FR2969982A1 - Boite de vitesses, en particulier pour un velo tout-terrain - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne une boîte de vitesses (1), notamment pour cycles et analogues, caractérisée en ce qu'elle comporte un train d'engrenages (2) comportant : - un premier planétaire (3) mobile en rotation autour d'un axe 0, - au moins un second planétaire (4, 5) coaxial au premier planétaire (3), - une pluralité de pignons satellites (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24) de tailles différentes pour obtenir plusieurs raisons basiques du train d'engrenages (2) de la boîte de vitesses, - un porte-satellites (9) coaxial aux planétaires (3, 4, 5) et mobile en rotation autour de l'axe 0, les pignons satellites (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24) étant montés sur le porte-satellites (9), et - un dispositif (25) de sélection et de passage de vitesses sans point mort permettant de sélectionner les pignons satellites (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24) correspondant au rapport de vitesse souhaité.

Description

La présente invention concerne le domaine de la conception de boîtes de vitesses pour véhicules à transmission par chaîne ou courroie tels que des bicyclettes et analogues. L'invention concerne plus particulièrement une boîte de vitesses pour bicyclettes, en particulier pour la pratique du vélo tout-terrain. Dans le domaine visé et tout particulièrement dans le domaine des bicyclettes, les systèmes de changement de vitesses connus à ce jour utilisent principalement des dérailleurs comprenant de 3 à 9 pignons montés en cassette sur l'axe du moyeu de la roue arrière de la bicyclette, associés à 1 ou plusieurs plateaux, en pratique de 1 à 3 plateaux. Ces dérailleurs mobilisent à la commande de l'utilisateur la chaîne de transmission de la bicyclette pour la déplacer entre les différents plateaux et pignons de manière à obtenir le développement adéquat en fonction de la configuration du terrain. On peut ainsi pour une bicyclette comprenant 3 plateaux et 9 pignons obtenir un système à 27 vitesses, permettant de choisir de manière assez fine le meilleur rapport de transmission en fonction des terrains sur lesquels on circule. Toutefois, les systèmes à dérailleurs ne sont pas dépourvus d'inconvénient. En particulier, les risques de défaillances sont multiples : - déraillement de la chaîne : la chaîne n'engrène plus sur les pignons et il faut s'arrêter pour remettre la chaîne en place, - le dérailleur arrière est exposé au choc, il peut assez facilement se dérégler, se tordre, se casser et dans le pire des cas venir se coincer dans les rayons et provoquer la rupture de la roue, - la chaîne ne travaille pas toujours dans un plan, ce qui peut provoquer son usure prématurée, des pertes de rendement et des risques de déraillement plus important. De plus, parmi le grand nombre de vitesses proposées, plusieurs proposent quasiment le même rapport de transmission. Ainsi, sur une transmission à 27 vitesses, seuls une quinzaine de rapports au maximum s'avèrent réellement utiles.

Enfin, avec un système à triple plateaux, l'utilisateur doit combiner l'action des dérailleurs avant et arrière pour choisir un bon rapport et ne dispose pas d'une progression régulière entre chaque rapport. Or, on sait que le besoin réel pour l'utilisateur est un système de transmission permettant une progression entre rapports de l'ordre de 15%. Des solutions alternatives aux dérailleurs ont été proposées. On peut notamment citer les boîtes de vitesses intégrées dans les moyeux de roue arrière, déjà bien exploitées sur les vélos de ville et commercialisées par les sociétés SHIMANO et SRAM. La société ROHLOFF a par ailleurs proposé une version de boîte de vitesses pour les vélos tout-terrain qui a fait l'objet de la demande de brevet EP 0915 800. Cependant, cette solution est assez encombrante et lourde. De plus, ces boîtes de vitesses augmentent, dans leur application à des vélos tout-terrain suspendus, la masse non suspendue des vélos sur lesquels elles sont montées et nécessitent le rayonnage d'une nouvelle roue pour être mises en oeuvre. On connaît également des boîtes de vitesses montées directement sur le cadre de la bicyclette et/ou dans l'axe de pédalier. Ces solutions sont d'une part très coûteuses, et d'autre part très lourdes de façon générale. Elles nécessitent souvent par ailleurs l'utilisation d'un cadre spécialement conçu pour la mise en oeuvre d'une telle boîte, ce qui réserve l'utilisation de tels systèmes aux bicyclettes haut-de-gamme. Le but de la présente invention est de fournir un mécanisme de boîte de vitesses pour bicyclettes et analogues, en particulier pour bicyclettes tout-terrain, qui ne présente pas les inconvénients des systèmes présentés précédemment. En particulier, un but de la présente invention est de fournir un mécanisme de boîte de vitesses qui ne nécessite pas de changement de cadre pour être mis en oeuvre. Un autre but de l'invention est de fournir un tel mécanisme de boîte de 30 vitesses qui soit compact et permette le passage de vitesses sans point mort.

Un autre but de l'invention est de fournir un tel mécanisme de boîte de vitesse qui comporte un nombre de rapports de transmission (vitesses) élevé permettant la pratique du vélo tout-terrain et qui soient bien étagés. Les différents buts de l'invention sont atteints grâce à une boîte de vitesses pour cycles et analogues, caractérisée en ce qu'elle comporte un train d'engrenages comportant : un premier planétaire mobile en rotation autour d'un axe 0, au moins un second planétaire coaxial au premier planétaire, une pluralité de jeux de pignons satellites de tailles différentes pour obtenir plusieurs raisons basiques du train d'engrenage de la boîte de vitesses, un porte-satellites coaxial aux planétaire et mobile en rotation autour de l'axe 0, les jeux de pignons satellites étant montés sur le porte-satellites, et un dispositif de sélection et de passage de vitesses sans point mort permettant de sélectionner un jeu de pignons satellites correspondant au rapport de vitesse souhaité. La boîte de vitesses de l'invention présente ainsi l'avantage d'être particulièrement compacte et de procurer, par ses multiples jeux de pignons satellites de tailles différentes, un nombre de rapports de vitesses important et bien étagés. Suivant une forme de construction avantageuse de la boîte de vitesses de l'invention, le premier planétaire du train d'engrenage de la boîte peut être un élément menant ou mené et, de même, le porte-satellites peut également être un élément menant ou mené. Par ailleurs, suivant un mode de réalisation de l'invention, le second planétaire peut être immobile en rotation par rapport à l'axe 0 ou non. Notamment, lorsque ce second planétaire est mobile, celui-ci peut de préférence être entraîné à une vitesse proportionnelle à celle du porte- satellites. Cette construction permet alors avantageusement de disposer de plusieurs gammes de vitesses.

La boîte de vitesses de la présente invention présente l'intérêt de procurer un passage de vitesses sans point mort. Pour obtenir un tel passage de vitesses, différentes solutions techniques peuvent ainsi être mises en oeuvre afin d'obtenir, pendant un court instant, deux rapports de vitesses engagés simultanément. Ainsi, suivant une première variante de réalisation, le premier planétaire ou le second planétaire comporte deux dentures différentes et un moyeu, les dentures étant montées sur le moyeu par l'intermédiaire de roues-libres ou d'éléments élastiques, le dispositif de sélection et de passage de vitesses sans point mort permettant un engagement simultané de deux rapports de vitesses, les pignons satellites correspondant aux deux rapports de vitesses engagés simultanément engrenant sur les deux dentures différentes du premier ou du second planétaire. Suivant une seconde variante de réalisation, le dispositif de sélection et de passage de vitesses sans point mort comporte des éléments élastiques d'amortissement entre les jeux de pignons satellites montés sur le même axe. Selon une troisième forme de réalisation avantageuse, le porte-satellites est alors de préférence composé de plusieurs sections mobiles en 20 rotation les unes par rapport aux autres autour de l'axe 0. Avantageusement encore, les différentes sections du porte-satellites sont alors liées entre elles au moins par des moyens de rappel élastiques. Une telle construction de porte-satellites multi-sections liées entre elles permet de façon originale de permettre un passage de vitesses sans point 25 mort dans la boîte et dans un encombrement réduit. Selon une forme préférée de réalisation de la boîte de vitesses, le porte-satellites comporte une section centrale d'entraînement et deux sections de support des jeux de satellites, lesdites sections de support étant mobiles en rotation par rapport à la section centrale d'entraînement. 30 De façon avantageuse, les jeux de pignons satellites correspondant aux rapports de vitesses pairs et les jeux de pignons satellites correspondant aux rapports de vitesses impairs sont portés sur des sections différentes du porte-satellites. Par ailleurs, toujours selon l'invention, la section centrale d'entraînement comporte des butées angulaires limitant la rotation des sections de support par rapport à ladite section centrale, et en ce que lesdits moyens de rappel élastiques tendent à éloigner lesdites sections de support desdites butées angulaires. Ainsi, le porte-satellites de la boîte de vitesses de l'invention est avantageusement conçu tel que les sections de support des jeux de satellites peuvent pivoter d'un angle de plus ou moins 2° par rapport à la section centrale d'entraînement du porte-satellites. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, le dispositif de sélection et de passage de vitesses sans point mort comporte des sélecteurs de vitesses coopérant d'une part chacun avec au moins un jeu de pignons satellites et avec un actionneur mobile en rotation autour de l'axe 0.

Dans cette forme préférée, l'actionneur des sélecteurs comporte avantageusement une came centrée et rotative autour de l'axe 0, ladite came coopérant avec lesdits sélecteurs sur une surface de came périphérique pour déplacer lesdits sélecteurs et les pignons satellites en fonction du rapport de vitesses choisi.

Toujours selon l'invention, la boîte de vitesse comporte un mécanisme de commande du dispositif de sélection et de passage de vitesses, ce mécanisme de commande comportant au moins un train d'engrenages adapté pour obtenir un mouvement différentiel entre la came du dispositif de sélection et de passage de vitesses sans point mort et le porte-satellites et ainsi accélérer ou ralentir la vitesse de rotation de la came pour rapport au porte-satellites. Avantageusement, le mécanisme de commande comporte également deux roues-libres intercalées entre un arbre d'entrée de la boîte de vitesses et le premier planétaire de ladite boîte et entre le porte-satellites et un arbre de sortie de ladite boîte de vitesses, lesdites roues-libres permettant d'éviter un point mort lors du passage entre différents modes de fonctionnement de la boîte de vitesses.

Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. Sur les figures annexées : - la figure 1 représente suivant une vue en coupe transversale une boîte de vitesses conforme à la présente invention dans un premier mode de réalisation intégrée au pédalier d'une bicyclette ; - la figure 2 représente suivant une vue en coupe transversale une boîte de vitesses conforme à la présente invention dans un second mode de réalisation intégrée dans un moyeu de roue arrière d'une bicyclette ; - la figure 3 représente suivant une vue en coupe transversale une boîte de vitesses conforme à la présente invention dans un troisième mode de réalisation montée sur une cassette de roue arrière d'une bicyclette ; - la figure 4 représente suivant une vue partielle en coupe médiane de la boîte de vitesses représentée sur la figure 1 montrant une organisation des jeux de satellites de la boîte de vitesses; - la figure 5 représente une vue analogue à la figure 4 montrant un porte-satellites tel que proposé dans la boîte de vitesses de l'invention; - la figure 6 représente dans une vue en coupe médiane analogue à celle de la figure 4, et de manière schématique, un sélecteur de vitesses adapté pour actionner les différents jeux de satellites de la boîte de vitesses de l'invention ; - la figure 7 représente suivant une vue de détail en coupe médiane le principe de passage de vitesses dans une boîte de vitesses conforme à l'invention ; - la figure 8 représente sur une vue partielle en coupe transversale conforme à la figure 1, la commande de changement de vitesses dans la boîte de vitesses de l'invention; - les figures 9 à 11 représentent respectivement des schémas 30 cinématiques du fonctionnement de la boîte de vitesses de l'invention en mode réducteur, en prise directe et en mode multiplicateur.

La présente invention propose une boîte de vitesses pour cycles ou analogues, et plus particulièrement pour vélos tout-terrain, qui est à la fois plus compact et plus fiable que les dispositifs de changement de vitesses connus et exploités à ce jour.

Les figures 1 à 3 représentent un exemple de réalisation d'une boîte de vitesses 1 conforme à l'invention pouvant s'intégrer aussi bien au niveau du pédalier P (figure 1) qu'au niveau de la roue arrière du vélo, que ce soit dans le moyeu M (figure 2) ou encore en cassette externe (figure 3) sur l'axe du moyeu M de la roue arrière.

Dans la suite de la description, seul l'exemple de réalisation de la figure 1 sera considéré et détaillé. Toutefois, la structure de la boîte de vitesses de l'invention et son fonctionnement restent les mêmes dans les deux autres modes de réalisation des figures 2 et 3. En référence aux figures 1 et 4 en particulier, la boîte de vitesses 1 comporte un train d'engrenage épicycloïdal 2 comportant un premier planétaire 3 formé par une couronne dentée de 160 dents pouvant être utilisé comme élément menant ou élément mené, mobile en rotation autour d'un axe de rotation O passant par le centre du planétaire 3. Le train d'engrenage 2 comporte également avantageusement un second planétaire 4 et un troisième planétaire 5 immobiles en rotation par rapport au cadre de la bicyclette sur laquelle la boîte de vitesses 1 est montée. Le deuxième planétaire 4 est par exemple constitué d'une couronne dentée de 145 dents et le troisième planétaire 5 d'une roue dentée 7 de 62 dents.

Les premier, second et troisième planétaires 3, 4, 5 sont tous montés coaxialement les uns aux autres autour de l'axe de rotation O central à la boîte de vitesses 1. Cet axe de rotation O peut être l'axe de pédalier de la bicyclette si la boîte de vitesses 1 est intégrée au pédalier, ou encore l'axe de roue arrière de la bicyclette si la boîte de vitesses 1 est montée dans le moyeu de roue arrière ou dans le prolongement de celui-ci à la place d'une usuelle cassette de pignons comme dans les exemples des figures 2 et 3.

La boîte de vitesses 1 de l'invention comporte également plusieurs jeux 8 de pignons satellites et, dans l'exemple présenté, plus particulièrement six jeux 8 de pignons satellites, soit trente-deux pignons satellites, permettant de procurer ainsi treize rapports de transmission différents pour la boîte de vitesses 1. Le nombre de pignons satellites mis en oeuvre dans la boîte de vitesses 1 de l'invention détermine le nombre de rapports de vitesses de ladite boîte de vitesses 1. De façon originale dans la boîte de vitesses 1 de l'invention, les pignons satellites sont de diamètres différents, pour permettre, d'une part, une bonne compacité du mécanisme, mais également une bonne progressivité des rapports de transmission entre chaque vitesse. Les différents jeux 8 de pignons satellites de la boîte de vitesses 1 sont supportés par un porte-satellites 9 tel que représenté à la figure 5. Ce porte-satellites 9 est avantageusement constitué dans l'exemple représenté de plusieurs éléments 9a, 9b, 9c permettant le bon positionnement des satellites en fonction du rapport de vitesses choisi. Le porte-satellites 9 peut lui aussi être utilisé comme élément menant ou élément mené. Dans l'exemple présenté sur les figures 4 et 5, le porte-satellites 9 est composé de trois parties : le moyeu central 9a, qui agit précisément comme élément menant ou mené selon le mode de fonctionnement de la boîte de vitesses utilisé ; le support 9b des satellites des combinaisons impaires ; le support 9c des satellites des combinaisons paires. Les supports 9b et 9c peuvent tourner d'un angle faible par rapport au moyeu 9a. Afin de limiter cette rotation des supports 9b, 9c, des butées angulaires sont prévues sur le moyeu 9a. Ces butées angulaires limitent l'angle de rotation desdits supports à plus ou moins 2°. Des ressorts Ri, R2, R3 et R4 tendent à éloigner les supports 9b, 9c de satellites des butées angulaires, afin de les maintenir dans une position 30 angulaire neutre.

La réalisation du porte-satellites 9 en 3 parties et l'action des ressorts Ri, R2, R3, R4 permettent le passage des vitesses dans la boîte sans point mort comme cela sera exposé par la suite. Dans le mode de réalisation représenté, la boîte de vitesses 1 permet de disposer de six combinaisons différentes de pignons satellites dans le porte-satellites 9. Par ailleurs, la boîte de vitesses 1 peut être utilisée soit en mode direct, avec un rapport de transmission égal à un dans lequel les combinaisons de pignons satellites ne sont pas exploitées, soit en mode multiplicateur, soit en mode réducteur ou alors les six différentes combinaisons de pignons sont mises en oeuvre pour faire varier les rapports de vitesses. Ainsi, dans le mode réducteur de vitesses, le premier planétaire fait office d'organe menant entraîné par un arbre d'entrée et un arbre de sortie est entrainé par le porte-satellites 9. En fonction de la combinaison de satellites utilisée, on peut obtenir les six rapports de vitesses (sortie/entrée) suivants : 1/1,14 ; 1/ 1,31 ; 1/1,50 ; 1/1,72 ; 1/1,97 ; 1/2,27. Dans le mode de transmission directe, l'arbre d'entrée entraîne directement par l'intermédiaire de crabots le porte-satellites 9 qui est alors l'élément menant et entraîne l'arbre de sortie. Dans ce mode de fonctionnement, le premier planétaire 3 tourne plus vite que le pédalier et n'est lié à aucun élément. Le rapport de vitesse est égal à 1. Enfin, dans le mode multiplicateur de vitesses, l'arbre d'entrée entraîne le porte-satellites 9, et l'arbre de sortie est entraîné par le premier planétaire 3. En fonction de la combinaison de satellites utilisée, on obtient alors six rapports de vitesses (sortie/entrée) inverses des rapports obtenus en mode réducteur soit : 1,14 ; 1,31 ; 1,50 ; 1,72 ; 1,97 ; 2,27. Au total, on obtient ainsi 13 rapports de vitesses avec une progression entre chaque rapport d'environ 15%. Comme indiqué précédemment, la boîte de vitesses 1 de l'invention 30 propose six différentes combinaisons de pignons satellites avec les planétaires 3, 4, 5 et le porte-satellites 9 pour procurer et étager les différents rapports de transmission de la boîte de vitesses 1 dans les différents modes de fonctionnement de celle-ci. Les différentes combinaisons Cl à C6 de pignons satellites possibles avec la boîte de vitesses ici décrite sont représentées schématiquement sur les figures 4 et 6, sur lesquelles les pignons satellites, parfois utilisés dans plusieurs combinaisons différentes, sont représentés dans chaque position qu'il occupe en fonction de la combinaison considérée. C'est la raison pour laquelle sur ces figures 4 et 6, des pignons satellites dotés d'une même référence sont représentés plusieurs fois en différentes position sur une même figure. Dans une première combinaison Cl, la force d'entraînement motrice, fournie dans le cas d'un vélo par le pédalage, est transmise par le pédalier par le premier planétaire 3 de la boîte de vitesse 1, élément menant, au porte-satellites 9 par l'intermédiaire d'un premier jeu 8 de quatre pignons satellites 10, 11, 12, 13. Lorsque cette combinaison Cl est sélectionnée, le pignon 13 engrène sur le troisième planétaire 5 et entraîne le porte-satellites 9 en rotation. Les pignons 12, 13 ont respectivement 13 et 34 dents et la raison basique du train d'engrenage 2 dans cette combinaison est alors de - 6,75, avec un rapport de réduction de 1,14.

Dans une deuxième combinaison C2, la force d'entraînement motrice est transmise par le pédalier au porte-satellites 9 par l'intermédiaire du premier planétaire 3 et d'un second jeu 8 de pignons satellites 14, 15, 16, 17. Lorsque cette combinaison C2 est sélectionnée, le pignon 17 en engrenant sur le planétaire 5 entraîne la rotation du porte-satellites 9. Les pignons 15, 16 ont respectivement 16 et 20 dents. La raison basique du train est de -3,22 et le rapport de réduction de 1,31. Dans une troisième combinaison C3, le mouvement de rotation est transmis par le premier planétaire 3 au porte-satellites 9 par l'intermédiaire d'un troisième jeu de pignons satellites 18, 19, 20. Lorsque cette combinaison C3 est sélectionnée, le pignon 20 en engrenant sur le second planétaire 4 entraîne la rotation du porte-satellites 9. Les pignons 19, 20 ont respectivement 15 et 27 dents. La raison basique du train est de -1,98 et le rapport de réduction de 1,50. Dans une quatrième combinaison C4, la force d'entraînement motrice est transmise par le pédalier au porte-satellites 9 par l'intermédiaire du premier planétaire 3 et des pignons satellites 14, 15, 16 du second jeu de pignons mis en oeuvre dans la seconde combinaison C2. Lorsque cette combinaison C4 est sélectionnée, le pignon 16 en engrenant sur le second planétaire 4 entraîne la rotation du porte-satellites 9. Les pignons 15, 16 ont respectivement 16 et 20 dents. La raison basique du train d'engrenages 2 est alors de -1,37 et le rapport de réduction de 1,72. Dans une cinquième combinaison C5, la force d'entraînement motrice est transmise par le pédalier au porte-satellites 9 par l'intermédiaire du premier planétaire 3 et d'un quatrième jeu de pignons satellites comprenant le pignon satellite 18 déjà utilisé dans la combinaison C3 et des pignons satellites 21, 22. Lorsque cette combinaison est sélectionnée, le pignon 22 en engrenant sur le second planétaire 4 entraîne la rotation du porte-satellites 9. Les pignons 21, 22 ont respectivement 14 et 13 dents. La raison basique du train est de -1,02 et le rapport de réduction de 1,97. Enfin, dans une sixième combinaison C6, la force d'entraînement motrice est transmise par le pédalier au porte-satellites 9 par l'intermédiaire du premier planétaire 3 et d'un cinquième jeu de pignons satellites comprenant le pignon satellite 14 déjà utilisé dans les combinaisons C2 et C4 et des pignons satellites 23, 24. Lorsque cette combinaison est sélectionnée, le pignon 24 en engrenant sur le second planétaire 4 entraîne la rotation du porte-satellites 9. Les pignons 23, 24 ont respectivement 24 et 17 dents. La raison basique du train est de -0,78 et le rapport de réduction de 2,27. Tous les pignons satellites 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 sont montés sur les supports 9b, 9c du porte-satellite 9.

Ces supports 9b, 9c coopèrent avec le moyeu central 9a du porte-satellites 9 par l'intermédiaire des ressorts R1, R2, R3, R4 et des butées angulaires limitant le déplacement relatif des parties 9a, 9b, 9c.

Ainsi, lorsqu'une des combinaisons impaires Cl, C3, C5 est sélectionnée, on se retrouve dans les configurations suivantes selon le mode de fonctionnement de la boîte de vitesses 1 : - en mode réducteur, le ressort R1 est comprimé et le support 9b vient 5 entraîner le moyeu central 9a par l'intermédiaire d'une première butée angulaire B, le support 9c étant en position neutre ; - en mode multiplicateur, le ressort R3 est comprimé et le moyeu central 9a vient entraîner le support 9b par l'intermédiaire d'une seconde butée angulaire B, le support 9c étant en position neutre. 10 De façon analogue, lorsqu'une des combinaisons paires C2, C4, C6 est sélectionnée, on se retrouve dans les configurations suivantes selon le mode de fonctionnement de la boîte de vitesses 1 : - en mode réducteur, le R2 est comprimé et le support 9c vient entraîner le moyeu central 9a par l'intermédiaire d'une troisième butée 15 angulaire B, le support 9b étant en position neutre ; - en mode multiplicateur, le ressort R4 est comprimé et le moyeu central 9a vient entraîner le support 9c par l'intermédiaire d'une quatrième butée angulaire B, le support 9b étant en position neutre. De plus, certains pignons satellites doivent pouvoir se déplacer dans le 20 porte-satellites 9 pour engrener ou non avec les différents planétaires 3, 4, 5 du train d'engrenages 2 de la boîte de vitesses 1 selon les combinaisons choisies. Comme représenté aux figures 6 et 7, la boîte de vitesses 1 de la présente invention comporte avantageusement à cette fin un dispositif 25 de 25 sélection et de passage de vitesses sans point mort. Le dispositif 25 de sélection et de passage de vitesses sans point mort comporte des sélecteurs de vitesses 26, 27, 28, 29 coopérant chacun avec au moins un jeu de pignons satellites 8 et avec un actionneur 30 mobile en rotation autour de l'axe O. Pour faciliter la compréhension, les sélecteurs de vitesses 26, 27, 30 28, 29 permettant le déplacement des satellites sont représentés d'une façon schématique sur la figure 6.

Pour ce qui concerne le sélecteur 26 dans un premier temps, les pignons 19, 20, 21, 22 sont liés et montés sur ce sélecteur 26. Ce dernier peut légèrement tourner autour de l'axe du pignon 18 solidaire du support 9b du porte-satellites 9. L'orientation du sélecteur 26 par rapport au porte- satellites 9 est définie par la surface périphérique d'une came 31, qui joue le rôle d'actionneur mobile en rotation 30. En fonction de l'angle d'orientation de la came 31 par rapport au porte-satellites 9, le sélecteur 26 prend une position déterminée et trois différentes configurations sont alors possibles.

Une première position de la came 31 définit une position neutre, dans laquelle les combinaisons C3 et C5 ne sont pas utilisées. Dans une seconde position de la came 31, le sélecteur 26 est orienté de telle façon que le pignon 20 engrène avec la couronne dentée formant le planétaire 4. La combinaison C3 est alors utilisée.

Dans une troisième position de la came 31, le sélecteur 26 est orienté de telle façon que le pignon 22 engrène avec le planétaire 4. La combinaison C5 est alors utilisée. Pour ce qui est du sélecteur 27 dans un second temps, ce dernier supporte les pignons 15, 16, 23, 24. Ce sélecteur 27 peut légèrement tourner autour de l'axe du pignon 14, solidaire du support 9c du porte-satellites 9. L'orientation du sélecteur 27 par rapport au porte-satellites 9 est également définie par la came 31. En fonction de l'angle d'orientation de la came 31 par rapport au porte-satellite 9, trois configurations de fonctionnement sont alors possibles.

Dans une première position, une configuration neutre est adoptée et les combinaisons C4 et C6 ne sont pas utilisées. Dans une seconde position, le sélecteur 27 est orienté par la came 31 de telle façon que le pignon 16 engrène avec le planétaire 4. La combinaison C4 est alors utilisée.

Dans une troisième position, le sélecteur 27 est orienté par la came 31 de telle façon que le pignon 24 engrène avec le planétaire 4. La combinaison C6 est alors utilisée.

Un troisième sélecteur 28 coopère avec la came 31 pour agir sur le pignon satellite 17, lequel est monté sur une pièce 32 permettant de garantir son entraxe avec le pignon 16. Comme pour les autres sélecteurs 26, 27 l'orientation du sélecteur 28 par rapport au support 9c du porte- satellites 9 est définie par la came 31. En fonction de l'angle d'orientation de la came 31 par rapport au porte-satellite 9, on obtient soit une position neutre dans laquelle la combinaison C2 n'est pas utilisée soit une position active dans laquelle le sélecteur 28 est orienté de telle façon que le pignon 17 engrène avec le planétaire 5, la combinaison C2 étant alors utilisée.

Enfin, le pignon 11 est monté sur une pièce 33 permettant de garantir son entraxe avec le pignon 10. Les pignons 12, 13, partageant le même axe de rotation, sont montés sur une pièce 34 permettant de garantir leur entraxe avec le pignon 11. L'axe commun des pignons 12, 13 est positionné dans le mécanisme par le dernier sélecteur 29. L'orientation du sélecteur 29 par rapport au support 9b du porte-satellites 9 est définie par la came 31. En fonction de l'angle d'orientation de la came 31 par rapport au porte-satellite 9, on obtient soit une position neutre dans laquelle la combinaison Cl n'est pas utilisée, soit une position active telle que le pignon 13 engrène avec le planétaire 5. La combinaison Cl est alors utilisée.

Ainsi définis les sélecteurs 26, 27, 28, 29 et leurs coopérations avec la came 31 et les pignons satellites 8 de la boîte de vitesses 1, le principe de passage des vitesses dans ladite boîte de vitesses 1 va être décrit ci-après. Le principe de passage de vitesse étant identique quelque soit les rapports, seul le passage entre les combinaisons de satellites C5 et C6 est représenté sur la figure 7 et décrit ci-après. Comme cela ressort de la figure 7, la came 31 est constituée d'un assemblage de plusieurs pistes 311, 312, 313, 314. Chacune de ces pistes a pour but d'activer une des combinaisons Cl à C6 de pignons satellites 8. Afin de permettre l'actionnement des sélecteurs par la came 31, le dispositif 25 de sélection et de passage de vitesses sans point mort de la boîte de vitesses 1 de l'invention comporte un mécanisme de commande et actionnement à train d'engrenages épicycloïdal qui permet la rotation de la came 31 par rapport au moyeu 9a du porte-satellite 9 dans le sens de la rotation du porte-satellite 9 ou dans le sens opposé. Ce mécanisme de commande et actionnement est représenté, au moins partiellement sur la figure 8, et comporte un planétaire 35 de 90 dents réalisé à l'extrémité d'un actionneur 34 et une couronne dentée de 126 dents taillée sur un actionneur 33, et un double-satellite 36 composé de pignons de 15 et 21 dents. L'actionneur 34 est bloqué en rotation par rapport à un carter externe de la boîte de vitesses 1. Pour actionner la rotation de la came 31, l'actionneur 34 se déplace axialement sur l'axe E d'entrée jusqu'à ce que le planétaire 35 vienne engrener avec le pignon de 15 dents du double-satellites 36. Ce positionnement est maintenu pendant 15° de rotation du porte-satellites 9 grâce à un contact entre l'actionneur 34 et le moyeu central 9a du porte-satellite 9. Ce contact, non représenté sur la figure, se fait entre des ergots sur l'actionneur 34 et des encoches sur le moyeu 9a.

Pour la rotation de la came 31 dans le sens opposé à la rotation du porte-satellites 9, c'est la couronne dentée de 126 dents taillée sur l'actionneur 33 qui, par déplacement axial parallèlement à l'axe O, vient s'engrener avec le pignon de 21 dents du double-satellite 36. Ce positionnement est maintenu pendant 15° de rotation du porte-satellites 9 grâce à un contact entre l'actionneur 33 et le moyeu central 9a du porte-satellite 9. Ce contact, non représenté sur la figure, se fait entre des ergots sur l'actionneur 33 et des encoches sur le moyeu 9a. Afin d'assurer un passage de vitesses sans point mort dans la boîte de vitesses 1, il est nécessaire de passer par une phase où deux rapports de vitesses sont simultanément en prises. Sur la figure 7, les combinaisons C5 et C6 sont sélectionnées en même temps. Le passage se fait différemment suivant le mode de fonctionnement de la boîte de vitesses 1, c'est-à-dire selon que l'on est en mode de prise directe, en mode réducteur, ou en mode multiplicateur.

En mode réducteur, l'élément menant constituant à l'entrée de la boîte de vitesses 1 est le premier planétaire 3, en la forme d'une couronne dentée. Lorsque les deux rapports de vitesses correspondant aux combinaisons C5 et C6 sont en prises comme représenté sur la figure 7, le support 9b du porte-satellites 9 portant les pignons 21, 22 de la combinaison C5 tourne plus vite que le support 9c portant les pignons 23, 24 de la combinaison C6. Pour une rotation de 30° de l'arbre d'entrée et donc du planétaire 3, le support 9b aura tourné de 15,2° et le support 9c aura, lui, tourné de 13,2°. La différence de rotation entre les deux supports 9b, 9c du porte-satellite 9 n'est que de 2° au maximum. Lors d'un passage de rapport de vitesses correspondant à la combinaison C5 vers un rapport correspondant à a combinaison C6, la came 31 aura tourné de 15° dans le sens de la rotation du porte-satellites 9. Pendant les 5° de départ, le pignon 24 vient s'engrener avec le planétaire 4, puis pendant les 5° suivants, les deux rapports de vitesses sont sélectionnés simultanément comme cela est représenté sur la figure 7. Enfin, pendant les derniers 5°, le pignon 22 est déplacé afin qu'il n'engrène plus avec le planétaire 4. Au maximum, les deux combinaisons sont sélectionnées pendant les 15° de rotation de la came 31. Si l'on se place au niveau du porte-satellites 9, lorsque la came 31 tourne dans le sens de la rotation du porte-satellite 9 de 15° par rapport au porte-satellite, le support 9b entraîne le moyeu 9a à l'aide par le jeu des butées angulaires. Son orientation est de +2°par rapport à sa position neutre. Le support 9c étant plus lent que le moyeu 9a, il s'éloigne de sa position neutre. Son angle se rapproche de -2°. Au bout des 15°, le pignon 22 est déplacé afin qu'il n'engrène plus avec le premier planétaire 3. Le support de satellites 9c vient entraîner le moyeu 9a en passant d'une orientation de -2° à +2°, soit un saut de 4°. L'utilisateur de la boîte de vitesse peut alors ressentir un saut de l'ordre de 8° au pédalage dans le pire des cas. La combinaison C5 n'étant plus active, il n'y a plus de couple entre le moyeu 9a et le support 9b du porte-satellites 9. L'orientation du support 9b passe de +2° à 0° par la détente du ressort R1. La vitesse relative de la came 31 avec le sélecteur 26 est accélérée, donc le désengagement de la combinaison de pignons C5 se fait plus rapidement. Le sens de rotation de la came 31, illustré sur la figure 7 par la flèche F, a été choisi pour cette raison. Dans le sens opposé de la rotation de la came 31, il y aurait un risque de réengagement de la combinaison de pignons C5 lors de la détente du ressort R1. Lors d'un passage de rapport de vitesses correspondant à la combinaison C6 vers un rapport correspondant à a combinaison C5, la came 31 tourne alors dans le sens opposé de la rotation du porte-satellites 9 de 15° par rapport au porte-satellites 9 et donc dans un sens opposé à celui de la flèche F sur la figure 7. Le support des satellites 9c entraîne le moyeu 9a à l'aide de butées angulaires. Son orientation est de +2°par rapport à sa position neutre. Le support des satellites 9b étant plus rapide que le moyeu central 9a, il s'approche de la butée +2°, jusqu'à entraîner ledit moyeu central 9a à la place du support 9c. A partir de ce moment là, c'est le support de satellite 9c qui s'éloigne de la butée en passant de +2° à 0°. Au bout d'une rotation de 15° de la came 31, on est assuré que le pignon 24 n'engrène plus avec le planétaire 4. Le passage de vitesse a été progressif.

Lorsque le mode de fonctionnement de la boîte de vitesses 1 n'est plus réducteur mais au contraire multiplicateur, l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses 1, en l'occurrence l'axe de pédalier, entraîne en rotation le moyeu central 9a du porte-satellites 9 et non plus le premier planétaire 3. On observe alors ce qui suit lors du passage du rapport de vitesses correspondant à la combinaison C5 au rapport de vitesses correspondant à la combinaison C6. Une rotation de 15° de l'arbre d'entrée entraîne une rotation identique du moyeu 9a du porte-satellites 9 qui entraîne le support de satellites 9b. Celui-ci tourne alors d'environ 15° ; dans le même temps le support 9c du porte-satellites 9c ne tourne que de 13°. Pendant les 5° de départ, le pignon 24 vient s'engrener avec le planétaire 4, puis pendant les 5° suivants les deux rapports de vitesses sont sélectionnés comme représenté sur la figure 7. Enfin, pendant les derniers 5,° le pignon 22 est déplacé afin qu'il n'engrène plus avec le planétaire 4. Pendant ce temps, la came 31 tourne dans le sens de la rotation du porte-satellite 9 de 15° par rapport au porte-satellites. Le support 9b est entraîné par le moyeu 9a à l'aide de butées angulaires. Son orientation est de -2° par rapport à sa position neutre. Le support des satellites 9c étant plus lent que le moyeu central 9a, il s'éloigne de sa position neutre. Son angle se rapproche de -2° jusqu'à être entraîné par le moyeu 9a à la place du support 9c. A partir de ce moment là, c'est le support 9b qui s'éloigne de la butée en passant de -2° à 0°. Au bout d'une rotation de 15° de la came 31, on est assuré que le pignon 22 n'engrène plus avec le planétaire 4. Le passage de vitesse a été progressif. Lors d'un passage dans le sens opposé de la combinaison C6 vers la combinaison C5 toujours en mode multiplicateur, la rotation de 15° de l'arbre d'entrée entraîne une rotation identique du moyeu du porte-satellites 9a qui entraîne le support de satellites 9c. Le support de satellites 9c tourne de 15° et le support de satellites 9b tourne alors de 17°. La came 31 tourne dans le sens opposé de la rotation du porte-satellite 20 9 de 15° par rapport au porte-satellites 9. Le support des satellites 9c est entraîné par le moyeu central 9a du porte-satellites 9 à l'aide de la butée angulaire. Son orientation est de -2°par rapport à sa position neutre. Le support des satellites 9b étant plus rapide que le moyeu 9a, il 25 s'éloigne de sa position neutre. Son angle se rapproche de +2°. Au bout des 15°, le pignon 24 est déplacé afin qu'il n'engrène plus avec le planétaire 4. Le support de satellites 9b est entraîné par le moyeu central 9a en passant d'une orientation de +2° à -2°, soit un saut de 4° au maximum. On 30 peut alors ressentir un saut de l'ordre de 4° au pédalage dans le pire des cas.

La combinaison C6 n'étant plus active, il n'y a plus de couple entre le moyeu central 9a et le support 9c du porte-satellites 9. L'orientation du support 9c passe de -2° à 0° par la détente du ressort R4. La vitesse relative de la came 31 avec le sélecteur 27 fixé sur le support 9c est accélérée, donc le désengagement de la combinaison C6 se fait plus rapidement. Le sens de rotation de la came 31 a été choisi pour cette raison. Dans le sens opposé, il y aurait un risque de réengagement de la combinaison C6 lors de la détente du ressort. On peut noter que la came 31 tourne dans le sens de rotation du porte-satellites 9 pour le passage de la combinaison C5 vers la combinaison C6 en mode réducteur et en mode multiplicateur. Pour le passage de la combinaison C6 vers la combinaison C5, dans les deux modes, c'est le sens opposé qui est utilisé. Lors du passage du rapport inférieur (passage de C5 vers C6 en mode réducteur, ou C6 vers C5 en mode multiplicateur) un léger saut correspondant à un rattrapage de jeu est observé. En théorie, au maximum, il pourrait être de 8° de rotation de l'arbre d'entrée. Dans la réalité, il est inférieur car la phase où deux rapports de vitesses sont sélectionnés en même temps est inférieure à une rotation de 15° du porte-satellite 9. Dans le cas du montage de la boîte de vitesses 1 sur la roue arrière d'un vélo, ce saut est à peine perceptible au pédalage car il est réduit du rapport de vitesse entre la roue et le pédalier. Lors du passage du rapport de vitesses supérieur, aucun saut n'est observé, le passage de vitesse étant plus progressif.

Lors du passage des vitesses, une légère variation de l'effort de pédalage peut être ressentie. Elle est due à la compression ou la détente des ressorts R1, R2, R3, R4. Le dispositif 25 de sélection et de passage de vitesses sans point mort de la boîte de vitesses 1 de l'invention est également conçu pour permettre à l'utilisateur de sélectionner un rapport de transmission adapté à la configuration du terrain sur lequel il roule et donc de choisir le rapport de vitesses adapté en jouant sur les six combinaisons Cl à C6 de jeux de pignons satellites de la boîte de vitesses 1 en coopérant avec les différents planétaires 3, 4, 5 de ladite boîte de vitesses 1. Pour cela, le train d'engrenages 2 de la boîte de vitesses de l'invention peut fonctionner avantageusement suivant les trois modes précédemment définis à savoir : - un premier mode réducteur de vitesses dans lequel les rapports de transmission sont inférieurs à 1, - un second mode direct dans lequel le rapport de transmission est égal à 1, et - un troisième mode multiplicateur de vitesses dans lequel le rapport de transmission est supérieur à 1. Le changement du mode de fonctionnement se fait par déplacement axial d'un ensemble composé du porte-satellites 9 et du premier planétaire 3. Un second actionneur 37, représenté partiellement sue la figure 8, et mobile en translation sur l'axe E parallèlement à l'axe de rotation O permet ce déplacement. Deux roues libres sont par ailleurs associées au mécanisme de commande à train épicycloïdal auquel l'actionneur 37 est intégré: une première roue-libre 38 entre l'arbre d'entrée E et le premier planétaire 3 de la boîte de vitesses 1 et une autre roue-libre 39 entre le moyeu 9a du porte- satellites 9 et l'arbre de sortie S de la boîte de vitesses 1. Le mode de fonctionnement par défaut de la boîte de vitesses 1 est le mode réducteur. Dans ce mode réducteur, comme représenté schématiquement sur la figure 9, l'arbre d'entrée E entraîne, par l'intermédiaire de la roue libre 38, le planétaire 3 et le porte-satellites 9 entraîne, par l'intermédiaire de la roue libre 39, l'arbre de sortie S. Dans le mode prise directe, comme représenté sur la figure 10, l'arbre d'entrée E entraîne, par l'intermédiaire de crabots 40, le moyeu 9a du porte-satellites 9 et le moyeu 9a du porte-satellites entraîne, par l'intermédiaire de la roue libre 39, l'arbre de sortie S.

Dans ce mode de fonctionnement, le planétaire 3 tourne plus vite que l'arbre d'entrée E, ce qui est rendu possible par la roue-libre 38 entre ces deux éléments.

En mode multiplicateur enfin, comme représenté sur la figure 11, l'arbre d'entrée E entraîne, par l'intermédiaire des crabots 40, le moyeu 9a du porte-satellites 9 pendant que le planétaire 3 entraîne, par l'intermédiaire de crabots 41, l'arbre de sortie S.

Dans ce mode de fonctionnement, l'arbre de sortie S tourne plus vite que le porte-satellites 9, ce qui est rendu possible par la roue-libre 39 entre ces deux éléments. Le passage de vitesses se fait par le déplacement axial de l'ensemble formé du porte-satellites 9 et du premier planétaire 3. En partant de la position « réducteur », par un déplacement axial de l'ensemble ainsi défini, dans un premier temps, le porte-satellites 9 se solidarise en rotation avec l'arbre d'entrée E et donc le pédalier puis, dans un second temps, le planétaire 3 se solidarise en rotation avec l'arbre de sortie S. Bien que cela n'ait pas été décrit jusqu'ici, il s'entend bien entendu que les commandes du dispositif de sélection et de changement de vitesses sont actionnables pour tout type de moyens d'actionnement usuellement employés dans le domaine des cycles, notamment des actionnements par câbles et poignées au guidon ou sur la potence du vélo, ou encore des actionnements hydrauliques à commande par poignées au guidon ou sur la potence du vélo. Toutefois, de tels accessoires de commandes restent extérieurs à la boîte de vitesses de l'invention telle qu'elle a été décrite précédemment et est représentée sur les figures annexées.25

Claims (15)

1. REVENDICATIONS1. Boîte de vitesses (1), notamment pour cycles et analogues, caractérisée en ce qu'elle comporte un train d'engrenages (2) comportant : un premier planétaire (3) mobile en rotation autour d'un axe O, au moins un second planétaire (4, 5) coaxial au premier planétaire (3), une pluralité de pignons satellites (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24) de tailles différentes pour obtenir plusieurs raisons basiques du train d'engrenages (2) de la boîte de vitesses, un porte-satellites (9) coaxial aux planétaires (3, 4, 5) et mobile en rotation autour de l'axe O, les pignons satellites (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24) étant montés sur le porte-satellites (9), et un dispositif (25) de sélection et de passage de vitesses sans point mort permettant de sélectionner les pignons satellites (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24) correspondant au rapport de vitesse souhaité.
2. 2. Boîte de vitesses selon la revendication 1, caractérisée en ce que le premier planétaire (3) est un élément menant ou mené.
3. 3. Boîte de vitesses selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le porte-satellites (9) est un élément menant ou mené.
4. 4. Boîte de vitesses selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le premier planétaire ou le second planétaire comporte deux dentures différentes et un moyeu, les dentures étant montées sur le moyeu par l'intermédiaire de roues-libres ou d'éléments élastiques, le dispositif (25) de sélection et de passage de vitesses sans point mort permettant un engagement simultané de deux rapports de vitesses, les pignons satellites correspondant aux deux rapports de vitesses engagés simultanémentengrenant sur les deux dentures différentes du premier ou du second planétaire.
5. 5. Boîte de vitesses selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le dispositif (25) de sélection et de passage de vitesses sans point mort comporte des éléments élastiques entre les pignons satellites montés sur le même axe.
6. 6. Boîte de vitesses selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce 10 que le porte-satellites (9) est composé de plusieurs sections (9a, 9b, 9c) mobiles en rotation les unes par rapport aux autres autour de l'axe O.
7. 7. Boîte de vitesses selon la revendication 6, caractérisée en ce que les différentes sections du porte-satellites (9) sont liées entre elles au moins par 15 des moyens de rappel élastiques (R1, R2, R3, R4).
8. 8. Boîte de vitesses selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que la porte-satellites (9) comporte une section centrale (9a) d'entraînement et au moins deux sections (9b, 9c) de support des pignons satellites (10, 20 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24), lesdites sections de support étant mobiles en rotation par rapport à la section centrale d'entraînement.
9. 9. Boîte de vitesses selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce 25 que les pignons satellites (10, 11, 12, 13; 14, 15, 16, 17; 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24) correspondant à des rapports de vitesses consécutifs sont portés sur des sections différentes du porte-satellites.
10. 10. Boîte de vitesses selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisée en 30 ce que la section centrale (9a) du porte-satellites (9) comporte des butées angulaires limitant la rotation des sections de support (9b, 9c) par rapport à ladite section centrale, et en ce que lesdits moyens de rappel élastiques (R1,R2, R3, R4) tendent à éloigner lesdites sections (9b, 9c) de support desdites butées angulaires.
11. 11. Boîte de vitesses selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le dispositif (25) de sélection et de passage de vitesses sans point mort comporte des sélecteurs (26, 27, 28, 29) de vitesses coopérant chacun avec au moins un jeu (8) de pignons satellites et avec un actionneur (30) mobile en rotation autour de l'axe O.
12. 12. Boîte de vitesses selon la revendication 11, caractérisée en ce que l'actionneur (30) des sélecteurs comporte une came (31) centrée et rotative autour de l'axe O, ladite came (31) coopérant avec lesdits sélecteurs (26, 27, 28, 29) sur une surface de came périphérique pour déplacer lesdits sélecteurs et les pignons satellites en fonction du rapport de vitesses choisi.
13. 13. Boîte de vitesses selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce qu'elle comporte un mécanisme de commande du dispositif (25) de sélection et de passage de vitesses.
14. 14. Boîte de vitesses selon la revendication 13, caractérisée en ce que le mécanisme de commande comporte au moins un train d'engrenages adapté pour obtenir un mouvement différentiel entre la came (31) du dispositif (25) de sélection et de passage de vitesses sans point mort et le porte-satellites (9) et ainsi accélérer ou ralentir le vitesse de rotation de la came par rapport au porte-satellites.
15. 15. Boîte de vitesses selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisée en ce que le mécanisme de commande comporte deux roues-libres (38, 39) intercalées entre un arbre d'entrée (E) de la boîte de vitesses et le premier planétaire (3) de ladite boîte et entre le porte-satellites (9) et un arbre de sortie (S) de ladite boîte de vitesses, lesdites roues-libres permettant d'éviterun point mort lors du passage entre différents modes de fonctionnement de la boîte de vitesses.