FR2557062A1 - Bicycle hub with gearchange - Google Patents
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Abstract
Description
MOYEU MOTEUR POUR BICYCLETTE
L'invention concerne un moyeu arrière ou moyeu moteur pour une bicyclette, en particulier, un moyeu moteur à plusieurs vitesses et comprenant un train planétaire.MOTOR HUB FOR BICYCLE
The invention relates to a rear hub or drive hub for a bicycle, in particular a multi-speed drive hub comprising a planetary gear.
On connaSt déjà, par le brevet US 4 400 099, un moyeu moteur à plusieurs vitesses sur l'organe d'entrée ou entraineur duquel est monté un jeu de pignons à channe ap parvenant à un changement de vitesse à dérailleur. Le moyeu moteur comprend un train planétaire dont la couronne à denture intérieure est formée par l'entratneur et dont la roue planétaire est liée en rotation à l'axe du moyeu. Pour le changement de vitesse du moyeu à plusieurs vitesses il est prévu un manchon d'accouplement mobile entranslation axiale qui est relié au corps du moyeu par l'intermédiaire d'un encliquetage.Le corps du moyeu peut etre relié, par l'in termédiaire du manchon d'accouplement, soit directement à l'entratneur, soit au porte-satellites, par l'intermédiaire d'un encliquetage commandé. Le moyeu moteur connu exige une dépense de construction relativement grande. We already know, from US Pat. No. 4,400,099, a multi-speed motor hub on the input member or driver of which is mounted a set of chain sprockets ap achieving a gear change with a derailleur. The drive hub comprises a planetary gear whose inner gear ring is formed by the driver and whose planetary wheel is linked in rotation to the axis of the hub. For the gear change of the multi-speed hub there is provided a movable coupling sleeve with axial entanslation which is connected to the body of the hub by means of a snap-in. The body of the hub can be connected, by means of of the coupling sleeve, either directly to the driver, or to the planet carrier, via a controlled snap. The known drive hub requires a relatively large construction expense.
Le but de l'invention est de fournir un moyeu moteur à plusieurs vitesses pour une bicyclette qui ne soit composé que d'un petit nombre de pièces et qui-puisse être monté très facilement. The object of the invention is to provide a multi-speed drive hub for a bicycle which is composed of only a small number of parts and which can be mounted very easily.
Le moyeu moteur à plusieurs vitesses doit pouvoir être combiné à un changement de vitesse à dérailleur traditionnel pour élargir le nombre des vitesses. The multi-speed hub must be able to be combined with a traditional derailleur gear change to increase the number of gears.
Dans le moyeu moteur selon l'invention, un entrai- neur qui porte au moins un pignon et un corps de moyeu muni de flasques de montage des rayons tourillonnent sur un axe de moyeu de manière à pouvoir tourner I 'un par rapport à l'autre. Le corps de moyeu et l'entraîneur renferment un train planétaire dont la couronne à denture intérieure est solidaire de l'entraîneur et, en particulier, est réunie a ce dernier en une seule pc. La roue planétaire du train p) anétaire est montée rotative sur 1 axe du moyeu tandis que le porte-satellites est relié solidairement en rotation au corps du moyeu.POur changer de vitesse, il est prévu un manchon d'accouplement lié en rotation à la roue planétaire et mobile en translation axiale, et par l'intermédiai- re duquel la roue planétaire peut etre accouplée au portesatellites dans une première position axiale et à l'axe du moyeu dans une deuxième position axiale. Dans la première position axiale, le train planétaire est bloqué et l'en- traîneur est donc couplé directement au corps du moyeu. In the drive hub according to the invention, a drive which carries at least one pinion and a hub body provided with flanges for mounting the spokes journals on a hub axis so as to be able to rotate one relative to the other. The hub body and the driver contain a planetary gear, the inner gear ring of which is integral with the driver and, in particular, is joined to the latter in a single pc. The planetary gear of the p) anetary gear is rotatably mounted on 1 axis of the hub while the planet carrier is integrally connected in rotation to the body of the hub. planetary wheel movable in axial translation, and by means of which the planetary wheel can be coupled to the satellite carriers in a first axial position and to the axis of the hub in a second axial position. In the first axial position, the planetary gear is locked and the drive is therefore directly coupled to the body of the hub.
Dans la deuxième position axiale, l'entraîneur est relié au corps du moyeu par l'intermédiaire du train planétaire.In the second axial position, the driver is connected to the body of the hub via the planetary gear.
Un moyeu moteur de ce genre peut etre construit à partir d'un petit nombre de pièces. En particulier, le porte-satellites peut être formé par le corps du moyeu et tous lesaccouplementsnécessaires pour changer de vitesse peuvent etre constitués par les accouplements à crabots dont les crabots peuvent être prévus conjointement sur le corps du moyeu. Les axes nécessaires pour le montage des pignons satellites peuvent être portés directement par le corps du moyeu et ils peuvent Etre utilisés en même temps comme contre-pièces d'accouplement pour le manchon d'accouplement. Si le moyeu moteur a également une fonction de roue libre, la roue libre est de préférence interposée entre les pignons achaine et l'entraîneur. A motor hub of this kind can be constructed from a small number of parts. In particular, the planet carrier can be formed by the body of the hub and all the couplings necessary for changing gears can be formed by the clutch couplings whose clutch dogs can be provided jointly on the hub body. The pins required for mounting the planet gears can be carried directly by the hub body and can be used at the same time as coupling counterpieces for the coupling sleeve. If the drive hub also has a freewheel function, the freewheel is preferably interposed between the drive sprockets and the driver.
La description qui suit concerne un exemple de réalisation de l'invention décrit de façon plus détaillée en référence au dessin dans lequel
Figure l est une demie-coupe longitudinale axiale d'un moyeu moteur à deux vitesses possédant une fonction de roue libre
Figure 2 est une vue en coupe axiale du corps du moyeu moteur suivant II-II de figure 1
Figure 3 est une vue en coupe axiale du corps du moyeu moteur suivant III-III de figure 1.The following description relates to an embodiment of the invention described in more detail with reference to the drawing in which
Figure l is an axial longitudinal half-section of a two-speed drive hub having a freewheel function
Figure 2 is an axial sectional view of the body of the motor hub according to II-II of Figure 1
FIG. 3 is a view in axial section of the body of the driving hub along III-III of FIG. 1.
Sur un axe de moyeu (1) muni dans la région de
ses extrémités, de filetages de fixation servant à la mon
ter dans un cadre de bicyclette, est monté libre en rotation
un corps de moyeu (7) muni de flasques (3, Si de montage
des rayons. Le corps de moyeu est monté à l'une de ses extrémités sur l'axe de moyeu (1) à l'aide d'un roulement à billes (9) et, à l'autre extrémité, il est monté rotatif sur un entraîneur (13) par l'intermédiaire d'un roulement à billes (11). 'entraineur (13) est, de son coté monté optatif sur l'axe de moyeu (1) par l'intermédiaire d'un roulement. à billes (15) et il porte un jeu de pignons à channe (17j qui fait partie d'une changement de vitesses à dérailleur traditionnel. Les pignons à chalnes (17) sont fixes sur un prolongement fileté (P1) de l'entraîneur (13) par l'irjtermédiaire d'une roue libre (19) qui ne transmet le couple que dans un sens de rotation. Dans une position située axialement entre les roulements à billes (9) et (11) le corps de moyeu (7) est en outre appuyé sur l'axe de moyeu
(1) par l'intermédiaire d'un roulement à aiguilles (23).On a hub axle (1) provided in the region of
its ends, fixing threads used for the mon
ter in a bicycle frame, is mounted free to rotate
a hub body (7) provided with flanges (3, if mounted
rays. The hub body is mounted at one end on the hub axle (1) using a ball bearing (9) and, at the other end, it is rotatably mounted on a driver (13) by means of a ball bearing (11). 'coach (13) is, for its part optionally mounted on the hub axis (1) via a bearing. ball (15) and it carries a set of chain sprockets (17j which is part of a gear shift with traditional derailleur. The chain sprockets (17) are fixed on a threaded extension (P1) of the driver ( 13) by means of a free wheel (19) which transmits the torque only in one direction of rotation In a position located axially between the ball bearings (9) and (11) the hub body (7) is further supported on the hub axle
(1) by means of a needle bearing (23).
Le diamètre de l'extrémité du corps dé moyeu (7j qui est axialement adjacente à l'entraîneur (13) s'élargit du roulement à aiguilles (23) jusqu'àu roulement à billes (11) et forme une chambre (25) qui renferme un train planétaire (29). La chambre est fermée sur le côté qui est axialement à l'opposé de l'entraîneur (13) par une paroi radiale (31) du corps de moyeu (7). Sur le c8té axialement oppose, la chambre est limitée par l'entraîneur (13).Le train planétaire (29j comprend une couronne à denture intérieure (35), munie d'une denture intérieure(33), formée d'une seule pièce sur l'entraîneur (13), une denture de roue planétaire (37) formée sur un manchon d'accouplement (39) qui est monté sur l'axe (1) du moyeu, libre en rotation aussi bien qu en translation axiale, et plusieurs, trois dans le cas considéré, pignons satellites (41) qui sont décalés les uns par rapport aux autres d'intervalles angulaires égaux et qui sont n prise constante avec la denture intérieure (33) de La couronne (35) et avec la denture de roue planétaire
(37 . Chacun des pignons satellites (41) est monté rotatifsur un axe (43' fixé directeinent dans le corps de moyeu (7), dans la renon de la paroi frontale (31) parallèlement à l'axe (1) du moyeu. Les axes (43) sont noyés par coulée
dans des poches (45) du corps du moyeu (7), qui est fait d'une pièce de fonderie moulée sous pression en métal léger (figures 1 et 2). Le corps de moyeu (7) forme ainsi, en meme temps, un porte-satellites du train planétaire (29). Les axes (43) font saillie axialement par leurs extrémités (47) au-delà des pignons satellites (41), sur le côté dirigé vers l'entraîneur (13) et, là, ils sont entourés conjointement par une couronne (49) en matière plastique, sur le côté qui est radialement à l'opposé de llaxe de moyeu (1).The diameter of the end of the hub body (7j which is axially adjacent to the driver (13) widens from the needle bearing (23) to the ball bearing (11) and forms a chamber (25) which contains a planetary gear (29). The chamber is closed on the side which is axially opposite the driver (13) by a radial wall (31) of the hub body (7). On the axially opposite side, the chamber is limited by the driver (13). The planetary gear (29j includes an inner gear ring (35), provided with an inner gear (33), formed in one piece on the driver (13) , a planetary wheel toothing (37) formed on a coupling sleeve (39) which is mounted on the axis (1) of the hub, free in rotation as well as in axial translation, and several, three in the case considered , planet gears (41) which are offset with respect to each other at equal angular intervals and which are in constant engagement with the internal toothing (33) of the crown ( 35) and with planetary gear teeth
(37. Each of the planet gears (41) is rotatably mounted on an axis (43 'fixed directly in the hub body (7), in the recess of the front wall (31) parallel to the axis (1) of the hub. The pins (43) are flooded
in pockets (45) of the hub body (7), which is made of a die-cast light metal piece (Figures 1 and 2). The hub body (7) thus forms, at the same time, a planet carrier of the planetary gear (29). The axes (43) project axially by their ends (47) beyond the planet gears (41), on the side directed towards the driver (13) and, there, they are jointly surrounded by a crown (49) in plastic, on the side which is radially opposite the hub axle (1).
La couronne de matière plastique (49) fixe les pignons satellites entre eux et une surface de butée (51) formée par la paroi frontale (31).The plastic crown (49) fixes the planet gears together and an abutment surface (51) formed by the front wall (31).
Le manchon d'accouplement est lié à une roue à crabots (53) (figure 3) qui possède plusieurs crabots (55) en saillie radiale. Dans une première position axiale du manchon d'accouplement (39) mobile en translation axiale, qui est voisine des axes (43), les crabots (55) sont engagés entre les extrémités libres (47) des axes (43) (figure 1) et accouplent le manchon d'accouplement (39) au corps de moyeu (7), abstraction faite d'un certain jeu angulaire
Dans cette première position axiale, la denture de roue planétaire (37) est bloquée par rapport au corps de moyeu (7) qui joue le rôle de porte-satellites, de sorte qu'auprès reprise du jeu angulaire, les satellites (41) sont également bloqués.De cette façon, dans la première position axiale du manchon d'accouplement (39), l'entraîneur(13) est lié en rotation au corps de moyeu (7) par l'intermédiaire de la couronne à denture intérieure (35), des pignons satellites (41) qui sont bloqués et des axes (43). Dans la première position axiale, on a donc enclenché une vitesse " de prise directe" du moyeu moteur.The coupling sleeve is linked to a dog wheel (53) (Figure 3) which has several dog dogs (55) projecting radially. In a first axial position of the coupling sleeve (39) movable in axial translation, which is close to the axes (43), the dogs (55) are engaged between the free ends (47) of the axes (43) (Figure 1) and couple the coupling sleeve (39) to the hub body (7), apart from a certain angular play
In this first axial position, the planetary wheel teeth (37) are locked relative to the hub body (7) which acts as a planet carrier, so that after resumption of the angular play, the satellites (41) are In this way, in the first axial position of the coupling sleeve (39), the driver (13) is linked in rotation to the hub body (7) by means of the internal gear ring (35 ), planet gears (41) which are blocked and pins (43). In the first axial position, a "direct drive" speed of the drive hub has therefore been engaged.
Dans une deuxième position axiale du manchon d'accouplement (39), les crabots (55) libèrent les extrémités des axes (43), de sorte que le corps de moyeu (7) peut tour- ner relativement au manchon d'accouplement (39). Dans la deuxième position axiale, le manchon d'accouplement (39) est accouplé à l'axe de moyeu (1). A cet effet, il présente, sur son côté qui est axialement à l'opposé de la denture de roue planétaire (37), des crabots d'accouplement (57) qui coopèrent avec des contre-crabots (59) portés par le cône (61) du roulement à billes (1) i qui est lié en rotation à l'axe de moyeu (1).La denture de roue planétaire (37) possède une longueur axiale suffisante pour que les pignons satellites (41) soient en prise avec la denture de roue planétaire aussi bien dans la première position axiale du manchon d'accouplement (39) que dans la deuxième position axiale de ce manchon. Dans la deuxième position axiale du manchon d'accouplement (39), le train planétaire (29) se comporte comme un réducteur (rapport de côté) l'entraîneur (13) entraînant alors le corps de moyeu (7) par l'intermédiaire des pignons satellites (41) qui roulent sur la denture (37) de la roue planétaire et par l'intermédiaire des axes (43) de ces pignons. In a second axial position of the coupling sleeve (39), the dogs (55) release the ends of the pins (43), so that the hub body (7) can rotate relative to the coupling sleeve (39 ). In the second axial position, the coupling sleeve (39) is coupled to the hub axle (1). For this purpose, it has, on its side which is axially opposite the planetary gear teeth (37), coupling dogs (57) which cooperate with counter-dogs (59) carried by the cone ( 61) of the ball bearing (1) i which is rotatably linked to the hub axle (1). The planetary wheel toothing (37) has a sufficient axial length so that the planet gears (41) are engaged with the planetary wheel toothing both in the first axial position of the coupling sleeve (39) and in the second axial position of this sleeve. In the second axial position of the coupling sleeve (39), the planetary gear (29) behaves like a reduction gear (side ratio) the driver (13) then driving the hub body (7) via the planet gears (41) which roll on the teeth (37) of the planetary wheel and via the axes (43) of these pinions.
Le manchon d'accouplement (39) présente, sur sa périphérie intérieure, une gorge circulaire (63) dans laquelle est engagée une clavette de poussée (65). La clavette de poussée (65) prend appui sur une tige de changement de vitesse (67) que l'on peut faire coulisser axialement dans un alésage axial (69) de l'axe dumoyeu (1), par l'inter médiale d'une chalnette de changement de vitesse (71) et au moyen d'une manette de manoeuvre non représentée en détail. La clavette de poussée (65) émerge radialement à travers une fente (73) de l'axe de moyeu et transmet le mouvement axial de la chaînette de changement de vitesse (71) au manchon d'accouplement (39) qui peut tourner par rapport à l'axe de moyeu (1).Un ressort de compression hélicoïdal (75) tendu entre le cône de roulement (61) et la clavette de poussée (65) tend à repousser le manchon d'accouplement (39) de sa deuxième position axiale vers sa première positon axiale. The coupling sleeve (39) has, on its inner periphery, a circular groove (63) in which is engaged a push pin (65). The thrust key (65) is supported on a speed change rod (67) which can be made to slide axially in an axial bore (69) of the shaft (1), through the medial of a speed change device (71) and by means of an operating lever not shown in detail. The push pin (65) emerges radially through a slot (73) of the hub axle and transmits the axial movement of the gear change chain (71) to the coupling sleeve (39) which can rotate relative to the hub axle (1). A helical compression spring (75) stretched between the bearing cone (61) and the thrust key (65) tends to push the coupling sleeve (39) from its second position axial towards its first axial position.
Le manchon d'accouplement (39) est de préférence constitué par une pièce filez à la presse, sur laquelle les crabots (55) et de préférence, la denture de roue planétaire '3,) sont venus d'une seule pièce. Dans la forme de rea- lisation représentée, le manchon d'accouplement (39) est de préférence amené à la deuxième position axiale par traction sur la chaînette de changement de vitesse (71). En remplacement de ce changement de vitesse par traction, on peut également utiliser un changement travaillant à la compression si la clavette de poussée (65) est guidée par une tige poussoir introduite à travers un perçage axial de l'axe de moyeu (1) par le côté qui est axialement à l'opposé de la tige de changement (67). The coupling sleeve (39) is preferably constituted by a piece spinning on the press, on which the dogs (55) and preferably, the planetary gear teeth (3,) came from a single piece. In the embodiment shown, the coupling sleeve (39) is preferably brought to the second axial position by pulling on the speed change chain (71). As a replacement for this change of speed by traction, it is also possible to use a change working under compression if the push pin (65) is guided by a push rod introduced through an axial bore in the hub axis (1) by the side which is axially opposite the change rod (67).
I1 est également possible de guider la chaînette de changement de vitesse (71) et la tige de changement de vitesse (67) dans l'axe de moyeu (1), sur le côté qui est axialement à l'opposé de l'entraîneur (13) et de les faire émerger par cet autre côté. Dans ce cas, on doit associer au manchon d'accouplement (39) qu'il s'agit de déplacer en translation et qui porte la denture de roue planétaire (37), sur le côté qui est axialement à l'opposé de l'entraîneur (13), un ressort de pression coaxial qui est plus fort que le ressort (75) prévu sur le côté entraîneur. It is also possible to guide the gear change chain (71) and the gear change rod (67) in the hub axle (1), on the side which is axially opposite the driver ( 13) and make them emerge from this other side. In this case, we must associate with the coupling sleeve (39) which is to move in translation and which carries the planetary wheel toothing (37), on the side which is axially opposite the driver (13), a coaxial pressure spring which is stronger than the spring (75) provided on the driver side.
Le corps de moyeu (7) est de préférence constitué par une pièce de fonderie moulée sous pression en métal léger. Dans ce cas, les axes (43) sont avantageusement fixés par le moulage. Le contour extérieur du corps de moyeu (7) peut présenter la section représentée sur la figure 2. Toutefois, il est également possible de fermer les secteurs compris entre les poches (45) par une paroi circonférentielle doublée, afin de diminuer ainsi les différences de diamètre qui se présentent dans cette région. Les roulements à billes (9, 11) sont munies de cuvettes de roulement en acier embouti, pour améliorer leur capacité de charge. The hub body (7) is preferably constituted by a die-casting piece of light metal. In this case, the axes (43) are advantageously fixed by molding. The outer contour of the hub body (7) may have the section shown in Figure 2. However, it is also possible to close the sectors between the pockets (45) by a doubled circumferential wall, so as to reduce the differences in diameter that occur in this region. The ball bearings (9, 11) are fitted with pressed steel bearing cups, to improve their load capacity.
Le moyeu moteur a été décrit en combinaison avec un changement de vitesse à dérailleur mais il peut également être utilisé avec un seul pignon à chaîne, sans changement de vitesse à dérailleur. The drive hub has been described in combination with a gear change with a derailleur, but it can also be used with a single chain sprocket, without a gear change with a derailleur.
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