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REVENDICATIONS
1. Dispositif de transmission de couple d'un organe rotatif menant à un organe rotatif mené à l'aide d'un élément de transmission déformable sans fin comprenant un mécanisme de changement de rapport de transmission, caractérisé par le fait que les moyeux des organes rotatifs menant et mené ainsi que l'élément de transmission sans fin sont disposés dans un plan de travail, par le fait qu'au moins un des organes rotatifs comprend plusieurs couronnes coaxiales présentant chacune au moins une solution de continuité, déplaçable individuellement latéralement du plan de travail jusque dans une position de repos et vice-versa,
et par le fait qu'une couronne située dans le plan de travail est solidaire en rotation du moyeu de l'organe rotatif correspondant etest soit solidaire de la couronne adjacente de plus grand diamètre soit en prise avec l'élément de transmission.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque couronne est dentée sur sa périphérie externe et que cette denture coopère avec un profil correspondant de l'élément de transmission, chaîne ou courroie.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que chaque couronne ne présente qu'une seule solution de continuité et qu'elle est élastiquement déformable hors de son plan.
4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque couronne est divisée en au moins deux secteurs déplaçables latéralement parallèlement à eux-mêmes.
5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte une came de commande, déplaçable radialement par rapport à l'organe rotatif et coopérant avec des crochets de commande fixés aux couronnes pour provoquer le déplacement latéral de celles-ci.
6. Dispositif selon les revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que chaque secteur de chaque couronne présente au moins un crochet de commande.
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les couronnes situées en position de travail sont crabotées entre-elles et sur le moyeu de l'organe rotatif pour assurer une transmission du couple de ce moyeu à la couronne de plus grand diamètre située en position de travail.
8. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que chaque couronne comporte une denture interne correspondant à la denture externe de la couronne adjacente de plus faible diamètre.
9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque couronne est formée par des groupes de goupilles disposées suivant un diamètre et déplaçables latéralement
d'une position de travail dans une position de repos et viceversa.
10. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que chaque secteur de commande est déplaçable latéralement
angulairement de sa position de travail jusque dans sa position
de repos et vice-versa.
La présente invention a pour objet un dispositif de transmis
sion de couple d'un organe rotatif menant à un organe rotatif
mené à l'aide d'un élément déformable sans fin, comprenant
un mécanisme de changement du rapport de transmission.
Il existe deux types de mécanisme de ce genre qui sont d'une part les dérailleurs utilisés principalement sur les bicyclettes et d'autre part les variateurs de vitesse continus à courroies trapézoïdales.
Ces deux types de mécanisme présentent des inconvénients.
Les dérailleurs nécessitent pour le passage d'un rapport à un
autre le déraillement de la chaîne latéralement d'un pignon sur
l'autre. Pendant cette opération le couple transmis ne peut pas
être élevé sous peine de voir la chaîne déraper ou casser et éventuellement quitter totalement les pignons. En outre la chaîne ne travaille pas dans un plan mais elle relie deux pignons placés dans des plans parallèles. Le décalage ne peut dépasser une certaine valeur qui correspond environ à quatre ou cinq rapports différents ce qui est faible. Pour augmenter le nombre de rapports possible il faut prévoir un dispositif déraileur tant sur le pignon mené que sur le plateau menant ce qui conduit à prévoir deux commandes.
Le variateur de vitesse à courroie travaillant par friction des flancs de la courroie trapétzoïdale sur les poulies à un couple maximum limité. La courroie doit être épaisse pour augmenter l'adhérence de ses flancs sur les poulies ce qui entraîne un travail relativement important pour sa flexion d'où un échauffement indésirable de cette courroie. La pression de contact entre la courroie et les poulies doit être élevé ce qui diminue le rendement du dispositif.
Le dispositif de transmission de couple selon la présente invention tend à obvier à ces inconvénients et se distingue par le fait que les moyeux des organes rotatifs menant et mené ainsi que l'élément de transmission sans fin sont disposés dans un plan de travail, par le fait qu'au moins un des organes rotatifs comprend plusieurs couronnes coaxiales présentant chacune au moins une solution de continuité, déplaçables individuellement latéralement du plan de travail jusque dans une position de repos et vice-versa et par le fait qu'une couronne située dans le plan de travail est solidaire en rotation du moyeu de l'organe rotatif correspondant et est soit solidaire de la couronne adjacente de plus grand diamètre soit en prise avec l'élément de transmission.
Le dessin annexé illustre schématiquement et à titre d'exemple plusieurs formes d'exécution du dispositif de transmission de couple selon la présente invention.
- La figure 1 est un schéma d'un organe rotatif comportant plusieurs couronnes présentant chacun une solution de continuité illustrant le passage d'un rapport de transmission au rapport immédiatement supérieur.
- La figure 2 est semblable à la figure 1, mais elle illustre le passage d'un rapport de transmission au rapport immédiatement inférieur.
- La figure 3 est un schéma d'un organe rotatif comportant plusieurs couronnes présentant chacun plusieurs solutions de continuité.
- Les figures 4a, 4b et 4c illustrent les positions successives d'une chaîne passant d'une couronne de diamètre supérieur à une couronne de diamètre inférieur.
- Les figures 5a, 5b et 5c illustrent le passage d'une chaîne d'une couronne de diamètre inférieur à une couronne de diamètre supérieur.
- La figure 6 est une vue de côté d'une première forme d'exécution du dispositif de transmission de couple.
- La figure 7 est une coupe suivant la ligne VII-VII de la figure 6.
- La figure 8 est une vue de côté d'une seconde forme d'exécution du dispositif de transmission de couple.
- La figure 9 est une coupe transversale partielle de la figure 8.
- La figure 10 illustre une variante de la forme d'exécution illustrée aux figures 8 et 9.
- La figure 11 est une coupe suivant la ligne XI-XI de la figure 10.
- La figure 12 est une coupe suivant la ligne XII-XII de la figure 10.
- La figure 13 est une coupe suivant la ligne XIII-XIII de la figure 10.
- La figure 14 est une coupe suivant la ligne XIV-XIV de la figure 10.
- La figure 15 est un détail agrandi en coupe d'une goupille
de guidage et de crabotage utilisée dans la forme d'exécution illustrée à la figure 7.
- La figure 16 est une vue partielle de côté d'une troisième forme d'exécution.
- La figure 17 est une coupe suivant la ligne XVII-XVII de la figure 16.
- La figure 18 est une coupe suivant la ligne XVIII-XVIII de la figure 16.
- La figure 19 est une variante de la forme d'exécution illustrée aux figures 8 et 9 en coupe partielle.
- La figure 20 est un schéma d'un organe rotatif pour un dispositif de transmission à courroie.
- La figure 21 illustre une éxecution du dispositif de transmission à courroie.
- La figure 22 est une coupe suivant la ligne XXII-XXII de la figure 21.
- La figure 23 est une vue de dessus de la figure 22.
- La figure 24 est un schéma illustrant un dispositif de transmission de couple à courroie utilisant deux organes rotatifs comportant chacun plusieurs couronnes.
- La figure 25 est une vue schématique éclaté d'un organe rotatif utilisé dans l'exécution illustrée à la figure 24.
- La figure 26 est une coupe transversale d'un organe rotatif utilisé dans l'exécution illustrée à la figure 24.
- La figure 27 est une vue partielle de côté d'une variante d'un organe rotatif.
- La figure 28 est une coupe suivant la ligne XXVIII-
XXVIII de la figure 27.
- La figure 29 illustre en plan les goupilles de traction utilisées dans la variante illustrée à la figure 28.
- Les figures 30 à 32 illustrent schématiquement trois variantes en détails de couronnes dentées coopérant avec des chaînes à rouleaux.
A la figure 1, l'organe rotatif à plusieurs couronnes comporte un moyeu 1 disposé dans le plan de travail de l'élément de transmission 2 composé d'une chaîne à rouleaux ou d'une courroie crantée. Sur ce moyeu 1 sont montées des couronnes dentées 3a, 3b, 3c déplaçables latéralement entre le plan de travail et un plan de repos. Toutes les couronnes sont rendues solidaires en rotation du moyeu 1 toutefois seules celles situées dans le plan de travail participent à la transmission du couple.
Chaque couronne 3 comporte une fente 4 constituant la solution de continuité et est suffisamment flexible pour pouvoir être progressivement déplaçée latéralement du plan de travail au plan de repos et vice-versa.
Dans l'exemple illustré à la figure 1,1'élément de transmission 2 est directement en pris avec la couronne dentée 3a et, dans la zone où l'élément de transmission n'entoure pas la couronne 3a, la couronne 3b est amenée dans le plan de travail, en commençant par son extrémité avant, par rapport au sens de rotation du moyeu. Ainsi lors d'une rotaton complète du moyeu, la couronne 3b aura été placée entièrement dans le plan de travail où elle sera solidaire en rotation du moyeu 1 et de la couronne 3a et en prise avec l'élément de transmission 2.
On aura ainsi passé d'un rapport inférieur à un rapport supérieur de transmission.
La figure 2 illustre le cas inverse où la couronne 3b est progressivement déplacée du plan de travail jusque dans le plan de repos et où l'élément de transmission passe de la couronne dentée 3b à la couronne 3a tout enrestant strictement dans son plan de travail.
Lorsque les couronnes 3 sont dans leur plan de repos elles sont entraînées en rotation par le moyeu 1 mais ne participent pas à la transmission du couple.
La figure 3 est un schéma de principe illustrant une second forme d'exécution d'un organe rotatif du dispositif de transmission proposé dans laquelle chaque couronne 3 est rigide et comporte plusieurs fentes 4, les secteurs de couronnes sont alors individuellement déplacés, parallèlement à eux-mêmes du plan de travail jusque dans le plan de repos. Ce déplacement latéral du secteur de couronne s'effectue dans la zone où l'élément de transmission 2 n'est pas en pris avec l'organe rotatif.
En effet l'arc de chaque secteur est inférieur à la zone de l'organe rotatif non entourée par la chaîne ce qui permet un déplacement latéral de ces secteurs sans gêner la chaîne en prise.
Les figures 4a, 4b et 4c illustrent dans le cas de la figure 2, soit du passage d'un rapport supérieur à un rapport inférieur, les positions relatives successives de l'élément de transmission 2, ici une chaîne, de la couronne concernée 3a et du moyeu 1.
Dans la zone où la chaine 2 n'entraîne pas l'organe rotatif 1, 3 l'extrémité arrière, puis, successivement au cours d'une rotation, toutes les parties de la couronne 3a sont décalées latéralement hors du plan de travail et lors de la rotation de l'organe rotatif la chaîne 2 tombe automatiquement sur le moyeu 1 qui est situé dans le plan de travail.
Pour assurer un engrènement parfait les premières dents 5 du moyeu 1 avec lesquelles la chaîne engrène peuvent présenter un profil modifé. Il faut noter que pour faciliter le dessin et la compréhension seules les pièces situées dans le plan de travail sont représentées sur les figures 4a, 4b et 4c.
Les figures 5a, 5b et 5c illustrent le cas inverse, le passage d'un rapport inférieur à un rapport supérieur en fonction de la rotation de l'organe rotatif ce qui correspondant au cas illustré à la figure 1. Ici également seules les parties disposées dans le plan de travail sont illustrées. On remarque également que les premières dents 5a de la couronne 3a avec lesquelles engrène la chaîne 2 ont un profil corrigé.
Grâce à ce principe lors de changement de rapport de transmission la chaîne 2 travaille constamment dans son plan de travail et ne subit aucun déplacement latéral. Il faut noter aussi qu'elle est toujours en prise, même pendant le tour de l'organe rotatif où s'effectue le changement de rapport, avec une denture de cet organe rotatif, solidaire de son moyeu, sur un angle d'au moins 90O ce qui fait que la transmission du couple est assurée à tout instant.
On remarque que pour toutes les réalisations possibles le nombre de rapports de transmission est égal au nombre de couronnes déplaçables latéralement plus un par organe mobile, représenté par le moyeu de cet organe mobile qui présente également une denture.
Les figures 6 et 7 illustrent une première forme d'exécution du dispositif de transmission fonctionnant suivant le principe illustré aux figures 1, 2, 4 et 5 appliqué à un changement de vitesses pour bicyclettes.
Dans cette forme d'exécution une chaîne 6 relie en permanence un pignon (non illustré) solidaire de la roue arrière de la bicyclette à un pédalier formé d'un organe rotatif conçu selon le principe de cette invention. Un tendeur (non illustré) peut être prévu soit à proximité du pédalier soit à proximité du pignon arrière.
Le pédailier comporte un moyeu 7 présentant la forme d'une couronne dentée pleine dont la denture est située dans le plan de la chaîne 6 et du pignon arrière, c'est-à-dire dans un plan de travail. Cette couronne ou moyeu 7 est reliée par un croisillon 8 à un axe 9 pivoté sur le cadre 10 de la bicyclette et muni d'une pédale à chacune des ses extrémités.
Ce pédalier comporte en outre quatre couronnes concentriques 11, 12, 13 et 14 présentant chacune une solution de continuité 15 permettant l'enclenchement de cinq rapports de vitesse. Ces couronnes 1 1 à 14 présentent vues en coupe une partie centrale décalée latéralement de la valeur de l'épaisseur de la couronne, par rapport à sa partie périphérique portant une denture destinée à coopérer avec la chaîne 6. De cette façon lorsque toutes les couronnes sont placées en position active de travail leurs dentures respectives sont disposées dans le plan de travail de la chaîne.
Chacune de ces couronnes 11 à 14 est montée sur un plateau 16, solidaire du moyeu 7, 8 par l'intermédiaire de goupilles de guidage 17 coulissant dans le plateau 16. Ces goupilles de guidage 17 sont solidaires des couronnes dans leurs parties centrales et dépassent au delà de ces parties centrales pour que leur extrémité, constituant un tenon de crabotage 18 situé dans le plan de la partie périphérique de la couronne portant la denture.
Une douille élastique 19 entoure chaque goupille (figure 15) et coopère avec un perçage du plateau 16 pour constituer un verrouillage de la position de la couronne 11 à 14 dans sa position de travail respectivement de repos.
Dans l'exemple illustré les couronnes 11, 12 et 13 sont en position de travail, c'est-à-dire donc que les dentures sont disposées dans le plan de travail de la chaîne 6. Dans cette position les tenons de crabotage 18 des goupilles 17 de la couronne 1 1 sont en prise avec la denture du moyeu 7, les tenons de crabotage 18 de la couronne 12 sont en prise avec la denture de la couronne 11, les tenons de crabotage 18 de la couronne 13 sont en prise avec la denture de la couronne 12.
Ainsi ces trois couronnes 11, 12 et 13 qui sont en position active de travail sont solidaires angulairement entre-elle et avec le moyeu 7 entraîné par les pédales.
La denture de la couronne 13 est en prise avec la chaîne 6.
La couronne 14 est en position de repos, hors du plan de travail de la chaîne, elle ne participe pas à la transmission du couple mais est entraîné en rotation par le plateau 16.
Certaines au moins des goupilles 17 correspondant à une couronne 1 1 à 14 donnée comportent un crochet de commande 20 destiné à coopérer avec une came 21 déplaçable radialement par rapport au pédalier dans la zone où celui-ci n'est pas entouré par la chaîne 6. Suivant sa position radiale cette came 21 coopère avec les crochets de commande 20 des goupilles 17 d'une couronne donnée 1 1 à 14 pour faire passer cette couronne du plan de repos au plan de travail ou viceversa. La position radiale de cette came 21 par rapport au pédalier peut être fixée à l'aide d'un mécanisme de commande (non illustré).
L'arc séparant deux goupilles successives d'une couronne est inférieur à l'étendu angulaire de la came de commande sauf au voisinage immédiat de la solution de continuité de la couronne.
Ainsi on assure que le changement de rapport de vitesse ne peut s'effectuer qu'au moment opportun, c'est-à-dire lorsque la solution de continuité est située dans la zone de l'organe rotatif non entourée par l'élément de transmission où est également située la came de commande.
Les figures 8 et 9 illustrent une seconde forme d'exécution du dispositif de transmission de couple toujours appliquée à la propulsion d'une bicyclette, fonctionnant suivant le schéma de la figure 3.
Comme dans l'exemple décrit précédemment le pédalier comporte un moyeu 7 denté à sa périphérie et relié par un croisillon 8 à un axe 9 pivoté sur le cadre 10 de la bicyclette et dont les extrémités sont munies de pédales 22.
Dans cette seconde forme d'exécution les couronnes 23, 24, 25 et 26 du pédalier sont chacune divisée en quatre secteurs et comportent donc chacune quatre solutions de continuité 27.
Le plateau 16, solidaire du moyeu 7, 8 du pédalier, portant les secteurs des couronnes 23 à 26 présente une épaisseur suffisante pour permettre un guidage des secteurs de ces couronnes parallèlement à eux-mêmes lors de leurs translations latérales. Chaque secteur comporte trois goupilles de guidage 17 analogue à celles décrites en référence aux figures 6 et 7, dont une au moins présente un crochet de commande 20.
Dans l'exemple illustré toutes les couronnes 23 à 26 sont en position de travail, dans le plan de la chaîne 6, et sont crabotées les unes aux autres par les extrémités des goupilles 17 comme dans le cas précédent.
Un bras 28 fixé sur le cadre 10 à l'aide d'un collier 29 porte un tendeur 30, 31 de la chaîne 6 ainsi que la came 21 dépla çable radialement. Cette came 21 est portée par un chariot 32 soumis à une action de rappel élastique 33 et commandé par un cable 34 dont l'extrémité non illustrée est fixée à un organe de manoeuvre. En actionnant cet organe de manoeuvre on positionne la came 21 radialement par rapport au pédalier et provoque ainsi par l'action de la came sur les crochets de commande 20 le positionnement du secteur d'une couronne déterminée en position active ou de repos. Ce déplacement du secteur de couronne a lieu dans la partie du pédalier qui n'est pas entourée par la chaîne 6.
Dans cette exécution la position des goupilles coopérant avec la came de commande définit quatre zones de passage pour cette came, un par secteur de chaque couronne. Ceci assure à nouveau que la came ne puisse être déplaçée que lorsqu'un secteur est situé dans la zone de l'organe rotatif non entouré par l'élément de transmission.
La forme d'exécution illustrée aux figures 10 à 15 est une variante de la première forme d'exécution illustrée aux figures 6et7.
Cette variante comporte un moyeu 35 relié à l'axe 36 portant les pédales et pivoté sur le cadre 10 de la bicyclette. Le pédalier et pivoté sur le cadre 10 de la bicyclette. Le pédalier comporte en outre six couronnes 37, 38, 39, 40,41, 42 identiques aux couronnes 11 à 14 des figures 6 et 7, fendues en un endroit 15 et montées sur un plateau 16 par des goupilles 17 identiques à celles décrites aux figures 6 et 7.
Un support 43 monté et fixé sur le cadre 10 porte la came 21 coulissant radialement par rapport au pédalier et permettant suivant sa position de faire passer une couronne 37 à 42 de sa position de travail à sa position de repos. Cette came 21 est actionnée dans ses déplacements par une tringle 44 dont l'extrémité supérieure est fixée à un organe de manoeuvre 45.
Cet organe de manoeuvre 45 se déplace dans une fente 46 d'un support 47 fixé au cadre 10, la fente ayant une forme en zigzag présentant sept angles et dont chaque angle détermine une position de la came 21 correspondant à un rapport de transmission déterminé. Cet organe de manoeuvre 45 est soumis à l'action d'un verrou élastique 45a permettant de l'assurer dans la position correspondant à un rapport donné.
La figure 12 illustre schématiquement la came 21 actionnant les crochets de commande 20 de la couronne 39 déplaçant celle-ci de sa position de travail dans sa position de repos pour que la chaîne 6 tombe sur la couronne 38 et que soit ainsi sélectionné un rapport de transmission inférieur.
La came 21 présente deux parties l'une provoquant la mise en service d'une couronne choisie par la position radiale de la came et l'autre provoquant la mise hors service de cette couronne suivant la position que cette couronne occupe au moment où la came est positionnée pour le changement du rapport envisagé.
Les figures 16 à 18 illustrent une variante de la forme d'exécution illustrée aux figures 8 et 9 où les secteurs des couronnes 48 à 53 passent de leur position active à leur position de repos par pivotement, les secteurs de couronne sont articulés par des bras sur des axes 54 solidaire du moyeu 55 du pédalier. Une came 56 déplaçable parallèlement à l'axe 57 du pédalier coopère avec des parties du bras portant les secteurs de couronne pour faire basculer ceux-ci en position active ou de repos lors de la rotation du pédalier pour changer le rapport de transmission.
La figure 19 illustre enfin une variante dans laquelle chaque pédalier comporte un moyeu 58 entraînant en rotation une couronne 59, divisée en secteur, comportant plusieurs dentures parallèles 60, 61 et 62. La position latérale de la couronne 59 par rapport au moyeu 58 détermine le rapport de transmission choisi. Chaque secteur de cette couronne comporte au moins un crochet de commande 63 coopérant avec une came (non illustrée) permettant le positionnement du secteur de couronne dans la position correspondant au rapport choisi. Le déplacement du secteur s'effectue toujours dans la partie du pédalier qui n'est pas entourée par la chaîne 6.
Dans toutes les réalisations décrites on remarque que les couronnes déplaçables situées en position de travail ou en position de repos sont toujours en butées les unes contre les autres. On peut ainsi en une seule fois, en déplaçant la came de commande de plusieurs pas unitaires, déplacer plusieurs couronnes simultanément en position de travail où en position de repos. Ce changement de vitesse permet donc de sauter un ou plusieurs rapports de transmission. A noter que la came de commande ne doit pouvoir prendre que certaines positions déterminées correspondants aux différents rapports envisagés.
Le dispositif de transmission de couple avec changement de vitesse peut également être adapté à la transmission de couples importants en utilisant par exemple une courroie de transmission crantée telle qu'utilisée actuellement pour l'entraînement de machines, de machines agricoles, etc. Dans ce cas on utilise au moins un organe rotatif du type de celui illustré à la figure 20 en vue éclatée. Cet organe rotatif comporte un moyeu 64 destiné à être fixé sur, ou rendu solidaire en rotation d'un arbre moteur non illustré. Ce moyeu comporte un crantage ou une denture sur sa périphérie externe qui correspond au profil de la courroie crantée 71 utilisée pour la transmission de couple.
A l'instar des formes d'exécution précédentes cet organe rotatif comporte des couronnes 65, 66 et 67 (figure 20 mais dont le nombre peut être supérieur) présentant toutes à leur périphérie externe un crantage ou denture correspondant au profil de la courroie crantée 71 et d'une largeur égale ou supérieure à celle de cette courroie 71. La périphérie interne de chacune de ces couronnes 65 à 67 présente une denture ou crantage correspondant et coopérant avec la denture ou le crantage du moyeu 64 respectivement de la couronne adjacente de plus petit diamètre. Toutes ces couronnes sont donc angulairement solidaires les unes des autres et peuvent coulisser latéralement les unes par rapport aux autres d'une position de travail pour laquelle elles sont situées dans le plan de travail de la courroie 71 jusque dans une position de repos, hors du plan ou zone de travail occupée par la courroie.
Chacune de ces couronnes 65 à 67 présente plusieurs solutions de continuité 72, ici quatre de sorte que les secteurs de chaque couronne peuvent être décalés latéralement les uns indépendamment des autres de leur positon de travail à leur position de repos et vice-versa.
Un déplacement radial de ces secteurs les uns par rapport aux autres est impossible du fait de leur engrènement qui constitue un assemblage du type en queue d'aronde. La force centrifuge ne peut donc séparer les couronnes les unes des autres.
Il est évident que le couple pouvant être transmis par un tel dispositif peut être très élevé, la robustesse de la courroie et des couronnes pouvant être très grandes grâce à leurs dimensions.
La figures 21 à 23 illustrent une réalisation du dispositif de transmission de couple basé sur le principe illustré à la figure 20. La figure 21 illustre un organe rotatif à sept rapports différents. Cet organe rotatif comporte un moyeu 64 solidaire d'un arbre moteur 72 et six couronnes 65 à 70 présentant chacune quatre secteurs ou quadrants. Dans l'exemple illustré la courroie crantée 71 passant sur un pignon (non illustré) et sur les galets 73, 74 d'un tendeur 75 porté par un bras 76 s'étendant radialement par rapport à l'organe rotatif maix fixe, est en prise avec la couronne 68 qui est en position de travail ainsi que les couronnes de diamètres inférieurs 67, 66, 65 et qui est donc angulairement solidaire du moyeu 64 et de l'arbre moteur 72. Les couronnes 69, 70 sont en position de repos, hors de la zone occupée par la courroie 71.
Chaque secteur ou quadrant de chaque couronne 65 à 70 présente au moins un téton de commande 77, 78 servant au positionnement du quadrant correspondant à l'aide d'un étrier 79 présentant deux cames d'actionnement 80, 81. Les tétons de commande 77 sont situés sur l'un des bords de chaque couronne et émergent de leur plus grand diamètre, ils coopèrent avec la came 80 pour placer, lors de la rotation de l'organe rotatif et lorsque la came 80 est placée sur leur trajet, la couronne correspondante en position de repos.
Les tétons 78, émergent de la périphérie interne de chaque couronne permettant à l'aide de la came 81 de placer une couronne en position de travail lorsque cette came 81 est située sur le chemin de ces tétons. Lorsque les couronnes sont superposées les tétons d'une couronne sont logées dans une encoche de la couronne adjacente prévue à cet effet.
L'étrier 79 portant les deux cames 80, 81 de commande coulisse le long du bras 76, radialement par rapport aux couronnes 65 à 70 et est soumis à un mécanisme de commande positionnant cet étrier par rapports l'organe rotatif pour déplacer successivement les couronnes désirées afin de passer d'un rapport de transmission à un autre.
La figure 24 illustre de façon schématique un dispositif de transmission de couple avec changement de vitesse présentant deux organes rotatifs comportant des couronnes déplaçables.
Ce dispositif permet d'obtenir un grand nombre de rapports de transmission différents avec des modifications de longueur de tracé relativement faible de la courroie de transmission ce qui permet d'utiliser un tendeur à faible course.
Ce dispositif comporte un organe rotatif menant 82 et un organe rotatif mené 83 indentiques, sauf éventuellement leur diamètre, une courroie de transmission 84, un tendeur 85 et un mécanisme de changement du rapport de transmission.
Ce mécanisme de changement de rapport de transmission comporte un levier de commande 86 déplaçable dans une grille 87 de positionnement. Ce levier 86 est solidaire d'une triangle de commande 88 munie d'un doigt 89 coopérant alternativement, suivant l'orientation a ou a' du levier de commande 86 dans la grille 87 avec l'une ou l'autre des crémaillères 90, 91.
Chacune de ces crémaillères 90, 91 commande le positionnement de la came de commande 92, 93 d'un des organes rotatifs 82, 83. Grâce à ce mécanisme de changement de rapport on réalise automatiquement, lorsque l'on change deux fois de rapport dans le même sens que ceci soit obtenu par une diminution du diamètre actif d'un organe rotatif suivit d'une augmentation du diamètre actif de l'autre organe rotatif. Ceci permet de limiter les amplitudes de déviation du tendeur 85.
Chaque organe rotatif de cette forme d'exécution est double, c'est-à-dire qu'un moyeu 94 est muni de couronnes dentées formées de deux parties 95, 95'; 96, 96'; 97, 97'; 98, 98'; se rapprochant jusqu'à se toucher lorsqu'elles sont en position de travail et s'éloignant latéralement chacune d'un côté pour occuper des positions de repos entourant la courroie de transmission C.
Chaque demi-couronne 95 à 98 et 95' à 98' est divisée en quadrants comme précédemment, et chacun de ces quadrants porte un crochet de commande 99, 99' coopérant respectivement avec des cames de commande 100, 100'. Les secteurs de couronne restent en prise les uns avec les autres même lorsqu'ils sont les uns en position de repos écartée et les autres en position centrée de travail. Des plaques 101, 101' limitent le déplacement latéral des secteurs de couronne et sont fixées sur le moyeu 94.
Les cames 101, 101', situées dans-la zone de l'organe rotatif non entourée par la courroie C sont déplacées simultanément pour actionner les demis secteurs correspondant d'une couronne simultanément.
Cette réalisation est particulièrement avantageuse pour la transmission de couples élevés, notamment pour la transmission de voitures car l'inertie des pièces individuelles en mouvement est réduite ce qui facilite le déplacement latéral des secteurs.
Les figures 27 à 29 illustrent une variante de l'organe rotatif illustré à la figure 21. Dans cette variante le moyeu 102 comporte des plaques parallèles 103, 104 munies d'ouvertures 105 disposées suivant un nombre de diamètre correspondant aux nombres de rapports de transmission. Des goupilles 106 reliées deux à deux par un joug 107 pour assurer leur positionnement angulaire coulissent dans des ouvertures entre une position rétractee de repos et une position engagée de travail.
Ces goupilles 106 sont profilées de manière à former ensemble, lorsque les goupilles situées sur un même diamètre sont en position de travail, un profil coopérant avec celui de la courroie de transmission 108.
Si l'on utilise des goupilles cylindriques, ces goupilles peuvent être individuellement déplaçables de leur position de repos à leur position de travail et vice-versa.
Ceci peut également être réalisé avec des goupilles présentant une forme non cyclindrique, adaptée au profil de l'élément de transmission, si elles sont individuellement fixées angulairement par rapport au moyeu de l'organe rotatif.
La partie intérieure du joug 109 de la goupille 106 forme un crochet de commande coopérant avec une came 110 pour le positionnement des goupilles 106 en position de travail ou de repos. Cette came se déplace radialement par rapport aux plaques 104 du moyeu 102 et se trouve dans la zone de l'organe rotatif qui n'est pas entourée par la courroie 108.
Les principaux avantages du dispositif de transmission de couple avec changement de vitesse sont les suivants:
1. L'élément de transmission, chaîne, courroie, cable ou autre élément déformable sans fin et ne subissant pas ou peu d'élongation, travaille toujours dans un plan ou zone de travail et ne subit aucune déviation latérale.
2. La transmission du couple s'effectue en permanence, même lors du changement du rapport de transmission, car l'élément de transmission est toujours en prise avec le ou les organes rotatifs sur au moins 90 . n n'y a pas de trou de couple .
3. Le nombre de rapport de transmission pouvant être réalisé à l'aide d'un seul organe rotatif à diamètre variable et grand, cinq à dix par exemple. Ces rapports sont tous commandés à l'aide d'un seul organe de commande.
4. Le dispositif est applicable aussi bienpour des couples relativement faibles (bicyclettes) que pour des couples élevés (voitures).
fl est évident que dans des variantes le dispositif décrit peut utiliser des courroies plates ou en forme de V comme élément de transmission. L'élément de transmission peut également être constitué par deux courroies disposées côte à côte.
La figure 30 illustre une variante de la forme d'exécution illustrée à la figure 8 par exemple. Dans cette exécution les couronnes dentées 110, 111, 112 présentent un bord denté oblique ce qui permet de réduire l'encombrement radial de l'organe rotatif. On peut ainsi, pour un diamètre de pédalier normal obtenir dix rapports de transmission. On remarquera que dans cette variante la chaîne à rouleaux 113 permet un verrouillage latéral de la couronne avec laquelle elle est en prise et de la couronne de diamètre immédiatement inférieur.
Il est évident qu'on peut prévoir (figure 31) que la ou les solutions de continuité 115 des couronnes 114 ne soient pas dirigées radialement mais forment un angle par rapport au rayon de l'organe rotatif. Ceci permet aux deux parties de la couronne de s'appuyer l'une sur l'autre lorsqu'elles sont soumises à un effort radial dirigé vers le centre de l'organe rotatif.
Enfin la figure 32 a, b montre schématiquement un variante possible pour le verouillage latéral, en position de repos, respectivement de travail, d'une couronne 116 ayant une seule solution de continuité 117. Les goupilles 118 solidaires de la couronne 116, présentant un téton de crabotage 119 et un crochet de commande 120 coulissent dans un passage 121 pratique dans un plateau 122 solidaire du moyeu de l'organe rotatif.
Ces goupilles 118 présentent deux encoches 123 destinées à coopérer avec la tranche dirigée vers l'intérieur du passage 121. L'élasticité propre de la couronne tend a resserrer celle-ci et à appliquer la goupille 118 contre le flanc interne du passage 121. Pour passer d'une position à l'autre la couronne se déforme élastiquement comme illustré à la figure 32 b, la solution de continuité étant élargie.
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CLAIMS
1. Torque transmission device of a rotary member leading to a rotary member driven by means of an endless deformable transmission element comprising a gear change mechanism, characterized in that the hubs of the organs rotating driving and driven as well as the endless transmission element are arranged in a work plan, in that at least one of the rotary members comprises several coaxial rings each having at least one solution of continuity, individually movable laterally from the plane from work to a rest position and vice versa,
and by the fact that a crown located in the work plane is integral in rotation with the hub of the corresponding rotary member and is either integral with the adjacent crown of larger diameter or in engagement with the transmission element.
2. Device according to claim 1, characterized in that each crown is toothed on its outer periphery and that this toothing cooperates with a corresponding profile of the transmission element, chain or belt.
3. Device according to claim 2, characterized in that each ring has only one solution of continuity and that it is elastically deformable out of its plane.
4. Device according to claim 1, characterized in that each ring is divided into at least two sectors movable laterally parallel to themselves.
5. Device according to claim 1, characterized in that it comprises a control cam, movable radially relative to the rotary member and cooperating with control hooks fixed to the rings to cause the lateral movement thereof.
6. Device according to claims 4 and 5, characterized in that each sector of each crown has at least one control hook.
7. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the crowns located in the working position are clutched together and on the hub of the rotary member to ensure transmission of the torque from this hub to the larger diameter crown located in the working position.
8. Device according to claim 4, characterized in that each crown has an internal toothing corresponding to the external toothing of the adjacent crown of smaller diameter.
9. Device according to claim 1, characterized in that each ring is formed by groups of pins arranged along a diameter and movable laterally
from a working position to a rest position and vice versa.
10. Device according to claim 4, characterized in that each control sector can be moved laterally
angularly from its working position to its position
rest and vice versa.
The subject of the present invention is a device for transmitting
torque of a rotary member leading to a rotary member
driven by an endless deformable element, comprising
a mechanism for changing the transmission ratio.
There are two types of mechanism of this kind which are on the one hand the derailleurs used mainly on bicycles and on the other hand the continuous speed variators with V-belts.
These two types of mechanism have drawbacks.
Derails require shifting from a gear to a
other the chain derailment laterally from a sprocket on
the other. During this operation the transmitted torque cannot
be raised under penalty of seeing the chain slip or break and possibly completely leave the sprockets. In addition, the chain does not work in one plane but it connects two sprockets placed in parallel planes. The offset cannot exceed a certain value which corresponds approximately to four or five different ratios which is small. To increase the number of possible reports, it is necessary to provide a derailleur device both on the driven pinion and on the drive plate which leads to providing two commands.
The belt speed variator working by friction of the sides of the V-belt on the pulleys to a limited maximum torque. The belt must be thick to increase the adhesion of its sides to the pulleys, which results in relatively large work for its bending, hence an undesirable heating of this belt. The contact pressure between the belt and the pulleys must be high, which decreases the efficiency of the device.
The torque transmission device according to the present invention tends to obviate these drawbacks and is distinguished by the fact that the hubs of the driving and driven rotary members as well as the endless transmission element are arranged in a work plane, by the fact that at least one of the rotary members comprises several coaxial rings each having at least one continuity solution, which can be moved individually laterally from the work surface to a rest position and vice versa and by the fact that a ring located in the work surface is integral in rotation with the hub of the corresponding rotary member and is either integral with the adjacent crown of larger diameter or in engagement with the transmission element.
The accompanying drawing illustrates schematically and by way of example several embodiments of the torque transmission device according to the present invention.
- Figure 1 is a diagram of a rotary member comprising several rings each having a continuity solution illustrating the transition from a transmission ratio to the immediately higher ratio.
- Figure 2 is similar to Figure 1, but it illustrates the transition from a transmission ratio to the immediately lower ratio.
- Figure 3 is a diagram of a rotary member comprising several rings each having several continuity solutions.
- Figures 4a, 4b and 4c illustrate the successive positions of a chain passing from a crown of greater diameter to a crown of smaller diameter.
- Figures 5a, 5b and 5c illustrate the passage of a chain from a crown of smaller diameter to a crown of larger diameter.
- Figure 6 is a side view of a first embodiment of the torque transmission device.
- Figure 7 is a section along line VII-VII of Figure 6.
- Figure 8 is a side view of a second embodiment of the torque transmission device.
- Figure 9 is a partial cross section of Figure 8.
- Figure 10 illustrates a variant of the embodiment illustrated in Figures 8 and 9.
- Figure 11 is a section along line XI-XI of Figure 10.
- Figure 12 is a section along line XII-XII of Figure 10.
- Figure 13 is a section along line XIII-XIII of Figure 10.
- Figure 14 is a section along the line XIV-XIV of Figure 10.
- Figure 15 is an enlarged detail in section of a pin
guide and dog clutch used in the embodiment illustrated in FIG. 7.
- Figure 16 is a partial side view of a third embodiment.
- Figure 17 is a section along the line XVII-XVII of Figure 16.
- Figure 18 is a section along the line XVIII-XVIII of Figure 16.
- Figure 19 is a variant of the embodiment illustrated in Figures 8 and 9 in partial section.
- Figure 20 is a diagram of a rotary member for a belt transmission device.
- Figure 21 illustrates an execution of the belt transmission device.
- Figure 22 is a section along line XXII-XXII of Figure 21.
- Figure 23 is a top view of Figure 22.
- Figure 24 is a diagram illustrating a belt torque transmission device using two rotary members each comprising several rings.
- Figure 25 is an exploded schematic view of a rotary member used in the embodiment illustrated in Figure 24.
- Figure 26 is a cross section of a rotary member used in the embodiment illustrated in Figure 24.
- Figure 27 is a partial side view of a variant of a rotary member.
- Figure 28 is a section along line XXVIII-
XXVIII of figure 27.
FIG. 29 illustrates in plan view the traction pins used in the variant illustrated in FIG. 28.
- Figures 30 to 32 schematically illustrate three variants in detail of toothed rings cooperating with roller chains.
In FIG. 1, the rotary member with several crowns comprises a hub 1 arranged in the work plane of the transmission element 2 composed of a roller chain or a toothed belt. On this hub 1 are mounted toothed rings 3a, 3b, 3c movable laterally between the work surface and a rest plane. All the crowns are made integral in rotation with the hub 1, however only those located in the work plane participate in the transmission of the torque.
Each ring 3 has a slot 4 constituting the continuity solution and is flexible enough to be able to be gradually moved laterally from the work surface to the rest plane and vice versa.
In the example illustrated in FIG. 1, the transmission element 2 is directly engaged with the toothed crown 3a and, in the area where the transmission element does not surround the crown 3a, the crown 3b is brought into the work surface, starting with its front end, relative to the direction of rotation of the hub. Thus during a complete rotation of the hub, the crown 3b will have been placed entirely in the work surface where it will be integral in rotation with the hub 1 and the crown 3a and in engagement with the transmission element 2.
We will thus have passed from a lower ratio to a higher transmission ratio.
FIG. 2 illustrates the opposite case where the crown 3b is gradually displaced from the work plane as far as the rest plane and where the transmission element passes from the toothed crown 3b to the crown 3a while remaining strictly in its work plane.
When the crowns 3 are in their rest plane they are rotated by the hub 1 but do not participate in the transmission of the torque.
Figure 3 is a block diagram illustrating a second embodiment of a rotary member of the proposed transmission device in which each ring 3 is rigid and has several slots 4, the crown sectors are then individually moved, parallel to them -same from the work plan to the rest plan. This lateral movement of the crown sector takes place in the area where the transmission element 2 is not engaged with the rotary member.
Indeed the arc of each sector is less than the area of the rotary member not surrounded by the chain which allows lateral movement of these sectors without interfering with the chain in engagement.
FIGS. 4a, 4b and 4c illustrate in the case of FIG. 2, that is to say the transition from a higher gear to a lower gear, the successive relative positions of the transmission element 2, here a chain, of the crown concerned 3a and hub 1.
In the zone where the chain 2 does not drive the rotary member 1, 3 the rear end, then, successively during a rotation, all the parts of the crown 3a are offset laterally outside the work plane and during from the rotation of the rotary member the chain 2 automatically falls on the hub 1 which is located in the work plane.
To ensure perfect meshing, the first teeth 5 of the hub 1 with which the meshing chain can have a modified profile. Note that to facilitate the drawing and understanding only the parts located in the work plan are shown in Figures 4a, 4b and 4c.
Figures 5a, 5b and 5c illustrate the reverse case, the transition from a lower gear to a higher gear depending on the rotation of the rotary member which corresponds to the case illustrated in Figure 1. Here also only the parts arranged in the work plan are illustrated. It is also noted that the first teeth 5a of the crown 3a with which the chain 2 meshes have a corrected profile.
Thanks to this principle when changing the transmission ratio, the chain 2 works constantly in its work plan and does not undergo any lateral movement. It should also be noted that it is still engaged, even during the turn of the rotary member where the gear change takes place, with a toothing of this rotary member, integral with its hub, at an angle of at least 90O which means that the torque transmission is ensured at all times.
It is noted that for all possible embodiments the number of transmission ratios is equal to the number of laterally displaceable crowns plus one per movable member, represented by the hub of this movable member which also has toothing.
Figures 6 and 7 illustrate a first embodiment of the transmission device operating according to the principle illustrated in Figures 1, 2, 4 and 5 applied to a gear change for bicycles.
In this embodiment, a chain 6 permanently connects a pinion (not shown) integral with the rear wheel of the bicycle to a crankset formed by a rotary member designed according to the principle of this invention. A tensioner (not shown) can be provided either near the crankset or near the rear sprocket.
The pedal maker has a hub 7 having the shape of a solid toothed crown, the toothing of which is situated in the plane of the chain 6 and of the rear sprocket, that is to say in a work plane. This crown or hub 7 is connected by a cross 8 to an axis 9 pivoted on the frame 10 of the bicycle and provided with a pedal at each of its ends.
This crankset also comprises four concentric rings 11, 12, 13 and 14 each having a continuity solution 15 allowing the engagement of five speed ratios. These crowns 1 1 to 14 have, in section views, a central part offset laterally by the value of the thickness of the crown, relative to its peripheral part carrying a toothing intended to cooperate with the chain 6. In this way when all the crowns are placed in the active working position, their respective teeth are arranged in the work plan of the chain.
Each of these crowns 11 to 14 is mounted on a plate 16, integral with the hub 7, 8 by means of guide pins 17 sliding in the plate 16. These guide pins 17 are integral with the crowns in their central parts and protrude beyond these central parts so that their end, constituting a dog clutch pin 18 located in the plane of the peripheral part of the crown carrying the teeth.
An elastic sleeve 19 surrounds each pin (Figure 15) and cooperates with a hole in the plate 16 to constitute a locking of the position of the crown 11 to 14 in its working position, respectively of rest.
In the example illustrated, the crowns 11, 12 and 13 are in the working position, that is to say that the teeth are arranged in the working plane of the chain 6. In this position, the dog clutch pins 18 of the pins 17 of the crown 1 1 are engaged with the toothing of the hub 7, the clutch pins 18 of the crown 12 are engaged with the teeth of the crown 11, the clutch pins 18 of the crown 13 are engaged with the toothing of the crown 12.
Thus these three crowns 11, 12 and 13 which are in the active working position are angularly secured to each other and to the hub 7 driven by the pedals.
The teeth of the crown 13 are engaged with the chain 6.
The crown 14 is in the rest position, outside the work plan of the chain, it does not participate in the transmission of the torque but is driven in rotation by the plate 16.
At least some of the pins 17 corresponding to a given crown 1 1 to 14 include a control hook 20 intended to cooperate with a cam 21 which can be moved radially relative to the crankset in the zone where the latter is not surrounded by the chain 6 Depending on its radial position, this cam 21 cooperates with the control hooks 20 of the pins 17 of a given crown 1 1 to 14 in order to pass this crown from the rest plane to the work plane or vice versa. The radial position of this cam 21 relative to the bottom bracket can be fixed using a control mechanism (not illustrated).
The arc separating two successive pins of a crown is less than the angular extent of the control cam except in the immediate vicinity of the crown continuity solution.
Thus it is ensured that the change of speed ratio can only be carried out at the appropriate time, that is to say when the continuity solution is located in the zone of the rotary member not surrounded by the element of transmission where the control cam is also located.
FIGS. 8 and 9 illustrate a second embodiment of the torque transmission device always applied to the propulsion of a bicycle, operating according to the diagram in FIG. 3.
As in the example described above, the crankset has a toothed hub 7 at its periphery and connected by a crosspiece 8 to an axis 9 pivoted on the frame 10 of the bicycle and the ends of which are provided with pedals 22.
In this second embodiment, the crowns 23, 24, 25 and 26 of the crankset are each divided into four sectors and therefore each comprise four continuity solutions 27.
The plate 16, integral with the hub 7, 8 of the crankset, carrying the sectors of the crowns 23 to 26 has a sufficient thickness to allow guidance of the sectors of these crowns parallel to themselves during their lateral translations. Each sector has three guide pins 17 similar to those described with reference to FIGS. 6 and 7, at least one of which has a control hook 20.
In the example illustrated, all the crowns 23 to 26 are in the working position, in the plane of the chain 6, and are clutched to each other by the ends of the pins 17 as in the previous case.
An arm 28 fixed to the frame 10 using a collar 29 carries a tensioner 30, 31 of the chain 6 as well as the cam 21 radially displaceable. This cam 21 is carried by a carriage 32 subjected to an elastic return action 33 and controlled by a cable 34, the end of which is not illustrated is fixed to an operating member. By actuating this operating member, the cam 21 is positioned radially relative to the crankset and thus causes the action of the cam on the control hooks 20 to position the sector of a determined crown in the active or rest position. This displacement of the crown sector takes place in the part of the bottom bracket which is not surrounded by the chain 6.
In this embodiment, the position of the pins cooperating with the control cam defines four passage zones for this cam, one per sector of each crown. This again ensures that the cam can only be moved when a sector is located in the area of the rotary member not surrounded by the transmission element.
The embodiment illustrated in FIGS. 10 to 15 is a variant of the first embodiment illustrated in FIGS. 6 and 7.
This variant comprises a hub 35 connected to the axis 36 carrying the pedals and pivoted on the frame 10 of the bicycle. The crankset and pivoted on the frame 10 of the bicycle. The bottom bracket further comprises six crowns 37, 38, 39, 40, 41, 42 identical to the crowns 11 to 14 of FIGS. 6 and 7, split in one place 15 and mounted on a plate 16 by pins 17 identical to those described in Figures 6 and 7.
A support 43 mounted and fixed on the frame 10 carries the cam 21 sliding radially relative to the crankset and allowing, depending on its position, to pass a crown 37 to 42 from its working position to its rest position. This cam 21 is actuated in its displacements by a rod 44 whose upper end is fixed to an operating member 45.
This operating member 45 moves in a slot 46 of a support 47 fixed to the frame 10, the slot having a zigzag shape having seven angles and each angle of which determines a position of the cam 21 corresponding to a determined transmission ratio. This operating member 45 is subjected to the action of an elastic lock 45a making it possible to secure it in the position corresponding to a given ratio.
FIG. 12 schematically illustrates the cam 21 actuating the control hooks 20 of the crown 39 moving the latter from its working position to its rest position so that the chain 6 falls on the crown 38 and that a gear ratio is thus selected lower transmission.
The cam 21 has two parts, one causing the commissioning of a crown chosen by the radial position of the cam and the other causing the deactivation of this crown according to the position which this crown occupies at the time when the cam is positioned for the change of the envisaged report.
Figures 16 to 18 illustrate a variant of the embodiment illustrated in Figures 8 and 9 where the sectors of the crowns 48 to 53 pass from their active position to their rest position by pivoting, the crown sectors are articulated by arms on axes 54 integral with the hub 55 of the crankset. A cam 56 which can be moved parallel to the axis 57 of the crankset cooperates with parts of the arm carrying the crown sectors in order to tilt the latter into the active or rest position during rotation of the crankset to change the transmission ratio.
FIG. 19 finally illustrates a variant in which each bottom bracket has a hub 58 which rotates a crown 59, divided into sectors, comprising several parallel teeth 60, 61 and 62. The lateral position of the crown 59 relative to the hub 58 determines the transmission ratio selected. Each sector of this crown comprises at least one control hook 63 cooperating with a cam (not shown) allowing the positioning of the crown sector in the position corresponding to the chosen ratio. The displacement of the sector is always carried out in the part of the bottom bracket which is not surrounded by the chain 6.
In all of the embodiments described, it is noted that the movable rings situated in the working position or in the rest position are always in abutment against each other. It is thus possible at one time, by moving the control cam by several unit steps, to move several rings simultaneously in the working position or in the rest position. This change of speed therefore makes it possible to skip one or more transmission ratios. Note that the control cam must only be able to take certain determined positions corresponding to the various ratios envisaged.
The torque transmission device with gear change can also be adapted to the transmission of large torques by using for example a toothed transmission belt as currently used for driving machines, agricultural machines, etc. In this case, at least one rotary member of the type illustrated in FIG. 20 is used in exploded view. This rotary member comprises a hub 64 intended to be fixed on, or made integral in rotation with a motor shaft not shown. This hub has a notch or a toothing on its outer periphery which corresponds to the profile of the toothed belt 71 used for the torque transmission.
Like the previous embodiments, this rotary member comprises crowns 65, 66 and 67 (FIG. 20 but the number of which may be greater) all having at their external periphery a notch or toothing corresponding to the profile of the toothed belt 71 and of a width equal to or greater than that of this belt 71. The internal periphery of each of these crowns 65 to 67 has a corresponding toothing or notching and cooperating with the toothing or notching of the hub 64 respectively of the adjacent crown further small diameter. All these crowns are therefore angularly integral with each other and can slide laterally with respect to each other from a working position for which they are located in the working plane of the belt 71 until in a rest position, out of the work surface or area occupied by the belt.
Each of these rings 65 to 67 has several continuity solutions 72, here four so that the sectors of each ring can be offset laterally one from the other from their working position to their rest position and vice versa.
Radial displacement of these sectors relative to each other is impossible because of their meshing which constitutes an assembly of the dovetail type. Centrifugal force cannot therefore separate the crowns from each other.
It is obvious that the torque that can be transmitted by such a device can be very high, the robustness of the belt and crowns can be very large thanks to their dimensions.
Figures 21 to 23 illustrate an embodiment of the torque transmission device based on the principle illustrated in Figure 20. Figure 21 illustrates a rotary member with seven different ratios. This rotary member comprises a hub 64 integral with a drive shaft 72 and six rings 65 to 70 each having four sectors or quadrants. In the example illustrated, the toothed belt 71 passing over a pinion (not shown) and over the rollers 73, 74 of a tensioner 75 carried by an arm 76 extending radially with respect to the fixed maix rotary member, is in taken with the crown 68 which is in the working position as well as the crowns with smaller diameters 67, 66, 65 and which is therefore angularly integral with the hub 64 and the motor shaft 72. The crowns 69, 70 are in the rest position , outside the area occupied by the belt 71.
Each sector or quadrant of each crown 65 to 70 has at least one control stud 77, 78 used for positioning the corresponding quadrant using a stirrup 79 having two actuating cams 80, 81. The control studs 77 are located on one of the edges of each crown and emerge from their largest diameter, they cooperate with the cam 80 to place, during the rotation of the rotary member and when the cam 80 is placed on their path, the crown corresponding in the rest position.
The pins 78 emerge from the internal periphery of each ring allowing, using the cam 81, to place a ring in the working position when this cam 81 is located on the path of these pins. When the crowns are superimposed, the pins of a crown are housed in a notch in the adjacent crown provided for this purpose.
The stirrup 79 carrying the two control cams 80, 81 slides along the arm 76, radially with respect to the crowns 65 to 70 and is subjected to a control mechanism positioning this stirrup relative to the rotary member for successively moving the crowns desired in order to switch from one transmission ratio to another.
Figure 24 schematically illustrates a torque transmission device with speed change having two rotary members having movable rings.
This device makes it possible to obtain a large number of different transmission ratios with modifications of the relatively short tracing length of the transmission belt, which makes it possible to use a tensioner with short stroke.
This device comprises a rotary drive member 82 and a driven rotary member 83 identical, except possibly their diameter, a transmission belt 84, a tensioner 85 and a mechanism for changing the transmission ratio.
This transmission ratio change mechanism comprises a control lever 86 which can be moved in a positioning grid 87. This lever 86 is integral with a control triangle 88 provided with a finger 89 cooperating alternately, according to the orientation a or a 'of the control lever 86 in the grid 87 with one or the other of the racks 90, 91.
Each of these racks 90, 91 controls the positioning of the control cam 92, 93 of one of the rotary members 82, 83. Thanks to this gear shift mechanism, when the gear is changed twice in the gear, the same sense that this is obtained by a decrease in the active diameter of one rotary member followed by an increase in the active diameter of the other rotary member. This makes it possible to limit the amplitudes of deflection of the tensioner 85.
Each rotary member of this embodiment is double, that is to say that a hub 94 is provided with toothed rings formed from two parts 95, 95 '; 96, 96 '; 97, 97 '; 98, 98 '; approaching until touching when they are in the working position and moving away laterally each on one side to occupy the rest positions surrounding the transmission belt C.
Each half-crown 95 to 98 and 95 'to 98' is divided into quadrants as above, and each of these quadrants carries a control hook 99, 99 'cooperating respectively with control cams 100, 100'. The crown sectors remain engaged with each other even when they are some in the separated rest position and the others in the centered working position. Plates 101, 101 ′ limit the lateral displacement of the crown sectors and are fixed to the hub 94.
The cams 101, 101 ′, located in the zone of the rotary member not surrounded by the belt C are moved simultaneously to actuate the corresponding half sectors of a crown simultaneously.
This embodiment is particularly advantageous for the transmission of high torques, in particular for the transmission of cars because the inertia of the individual moving parts is reduced which facilitates the lateral displacement of the sectors.
Figures 27 to 29 illustrate a variant of the rotary member illustrated in Figure 21. In this variant the hub 102 comprises parallel plates 103, 104 provided with openings 105 arranged according to a number of diameters corresponding to the numbers of transmission ratios . Pins 106 connected two by two by a yoke 107 to ensure their angular positioning slide in openings between a retracted rest position and an engaged working position.
These pins 106 are profiled so as to form together, when the pins situated on the same diameter are in the working position, a profile cooperating with that of the transmission belt 108.
If cylindrical pins are used, these pins can be individually movable from their rest position to their working position and vice versa.
This can also be achieved with pins having a non-cylindrical shape, adapted to the profile of the transmission element, if they are individually fixed angularly with respect to the hub of the rotary member.
The inner part of the yoke 109 of the pin 106 forms a control hook cooperating with a cam 110 for positioning the pins 106 in the working or rest position. This cam moves radially relative to the plates 104 of the hub 102 and is located in the region of the rotary member which is not surrounded by the belt 108.
The main advantages of the torque transmission device with gear change are as follows:
1. The transmission element, chain, belt, cable or other endless deformable element which does not undergo or has little elongation, always works in a work plan or zone and does not undergo any lateral deviation.
2. Torque transmission takes place continuously, even when the transmission ratio is changed, since the transmission element is always engaged with the rotary member (s) on at least 90. There is no torque hole.
3. The number of transmission ratios that can be achieved using a single rotary member with variable diameter and large, five to ten for example. These reports are all controlled using a single controller.
4. The device is applicable both for relatively low torques (bicycles) and for high torques (cars).
It is obvious that in variants the device described can use flat or V-shaped belts as a transmission element. The transmission element can also be constituted by two belts arranged side by side.
Figure 30 illustrates a variant of the embodiment illustrated in Figure 8 for example. In this embodiment the toothed rings 110, 111, 112 have an oblique toothed edge which makes it possible to reduce the radial size of the rotary member. It is thus possible, for a normal bottom bracket diameter, to obtain ten transmission ratios. It will be noted that in this variant the roller chain 113 allows lateral locking of the crown with which it is engaged and of the crown of immediately smaller diameter.
It is obvious that provision can be made (FIG. 31) for the continuity solution (s) 115 of the crowns 114 not to be directed radially but to form an angle with respect to the radius of the rotary member. This allows the two parts of the crown to rest on each other when they are subjected to a radial force directed towards the center of the rotary member.
Finally, FIG. 32 a, b schematically shows a possible variant for the lateral locking, in the rest position, respectively of working, of a crown 116 having a single solution of continuity 117. The pins 118 integral with the crown 116, having a dog clutch 119 and a control hook 120 slide in a practical passage 121 in a plate 122 secured to the hub of the rotary member.
These pins 118 have two notches 123 intended to cooperate with the edge directed towards the inside of the passage 121. The inherent elasticity of the crown tends to tighten the latter and to apply the pin 118 against the internal flank of the passage 121. For move from one position to another the crown deforms elastically as illustrated in Figure 32b, the continuity solution being enlarged.