FR2566499A1 - Pignon de diametre variable et transmission a plusieurs rapports - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES TRANSMISSIONS A PLUSIEURS RAPPORTS DE TRANSMISSION. ELLE SE RAPPORTE A UNE TRANSMISSION COMPRENANT AU MOINS UN PIGNON 12 QUI COMPORTE PLUSIEURS RANGEES CIRCULAIRES CONCENTRIQUES DE TROUS DANS LESQUELLES LES RANGEES D'ERGOTS PEUVENT ETRE DEPLACEES. DE CETTE MANIERE, UNE RANGEE D'ERGOTS EST SELECTIONNEE ET LES ERGOTS DES RANGEES EXTERIEURES SONT ECARTES AFIN QUE LA CHAINE NE COOPERE QU'AVEC LA RANGEE CHOISIE D'ERGOTS. APPLICATION AUX TRANSMISSIONS A CHAINE DES BICYCLETTES.

Description

La présente invention concerne une transmission à plusieurs rapports, notamment destinée aux bicyclettes, motocyclettes, automobiles et tout tpe de dispositif nécessitant une transmission à plusieurs rapports.

Dans diverses applications, par exemple dans les bicyclettes, des transmissions à plusieurs rapports sont souhaitables. Cependant, jusqu'à présent, les transmissions à plusieurs rapports ont eu un nombre limité de rapports de transmission, par exemple 10 ou 15 dans le cas des transmissions de bicyclettes ou, lorsque la transmission a eu un rapport variable indéfiniment, par exemple dans les transmissions à cônes mobiles, ou bien la tralls- mission occupe un grand volume ou bien elle ne peut pas être utilisée dans certaines applications, ou bien elle est trop complexe pour pouvoir être utilisée en pratique.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 1 428 999 décrit une transmission à plusieurs rapports dans laquelle deux pignons sont reliés par une chaine souple formée de maillons qui coopèrent avec des éléments qui dépassent sélectivement de l'un des pignons. Ces éléments sont mis dans leur position de contact avec la chaîne et retirés de cette position par un arrangement mécanique élaboré qui nécessite aussi la rotation des éléments autour de leurs propres axes lorsqu'ils se déplacent axialement d'une position en retrait à une position avance et aussi lorsque le pignon qui les porte tourne. Cet arrangement est encombrant et sujet à une usure due au frottement provoqué lorsque les éléments sont déplacés et entrainés en rotation.

L'invention concerne une transmission à plusieurs rapports ayant un premier et un second pignon, un organe souple sans fin destiné à coopérer avec les pignons afin qu'il leur transmette un mouvement, plusieurs ouvertures formées dans le premier pignon, en rangées concentriques, un ergot associé à chaque ouverture, et un dispositif destiné à déplacer chaque ergot entre une position en retrait et une position avancée, caractérisé en ce que le dispositif de déplacement ne déplace les ergots qu'en direction axiale, et en ce que les ergots et le pignon tournent ensemble comme un tout lors du fonctionnement.

L'invention concerne aussi un pignon de diamètre variable comprenant un ou plusieurs disques, plusieurs rangées circulaires concentriques de trous formées dans les disques, des ergots mobiles axialement dans les trous, et un dispositif destiné à déplacer sélectivement les ergots afin que les ergots de certaines rangées se déplacent entre les positions en retrait et les positions avancées dans les disques, si bien que les ergots dépassent des disques d'une plus grande quantité que lorsqu'ils sont en retrait, caractérisé en ce que le pignon comporte en outre un dispositif destiné au montage des ergots mobiles axialement afin qu'ils tournent avec les disques sans rotation autour de leurs propres axes lorsque les disques tournent et le dispositif de déplacement ne déplace les ergots que pratiquement en direction axiale.

L'invention concerne aussi une transmission à plusieurs rapports qui comprend deux pignons destinés chacun à coopérer avec une chaîne sans fin, plusieurs ouvertures formées dans l'un au moins des pignons et délimitant une série de rangées annulaires concentriques d'ouvertures, des ergots montés dans les ouvertures afin qu'ils y soient mobiles, et un dispositif destiné à déplacer les ergots de l'une au moins des rangées concentriques afin qu'ils dépassent du pignon et puissent être au contact de la chaîne, caractérisé en ce que le dispositif de déplacement et les ergots interagissent magnétiquement afin que les ergots se déplacent axialement uniquement entre des positions avancée et en retrait.

Il faut noter que les pignons et transmissions indiqués précédemment donnent avantageusement et efficacement un grand nombre de rapports de transmission avec une construction simple et peuvent être utilisés pour la modification des équipements existants.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels
la figure 1 est une élévation latérale d'une bicyclette comprenant une transmission à plusieurs rapports selon l'invention
la figure 2 est une élévation partielle de la transmission à plusieurs rapportsde la figure 1, sous forme agrandie
la figure 3 est une coupe suivant.la ligne 3-3 de la figure 2 et indique comment un mécanisme de changement de vitesse est monté sur la fourche d'une bicyclette
la figure 4 est une coupe partielle suivant la ligne 4-4 de la figure 2 et représente le mécanisme de changement de vitesse par rapport à un pignon portant des ergots
la figure 5 est une coupe partielle agrandie de la partie cerclée de la figure 4, représentant plus en détail un mécanisme à pignon et ergots
la figure 6 est une élévation laterale d'une partie du pignon, représentant les séries concentriques d'ouvertures de logement d'ergots
la figure 7 est une élévation latérale partielle de la chaîne qui entoure les ergots placés dans le pignon
la figure 8 est une coupe partielle suivant la ligne 8-8 de la figure 7
la figure 9 est une coupe partielle analogue à la figure 4 mais représentant une variante de mécanisme de changement de vitesse et de pignon mettant en oeuvre des aimants pour la commande du changement de vitesse
la figure 9A est une élévation schématique en coupe partielle d'un mécanisme de changement de vitesse analogue à celui de la figure 9 mais comportant des électro-aimants pour le changement de rapports
la figure 10 est une coupe partielle analogue à la figure 9 mais représentant une variante de pignon et de mécanisme de changement de vitesse, assurant un contact mécanique pour le changement de position des ergots
la figure 11 est une coupe agrandie de la partie cerclée de la figure 10
la figure 12-est une vue en plan d'une variante de transmission à plusieurs rapports comprenant deux grands pignons qui peuvent donner environ 161 rapports différents de vitesse, avec, en traits mixtes, la fourche arrière d'une bicyclette par rapport à laquelle elle est montée ;;
la figure 13 est une coupe partielle suivant la ligne 13-13 de la figure 12, représentant la construction d'un essieu arrière et d'une transmission permettant le montage d'un pignon de grande dimension sur une bicyclette ayant une fourche arrière classique
la figure 14 est une coupe partielle analogue à la figure 5 mais représentant une variante de construction d'ergot
la figure 15 est une coupe partielle suivant la ligne 15-15 de la figure 14, représentant la construction d'un joint torique placé sur l'ergot et destiné à le maintenir en position dans laquelle il est déplacé ;
la figure 6 est une élévation latérale du pignon arrière d'une bicyclette classique à 10 vitesses
la figure 17 est une coupe suivant la ligne 17-17 de la figure 16 ; ;-
la figure 18 est une élévation latérale suivant les flèches 18 de la figure 19, d'un petit pignon muni d'ergots monté sur l'essieu arrière d'une bicyclette classique à 10 vitesses et destin à remplacer les cinq pignons classiques ç
la figure 19 est une coupe suivant la ligne 19-19 de la figure 18
la figure 20 est une élévation latérale d'une variante de pignon portant des ergots dans laquelle une manivelle de support de pédale est moulée solidairement au pignon
la figure -21 représente schématiquement la chaîne entourant les ergots en saillie délimitant un cercle de diamètre relativement petit
la figure 22 est analogue à la figure 21 mais représente la transition lorsque la chaîne commence à coopérer avec un cercle de plus grand diamètre formé par des ergots, tout en restant au contact des ergots du cercle de plus petit diamètre
la figure 23 est analogue à la figure 22 mais représente une étape ultérieure au cours de la transition
la figure 24 est analogue à la figure 23 mais représente la chaîne coopérant avec les ergots du cercle de grand diamètre après la fin de la transmission
la figure 25 est analogue à la figure 24 mais représente un mécanisme de changement de vitesse déplacé afin que les ergots du cercle du plus petit diamètre dépassent et que les ergots du cercle de plus grand diamètre viennent progressivement en retrait
la figure 26 est analogue à la figure 25 mais représente la chaîne commençant à coopérer avec les ergots du cercle de plus petit diamètre tout en continuant à être au contact d'ergots du cercle de plus grand diamètre
la figure 27 est analogue à la figure 26 mais représente une autre étape lors de la transition lorsque la chaine se déplace sur le cercle d'ergots de plus petit diamètre ; et
la figure 28 est analogue à la figure 27 mais représente la chaine entièrement au contact d'ergots du cercle de plus petit diamètre.

Une transmission 10 à plusieurs rapports est représentée montée sur une bicyclette 11. Il faut cependant noter que des transmissionsselon l'invention peuvent être utilisées dans d'autres applications telles que les motocyclettes, les automobiles et dans d'autres applications dans lesquelles des rapports variables de transmission sont nécessaires.

La transmission 10 comporte un pignon 12 portant des ergots et claveté sur un arbre 13 qui tourillonne dans un moyeu 14 (figure 4) formé aux raccords des organes 15 et 16 du cadre. Des manivelles 17 et 19 sont couplées à l'arbre 13 afin qu'elles ne puissent pas tourner par rapport à lui, de toute manière convenable. Le pignon 12 et les manivelles 17 et 19 peuvent remplacer le pignon et les manivelles classiques d'une bicyclette existante.

I3 faut noter que, lors de la rotation des manivelles 17 et 19 de maniere classique, le pignon 12 tourne aussi.

Un second pignon 20 portant des ergots (figures 12 et 19) est monté sur un arbre 21 à la place de l'ensemble classique à cinq pignons (figures 16 et 17) normalement monté sur cet arbre afin qu'il donne dix rapports de transmission. La structure classique est représentée sur la figure 17 sur laquelle un embrayage unidirectionnel 22 est vissé sur une partie élargie 23 de l'arbre 21 en24. L'embrayage unidirectionnel 22 peut être du type classique à "roue libre" qui se bloque lorsque l'arbre 21 est entraîné dans le sens des aiguilles d'une montre sur la figure 2, mais qui tourne librement lorsque les pignons sont entraînés dans l'autre sens. La disposition classique des pignons indiquée sur la figure 17 comporte des pignons 25, 26, 27, 29 et 30. Les pignons 25, 26 et 27 sont glissés sur la surface élargie 31 de l'embrayage à roue libre 22 et y sont convenablement clavetés.Des entretoises 32 et 33 sont montées entre les pignons comme indiqué et une lèvre 34 empêche le déplacement du pignon 25 vers la droite sur la figure 17. Une entretoise 35 est butée contre le pignon 27 et un épaulement 36' et les pignons 29 et 30 sont vissés sur une partie 36 de diamètre réduit en 37 afin que les cinq pignons soient bloqués en position.

Lors du montage du pignon 20 (figures 12 et 19) sur l'abre 21, les pignons 29 et 30 sont dévïssés et les pignons 27, 26 et 25 sont ensuite retirés par glissement le long de la surface 31. Ensuite, le pignon 20 muni d'ergots est vissé sur la partie 36 de diamètre réduit. Ainsi, l'embrayage à roue libre 22 fonctionne de la même manière que dans une bicyclette classique à dix vitesses, mais le pignon 20 à ergots peut être utilisé pour la coopération avec le type spécial de chaîne 40 (figures 2, 7 et 8) qui entoure les pignons 12 et 20 à ergots afin que l'énergie soit transmise entre eux.

Comme l'indique la figure 19, le pignon 20 a trois rangées circulaires concentriques de trous 100, 101 et 102 forméesdans un disque 103' et trois rangées alignées correspondantes de trous 100', 101' et 102' sont formées dans un disque 104" (figure 18) qui est placé à distance du disque 103'. Une rangée interne d'ergots 106' est montée à demeure dans la rangée de plus petit diamètre des trous 102-102'.Grâce à un pignon 20, une construction classique de pignon de roue arrière telle que représentée sur la figure 17 peut être remplacée par une construction ayant la transmission selon~l-'invention. Les ergots 104' et 105' des rangées 100 et 101 respectivement peuvent être déplacés à l'aide d'un organe de déplacement tel que décrit dans la suite en référence aux figures 2, 4, 12 et 18 ou à d'autres figures qui représentent un organe de déplacement. Le diamètre de la rangee prolongée d'ergots formés dans le pignon 20 détermine le rapport de transmission disponible entre cette rangée et les diverses rangées d'ergots du pignon 12. Un exemple de diamètre de la rangée externe 100 d'ergots est de 9 cm, un exemple de diamètre externe de la rangée 101 est 7,5 cm et un exemple de diamètre de la rangée 102 est 6 cm. Une plaque circulaire 107' représentée sur la figure 19 est fixée de façon convenable à l'extérieur du disque 104" afin que le déplacement des ergots 104' et 105' vers la gauche sur la figure 19 soit limité. Une plaque circulaire 108' est fixée de façon convenable au disque 103' afin que l'importance du déplacement des ergots 104' et 105' vers la droite sur la figure 19 soit limitée. Les ergots 104' et 105 sont formés du même matériau que les ergots portés par le pignon 12 comme décrit dans la suite. Des ergots métalliques 979 et 99s sont montés sur des disques 108' et 107' respectivement afin que les ergots soient retenus dans des positions dans lesquelles ils sont finalement mis en place par le mécanisme de décalage.Les ergots 97" remplissent cette fonction de la même manière que les ergots 97' et 99' décrits dans la suite en référence a la figure 5.

Le pignon 12 a ergots comprend un disque principal 41 (figures 5 et 6) ayant plusieurs rangées circulaires concentriques de trous de logement d'ergots. Par exemple, la rangée interne 42 a douze trous et chaque rangée successive, distante vers l'extérieur, comprend quatre trous de plus. Ainsi, la rangée 43 a seize trous, la rangée 44 vingt trous, la rangée 45 vingt-quatre trous, la rangée 46 vingt-huit trous, la rangée 47 trente-deux trous, la rangée 49 trente-six trous, la rangée 50 quarante trous, la rangée 51 quarante-quatre trous, la rangée 52 quarantehuit trous, la rangée 53 cinquante-deux trous, la rangée 54 cinquante-six trous, la rangée 55 soixante trous, la rangée 56 soixante-quatre trous, la rangée 57 soixante-huit trous. La rangée interne de trous 62' loge des vis 62.

La rangée externe 57- a un diamètre externe de 26 cm et chaque rangée externe successive a un diamètre externe plus faible de 0,8 cm que la rangée précédente si bien que la rangée interne 42 a un diamètre externe de 14 cm.

Une plaque circulaire externe 60 (figures 4 et 5) est maintenue à distance de la plaque 41 par une entretoise 61 et une plaque 60 est fixée à la plaque 41 par des vis 62. La plaque 60 a le même nombre de rangées concentriques de trous que le disque principal 41, et chaque trou de la plaque 60 est aligné sur un trou correspondant de passage d'ergots du disque ou de la plaque 41. Les rangées de trous de la plaque 60 portent des références suivies du signe ' qui correspondent aux références du disque 41.

Chacun des trous du disque 41 contient un ergot métallique cylindrique 63 et ces ergots sont normalement en position en retrait comme indiqué par la référence 63' de la figure 5
Cependant, une rangée d'ergots portant la référence 63" est en position avancée dàns laquelle elle recouvre l'espace 64 séparant les disques 41 et 60. Comme l'indique la suite du présent mémoire, les ergots qui se trouvent sur des circonférences plus petites que celle de la rangée d'er gots avancée au contact de la chaine restent aussi en position avancée, et ils ne perturbent pas le contact entre la chaîne et la rangée externe d'ergots qui sont en position avancée. Les ergots 63 ont un diamètre de 0,728 cm et les trous un diamètre de 0,739 cm. La chaîne 40 est au contact des faces externes de la rangée circulaire d'ergots qui a avancé.Le rapport de transmission est déterminé par une rangée particulière d'ergots qui est en position avancée. On peut noter facilement que, lorsqu'un ergot est en position avancée comme représenté par la référence 63" sur la figure 5, l'extrémité externe 65 de l'ergot se loge dans l'ouverture 66 du disque 60 de support d'ergots et ainsi, un ergot avancé tel que 63' a une extrémité supportée par l'ouverture 66 et son autre extrémité supportée en 67 dans l'ouverture 69 à partir de laquelle il dépasse.

Lorsqu'une rangée particulière d'ergots doit avancée alors que les ergots qui se trouvent à l'extérieur de cette rangée doivent rester en position en retrait afin qu'ils ne pénètrent pas dans l'espace 64, un mécanisme 70 de décalage (figures 2, 3 et 4) est utilisé. Ce mécanisme comporte deux blocs 71 et 72 de serrage qui sont verrouillés sur la fourche arrière 73 par des vis 74. Un bloc 75 de guidage est fixé au bloc 72 par plusieurs vis 76. Un organe coulissant 77 est claveté afin qu'il puisse coulisser dans la fente 79 du bloc 75, les clavettes 80 et 81 se logeant dans des rainures 82 et 83 respectivement. Un second bloc 84 est fixé au bloc 85 par des vis 86 et le bloc 85 est fixé à l'organe 77 par des vis 87. Ainsi, les organes coulissants 77 et 84 se déplacent à l'unisson.

La position exacte de l'organe 77 dans la gorge 79 est déterminée par un ensemble 89 à câble logé dans une gaine souple, ayant une partie centrale fixée à la partie 15 du cadre. et aboutissant à un levier 90 de commande à une extrémité tout en étant fixé à l'organe coulissant 77 à l'autre extrémité. Il faut noter que tout autre type de raccord à câble peut être utilisé. Ainsi, lors de la manipulation du levier 90, l'organe coulissant 77 et l'or- gane 84 qui lui est fixé peuvent être déplacés én translation dans le sens des flèches repérées par les références 91 et 95.

Chacun des ergots 63 (figure 5) comporte un aimant des pôles Nord et Sud comme indiqué. Un aimant 92 est logé dans l'organe coulissant 77, avec ses pôles Nord et Sud tels qu'indiqués. Un aimant 93 est monté vers l'ex- trémité de l'organe coulissant 84, ses pôles Nord et Sud étant orientés comme indiqué. Ainsi, chaque fois que les organes coulissants 77 et 84 se déplacent dans le sens de la flèche 95 de la figure 4, tous les ergots 63 qui se trouvent à gauche de l'extrémité 96 de l'organe coulissant 77 (figure 5) sont tirés axialement vers une position en retrait à l'intérieur du disque 41 alors que la rangée d'ergots telle que 63" qui est alignée sur l'aimant 93 est tirée axialement vers la position avancée représentée sur la figure 5. Les ergots se déplacent uniquement en direction axiale, sans rotation.Les rangées d'ergots de diamètre inférieur à celui de la rangée alignée sur l'aimant 93 restent en position avancée, mais elles n'interfèrent pas avec la chaîne car elles sont disposées vers l'intérieur par rapport à celle-ci. Les disques 41 et 60 sont formés de tout matériau convenable tel qu'une matière plastique, de l'aluminium ou de l'acier convenable, h'em- pêchant pas l'effet magnétique indiqué précédemment. On note ainsi que, par déplacement alternatif de l'organe coulissant 77 dans la direction des flèches 91 et 95 et par rotation simultanée du pignon 12 portant les ergots, une rangée prédéterminée d'ergots peut venir dans l'espace ou zone 64 et le diamètre de la rangée particulière d'ergots qui avance ainsi détermine le rapport de transmission obtenu par rotation du pignon 12. Un couvercle de matière plastique ou métallique non magnétique 60' (figures 2, 4 et 5) est fixé de façon convenable au disque 60 et un couvercle 41' de matière plastique est fixé de façon convenable au disque 41. Les couvercles 60' et 41' ont pour rôle de supporter les organes métalliques 99 et 97.respectivement. Ils empêchent aussi l'accumulation des débris dans les diverses ouvertures formées sur les faces externes des disques 41 et 60. A l'extrémité de chacun des trous 69 formés dans le disque 41, un organe métallique 9? auquel est collé un aimant est fixé sur une partie 41 en forme de plaque.A l'extrémité de chacun des trous tels que 66 formés dans le-disque 60, un organe métallique 99-auquel est fixé un aimant est maintenu sur le couvercle 60'.-
Dans une variante, des organes formés d'une matière plastique imprégnée d'un matériau auquel adhèreun aimant peuvent être utilisés. Les organes de matière plastique, au lieu d'avoir la même configuration que les organes 97, peuvent être sous forme d'un disque mince (non représenté) disposé à plat et fixé en position sur les organes 41' et 60' au fond des trous dans lesquels les ergots 63 coulissent.

Le rôle des organes 97 et 99 est de maintenir les ergots 63 dans les positions dans lesquelles ils ont été déplacés afin que, lorsque la bicyclette est posée sur le côté, les ergots ne sortent pas des emplacements auxquels ils ont été disposés. ~
Un mécanisme 150 de déplacement ou de changement de vitesse qui est représenté sur la figure 12 mais non sur la figure 2, est utilisé pour le déplacement des ergots des rangees 100 et 101 dans le pignon arrière 20 comme décrit dans la suite en référence à la figure 13. Le mécanisme 150 peut être symétrique du mécanisme 70 décrit précédemment lorsque le pignon arrière a la me me dimension que le pignon 12, ou il peut avoir une plus petite dimension lorsque le pignon arrière a une plus petite dimension comme indiqué en référence à la figure 19.Dans le mode de réalisation des figures 1 à 6, il existe quinze rangées de trous dans le pignon 12 et trois rangées de trous-dans le pignon 20 si bien que le nombre de vitesses possibles est égal à trois fois quinze, soit quarante-cinq, lorsque les ergots sont déplacés à la fois dans le pignon avant 12 et le pignon arrière 20.

La chaîne ou organe souple sans fin 40 (figures 7 et 8) est forméede maillons externes 103 articulés sur des maillons internes 104 par des rivets 105. Les maillons 103 et 104 sont identiques à part leur position. Les maillons 103 délimitent des cavités 106 de passage d'ergots qui viennent au contact des faces externes des ergots cylindriques, d'une manière assurant l'entraînement par coopération de formes complémentaires. Un organe classique 107 de tension (figure 2) a des pignons distants 109 autour desquels passe la chaîne 40 afin que celle-ci soit tendue, comme indiqué sur la figure 2, un organe 110 sur lequel les pignons 109 sont montés étant tiré par un ressort (non représenté) dans le sens des aiguilles d'une montre autour d'un axe 111 d'articulation, d'une manière connue des hommes du métier.

La figure 9 représente une variante de mécanisme de changement de vitesse ou de décalage. Dans ce mode de réalisation, un organe coulissant 112 est placé sur un bloc 113 fixé à la fourche de la bicyclette. L'organe coulissant 112 est analogue à l'organe 77 de la figure 4.

Plusieurs aimants 114 sont portés par l'organe coulissant 112. Les organes 114 ont leurs pôles Nord et Sud orientés dans un premier sens. L'aimant 115 d'extrémité a ses pôles orientés en sens opposé. Les aimants 114 attirent les ergots 116 qui sont formés d'aimants. -L'aimant 115 repousse les ergots magnétiques 116. Ainsi, lorsque l'organe coulissant 112 est déplacé dans le sens de la flèche 117, tous les ergots magnétiques 116 qui se trouvent en face des aimants 114 sont attirés axialement sans rotation, vers la position en retrait vers les ouvertures 117' du disque 119 du pignon 120. La rangée d'aimants 116 alignée sur l'aimant 115 se déplace vers la position avancée dans laquelle les aimants sont placés dans l'espace 121 séparant les disques 119 et 122, ce dernier logeant les extrémités externes des ergots magnétiques 116 dans des ouvertures 123'.

Comme l'indique la figure 9 la chaîne 123 passe dans l'espace 121. Dans le mode de réalisation de la figure 9, les disques 119 et 122 sont formés d'un matériau non magnétique et les ergots métalliques 124 et 125 auxquels des aimants sont collés sont placés dans les disques 119 et 122 respectivement afin que les aimants restent en position avancée ou en retrait, c'est-à-dire que les ergots 116 sont maintenus dans la position dans laquelle ils ont été placés en dernier par les aimants 114 et 115 et les aimants ne peuvent pas coulisser vers une autre position lorsque la bicyclette est couchée sur le côté.

La figure 9A représente une variante du mode de réalisation de la figure 9. Sur la figure 9A, des électroaimants sont utilisés pour le déplacement des ergots magnétiques 116' des positions en retrait dans le disque 120' vers les positions avancées dans lesquelles ils sont placés dans l'espace 121' entre les disques 120' et 122'. A cet égard, un levier 130' est placé sur un cadran indicateur 131 monté sur le guidon ou sur une partie convenable 132 de la bicyclette. Un ensemble 133' à câble et gaine souple est placé entre la poignée 130' et un organe coulissant conducteur 134' qui peut coulisser sur un organe 135' de base fixé de manière convenable à la fourche 136' de la bicyclette. L'organe conducteur 134' a deux tiges conductrices 137' et 139' qui sont séparées par des isolateurs 140' et 140".Une batterie d'accumulateurs 141' a ses extrémités opposées reliées aux tiges conductrices 137' et 139'. Plusieurs électro-aimants 142' sont aussi montés sur le bloc 135'. Lorsque l'organe134' coulisse-, il vient entre les contacts des extrémités de chaque bobine ou de chaque électro-aimant 142' si bien que, lorsque l'organe 134' est dans la position indiquée sur les dessins, a polarité des trois électro-aimants 142' de gauche est telle que les ergots magnétiques 116' sont dans la position en retrait à l'intérieur du disque 120'. Cependant, comme l'indique la figure, les extrémités des conducteurs 1371 et 139' se recoupent en 143' et un isolateur i40 est placé entre les extrémités qui se recoupent.Grâce à cette disposition, la polarité de l'électro-aimant 142', le quatrième à partir de la gauche, est inversée par rapport à celle de l'électro-aimant qui se trouve à sa gauche sur la figure 9A. En conséquence, l'ergot magnétique 116' qui est aligné sur l'électro-aimant dont la polarité est inversée se trouve dans l'espace 121'. On peut donc noter que, lorsque l'organe coulissant 134' se déplace vers la droite sur la figure 9A depuis la position représentée, les ergots 116' sont tirés dans le disque 120' en tous les points qui se trouvent à gauche des conducteurs croisés en 143', tous les ergots 116 se trouvant à droite des conducteurs 143' restant dans la position dans laquelle ils occupent l'espace 121'. Les ergots 124' et 125' sont montés aux extrémités des alésages dans lesquels peuvent se déplacer les ergots 116', dans les disques 120' et 122'.Ces ergots sont analogues aux ergots 124 et 125 de la figure 9 et ils sont formés d'un métal auquel se fixent les aimants si bien que les ergots magnétiques 116' sont maintenus en position dans laquelle ils ont été placés en dernier sous l'action des électro-aimants 142'. Ceci évite le coulissement des ergots 116' vers une autre position lorsque la bicyclette est couchée sur le côté. Les disques 120' et 122' sont formés d'un matériau non magnétique qui ne perturbe pas les effets magnétiques décrits précédemment.

Les figures 10 et 11 représentent une autre variante dans laquelle les ergots 126 sont déplacés entre leurs positions avancée et en retrait par un mécanisme 127 qui comprend un organe coulissant 129 couplé à un autre organe coulissant 130 afin qu'ils coulissent ensemble.

L'organe 129 coulisse dans un bloc 131 et l'organe 130 dans un bloc 132, les deux blocs étant destinés à être fixés de façon convenable à la fourche de la bicyclette.

L'organe 129 a un organe 133 de came qui délimite une surface 134 de came. Les ergots 126 qui-se trouvent à l'extrémité gauche du pignon 134 sont représentés dans la position totalement en retrait dans laquelle les ressorts 136 sont allongés et sont disposés entre le bord arrière 139' du disque 135 et les extrémités 139 des ergots 126.

Lorsqu'un ergot 126 doit être déplace' de la position en retrait représentée à gauche du disque 135 à une position avancée désignée par la référence 126', la surface 134 de came'vivent au contact de l'extrémité externe de l'ergot 126 et le chasse vers le bas sur la figure 10 jusqu'à ce qu'il atteigne une position telle qu'indiquée par la référence 126'. Dans cette position, l'extrémité 140 de l'ergot 126 passe par l'ouverture 141 du disque 142. Un premier joint torique 143 est monté dans une gorge annulaire 144 formée dans l'ergot 126 et une bague élastique métallique 127 est aussi montée dans la gorge annulaire 144, la partie externe de cette bague 127 étant disposée autour de la circonférence externe de l'ergot 126.En conséquence, lorsque l'ergot i26 atteint la position indiquée pour l'ergot 126', la bague métallique 127 le maintient en position avancée. Lorsque l'ergot 126' doit revenir dans la position en retrait, une surface de came 145 de l'organe coulissant 130 vient au contact de la partie d'extrémité 146 de l'ergot 126' dans sa position avancée et repousse la bague métallique 127 dans l'ouverture 141, et le ressort 136 se dilate alors de sa position comprimée vers sa position dilatée dans laquelle l'ergot est ramené dans la position repérée par la référence 126.

Les figures 12 et 13 représentent une autre variante de transmission dans laquelle le pignon arrière 149 muni d'ergots est identique au pignon avant 12 et dans lequel le mécanisme arrière 150 de décalage ou de changement de vitesse est pratiquement symétrique du mécanisme avant 70. En conséquence, la description détaillée du pignon arrière 149 et du mécanisme arrière 150 n'est pas nécessaire. Le mécanisme arrière 150-de décalage est commandé par un ensemble 158 ayant un câble disposé dans une gaine souple et ayant un levier de commande (non représenté) analogue au levier 90, monté sur le guidon.Habituellement, lorsque l'arbre arrière 121 (figure 17) porte un embrayage à roue libre 23 de manière classique, la distance séparant l'extérieur de la bicyclette de la fourche arrière 151 est telle que seul un pignon relativement petit tel que 20 (figures 1, 2 et 19) peut être monté sur la roue arrière. Cependant, l'embrayage 22 à roue libre tel que représenté sur les figures 17 et 19, est monté dans un essieu ou moyeu spécial 153 (figures 12 et 13) afin que l'espace supplémentaire nécessaire au montage d'un pignon relativement grand 149 de môme dimension -que le pignon 12, soit disponible. Ainsi, comme chaque pignon a quinze rangées de trous, deux cent vingt-cinq combinaisons différentes de transmissions sont possibles.Cependant1 comme certaines de ces combinaisons donnent un môme rapport que d'autres, le nombre effectif de combinaisons est d'environ 161, donnant cent soixante et un rapports -différents.

Le moyeu arrière 153 de la figure 13 a un boîtier 152 qui loge la partie filetée 154 d'un ensemble 22 à roue libre qui y est vissé, la partie non filetée 155 de l'ensemble 22 étant logée dans la partie 156 de moyeu.

La partie de boitier 152 peut tourillonner sur l'arbre 157 étant donné la présence de roulements 159 et 160.

Les parties 161 et 162 constituent des entretoises placées entre les bras de la fourche arrière 151 de la bicyclette, et elles sont maintenues par des écrous 163. Le pignon arrière 149 est monté sur le moyeu 164 et y est fixé par des vis 165. Le moyeu 164 est vissé dans l'ensemble 22 en 168 afin qu'il tourne avec lui.

La figure 14 représente une variante d'arrangement des ergots, qui constitue en réalité un agrandissement de l'arrangement représenté sur la figure 13. Dans cet arrangement, un organe coulissant 77 du mécanisme de décalage ou de changement de vitesse peut être identique à celui qu'on a décrit précédemment en référence aux figures 4 et 5. Le disque 41 qui porte les ergots a plusieurs rangées concentriques de trous. Un aimant 92 est porté par l'organe 77. Un organe coulissant 84 porte un aimant 93. Le mécanisme 70 est identique à celui décrit précédemment en référence aux figures 4 et 5 jusqu'a' ce moment.Cependant, dans le mode de réalisation de la figure 14, les ergots 166 sont constitués d'un matériau magnétique tel que l'acier, mais ils ne sont pas aimantés et chacun d'eux a un joint torique fendu 167 qui se loge dans une gorge 169. On peut noter qu'il existe un espace 170 entre les extrémités 171 du joint torique. Lorsque le mécanisme 70 de décalage est dans la position indiquée sur la figure 14, les ergots 166 sont attirés par l'aimant 92 et l'ergot 166' est attiré par l'aimant 93 si bien que l'ergot 166' occupe l'espace 64 délimité entre le disque 41 qui porte les ergots et le disque 60 qui les reçoit.Les joints toriques 167 assurent le maintien des ergots 166 dans la position dans laquelle ils ont été placés en dernier par les aimants si bien que, lorsque la bicyclette est couchée sur le côté, les ergots 166 ne quittent pas la position dans laquelle ils ont été placés en dernier. On peut aussi noter que les ergots 166 et 166' peuvent être aimantés, et ceci permet l'utilisation d'aimants plus petits dans le mécanisme de changement de vitesse et donne aussi une action plus rapide lors du coulissement entre les positions en retrait repérées par la référence 166 et les positions avancées repérées par la référence 166'. Les plaques 41a et 60a d'un matériau non magnétique sont convenablement fixées à l'extérieur des disques 41 et 60 respectivement afin que les ergots 166 ne puissent pas dépasser au-delà des plaques.

La figure 20 représente une variante de disque 172 muni ergots dans laquelle la manivelle 173 est pratiquement moulée en une seule pièce avec le disque 174 qui loge les ergots et qui est analogue au disque 60 de la figure 14. L'intégration de la manivelle à un disque moulé logeant les ergots permet une réduction du coût.

Les figures 21 à 28 représentent schématiquement le fonctionnement de la transmission décrite 10 à plusieurs vitesses. Par exemple, sur la figure 21, la chaîne 40 entoure la rangée 42 délimitée par les ergots avancés de cette rangée. Lorsque la transmission doit utiliser une autre rangée d'ergots, par exemple la rangée 50, le mécanisme 70 est déplacé dans ie sens de la flèche 1-5.

De cette manière, les ergots de la rangée 50 viennent dans l'espace 64 et prennent donc leur position avar.cée.

Chacun des ergots de la rangée 50 avance successivement lorsque ie disque 12 tourne dans le sens de la flèche 176.

Il arrive un moment auquel le premier ergot 501 a été au contact de la chaîne 40 et s'est écarté des ergots de la rangée 42. La poursuite de -la rotation du pignon 12 dans le sens de la flèche 176 provoque ensuite le passage de la chaîne 40 à la position indiquée sur la figure 23, sur laquelle le contact est pratiquement perdu avec les ergots de la rangée 42. Enfin, un nombre suffisant d'ergots a avancé dans la rangée 50 pour que la chaîne 40 soit alors entraînée uniquement par les ergots de la rangée 50.

La poursuite de la rotation dans le sens de la flèche 176 provoque l'avance du reste des ergots de la rangée 50 et cette condition se maintient jusqu'à un changement ultérieur. Il faut cependant noter que tous les ergots de la rangée 42 restent avancés et ceci n'affecte pas le fonctionnement de la transmission puisque le cercle d'ergots de la rangée 42 se trouve à l'intérieur du cercle d'ergots de la rangée 50. En outre, certains ergots sélectionnés des rangées comprises entre les rangées 42 et 50 peuvent être déplacés vers leur position avancée étant donné le passage du mécanisme 70 en face de ces rangées lors du déplacement radial vers l'extérieur. Cependant, les ergots qui ont avancé se trouvent encore vers l'intérieur de la rangée 50 et ne perturbent donc pas le fonctionnement de la chaîne 40 d'entrainement par la rangée 50.

Lorsque la chaîne doit être déplacée d'une rangée d'ergots de diamètre relativement grand à une rangée d'ergots de plus petit diamètre, le mécanisme 70 est déplacé vers l'intérieur, dans le sens de la flèche 177 sur la figure 25. Ceci provoque l'attraction par l'aimant 92 (figure 4) de tous les ergots qui se trouvent en face et ainsi, lorsque ces ergots des rangées 50 et des rangées comprises entre les rangées 50 et 42 passent en face de l'aimant, ils sont tirés en retrait comme indiqué pour les ergots 166 sur la figure 14. La poursuite du déplacement du pignon 12 dans le sens de la flèche 176 provoque la descente de la chaîne 40 sur les ergots de la rangée 42 comme indiqué sur la figure 26.La poursuite de la rotation du pignon 12 dans le sens de la flèche 176 provoque la prise par la chaîne de la position- indiquée sur la figure 27, et la chaîne 40 prend finalement la position de la figure 28 dans laquelle elle est entraînée par les ergots de la rangée 42.

Il faut noter en particulier que la transition d'une rangée à l'autre est extrêmement régulière. Il ne s'agit pas d'un choc brutal lors du passage d'une rangée à une autre, aussi bien lors du passage de la rangée de plus petit diamètre à la rangée de plus grand diamètre qu'au passage entre des rangées intermédiaires. A-cet égard, on note, par comparaison des figures 21 et 22, que le premier ergot de la rangée 50 qui vient au contact de la chaîne se trouve à la même distance X du diamètre 178 que l'ergot de la rangée 50 se trouvant sur le diamètre 179. La poursuite du déplacement du pignon dans le sens de la flèche 176 provoque un soulèvement progressif de la chaîne 40 lorsque l'ergot 50 soulève la chaîne. En d'autres termes, il n'y a aucun choc brutal dû au changement de vitesse. Il s'agit d'une transition progressive d'un rapport à un autre.Cette même caractéristique est obtenue lors du passage de la chaîne d'une rangée ergots de diamètre relativement grand à une rangée d'ergot de diamètre plus petit, comme l'indique-la figure 26. A cet égard, lorsque les ergots de la rangée 50 viennent en retrait, en face du mécanisme 70, le diamètre de la rangée d'ergots diminue et le brin supérieur de la chalne 40 s'abaisse progressivement jusqu'à ce qu'il vienne au contact des ergots avancés de la rangée 42. Ensuite, la transition à la rangée 42 est progressive comme l'indiquent les figures 27 et 28. Dans ce cas encore, il n'existe aucun court brutal pendant l'opération de changement de vitesse.

Bien que tous les ergots et les trous ou ouvertures associés décrits précédemment aient une section circulaire, il faut noter que les ergots et les trous dans lesquels ils coulissent peuvent avoir toute section convenable, par exemple carrée, en losange ou de toute autre forme.

Dans la description qui précède, on a considéré que les ergots étaient formés dfun matériau magnétique.

Ils peuvent être constitués d'ergots ayant un liant de matière plastique contenant un matériau magnétique. Dans des conditions convenables, ces ergots peuvent être aimantés afin qu'ils constituent des aimants, et dans d'autres cas, il suffit qu'ils puissent être attirés par des aimants, sans être eux-mêmes aimantés.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de llart au dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1. Transmission à plusieurs rapports, comprenant un premier et un second pignon, un organe souple sans fin destiné à coopérer avec les pignons afin qu'il leur transmette un mouvement, plusieurs ouvertures formées dans le premier pignon et disposées en rangées concentriques, un ergot associé à chaque ouverture, et un dispositif destiné à décaler chaque ergot entre une position en retrait et une position avancée, caractérisée en ce que le dispositif de décalage (70, 150, 112,127, 134') déplace les ergots (63, 116, 126', 166, 104', 105', 106', 116') uniquement en direction axiale, et en ce que les ergots (63, 116, 126', 166, 104', 105', 106', 116') et le pignon (12) tournent ensemble comme un tout lors du fonctionnement.

2. Transmission selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux pignons (12, 20) ont des rangées concentriques d'ouvertureset d'ergots associés (63, 116, 126', 166, 104', 105', 106', 116) et un dispositif respectif de décalage (70, 150, 112, 127, 134').

3. Transmission selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'organe souple sans fin comporte une chaîne ayant des maillons concaves (103, 104) destinés à coopérer avec les ergots (63, 116, 126', 166, 104', 105', 106', 116').

4. Pignon de diamètre variable (12, 20) comprenant un dispositif à disques (41, 60), plusieurs rangées circulaires concentriques de trous (42) formées dans le dispositif à disques (41, 60), des ergots (63) mobiles axialement dans les trous, et un dispositif (70) destiné à décaler sélectivement les ergots afin que les ergots de certaines des rangées se déplacent entre des positions en retrait dans le dispositif à disques (41, 60) et des positions avancées dans lesquelles ils dépassent du dispositif à disques d'une plus grande quantité que lorsqu'ils sont dans leurs positions en retrait, caractérisé en ce que le pignon comporte en outre un dispositif de montage des ergots mobiles axialement afin qu'ils tournent avec le dispositif à disques sans tourner autour de leurs axes lorsque le dispositif à disques tourne, et le dispositif de décalage (70) déplace les ergots pratiquement uniquement dans leurs directiors axiales.

5. Pignon selon la revendication 4, caractérisé en ce que les ergots mobiles axialement sont supportés entièrement par les seules surfaces périphériques des disques.

6. Pignon selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les ergots (64, 116, 126', 166, 104', 105, 106', 116) et le dispositif de décalage (70, 120, 112, 127, 134') interagissent magnétiquement.

7. Pignon selon la revendication 6, caractérisé en ce que les ergots (63, 116, 126', 166, 104', 105', 106', 116') sont formés d'un matériau magnétique ou sont des aimants, et le dispositif de décalage comprend des aimants (92, 114, 115, 142').

8. Pignon selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que ie dispositif de décalage (70, 150, 112, 127, 134') est mobile sélectivement afin que les ergots des rangées qui se trouvent radialement en dehors de la rangée qui doit coopérer avec un organe souple (40) sont retirés par une force magnétique.

9. Pignon selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un premier disque (41, 103, 119) dans lequel sont placées les ouvertures (42, 100, 101, 102, 117), un second disque (60, 104", 122) coaxial au premier et distant axialement du premier (41, 103', 119) afin qu'un espace intermédiaire soit délimité pour le passage d'un organe sans fin (40), le premier disque (41, 103', 119) supportant les premières extrémités des ergots (63, 104', 105', 116) dans leurs positions avancées, et les secondes ouvertures (42', 101', 102', 123') formées dans le second disque (60, 104", 122) dans l'alignement d'ouvertures correspondantes (42, 100, 101) du premier disque afin que les secondes extrémités des ergots soient supportées dans leurs positions avancées.

10. Pignon selon la revendication 9, caractérisé en ce que les ouvertures (42, 100, 101) des rangées concentriques externes du premier disque (41, 103') au moins ont une profondeur suffisante pour qu'elles logent les ergots (63, 104', 105) pratiquement en totalité lorsque les ergots sont en retrait.

11. Pignon selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte en outreun dispositif (97, 99, 124, 125,127, 167) destiné à retenir les ergots en position avancée ou en retrait dans laquelle ils sont placés.

12. Transmission à plusieurs rapports, comprenant deux pignons destinés à coopérer chacun avec une chaîne sans fin, plusieurs ouvertures formées dans au moins l'un des pignons et délimitant une série d'anneaux concentriques d'ouvertures, des ergots montés dans les ouvertures afin qu'ils soient mobiles, et un dispositif de décalage des ergots de l'un au moins des anneaux de manière qu'ils dépassent du pignon etviennent au contact de la chaîne, caractérisée en ce que le dispositif de décalage (70, 150, 112, 134') et les ergots (63, 116, 166, 104', 1051, 106', 116') interagissent magnétiquement afin que les ergots soient déplacés axialement uniquement entre leur position avancée et en retrait.

13. Transmission à plusieurs rapports, comprenant un premier et un second pignon distants, un organe souple sans fin placé au contact du premier et du second pignon et destiné à transmettre un mouvement entre eux, plusieurs rangées concentriques d'ouvertures formées dans le premier pignon, des ergots placés dans les ouvertures, caractérisée en ce que la transmission comporte en outre un premier dispositif (84) de manoeuvre d'ergots destiné à faire avancer sélectivement les ergots (63) d'une position en retrait (63') dans les rangées concentriques d'ouvertures (69), et un second dispositif (77) de manoeuvre d'ergots destiné à ramener les ergots (63) en retrait dans les ouvertures par action magnétique afin que le diamètre efficace du premier pignon (12) varie et que le rapport de transmission entre le premier et le second pignon (12, 20) varie aussi.

14. Pignon de diamètre variable, caractérisé en ce qu'il comprend un-dispositif à disques, plusieurs rangées circulaires concentriques de trous formées dans le dispositif à disques, des ergots mobiles axialement dans les trous, et un dispositif destiné à déplacer sélectivement les ergots de certaines des rangées en direction axiale de ses ergots afin que les ergots de certaines des rangées se déplacent entre les positions en retrait dans le dispositif à disques et des positions avancées dans lesquelles ils dépassent du dispositif à disques d'une quantité plus importante que lorsqu'ils sont en position en retrait, caractérisé en ce que les ergots mobiles axialement (63, 116, 166, 104', 105l 106', 116') sont pratiquement cylindriques sur toute leur longueur.