les rapports moyen et bas, ou en d'autres termes, la "di- minution" est moindre que "l'augmentation".
Le dispositif suivant l'invention est carac térisé en ce que les moyens d'accouplement comportent des moyens pour accoupler le porte-satellites et la couronne de l'un des trains respectivement aux organes menant et mené ou aux organes mené et menant, et d'autres moyens pour accoupler la roue cen trale, le porte-satellites et la couronne du deuxième train d'engrenages respectivement à l'organe fixe, à.
la roue centrale du premier train d'engrenage et à l'organe mené, de ma nière que la roue centrale de premier train d'engrenages tourne à une vitesse constante et dans le même sens par rapport à l'organe mené, afin que, pour un rapport différentiel augmenté et un rapport différentiel dimi nué à partir de la prise directe, la valeur de l'augmentation du rapport d'engrenage soit plus faible que la valeur de la diminution du rapport d'engrenage.
De préférence, des moyens seront prévus pour accoupler les organes menant, mené et fixe aux éléments de l'un des trains d'engre nages épicycloïdaux de manière à en obtenir un ou deux rapports d'engrenage de prise directe.
On peut prévoir un mécanisme sélecteur tel que, lorsqu'il est dans la position pour mettre en action un seul des trains d'engre- nanges épicycloïdaux, pour un rapport d'en- grenage normal ou direct, le porte-satellites de l'autre train se trouve libéré.
Dans une forme d'exécution préférée, la couronne dentée du deuxième train est accou plée en permanence à l'organe mené, et des moyens sont prévus, a) pour accoupler alter nativement le porte-satellites ou la couronne dentée du premier train à l'organe mené, b) pour accoupler alternativement la roue cen trale de l'un ou l'autre train à l'axe pour la maintenir fixe, et c) pour accoupler un or gane menant alternativement soit au porte- satellites, soit à. la couronne dentée du pre mier train.
Dans le cas d'un engrenage à. quatre vi tesses, il est possible d'obtenir la sélection par un seul organe de commande, mais dans le cas d'un engrenage à cinq vitesses, une forme d'exécution préférée comporte deux organes de commande séparés, l'un étant des tiné au déplacement du sélecteur, et l'autre servant à maintenir immobile alternative ment l'une ou l'autre des roues centrales sur l'axe. Dans un pareil arrangement, un levier provoquera le rapport élevé, normal et bas, tandis qu'un second levier sera utilisé pour obtenir que les rapports élevé ou bas soient rapprochés ou éloignés du rapport normal.
D'autres combinaisons des mécanismes d'ac couplement peuvent être prévues comme alternatives de certaines des combinaisons décrites ci-dessus, c'est-à-dire donnant les mêmes rapports d'engrenage, mais avec des accouplements différents.
Les dessins annexés représentent, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'ob jet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe axiale d'un moyeu de bicyclette dans lequel est monté un changement de vitesse suivant l'invention, quelques-uns des organes coupés étant dépla cés angulairement pour plus de clarté.
La fig. 2 est une coupe transversale sui vant la ligne 2-2 de la fig. 1, montrant le train d'engrenages A.
La fig. 3 est une coupe transversale sui vant la ligne 3-3 de la fig. 1., montrant le train d'engrenages B. La fig. 4 est une coupe transversale sui vant la ligne 4-4 de la fi-. 1, montrant le dispositif d'entraînement à griffes du train d'engrenages B.
La fig. 5 est une coupe transversale sui vant la ligne 5-5 de la. fi-. 1 montrant l'en traînement par cliquet entre la couronne du train d'engrenages B et le corps du moyeu.
La fi--. 6 est une vue en perspective du cliquet montrant le biseau latéral à l'une de ses extrémités dont le but sera décrit plus tard.
La fi-. 7 est une coupe longitudinale montrant une variante du dispositif de com mande du sélecteur à l'intérieur de l'arbre.
La fig. 8 est une coupe axiale d'une deuxième forme d'exécution d'un moyeu de bicyclette, comportant un changement de vi tesse à engrenage épicycloïdal.
Le dispositif représenté dans les fig. 1. à 6 est construit comme moyeu de bicyclette à quatre vitesses donnant trois rapports rap prochés qui sont appropriés à des buts de course, et un quatrième rapport d'engrenage plus bas, tandis que la fig. 7 montre un moyen d'obtenir un cinquième rapport plus élevé. Ce changement de vitesse peut natu rellement avoir beaucoup d'autres emplois, mais il est particulièrement construit pour l'emploi susmentionné.
Comme représenté dans la fig. 1, le train d'engrenages épicycloïdal B comprend la cou ronne dentée 11. prolongée à une de ses extré mités pour pouvoir porter des cliquets d'en traînement 12 et munie dans son alésage inté rieur de deux séries de dents ou taquets 13@ et 14 disposées dans des plans séparés pour une sélection alternative (voir aussi les fig. 4 et 5<B>)</B>.
Les dents 13 et 14 sont parallèles et con centriques à. l'axe de la couronne dentée, mais les deux séries de dents sont déplacées angulairement l'une par rapport à l'autre, de manière que les dents 14 soient disposées entre les dents 13 lorsqu'on regarde du bout. Des pignons satellites doubles 15, portés par des axes 16, sont en prise avec la couronne dentée 11, les axes 1.6 traversant des paliers dans une cage à satellites 17, pour former des griffes d'entraînement 18, disposées à proximité, mais dans un plan séparé des sé ries de dents susmentionnées 13 et 14. La cage à satellites 17 porte des cliquets d'en traînement 20.
Une couronne dentée 19 du train d'engrenages A est formée dans le fond 26 de l'enveloppe du moyeu et se trouve en prise avec des pignons satellites 21 portés par des axes<I>21a</I> qui sont montés dans une cage à. satellites 22. Cette cage 22 est soli daire d'un pignon 23 en prise avec les pi gnons satellites 15 pour compléter ainsi le train d'engrenages épicycloïdal B (fig. 3).
Un axe 24 est dispose concentriquement aux éléments susmentionnés et porte de fa çon rotative un pignon 25 en prise avec les pignons satellites 21 pour ainsi former le pignon central solitaire et compléter le train d'engrenages épicycloïdal A (fig. 2). Le pignon central 25 porte des griffes 50 sur une de ses faces. L'axe 24 est pourvu de cannelures 52 sur lesquelles est montée une pièce dentée 51 qui peut entrer en prise avec les griffes 50 pour bloquer le pignon 25 sur l'axe ou pour le libérer à volonté.
En outre, la cage à satellites 22 présente dans son alésage une série de griffes 53 qui peuvent venir en prise également avec la pièce dentée coulissante 51 pour bloquer la cage 22 et le pignon 23 sur l'axe ou pour les libérer à volonté. Une clavette 61 passant à. travers une fente dans l'axe 24 est disposée à l'arrière de la pièce coulissante 51 et peut venir buter contre une portée 54e pour pro duire le déplacement de la pièce coulissante 51 comme il sera, décrit plus tard.
Coopérant avec une clavette 35, une tige 36 et une chaîne 37 (qui seront décrits plus tard), une tige 54, vissée dans la tige 36, pré sente les trois butées 54a, 54b et 54c. La. butée d'extrémité 54a s'appuie à. l'intérieur de la tige 36 lorsque la tige 54 est vissée à fond, et un collier 55 s'appuie contre la butée 54b. Entre le collier 55 et la clavette 35 est dis posé un ressort 56, ce ressort étant plus fort dans une position partiellement comprimée qu'un ressort 38 dans la position complète ment comprimée. L'extrémité de la tige 36 détermine la position de la clavette 35 par rapport aux butées 54b et 54c.
Un autre res-. sort 57 agit contre un collier 58 qui s'ap puie contre une portée de l'axe 24 et main tient normalement la pièce coulissante 51 en prise avec les griffes 50 de la roue centrale 25 de manière à bloquer cette roue sur l'axe. La cage à. satellites 22 est montée rotative- ment dans les deux extrémités de la cage à satellites 17 et aussi sur le pignon 25, de façon à faire l'ensemble concentrique à elle- même et à l'axe 24 et à prévoir de bonnes surfaces portantes. La pièce 26 supporte éga lement la cage 17 puisqu'elle s'adapte sur le diamètre extérieur des cliquets 20.
La couronne dentée 11 est centrée par des prolongements 18 des axes 16 des pignons sa tellites, engagés dans son alésage. L'entraî nement est transmis depuis l'extrémité gau che de l'engrenage par les cliquets d'entraîne ment<B>20</B> au fond 26 qui porte des dents de rochet 27 travaillant dans le sens de l'avance. Ce fond 26 est monté par l'intermédiaire d'un roulement à billes sur un cône 28 qui est vissé sur l'arbre. L'entraînement est trans mis de l'autre extrémité de l'engrenage par des cliquets 12 au fond droit 29 qui porte des dents de rochet 30 travaillant aussi dans le sens de l'avance (voir aussi fig. 5).
Un or gane menant 31 est monté par un roulement à billes dans le fond 2-9 et se trouve sup porté encore par un roulement à billes placé sur un cône 32 qui est vissé sur l'axe 24. La partie intérieure de l'organe d'entraînement 31 traversant le fond 29 est montée rotative- ment dans la couronne dentée 11. pour le maintenir concentrique à l'axe de l'ensemble.
Entre les deux fonds 26 et 29 et fixée à ces pièces, est disposée l'enveloppe 33- qui sert aux diverses fonctions d'espacer les pièces de support 26 et 29, de former un carter pour le mécanisme entier et des brides de fixation 33a pour construire une roue de bicyclette au moyen de rayons de la manière habituelle.
Sur l'axe 24 est montée de façon coulis sante une bague 34 pouvant être actionnée par la clavette 35, la tige 36 et la chaîne 37 d'une manière connue. Le ressort. 38 agit entre la bague 34 et le cône 32 et sert à dé placer la bague 34 vers la gauche, tandis que le déplacement dans l'autre sens est obtenu par une traction appliquée à la chaîne 37. Entre les extrémités du ressort 38 et du cône 32 est disposé un manchon 59, tandis qu'entre l'autre extrémité du ressort 38 et la bague 34 est disposé un chapeau 60.
Une pièce coulissante à griffes 40 est montée rota- tivement sur la bague 34 et est maintenue axialement par un collier 39 solidaire de la bague et par la clavette 35, cette pièce cou lissante 40 étant en prise avec l'organe d'en traînement 31 pour tourner avec ce dernier, tandis qu'elle est libre pour être déplacée axialement par la bague 34 et la clavette 35.
Un pignon à chaîne 41 est monté, dans l'ap plication du mécanisme à une roue de bicy clette, sur l'organe d'entraînement 31, ce montage étant effectué par des griffes dans l'exemple décrit, de manière que la force puisse être transmise à l'organe d'entraîne ment 31 au moyen d'une chaîne de la roue à chaîne habituelle non représentée.
Dans la position normale, l'effet combiné des ressorts est par conséquent de mettre en prise la pièce coulissante 51 avec le pignon 25 pour le bloquer sur l'arbre, et la pièce coulissante 40 avec les griffes d'entraîne ment 18 pour accoupler l'organe d'entraîne ment 31 au porte-satellites 17. L'accouple ment à. griffes 40 peut être déplacé vers la droite en exerçant une traction sur la chaîne 37 de manière qu'il puisse venir en prise avec les dents 13, ce déplacement étant pos sible puisque le ressort 56 est plus fort que le ressort 38, tandis qu'un mouvement perdu a, lieu entre la tige 54 et la clavette 67. Une nouvelle traction sur la chaîne 37 produira d'abord la, mise en prise de la pièce 40 avec les dents 14.
A ce point, le chapeau 60 de la bague 34 viendra. en. contact avec le man chon 59 qui s'appuie contre le cône 32 et empêche un mouvement ultérieur vers la droite de la pièce 40. A ce point, la butée 54e de la tige 54 s'appuie également contre la clavette 61, de manière qu'une nouvelle 1-raet:on sur la chaîne 37 produira. la coin- du ressort 56 et le déplacement de hi clavette 61 vers la droite en entraînant ;wec elle la pièce coulissante 51.
La pièce 51 e déplacera par conséquent. hors de prise avce les griffes 50 du pignon 25 et viendra en prise avec les griffes 53 du porte-satel- l;tes 22 combiné avec le pignon central 23, tandis que la pièce à griffes 40 reste en prise avec les dents 14 de la couronne 11, de ma nière à donner des rapports d'engrenage comme décrits plus loin. Lorsque la, chaîne 37 est libérée, la clavette fil retourne d'abord dans sa position montrée dans la fig. 1, ta.n- d'.s qu'un mouvement perdu a lieu entre la 1 54 et la bague 34.
Le train d'engrenages épicycloïdal est tel que. si un effort de rotation est appliqué aux griffes d'entraînement 18 du porte- satellites 17. la couronne dentée 11 sera tour née dans le même sens à une vitesse augmen tée, cette vitesse étant déterminée par le nombre de dents de la couronne 11 et du pignon central 23, et encore par le fait que ce pignon central 23 tourne dans le même cens par l'action de la couronne dentée 19 (laquelle, dans cet engrenage. est solidaire de la couronne 11 et tourne à la.
même vitesse que celle-ci grâce au cliquet 12 supportant la pièce 29, l'enveloppe 33 et la pièce 26) agis sant sur la cane à satellites 22) au moyen des pignons satellites 21 qui sont en prise avec la couronne 19 et le pignon central 25, ce dernier étant fixé à l'axe 24 qui est maintenu de façon non rotative dans le cadre de la bicyclette. Puisque la pièce de support 26 tourne plus vite que le porte-satellites 17. les dents de rochet 27 dépassent les cliquets 211 et il n'y a pas de liaison entre la cou ronne 19 et le porte-satellites 17. Cet arran gement des sélecteurs donne un surentraîne ment à rapport rapproché pour une grande vitesse.
Pour la prise directe. la. pièce à griffes 40 est déplacée pour venir en prise avec les dents 13 sur la. couronne 11. La force est transmise de l'organe 31 par l'intermédiaire (le cette pièce 40 et les dents 13 à la cou- ronne 11. Puisqu'on a montré que la couronne 11 tourne toujours plus vite que le porte- satellites 17, cet effort d'entraînement sera transmis par les cliquets 12, portés par<B>là</B> couronne 11, à la pièce 29 et ainsi à l'enve loppe du moyeu. Entre-temps, les engrenages marchent à vides et l'autre pièce 26 dépassera les cliquets 20 coopérant avec elle.
Si, cependant, l'effort de rotation est ap pliqué à la couronne 11 par les dents 14, et les cliquets 12 étant libérés des dents de ro chet 30, comme il sera décrit plus loin, le porte-satellites 17 sera entraîné dans le même sens à une vitesse réduite, cette vitesse étant déterminée par le nombre de dents de la couronne 11 et du pignon central 23 et aussi par le fait que ce pignon central tourne dans le même sens par l'action de la couronne 19 (laquelle, dans cet engrenage, est solidaire du porte-satellites 17 et tourne à la même vitesse que ce dernier grâce aux cliquets 20 et aux dents de rochet 27)
agissant sur la cage à satellites 22 au moyen des pignons sa tellites 21 qui sont en prise avec la couronne 19 et le pignon central 25, ce dernier étant bloqué sur l'axe 24 comme décrit ci-dessus. Cet arrangement des sélecteurs donne une petite vitesse à rapport rapproché.
Si, dans cette dernière position des en grenages, le pignon central 25 est libéré de l'axe, et si le porte-satellites et le pignon cen tral 22 sont fixés à l'axe par un déplacement de la pièce coulissante 51 comme décrit ci- dessus, le porte-satellites 17 et l'organe en traîné tournent dans le même sens à une vi tesse réduite, cette vitesse étant déterminée par le nombre de dents de la couronne 11, du pignon central 23 et des pignons satellites 15 seulement, le train d'engrenages A étant maintenant hors fonction et le pignon central 25 tournant fou sur l'axe.
Cet arrangement des sélecteurs donne une deuxième petite vitesse d'un rapport plus éloigné du rapport normal ou fixe.
On voit que le rapport entre les vitesses de la couronne 11 et du porte-satellites 17 est tel que dans tous les cas mentionnés la couronne 11 tourne dans le même sens que le porte-satellites 17, mais à une plus grande vitesse que ce dernier, cette variation dans la vitesse dépendant des trains d'engrenages en fonction.
En outre, on voit que le rapport est tel que, si les deux couronnes sont accouplées, c'est-à-dire lorsque les cliquets 12 sont enga gés, l'effet différentiel des deux trains épi- cycloïdaux est plus grand que si la couronne 19 est accouplée au porte-satellites 17 par les cliquets 20, ce fait ayant comme résultat que l'augmentation du rapport d'engrenage sera moindre que la diminution du rapport d'en grenage.
Dans l'exemple décrit, les pignons- satellites 15 sont des pignons doubles, mais ils peuvent être des pignons simples, si c'est nécessaire, les pignons doubles étant em ployés pour donner un rapport d'engrenage particulier. Alternativement, les pignons 21 peuvent être des pignons doubles si cela est nécessaire pour donner tout autre rapport particulier.
Pour démontrer le rapport rapproché et le rapport bas plus éloigné qui peuvent être obtenus par le mécanisme décrit en utilisant des roues dentées tout à fait ordinaires, on citera les détails suivants: La couronne dentée 11 et les pignons cen traux 23 ont respectivement 56 et 20 dents, tandis que les pignons-satellites doubles 15 ont respectivement 14 et 20 dents.
La cou ronne dentée 19, les satellites 21 et le pignon central 25 ont respectivement 60, 15 et 30 dents. A l'aide de tels engrenages, la vi tesse élevée donne une augmentation de <B>7,2%</B> sur la prise directe, le premier engre nage de petite vitesse donne une diminution de 7,65% et la deuxième petite vitesse donne une diminution de 20%.
En employant la nomenclature habituelle, les rapports d'en grenage seraient par conséquent approximati vement 80, 921/2, 100 et 1071/4. La diminu- tion de pourcentage 71/2 ou l'augmentation 71/4 des rapports rapprochés ou différentiels est moindre que la moitié de la diminution de pourcentage 20@ du rapport normal ou direct qui, de son côté, est moindre que l'augmen tation de pourcentage du rapport normal ou direct qui serait 25.
L'opération de débrayage des cliquets 1? est la suivante: En se déplaçant de la position en prise avec des dents 13, la pièce à griffes 4(I se déplacera d'abord axialement dans une posi tion derrière les cliquets 13 et tournera alois par l'effet de la force transmise par l'organe menant 31 jusqu'à ce qu'elle vienne en prie avec la deuxième série de dents 14 qui sont déplacées angulairement par rapport à la première série 13. Pendant ce petit arc de rotation, aucune force n'est transmise de l'or gane menant 31 à l'ensemble de l'engrenage, et ainsi les cliquets 12 ne sont pas chargés.
Ces cliquets qui, jusqu'à maintenant, ont transmis le mouvement à l'enveloppe, sont munis d'extrémités biseautées 42 (fi-,.<B>6)</B> qui peuvent venir en prise avec la pièce coulis sante 40 pendant. ce petit arc de rotation, de manière que cette extrémité des cliquets soit soulevée pour libérer l'autre extrémité en l'éloignant des dents de rochet coopérantes de la pièce 29. Lorsque cette libération a été effectuée, la pièce 40 vient en prise avec la deuxième série de dents 14 et par leur inter médiaire l'entraînement est appliqué direc tement à la couronne dentée.
La relation entre les axes de. rotation des cliquets 12, les dents d'entraînement 14 et la largeur de la pièce coulissante 40 est telle que lorsque cette pièce reprend sa position d'entraînement contre les dents 14, les cliquets 12 sont main tenus hors de prise avec les dents 30 de la pièce 29.
On remarquera encore qu'en passant de la prise directe à une petite vitesse, comme décrit plus haut, dans le cas où l'organe d'entraînement 31 est immobile et oii l'enve- loppe du moyen tourne de manière à dépasser les deux séries de cliquets 12 et 20, la ré sistance du mécanisme forcera. la pièce cou lissante 40 à reprendre une position sur<B>la</B> face non entraînante de la série de dents 13.
Pour permettre un mouvement axial de la pièce coulissante 40, le biseau 42 est découpé dans les cliquets 12 (fig. 6), de manière que la pièce 40 puisse déplacer axialement, grâce à l'action de coincement du biseau, en soule- vant les cliquets 12, et puis retomber en arrière sur la face non entraînante de la se conde série de dents 14. En reprenant l'en traînement de nouveau, la pièce coulissante 40 fera soulever les cliquets 12 grâce à la forme de leur partie arrière avant d'entraî- 3ier les dents 11 comme décrit plus haut.
Les cliquets 7:2 < :t 20 provoquent une action de roue libre pour tous les rapports d'engrenage.
Comme représenté dans la fig. 7, le méca nisme sélecteur du côté droit est d'une cons truction déjà connue, la clavette 35 étant solidaire de la tige. 36. 3u lieu de la tige de prolongement 54 de la fi-. 1, une autre tige 62 fixée à la clavette 61 est utilisée, cette tige portant un ressort 63 qui appuie contre un collier 64 vissé dans l'axe. La tige est mu nie de la chaîne d'actionnement usuelle. Le ressort 63 est plus fort que le ressort 5 7 et ainsi il maintiendrait normalement la pièce coulissante 51 en prise avec les griffes 53 du porte-satellites 22 pour le bloquer sur l'axe 24.
En tirant 1a tige 62 vers l'extérieur (vers la. gauche), la pièce coulissante 51 libère l'or gane ?? et embraye les griffes 50 pour blo quer le pignon 25 à. l'axe.
On remarque dans cette construction qu'il est possible d'actionner la tige sélectrice 36 pour obtenir une vitesse supérieure, nor male (directe) ou inférieure, tandis que la lige sélectrice 62 détermine si la vitesse su- périeure ou inférieure est d'un rapport rap proché ou d'un rapport éloigné, suivant que le pignon ?5 ou le porte-satellites et pignon ?? 23 est maintenu immobile.
L'invention n'est naturellement pas limi- l ée aux détails de la forme d'exécution sus décrite, beaucoup d'entre eux pouvant être modifiés sans sortir du cadre de l'invention. Les particularités principales du changement de vitesse décrit sont les suivantes: 1.
Le pignon central du train d'engre- nages B est relié à des éléments alternatifs du train d'engrenages B au moyen du train d'engrenages épicycloïdal A. de manière que ledit pignon central soit entraîné dans le sens des organes menant et mené pour réduire ainsi l'augmentation ou la diminution du rapport d'engrenage existant entre les élé ments menant et mené du train d'engrenages épicycloïdal B.
2. Le pignon central du train d'engre nages B est relié à celui des éléments du train B qui réduit l'augmentation du rapport d'en grenage de ce train d'une valeur plus grande qu'il ne réduit la diminution du rapport d'engrenage de ce train d'engrenage.
3. Le pignon central du train d'engre nages B peut être bloqué séparément du pignon central du train d'engrenages A de manière à permettre au train B d'être em ployé seul à la manière usuelle pour donner une diminution du rapport d'engrenage, et non pas en conjonction avec le train d'en grenage secondaire, pour obtenir ainsi quatre vitesses.
4. L'organe menant peut transmettre de la force à l'organe mené suivant un rapport de 1 :1, ou donner une augmentation fixe ou deux diminutions d'engrenage, ces aug mentations et diminutions pouvant être déter minées par les nombres de dents des trains d'engrenages, la première augmentation et la première diminution ayant un rapport plus rapproché de la prise directe 1 : 1 que celle pouvant être obtenue dans un engrenage 6pi- cy cloïdal usuel de même grandeur, ensemble avec une diminution ultérieure obtenue en employant l'un des trains d'engrenages à la manière usuelle.
5. En prévoyant une commande séparée pour la pièce coulissante fonctionnant entre les deux pignons centraux des trains d'en grenages épicycloïdaux, on peut obtenir une autre augmentation du rapport d'engrenage égale à l'augmentation obtenue par l'emploi du train primaire seul, comme dans le cas de. la diminution du rapport d'engrenage e@.pliqué ci-dessus. Ce contrôle séparé par un ressort et une tige donne un total de cinq vitesses comportant deux augmentations, deux diminutions et une prise directe.
6. Tous les éléments tournants sont mon tés rotativement les uns dans les autres et dans la boîte du changement de vitesse de manière à être concentriques les uns aux autres et à l'axe de la boîte dans toutes les conditions de marche et avec un minimum de mouvements relatifs.
7. Le rapport d'engrenage peut être changé à volonté au moyen d'accouplements mobiles entre les éléments menant et mené pendant que le changement de vitesse fonc tionne.
8. Tous les trains d'engrenages sont sup portés rotativement des deux côtés pour éli miner des efforts dus à des charges en porte- à -faux.
9. Les vitesses relatives des trains d'en grenages à. rapport rapprochés sont mainte nues plus basses que dans les engrenages épicycloïdaux usuels, augmentant ainsi la durée des engrenages aussi bien que la charge pouvant être transmise par une grandeur donnée d'engrenage.
Un désavantage de la construction de la première forme de l'engrenage susdécrite est que les roues satellites du train A, pendant que le quatrième et cinquième rapport d'en grenage, soit le rapport éloigné, est employé, sont obligés de tourner à des vitesses relati vement élevées, ce désavantage pouvant être évité dans une autre forme d'exécution de l'objet de l'invention.
Dans la seconde forme d'exécution des moyens sont prévus pour débrayer le porte- satellites du train d'engrenages A du pignon central du train B lorsque ce pignon est maintenu immobile.
Dans cette seconde forme d'exécution du changement de vitesse, la couronne dentée du train d'engrenages A est accouplée aux or ganes menés et des moyens sont prévus, a) pour accoupler alternativement le porte- satellites ou la couronne du train B à l'or gane mené, b) pour accoupler alternativement la roue centrale du train B à l'axe pour la maintenir immobile et pour obliger la roue centrale du train B à tourner avec le porte- satellites du train A autour de la roue cen trale immobile du train d'engrenages A, et c) pour accoupler l'organe menant alternative ment au,
porte-satellites ou à la couronne du train d'engrenages B. Dans cette seconde forme d'exécution, un mécanisme sélecteur est disposé de manière que pour un engrenage à quatre vitesses, tan dis que le pignon central du train B est oblige de tourner avec le porte-satellites du train A autour du pignon central immobile du train A, et tandis que le porte-satellites du train B est libéré de l'organe mené (la couronne du train B étant accouplée à l'or gane mené), l'organe menant peut être accou plé alternativement à la couronne du train B pour un rapport normal ou direct, ou au porte-satellites du train B pour une vitesse élevée à rapport rapproché,
ou tandis que l'organe menant est relié à la couronne du train B, cette dernière est libérée de l'organe mené (le porte-satellites du train B étant alors accouplé à l'organe mené) pour obte nir une petite vitesse à rapport rappro ché, ou tandis que l'organe menant est encore accouplé à la couronne du train b' et que le porte-satellites du train B est encore accouplé à l'organe mené, le pi gnon central du train B est maintenu immo bile, tandis que le train A peut tourner à vide pour obtenir une quatrième ou petite vi tesse de rapport plus éloigné; ou pour une cinquième vitesse élevée d'un rapport plus éloigné, le mécanisme sélecteur est disposé comme pour le rapport de la quatrième vi tesse mais avec l'organe menant relié au porte-satellites du train B et la couronne du train B reliée à l'organe mené.
Dans cette seconde forme d'exécution, le pignon central . solidaire du train d'engre nage A est maintenu immobile en perma nence et les moyens pour accoupler et dé brayer le porte-satellites du train A avec le pignon central du train B comportent aussi des moyens pour maintenir immobile le pi gnon central du train d'engrenage B.
Comme représenté dans la fig. 8, ce chan gement de vitesse a beaucoup d'éléments de construction similaires à celui de la fi-. 1 et ces éléments similaires sont désignés avec les mêmes chiffres de référence.
Les différences principales sont les sui vantes 1. Le pignon central ?5 est fixé à de meure par des rainures 24a et un écrou 24b siir l'axe 24 et ce pignon ne possède pas de griffes 5U comme celui du premier exemple.
?. Le porte-satellites ou la cage 22 est distinct du pignon central 23 et la partie arrière en forme de disque de cette cage porte une couronne dentée intérieure 22c. Le pignon 23 est muni de longues griffes 53a équivalentes aux griffes 53 du premier exemple, tandis que ces griffes 53a s'éten dent à proximité de la couronne dentée inté rieure 22c de la cage 22. Le pignon 23 porte une bride 23a qui constitue une butée pour un ressort<B>531)
</B> porté par les griffes 53a et s'appuyant contre la surface arrière de griffes 67 décrites plus loin.
3. Ait lieu de la pièce coulissante 51, il y a mie clavette coulissante 65 montée dans haxe 24 et portant un collier rotatif 66 tourillonné sur l'axe 24 et présentant sur son pourtour extérieur les griffes 67 qui sont en prise en permanence avec les griffes longues 53a. et pouvant être embrayées avec ou dé- brayées de la couronne dentée intérieure 22e de la. cage ??. Entre le collier 66 et la.
cla vette 65 il y a une bague 65a dont la face est découpée pour venir en prise avec les extrémités de la clavette, l'autre face de cette bague constituant un palier à butée pour le collier 66. Ce collier rotatif 66 présente une denture intérieure 68 pouvant venir en prise avec (les dents 69 solidaires de l'axe ?4 immé diatement derrière le pignon ?3. La clavette coulissante 65 peut être actionnée par la tige 36 de la même manière que c'était le cas pour la pièce coulissante 51 de la fig. 1.
Les org;ines coulissants sont maintenus nor- ina.lement de façon que la cage 22 soit reliée au pignon 23 pour tourner ensemble avec lui au moyen d'un ressort 53b.
On voit que pour les changements de vitesse à rapports direct et rapproché, la cla vette coulissante 65 reste dans une position dans laquelle la cage 22 est reliée au pignon 23, le mécanisme sélecteur fonctionnant exac- tement comme décrit dans le premier exemple. Pour la quatrième vitesse inférieure éloignée, la tige 36 déplace la clavette cou lissante 65 de façon que les griffes 67 du collier 66 débrayent de la couronne dentée intérieure 22c, tandis que les dents inté rieures 68 sur le collier s'embrayent avec les dents 69 sur l'axe, de sorte que la cage 22 est ainsi libérée,
tandis que le pignon 23 est maintenu immobile puisque les griffes longues 53a embrayent encore avec les griffes extérieures 67 sur le collier 66.
Pour obtenir un cinquième rapport d'en grenage, on employera de préférence un mé canisme de commande séparé pour déplacer la clavette coulissante 65 et son collier 66 de la même manière que décrit pour déplacer la pièce coulissante 51 (fig. 7), de manière que, tandis que le collier 66 était dans une position pour maintenir le pignon 23 immo bile, l'autre sélecteur 40 pouvait être déplacé dans la position montrée dans la fig. 3 qui était nécessaire avant pour la vitesse supé rieure à rapport rapproché.
La construction du changement de vitesse représenté dans la fig. 8 comporte plusieurs particularités secondaires telle que la disposi tion de cliquets (non représentés) du méca nisme à roue libre dans une rainure 20a et le prolongement de la cage 22 du train d'engre nages A vers le bord de la rainure 20a par une bride annulaire 22d pour gagner de la place dans le sens axial. En outre, au lieu des pignons satellites 15 doubles, des pignons satellites 15 simples sont employés, donnant de l'espace pour le ressort 53b qui ramène le collier coulissant 66, mais cette modification ne change pas le fait que le rapport d'engre nage de diminution est plus grand que le rapport d'engrenage d'augmentation.
Ainsi, dans une exécution pratique, les rapports sui vants ont été approximativement obtenus ire vitesse - réduction de 25 2me - réduction de 10 % 3me -- prise directe 4m(' - augmentation de 9,1 /10 5me - augmentation de 3,3"/3% L'invention n'est pas limitée aux détails de construction représentés, dont quelques- uns peuvent être modifiés sans s'écarter de son esprit.
Gear change device with epicycloidal gears. The object of the present invention is a gear changing device with epicyclic gears of the kind comprising two epicyclic gear trains, each of which consists of a central wheel, a planet carrier and a toothed crown, and means for coupling the elements of these two trains together and to driving, driven and fixed members.
In known gears of this type there were only three speeds, and although relatively close in ratio, the estimated percentage increase, from the direct drive speed, between the medium and high ratios. , is greater than the percentage decrease between the mid and low ratios, or in other words, the "decrease" is less than the "increase".
The device according to the invention is charac terized in that the coupling means comprise means for coupling the planet carrier and the ring gear of one of the trains respectively to the driving and driven members or to the driven and driving members, and d 'other means for coupling the central wheel, the planet carrier and the crown of the second gear train respectively to the fixed member, to.
the central wheel of the first gear train and the driven member, so that the central wheel of the first gear train rotates at a constant speed and in the same direction with respect to the driven member, so that, for an increased differential ratio and a decreased differential ratio from the direct drive, the value of the increase in the gear ratio is smaller than the value of the decrease in the gear ratio.
Preferably, means will be provided for coupling the driving, driven and fixed members to the elements of one of the epicyclic gear trains so as to obtain one or two direct drive gear ratios.
It is possible to provide a selector mechanism such that, when it is in the position to actuate only one of the epicyclic gear trains, for a normal or direct gear ratio, the planet carrier of the planet gear. another train is released.
In a preferred embodiment, the ring gear of the second train is permanently coupled to the driven member, and means are provided, a) for alternately coupling the planet carrier or the ring gear of the first train to the 'driven member, b) for alternately coupling the cen tral wheel of one or the other train to the axle to keep it fixed, and c) for coupling an or gane leading alternately either to the planet carrier or to. the toothed crown of the first train.
In the case of a gear at. four speeds, it is possible to achieve the selection by a single actuator, but in the case of a five-speed gear, a preferred embodiment has two separate actuators, one being tiné the movement of the selector, and the other serving to keep alternately one or the other of the central wheels on the axle. In such an arrangement, one lever will cause the high, normal and low gear, while a second lever will be used to get the high or low gears closer or further to the normal gear.
Other combinations of the coupling mechanisms can be provided as alternatives to some of the combinations described above, i.e. giving the same gear ratios, but with different couplings.
The appended drawings represent, by way of example, two embodiments of the object of the invention.
Fig. 1 is an axial section of a bicycle hub in which a gear change according to the invention is mounted, some of the cut members being displaced angularly for greater clarity.
Fig. 2 is a cross section taken along line 2-2 of FIG. 1, showing the gear train A.
Fig. 3 is a cross section taken along line 3-3 of FIG. 1., showing the gear train B. FIG. 4 is a cross section taken along line 4-4 of the fi-. 1, showing the claw drive device of the gear train B.
Fig. 5 is a cross section taken along line 5-5 of the. fi-. 1 showing the ratchet drag between the crown of the gear train B and the body of the hub.
The fi--. 6 is a perspective view of the pawl showing the side bevel at one of its ends, the purpose of which will be described later.
The fi-. 7 is a longitudinal section showing a variant of the device for controlling the selector inside the shaft.
Fig. 8 is an axial section of a second embodiment of a bicycle hub, comprising an epicyclic gearshift.
The device shown in FIGS. 1. to 6 is constructed as a four-speed bicycle hub giving three close, high-speed ratios which are suitable for racing purposes, and a lower fourth gear ratio, while fig. 7 shows a way to achieve a higher fifth gear. This gear shifting can of course have a lot of other jobs, but it is especially built for the job mentioned above.
As shown in fig. 1, the epicyclic gear train B comprises the toothed crown 11. extended at one of its ends to be able to carry drag pawls 12 and provided in its internal bore with two series of teeth or cleats 13 @ and 14 arranged in separate planes for alternative selection (see also fig. 4 and 5 <B>) </B>.
Teeth 13 and 14 are parallel and con centric to. the axis of the ring gear, but the two series of teeth are angularly displaced with respect to each other, so that the teeth 14 are disposed between the teeth 13 when viewed from the end. Double planet gears 15, carried by axes 16, are engaged with the toothed ring 11, the axes 1.6 passing through bearings in a planet gear cage 17, to form drive claws 18, arranged nearby, but in a separate plan of the aforementioned series of teeth 13 and 14. The planet cage 17 carries drag pawls 20.
A toothed crown 19 of the gear train A is formed in the bottom 26 of the casing of the hub and is engaged with planet gears 21 carried by axles <I> 21a </I> which are mounted in a cage at. satellites 22. This cage 22 is integral with a pinion 23 in engagement with the planet gnons 15 to thus complete the epicyclic gear train B (FIG. 3).
An axis 24 is arranged concentrically with the aforementioned elements and rotatably carries a pinion 25 in engagement with the planet pinions 21 to thereby form the solitary central pinion and complete the epicyclic gear train A (fig. 2). The central pinion 25 carries claws 50 on one of its faces. The axis 24 is provided with splines 52 on which is mounted a toothed part 51 which can engage with the claws 50 to block the pinion 25 on the axis or to release it at will.
In addition, the planet cage 22 has in its bore a series of claws 53 which can also engage with the sliding toothed part 51 to block the cage 22 and the pinion 23 on the axis or to release them at will. A key 61 passing through. through a slot in the axis 24 is disposed at the rear of the sliding part 51 and can abut against a bearing surface 54e to produce the displacement of the sliding part 51 as will be described later.
Cooperating with a key 35, a rod 36 and a chain 37 (which will be described later), a rod 54, screwed into the rod 36, presents the three stops 54a, 54b and 54c. The end stop 54a rests on. the inside of the rod 36 when the rod 54 is fully screwed in, and a collar 55 bears against the stop 54b. Between the collar 55 and the key 35 is disposed a spring 56, this spring being stronger in a partially compressed position than a spring 38 in the fully compressed position. The end of the rod 36 determines the position of the key 35 relative to the stops 54b and 54c.
Another res-. Sort 57 acts against a collar 58 which rests against a bearing surface of the axle 24 and the hand normally holds the sliding part 51 in engagement with the claws 50 of the central wheel 25 so as to block this wheel on the axle. The cage at. planet gear 22 is rotatably mounted in both ends of planet gear cage 17 and also on pinion 25, so as to make the assembly concentric to itself and to axis 24 and to provide good bearing surfaces. The part 26 also supports the cage 17 since it adapts to the outside diameter of the pawls 20.
The ring gear 11 is centered by extensions 18 of the axes 16 of the tellite sa pinions, engaged in its bore. The drive is transmitted from the left end of the gear by the drive pawls <B> 20 </B> at the bottom 26 which carries ratchet teeth 27 working in the direction of advance. This bottom 26 is mounted by means of a ball bearing on a cone 28 which is screwed onto the shaft. The drive is transmitted from the other end of the gear by pawls 12 to the right bottom 29 which carries ratchet teeth 30 also working in the direction of advance (see also fig. 5).
A leading or gane 31 is mounted by a ball bearing in the bottom 2-9 and is further supported by a ball bearing placed on a cone 32 which is screwed on the axis 24. The inner part of the organ drive 31 passing through the bottom 29 is rotatably mounted in the ring gear 11. to keep it concentric with the axis of the assembly.
Between the two bottoms 26 and 29 and fixed to these parts, is arranged the casing 33- which serves the various functions of spacing the support parts 26 and 29, to form a housing for the entire mechanism and fixing flanges 33a to construct a bicycle wheel by means of spokes in the usual way.
On the axis 24 is mounted in a sliding manner a ring 34 which can be actuated by the key 35, the rod 36 and the chain 37 in a known manner. The spring. 38 acts between the ring 34 and the cone 32 and serves to move the ring 34 to the left, while the displacement in the other direction is obtained by a traction applied to the chain 37. Between the ends of the spring 38 and the cone 32 is disposed a sleeve 59, while between the other end of the spring 38 and the ring 34 is disposed a cap 60.
A sliding part with claws 40 is rotatably mounted on the ring 34 and is held axially by a collar 39 integral with the ring and by the key 35, this smooth neck part 40 being engaged with the dragging member 31. to rotate with the latter, while it is free to be moved axially by the ring 34 and the key 35.
A chain sprocket 41 is mounted, in the application of the mechanism to a bicycle wheel, on the drive member 31, this mounting being effected by claws in the example described, so that the force can be transmitted to the drive member 31 by means of a chain of the usual chain wheel not shown.
In the normal position, the combined effect of the springs is therefore to engage the sliding part 51 with the pinion 25 to lock it on the shaft, and the sliding part 40 with the driving claws 18 to couple the shaft. 'drive member 31 to the planet carrier 17. Coupling to. claws 40 can be moved to the right by exerting a traction on the chain 37 so that it can engage with the teeth 13, this displacement being possible since the spring 56 is stronger than the spring 38, while a lost movement takes place between the rod 54 and the key 67. A new pull on the chain 37 will first produce the engagement of the part 40 with the teeth 14.
At this point, the cap 60 of the ring 34 will come. in. contact with the sleeve 59 which rests against the cone 32 and prevents further movement to the right of the part 40. At this point, the stop 54e of the rod 54 also rests against the key 61, so that 'a new 1-raet: one on channel 37 will produce. the wedge of the spring 56 and the displacement of the key 61 to the right while driving; with it the sliding part 51.
Exhibit 51 st will therefore move. out of engagement with the claws 50 of the pinion 25 and will engage with the claws 53 of the carrier 22 combined with the central pinion 23, while the claw piece 40 remains in engagement with the teeth 14 of the crown 11, so as to give gear ratios as described below. When chain 37 is released, the wire key first returns to its position shown in fig. 1, ta.n- d'.s that a lost movement takes place between the 1 54 and the ring 34.
The epicyclic gear train is such that. if a rotational force is applied to the drive claws 18 of the planet carrier 17. the ring gear 11 will be turned in the same direction at an increased speed, this speed being determined by the number of teeth of the ring gear 11 and of the central pinion 23, and also by the fact that this central pinion 23 rotates in the same cens by the action of the toothed ring 19 (which, in this gear, is integral with the ring 11 and rotates at the.
same speed as this thanks to the pawl 12 supporting the part 29, the casing 33 and the part 26) acting on the planet gears 22) by means of the planet gears 21 which are in engagement with the crown 19 and the pinion central 25, the latter being fixed to the axis 24 which is held in a non-rotating manner in the frame of the bicycle. Since the support piece 26 rotates faster than the planet carrier 17. the ratchet teeth 27 exceed the pawls 211 and there is no connection between the crown 19 and the planet carrier 17. This arrangement of selectors give close-ratio overtraining for high speed.
For direct grip. the. claw piece 40 is moved to engage with teeth 13 on the. crown 11. The force is transmitted from the member 31 through the intermediary (this part 40 and the teeth 13 to the crown 11. Since it has been shown that the crown 11 always turns faster than the planet carrier 17, this driving force will be transmitted by the pawls 12, carried by <B> there </B> crown 11, to part 29 and thus to the casing of the hub. In the meantime, the gears run empty. and the other part 26 will protrude from the pawls 20 cooperating with it.
If, however, the rotational force is applied to the ring gear 11 by the teeth 14, and the pawls 12 being released from the rocker teeth 30, as will be described later, the planet carrier 17 will be driven into the gearbox. same direction at a reduced speed, this speed being determined by the number of teeth of the crown 11 and of the central pinion 23 and also by the fact that this central pinion rotates in the same direction by the action of the crown 19 (which, in this gear, is integral with the planet carrier 17 and rotates at the same speed as the latter thanks to the pawls 20 and the ratchet teeth 27)
acting on the planet gear cage 22 by means of its tellite pinions 21 which are engaged with the crown wheel 19 and the central pinion 25, the latter being blocked on the axis 24 as described above. This arrangement of the selectors gives a low speed to close ratio.
If, in this last position of the gears, the central pinion 25 is released from the axis, and if the planet carrier and the central pinion 22 are fixed to the axis by a displacement of the sliding part 51 as described below - above, the planet carrier 17 and the trailing member rotate in the same direction at a reduced speed, this speed being determined by the number of teeth of the crown 11, of the central pinion 23 and of the planet pinions 15 only, the gear train A now being disabled and the central pinion 25 spinning idle on the axis.
This arrangement of the selectors gives a second low speed of a ratio further from the normal or fixed ratio.
It can be seen that the ratio between the speeds of the crown 11 and of the planet carrier 17 is such that in all the cases mentioned the crown 11 rotates in the same direction as the planet carrier 17, but at a greater speed than the latter. , this variation in speed depending on the gear trains in operation.
Furthermore, it can be seen that the ratio is such that, if the two crowns are coupled, that is to say when the pawls 12 are engaged, the differential effect of the two epicycloidal trains is greater than if the crown 19 is coupled to the planet carrier 17 by pawls 20, this fact having as a result that the increase in the gear ratio will be less than the decrease in the gear ratio.
In the example described, the planet gears 15 are double gears, but they can be single gears, if necessary, with the double gears being used to give a particular gear ratio. Alternatively, the pinions 21 can be double pinions if this is necessary to give any other particular ratio.
In order to demonstrate the close ratio and the further down ratio which can be obtained by the mechanism described by using quite ordinary toothed wheels, the following details will be cited: The ring gear 11 and the central pinions 23 have respectively 56 and 20 teeth, while the double planet gears 15 have 14 and 20 teeth respectively.
The toothed crown 19, the planet wheels 21 and the central pinion 25 have 60, 15 and 30 teeth respectively. Using such gears, the high speed gives an increase of <B> 7.2% </B> on direct drive, the first low speed gear gives a decrease of 7.65% and the second low speed gives a decrease of 20%.
Using the usual nomenclature, the graining ratios would therefore be approximately 80, 921/2, 100 and 1071/4. The 71/2 percentage decrease or the 71/4 increase in close or differential ratios is less than half of the 20 @ percentage decrease in normal or direct ratio which, in turn, is less than the increase. percentage tation of the normal or direct ratio which would be 25.
The operation of disengaging the pawls 1? is as follows: By moving from the position engaged with teeth 13, the claw piece 4 (I will first move axially into a position behind the pawls 13 and rotate alois by the effect of the force transmitted by the driving member 31 until it comes in begging with the second set of teeth 14 which are angularly displaced relative to the first set 13. During this small arc of rotation, no force is transmitted from the or gane leading 31 to the gear assembly, and thus the pawls 12 are not loaded.
These pawls which, until now, have transmitted the movement to the casing, are provided with bevelled ends 42 (fi- ,. <B> 6) </B> which can engage with the slurry part 40 while. this small arc of rotation, so that this end of the pawls is lifted to release the other end away from the cooperating ratchet teeth of the part 29. When this release has been effected, the part 40 engages with the second series of teeth 14 and by their intermediary the drive is applied directly to the ring gear.
The relationship between the axes of. rotation of the pawls 12, the drive teeth 14 and the width of the sliding part 40 is such that when this part resumes its driving position against the teeth 14, the pawls 12 are hand held out of engagement with the teeth 30 of room 29.
It will also be noted that by passing from the direct drive to a low speed, as described above, in the case where the drive member 31 is stationary and the casing of the means rotates so as to exceed the two series of pawls 12 and 20, the resistance of the mechanism will force. the smoothing neck piece 40 to resume a position on <B> the </B> non-driving face of the series of teeth 13.
To allow axial movement of the sliding part 40, the bevel 42 is cut in the pawls 12 (fig. 6), so that the part 40 can move axially, thanks to the wedging action of the bevel, by lifting the pawls 12, and then fall back on the non-driving face of the second series of teeth 14. By resuming the dragging again, the sliding part 40 will raise the pawls 12 thanks to the shape of their front rear part to drive teeth 11 as described above.
Pawls 7: 2 <: t 20 cause freewheeling action for all gear ratios.
As shown in fig. 7, the selector mechanism on the right side is of an already known construction, the key 35 being integral with the rod. 36. 3instead of the extension rod 54 of the fi. 1, another rod 62 fixed to the key 61 is used, this rod carrying a spring 63 which bears against a collar 64 screwed into the axis. The rod is supplied with the usual actuator chain. The spring 63 is stronger than the spring 57 and thus it would normally keep the sliding part 51 in engagement with the claws 53 of the planet carrier 22 to lock it on the axis 24.
By pulling the rod 62 outward (to the left), the sliding part 51 releases the organ ?? and engages the claws 50 to block the pinion 25 to. axis.
Note in this construction that it is possible to actuate the selector rod 36 to obtain a higher, normal (direct) or lower speed, while the selector rod 62 determines whether the higher or lower speed is of a close ratio or a distant ratio, depending on whether the pinion? 5 or the planet carrier and pinion ?? 23 is kept motionless.
The invention is of course not limited to the details of the embodiment described above, many of them being able to be modified without departing from the scope of the invention. The main features of the described gear change are as follows: 1.
The central pinion of the gear train B is connected to reciprocating elements of the gear train B by means of the epicyclic gear train A. so that the said central pinion is driven in the direction of the driving members and driven for thereby reduce the increase or decrease in the gearing ratio existing between the driving and driven elements of the epicyclic gear train B.
2. The central pinion of gear train B is connected to that of the elements of train B which reduces the increase in the gear ratio of this train by a greater value than it reduces the decrease in ratio. gear of this gear train.
3. The center pinion of gear train B can be locked separately from the center pinion of gear train A so as to allow train B to be used alone in the usual way to give a reduction in the gear ratio. gear, and not in conjunction with the secondary gear train, thereby obtaining four speeds.
4. The driving member may transmit force to the driven member in a ratio of 1: 1, or give a fixed increase or two decreases in gearing, which increases and decreases can be determined by the number of teeth. gear trains, the first increase and the first decrease having a closer ratio to the direct drive 1: 1 than that obtainable in a usual 6-pin gear of the same size, together with a subsequent decrease obtained by employing one of the gear trains in the usual way.
5. By providing a separate control for the sliding part operating between the two central gears of the epicyclic gear trains, a further increase in the gear ratio can be obtained equal to the increase obtained by using the primary train alone. , as in the case of. the reduction in the gear ratio e @ .pliqué above. This control separated by a spring and a rod gives a total of five speeds with two increases, two decreases and a direct drive.
6. All rotating elements are rotatably mounted within each other and in the gearshift box so as to be concentric with each other and with the axis of the box under all operating conditions and with a minimum relative movements.
7. The gear ratio can be changed at will by means of movable couplings between the driving and driven elements while the gear change is running.
8. All gear trains are rotatably supported on both sides to eliminate forces due to cantilever loads.
9. The relative speeds of the gear trains at. close ratios are kept lower than in conventional epicyclic gears, thus increasing the life of the gears as well as the load that can be transmitted by a given gear size.
A disadvantage of the construction of the first form of the above-described gearing is that the planetary wheels of the A-train, while the fourth and fifth gear ratios, ie the far ratio, are employed, are forced to rotate at speeds relatively high, this disadvantage can be avoided in another embodiment of the object of the invention.
In the second embodiment, means are provided for disengaging the planet carrier of the gear train A from the central pinion of the train B when this pinion is kept stationary.
In this second embodiment of the speed change, the ring gear of the gear train A is coupled to the driven organs and means are provided, a) for alternately coupling the planet carrier or the crown of the train B to the 'driven gear, b) to alternately couple the central wheel of train B to the axle to keep it stationary and to force the central wheel of train B to rotate with the planet carrier of train A around the stationary central wheel of the gear train A, and c) to couple the drive member alternatively to the,
planet carrier or to the crown of the gear train B. In this second embodiment, a selector mechanism is arranged so that for a four-speed gear, the central pinion of the train B is forced to rotate with the planet carrier of train A around the stationary central pinion of train A, and while the planet carrier of train B is released from the driven unit (the crown of train B being coupled to the driven unit), the driving member can be coupled alternately to the crown of train B for normal or direct gear, or to the planet carrier of gear B for high speed at close ratio,
or while the driving member is connected to the crown of train B, the latter is released from the driven member (the planet carrier of train B then being coupled to the driven member) to obtain a low gear ratio brought closer, or while the driving member is still coupled to the crown of train b 'and the planet carrier of train B is still coupled to the driven member, the central pin of train B is kept immobile, while the train A can run empty to obtain a fourth or lower gear speed further away; or for a high fifth speed of a more distant gear, the selector mechanism is arranged as for the fourth gear ratio but with the driving member connected to the planet carrier of train B and the crown of train B connected to the 'organ driven.
In this second embodiment, the central pinion. integral with the gear train A is kept immobile at all times and the means for coupling and disengaging the planet carrier of train A with the central pinion of train B also comprise means for keeping the central pinion of train D stationary. 'gear B.
As shown in fig. 8, this gear change has many similar construction elements to that of the fi. 1 and these like elements are designated with the same reference numerals.
The main differences are as follows 1. The central pinion 5 is fixed to de meure by grooves 24a and a nut 24b on the axis 24 and this pinion does not have 5U claws like that of the first example.
?. The planet carrier or the cage 22 is separate from the central pinion 23 and the disc-shaped rear part of this cage carries an internal toothed ring 22c. The pinion 23 is provided with long claws 53a equivalent to the claws 53 of the first example, while these claws 53a extend near the internal ring gear 22c of the cage 22. The pinion 23 carries a flange 23a which constitutes a stopper for a spring <B> 531)
</B> carried by claws 53a and resting against the rear surface of claws 67 described later.
3. Instead of the sliding part 51, there is a sliding key 65 mounted in axis 24 and carrying a rotary collar 66 journalled on axis 24 and having on its outer periphery the claws 67 which are permanently engaged with the pins. long claws 53a. and can be engaged with or disengaged from the inner ring gear 22e of the. cage ??. Between the collar 66 and the.
key 65 there is a ring 65a, the face of which is cut out to engage with the ends of the key, the other face of this ring constituting a thrust bearing for the collar 66. This rotary collar 66 has internal teeth 68 can come into engagement with (the teeth 69 integral with the axis? 4 immediately behind the pinion? 3. The sliding key 65 can be actuated by the rod 36 in the same way as was the case for the sliding part 51 of Fig. 1.
The sliding bodies are normally held so that the cage 22 is connected to the pinion 23 to rotate together with it by means of a spring 53b.
It can be seen that for direct and close ratio gear changes, the sliding key 65 remains in a position in which the cage 22 is connected to the pinion 23, the selector mechanism operating exactly as described in the first example. For the distant lower fourth gear, the rod 36 moves the smoothing neck key 65 so that the claws 67 of the collar 66 disengage from the inner ring gear 22c, while the inner teeth 68 on the collar engage with the teeth 69 on the axis, so that the cage 22 is thus released,
while the pinion 23 is kept stationary since the long claws 53a still engage with the outer claws 67 on the collar 66.
To obtain a fifth gear ratio, a separate control mechanism will preferably be employed to move the sliding key 65 and its collar 66 in the same manner as described for moving the sliding part 51 (Fig. 7), so that, while the collar 66 was in a position to hold the pinion 23 immobile, the other selector 40 could be moved to the position shown in FIG. 3 which was necessary before for the top speed at close ratio.
The construction of the speed change shown in fig. 8 has several secondary features such as the provision of pawls (not shown) of the freewheel mechanism in a groove 20a and the extension of the cage 22 of the gear train A towards the edge of the groove 20a by a flange annular 22d to save space in the axial direction. Further, instead of the double planet gears, single planet gears 15 are employed, giving space for the spring 53b which returns the sliding collar 66, but this modification does not change the fact that the gear ratio decrease is greater than the increase gear ratio.
Thus, in a practical execution, the following ratios were approximately obtained 1st speed - reduction of 25 2nd - reduction of 10% 3rd - direct drive 4m ('- increase of 9.1 / 10 5th - increase of 3.3 "/ 3% The invention is not limited to the construction details shown, some of which can be modified without departing from its spirit.