WO1997006048A1 - Dispositif de compensation d'effort pour une commande a cable d'un derailleur, notamment pour un velo - Google Patents

Dispositif de compensation d'effort pour une commande a cable d'un derailleur, notamment pour un velo Download PDF

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Franck Savard
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    • Y10T74/20402—Flexible transmitter [e.g., Bowden cable]

Definitions

  • the present invention relates to a force compensation device for a cable control of a derailleur, in particular for a bicycle.
  • gearshift assemblies of the type comprising:
  • a control means such as a lever, a lever or a rotating handle, fixed on the frame and near the handlebar, maneuverable by the user,.
  • a control cable and.
  • a derailleur composed of a plate fixed to the frame, a movable element for guiding the chain, generally of the parallelogram type, displaceable laterally and a return spring of this movable guiding element in one of the extreme positions .
  • the movable element is a deformable parallelogram which departs from the hub carrying the pinions under the effect of return of the spring and which approaches it under the action cable pulling when the user exerts a force on the control means.
  • the force compensation device for a cable control of at least one chain derailleur, in particular fixed to the frame of a bicycle with several chainrings and / or sprockets, said cable comprising a end secured to said derailleur and an end secured to a lever, lever or rotary handle operating means generating a translational movement, this cable sliding in a sheath bearing on a stop, said derailleur being equipped with a spring return to the compressed state when the chain is on the largest chainring or sprocket, is characterized in that it comprises at least one elastic return element with antagonistic effect, disposed between a fixed stop fixed to the bicycle and a fixed stop integral with the cable, said elastic return element being in the relaxed state when the derailleur return spring is in the compressed state and said return element being in the state compressed when the derailleur return spring is in the relaxed state.
  • the elastic return element is a compensating spring, arranged coaxially with the cable, interposed between a fixed stop, integral with the frame, and the end of this cable.
  • the spring compensation is a spring of small diameter, with a large number of turns and with a relatively low stiffness, which occurs with contiguous turns in the compressed state, the effort to compress it or the force restored being substantially equal to the effort to compress or the effort restored by the return spring of the derailleur.
  • the device according to the invention comprises two independent springs, each acting on the corresponding cable, so as to obtain compensation for the forces in all circumstances.
  • the compensation spring is integrated in an extension of the control member.
  • the compensation spring is a casing produced from manufacture with the casserole dish.
  • FIG. 1 a simplified view of a derailleur of chainrings
  • FIG. 2 a simplified view of a derailleur of pinions
  • FIGS. 3A to 3E a block diagram of the operating stages of the chainring derailleur with the compensation device according to l invention
  • FIGS. 4A to 4E a block diagram of the operating stages of the pinion derailleur with the compensation device according to the invention.
  • FIG 1 there is shown a part of the frame 10 of a bicycle, in which is mounted a bottom bracket 12 which drives the plates 14, these being three in number in the example shown.
  • These plates include a small plate 1 6, an intermediate plate 18 and a large plate 20, arranged so that the small plate is inside, that is to say close to the frame and the large external plate, that is to say distant from the frame.
  • This arrangement is generally adopted because it is dictated by the combination with the sprockets whose arrangement is reversed as will be explained later, to ensure that the chain is properly aligned during the greatest efforts, that is to say for the smaller development, small chainring / large gable, and for larger development, large chainring / small gable.
  • a chain derailleur 22 comprising a movable arm 24, consisting of a deformable parallelogram 26, with a return spring 28 in the direction of the arrow 30, that is to say from the outside towards inside and of a control cable 32 sliding in a known manner in a sheath 34, one of the ends 36 of this cable is connected to the mobile arm.
  • control means represented very schematically at 40 in the form of a stop 42 of the sheath 34 and in the form of an arrow 44, representative of the displacement generated in the two-way, using a lever, a joystick or a revolving handle.
  • the compensation means include a compensation spring 46, interposed between the stop 42 and the end 38 of the cable 32.
  • This spring is more particularly chosen with a large number of turns and a low stiffness so that the force necessary for its compression is progressive and low while the resulting return force is substantially equivalent to that of the return spring 28 of the front derailleur 22.
  • This return spring is preferably with contiguous turns in the fully compressed state.
  • the return spring 28 is shown as a compression spring, which facilitates understanding.
  • the return spring 28 of the movable arm 26 of the front derailleur 22 is in the compressed state, that is to say that the The user has exerted traction on the cable 32 and the compensation spring 46 is in the relaxed state.
  • the user wishes to reduce its development, see FIG. 3B, he operates the command to descend from a tray and the chain is then on the intermediate plate 18.
  • the user actuates the control means, lever, handle or twist grip to release the cable over a given length.
  • the return spring 28 is partially released and restores part of the stored energy while it is necessary to compress the compensation spring 46, which is easy, thanks to the specific characteristics of said spring.
  • the return spring 28 also participates, for the surplus energy it releases, in the compression of the compensation spring 46.
  • FIGS 4D and 4E show the reverse steps of the previous ones.
  • the assistance device allows the return spring of each derailleur to act as it should and on the other hand facilitates movement by distributing the forces, that is to say that it stores energy and returns it when it is needed to assist the user.
  • the compensation spring is housed in a casing which has come from manufacture with the casserole of the handle, in the extension of the cable outlet.
  • the cable must be secured to the actuating member to obtain a pushed or pulled effect because the return spring of the derailleur does not provide strong traction of the cable.

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Abstract

L'objet de l'invention est un dispositif de compensation d'effort pour une commande à câble d'au moins un dérailleur (22) de chaîne notamment fixé sur le cadre (10) d'un vélo à plusieurs plateaux (16, 18, 20), ledit câble (32) coulissant dans une gaine (34) venant en appui sur une butée (32), ledit dérailleur étant équipé d'un ressort de rappel (28) à l'état comprimé lorsque la chaîne est sur le plus grand plateau ou pignon, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un élément élastique de rappel (46) à effet antagoniste, disposé entre une butée fixe solidaire du vélo et une butée fixe solidaire du câble, ledit élément élastique de rappel étant à l'état détendu lorsque le ressort de rappel du dérailleur est à l'état comprimé et ledit élément de rappel étant à l'état comprimé lorsque le ressort de rappel du dérailleur est à l'état détendu.

Description

DISPOSITIF DE COMPENSATION D'EFFORT POUR UNE COMMANDE A CABLE D'UN DERAILLEUR, NOTAMMENT POUR UN VELO
La présente invention a pour objet un dispositif de compensation d'effort pour une commande à câble d'un dérailleur, notamment pour un vélo.
On connaît des ensembles de changement de vitesses du type comprenant :
. un moyen de commande tel qu'une manette, un levier ou encore une poignée tournante, fixée sur le cadre et à proximité du guidon, manoeuvrable par l'utilisateur, . un câble de commande, et . un dérailleur composé d'une platine fixée sur le cadre, d'un élément mobile de guidage de la chaîne, généralement du type parallélogramme, déplaçable latéralement et d'un ressort de rappel de cet élément mobile de guidage dans l'une des positions extrêmes. Dans le cas d'un dérailleur arrière qui assure le changement de pignons, l'élément mobile est un parallélogramme déformable qui s'écarte du moyeu portant les pignons sous l'effet de rappel du ressort et qui s'en rapproche sous l'action de traction du câble lorsque l'utilisateur exerce un effort sur le moyen de commande. On peut remarquer que dans le cas des pignons, le saut d'un pignon à l'autre pour la remontée du plus petit vers le plus grand reste d'une amplitude relativement faible car les pignons sont bien étages, si bien que même difficile, l'effort reste encore raisonnable, bien qu'il faille bander le ressort de rappel pour qu'en retour il puisse libérer l'énergie emmagasinée.
Dans le cas des plateaux, il en est autrement. Le plateau le plus petit est du côté du cadre et l'élément de guidage également sous forme de parallélogramme déformable est rappelé vers le cadre et l'organe de manoeuvre est actionné par l'utilisateur pour passer du plus petit au plus grand plateau. La différence de diamètre est là beaucoup plus importante et l'effort à fournir est beaucoup plus grand.
Qui plus est, on constate que lorsque l'utilisateur veut passer du plus grand plateau à un plateau inférieur, il faut tout d'abord faire monter la chaîne au delà du diamètre du grand plateau considéré au sommet des dents et non plus au fond de gorge, ce qui requiert un effort supplémentaire alors que, justement, on cherche à diminuer l'effort à fournir. Ceci conduit à prévoir un ressort de forte capacité élastique pour pouvoir vaincre ce point dur.
Dans le sens de la montée d'un plateau inférieur vers un plateau supérieur, l'utilisateur est obligé de vaincre d'un part ce point dur et d'autre part il lui faut comprimer le ressort, ce qui conduit à des efforts importants à exercer sur la manette, le levier ou la poignée tournante, ceci au détriment de la précision du geste, de l'attention en promenade ou de la concentration en compétition. On s'est même aperçu que cela devient rédhibitoire pour les enfants ou certaines personnes d'une force physique moyenne. Dans tous les cas, il est certain que l'utilisateur a tendance à ajouter un mouvement du corps pour compenser, ce qui le déséquilibre plus ou moins et lorsque l'on sait qu'un tel geste de manoeuvre des dérailleurs s'effectue plusieurs dizaines de fois, voire plusieurs centaines de fois au cours d'une sortie, on comprend l'intérêt qu'il pourrait y avoir à maîtriser l'effort de manoeuvre nécessaire. C'est le but de l'invention de proposer un dispositif de compensation d'effort pour une commande à câble d'un dérailleur, notamment pour un vélo, qui favorise les actions pour l'utilisateur en équilibrant les actions tant pour ia montée des vitesses que pour la descente, qui est d'un surcoût négligeable, qui est adaptable sur les systèmes existants, qui est quasiment sans conséquence sur le poids, qui est d'un encombrement réduit et qui est parfaitement intégrable tant du point de vue ergonomique qu'esthétique.
A cet effet le dispositif de compensation d'effort selon l'invention, pour une commande à câble d'au moins un dérailleur de chaîne, notamment fixé sur le cadre d'un vélo à plusieurs plateaux et/ ou pignons, ledit câble comprenant une extrémité solidaire dudit dérailleur et une extrémité solidaire d'un moyen de manoeuvre à levier, à manette ou à poignée tournante générant un mouvement de translation, ce câble coulissant dans une gaine venant en appui sur une butée, ledit dérailleur étant équipé d'un ressort de rappel à l'état comprimé lorsque la chaîne est sur le plus grand plateau ou pignon, se caractérise en ce qu'il comprend au moins un élément élastique de rappel à effet antagoniste, disposé entre une butée fixe solidaire du vélo et une butée fixe solidaire du câble, ledit élément élastique de rappel étant à l'état détendu lorsque le ressort de rappel du dérailleur est à l'état comprimé et ledit élément de rappel étant à l'état comprimé lorsque le ressort de rappel du dérailleur est à l'état détendu.
Ce dispositif se caractérise aussi en ce que l'élément élastique de rappel est un ressort de compensation, disposé coaxialement au câble, interposé entre une butée fixe, solidaire du cadre, et l'extrémité de ce câble- Selon une autre caractéristique, le ressort de compensation est un ressort de faible diamètre, avec un grand nombre de spires et avec une raideur relativement faible, qui se présente avec des spires jointives à l'état comprimé, l'effort pour le comprimer ou l'effort restitué étant sensiblement égal à l'effort pour comprimer ou à l'effort restitué par le ressort de rappel du dérailleur. Dans le cas d'une monocommande, le dispositif selon l'invention comprend deux ressorts indépendants, chacun agissant sur le câble correspondant, en sorte d'obtenir une compensation des efforts en toutes circonstances. Selon un mode de réalisation particulier, le ressort de compensation est intégré dans un prolongement de l'organe de commande.
Plus spécifiquement, dans le cas d'un organe de commande à poignée tournante, le ressort de compensation est un carter venu de fabrication avec la cocotte. L'invention est décrite ci-après selon un mode de réalisation particulier, non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels les figures représentent :
. figure 1 , une vue simplifiée d'un dérailleur de plateaux, • figure 2, une vue simplifiée d'un dérailleur de pignons, • figures 3A à 3E, un synoptique des étapes de fonctionnement du dérailleur de plateaux avec le dispositif de compensation selon l'invention, et . figures 4A à 4E, un synoptique des étapes de fonctionnement du dérailleur de pignons avec le dispositif de compensation selon l'invention.
Sur la figure 1 , on a représenté une partie du cadre 10 d'un vélo, dans lequel est monté un pédalier 12 qui entraîne des plateaux 14, ceux-ci étant au nombre de trois dans l'exemple représenté.
Ces plateaux comprennent un petit plateau 1 6, un plateau intermédiaire 18 et un grand plateau 20, disposés en sorte que le petit plateau soit intérieur, c'est à dire proche du cadre et le grand plateau extérieur, c'est à dire éloigné du cadre.
Cette disposition est généralement adoptée car elle est dictée par la combinaison avec les pignons dont l'agencement est inversé comme cela sera expliqué ultérieurement, pour faire en sorte que la chaîne soit bien alignée lors des plus grands efforts, c'est à dire pour le plus petit développement, petit plateau/grand pignon, et pour le plus grand développement, grand plateau/petit pignon.
L'ensemble est complété par un dérailleur de plateaux 22, comprenant un bras mobile 24, constitué d'un parallélogramme déformable 26, avec un ressort 28 de rappel dans le sens de la flèche 30, c'est à dire de l'extérieur vers l'intérieur et d'un câble de commande 32 coulissant de façon connue dans une gaine 34, l'une des extrémités 36 de ce câble est reliée au bras mobile.
L'autre extrémité 38 de ce câble est reliée à des moyens de commande représentés de façon très schématique en 40 sous la forme d'une butée 42 de la gaine 34 et sous la forme d'une flèche 44, représentative du déplacement généré dans les deux sens, par un levier, une manette ou une poignée tournante.
Les moyens de compensation comprennent un ressort de compensation 46, interposé entre la butée 42 et l'extrémité 38 du câble 32. Ce ressort est plus particulièrement choisi avec un nombre de spires important et une raideur faible pour que l'effort nécessaire à sa compression soit progressif et faible alors que l'effort de rappel résultant est sensiblement équivalent à celui du ressort de rappel 28 du dérailleur avant 22. Ce ressort de rappel est de préférence à spires jointives à l'état complètement comprimé.
Le fonctionnement de ces moyens de compensation est indiqué ci- après, en regard des figures 3A à 3E. Sur ces figures, le ressort de rappel 28 est représenté comme un ressort de compression, ce qui facilite la compréhension.
Lorsque l'utilisateur pédale avec un développement important et que la chaîne est donc sur le grand plateau 20, figure 3A, le ressort de rappel 28 du bras mobile 26 du dérailleur avant 22 est à l'état comprimé c'est à dire que l'utilisateur a exercé une traction sur le câble 32 et le ressort de compensation 46 est à l'état détendu. Lorsque l'utilisateur souhaite diminuer son développement, voir la figure 3B, il manoeuvre la commande pour descendre d'un plateau et la chaîne se trouve alors sur le plateau intermédiaire 18. Pour réaliser ce déplacement, l'utilisateur actionne le moyen de commande, levier, manette ou poignée tournante pour relâcher le câble sur une longueur donnée. Lors de cette action, le ressort de rappel 28 se trouve libéré partiellement et restitue une partie de l'énergie emmagasinée tandis qu'il faut comprimer le ressort de compensation 46, ce qui est aisé, grâce aux caractéristiques propres dudit ressort. De plus le ressort de rappel 28 participe aussi, pour le surplus d'énergie qu'il libère, à la compression du ressort de compensation 46.
Lorsque l'utilisateur souhaite encore diminuer le développement, il descend la chaîne sur le petit plateau 1 6 en manoeuvrant à nouveau le levier, la manette ou la poignée pour relâcher encore une longueur de câble donnée.
Le résultat se lit sur la figure 3C, le ressort de rappel 28 du dérailleur est complètement détendu et le ressort 46 du moyen de compensation est comprimé.
Ainsi lorsque l'utilisateur effectue ie cycle inverse, voir figure 3D et 3E, le ressort de rappel 46 assiste l'utilisateur pour comprimer le ressort 28 du dérailleur 22. On remarque la symétrie d'agencement pour ce qui concerne le dérailleur arrière représenté sur la figure 2.
Les éléments identiques portent les mêmes références augmentées de 100.
Le fonctionnement est identique en ce sens que lorsque la chaîne est sur le plus petit pignon 1 16, le ressort 128 du bras mobile 126 est détendu et le ressort de compensation 146 est comprimé. Par contre l'effet sur les développements est inversé puisque le passage du grand pignon sur le petit pignon augmente le développement contrairement aux plateaux.
Lorsque l'utilisateur est au développement le plus important, c'est à dire avec le plus petit pignon, pour diminuer ce développement, il lui faut monter quelques pignons et pour cela il exerce une traction sur le câble pour comprimer le ressort de rappel 1 28 et simultanément, l'énergie emmagasinée par le ressort de compensation 146 assiste l'utilisateur par une détente partielle dudit ressort. Ceci est représenté sur la figure 4B par rapport à la figure 4A. L'utilisateur peut ensuite poursuivre les modifications de développement en exerçant des tractions supplémentaires sur le câble jusqu'à la position représentée sur la figure 3C.
Les figures 4D et 4E représentent les étapes inverses des précédentes.
Ainsi le dispositif d'assistance selon l'invention permet de laisser le ressort de rappel de chacun des dérailleurs agir comme il se doit et facilite par contre les mouvements en répartissant les efforts, c'est à dire qu'il emmagasine de l'énergie et la restitue au moment où elle est nécessaire pour assister l'utilisateur.
Cette répartition trouve un intérêt tout particulier lorsque les deux commandes des dérailleurs avant et arrière sont jumelées ou plus exactement commandées par un même levier, une même manette ou une même poignée avec des moyens pour générer un déplacement différentiel entre les deux câbles des dérailleurs. En effet, dans ce cas, la compensation peut permettre une commande douce de l'ensemble, alors que les efforts à exercer sur l'organe de commande commun pourraient s'avérer importants au point de conduire à une manoeuvre quelque peu dure.
Avantageusement, dans le cas d'une poignée tournante avec ou sans commande jumelée, le ressort de compensation est logé dans un carter venu de fabrication avec la cocotte de la poignée, dans le prolongement de la sortie de câble.
On remarque également que dans le moyen de commande, il faut que le câble soit solidaire de l'organe d'actionnement pour obtenir un effet poussé ou tiré car le ressort de rappel du dérailleur n'assure pas une traction forte du câble.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1 . Dispositif de compensation d'effort pour une commande à câble d'au moins un dérailleur (22,122) de chaîne notamment fixé sur le cadre (10,1 10) d'un vélo à plusieurs plateaux (1 6,18,20) et/ ou pignons (1 1 6,1 1 8,120), ledit câble (32,132) comprenant une extrémité (36,136) solidaire dudit dérailleur et une extrémité (38, 138) solidaire d'un moyen de manoeuvre à levier, à manette ou à poignée tournante générant un mouvement de translation (44,144), ce câble coulissant dans une gaine (34, 134) venant en appui sur une butée (32,132), ledit dérailleur étant équipé d'un ressort de rappel (28,128) à l'état comprimé lorsque la chaîne est sur le plus grand plateau ou pignon, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un élément élastique de rappel (46,146) à effet antagoniste, disposé entre une butée fixe solidaire du vélo et une butée fixe solidaire du câble, ledit élément élastique de rappel étant à l'état détendu lorsque le ressort de rappel du dérailleur est l'état comprimé et ledit élément de rappel étant à l'état comprimé lorsque le ressort de rappel du dérailleur est à l'état détendu.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'élément élastique de rappel est un ressort de compensation (46,146), disposé coaxialement au câble (32,132), interposé entre une butée fixe (42,142), solidaire du cadre (10,1 10), et l'extrémité (38, 1 38) de ce câble.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le ressort de compensation (46, 146) est un ressort de faible diamètre, avec un grand nombre de spires et avec une raideur relativement faible, qui se présente avec des spires jointives à l'état comprimé, l'effort pour le comprimer ou l'effort restitué étant sensiblement égal à l'effort pour comprimer ou l'effort restitué par le ressort de rappel du dérailleur.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans le cas d'une monocommande, il comprend deux ressorts indépendants, chacun agissant sur le câble correspondant, en sorte d'obtenir une compensation des efforts en toutes circonstances.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ressort de compensation (46, 146) est intégré dans un prolongement de l'organe de commande.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que, dans le cas d'un organe de commande à poignée tournante, le ressort de compensation (46, 146) est intégré dans un carter venu de fabrication avec la cocotte de ladite poignée.
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