WO2005080186A1 - Transmission mecanique par chaine - Google Patents

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transmission ratio
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Hervé Baumann
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Baumann Herve
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M9/00—Transmissions characterised by use of an endless chain, belt, or the like
    • B62M9/04—Transmissions characterised by use of an endless chain, belt, or the like of changeable ratio
    • B62M9/06—Transmissions characterised by use of an endless chain, belt, or the like of changeable ratio using a single chain, belt, or the like
    • B62M9/10—Transmissions characterised by use of an endless chain, belt, or the like of changeable ratio using a single chain, belt, or the like involving different-sized wheels, e.g. rear sprocket chain wheels selectively engaged by the chain, belt, or the like
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    • F16H9/00—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members
    • F16H9/02—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion
    • F16H9/24—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion using chains or toothed belts, belts in the form of links; Chains or belts specially adapted to such gearing

Definitions

  • the present invention relates to mechanical chain drives. It relates more precisely to a mechanism making it possible to increase the number of crowns used on chain transmissions. To facilitate understanding of the invention, we will describe the latter applied to bicycle transmissions but it is understood that the said invention can be applied to all technical fields using or which may use mechanical chain transmission.
  • the first principle concerns mechanisms internal to the rear hub which are called gear change in the hub. Such mechanisms are present in the patents FR 1 277 645.
  • the second principle for which the invention applies, relates to external mechanisms using a derailleur coupled to a plurality of toothed rings mounted on the member to be driven, the rear wheel in our case.
  • the objective of the present invention is to allow the use of a larger number of toothed crowns in the same volume as current technology. This objective is achieved by varying the distance between two adjacent toothed rings, depending on the transmission ratios selected.
  • FIG. 1 is a simplified front view showing the general architecture of a bicycle.
  • FIG. 2 is a rear view showing the freewheeling mechanism present on bicycles according to the prior art.
  • FIG. 3 is a sectional view showing the freewheeling mechanism present on the bicycles according to the invention in a first position.
  • FIG. 4 is a sectional view showing the freewheel mechanism present on the bicycles according to the invention in a second position.
  • FIG. 5-6 and 7 are perspective views showing certain elements constituting the mechanism.
  • FIGS. 8-9 and 10 are sectional views of the selection mechanism during the different phases of a change in transmission ratio.
  • Figure 1 shows a bicycle 1 according to the prior art.
  • the transmission allowing the rear wheel 2 to turn consists of a pedal unit 3, a chain 4 and a free wheel 5 mounted on the rear wheel 2.
  • the gear change on the free wheel is ensured by the rear derailleur 6.
  • the freewheel consists of a plurality of toothed rings 7 which are spaced apart by a fixed distance 8.
  • the gearshift mechanism according to the invention, presented in FIG. 3, comprises a rear wheel axle 9 2. Said axle 9 is locked in the frame dropouts 10 of the bicycle 1.
  • the axle 9 supports the rear hub 11 through bearings 12 and 13 and this in a completely conventional manner. It should be noted that any other technology for mounting the rear wheel 2 known to those skilled in the art applies to the invention, in particular the use of conventional quick release or the technology of the hub which can be dismantled with a single listed (ex patent EP 1213217).
  • the axle 9 also supports the freewheel assembly 5 by means of the bearings 14 and 15. the freewheel assembly 5 rotates the rear hub 11 by means of the freewheel pawls 16. It should be noted that in this example the latter are of the axial type but could quite well be of the radial type.
  • the freewheel assembly 5 comprises a plurality of toothed rings 7 which may be at a variable distance from one another as a function of the selected transmission ratio.
  • the axis 9 is hollow in its right part and has a groove 21.
  • the left ring 18 is mounted on the axis 9. It can slide on the latter but cannot rotate because a pin 20 engaging in the groove 21 prevents its rotation.
  • the straight ring 19 is also mounted on the axis 9 on which it can slide. It should be noted that the bent left end of the control rod 17 is enclosed by the rings 18 and 19.
  • the selector 22 is mounted on the rings 18 and 19 and is made integral with the latter by the stop ring 25.
  • any translation of the control rod 17 results in an identical translation of the selector 22.
  • the selector 22 moves in translation along the axis 9 and is guided on the latter by the rings 18 and 19.
  • the selector 22 supports three control wheels 23, free in rotation, provided with 23 'lobes and 23 "teeth.
  • the freewheel support 26 and the one-piece crown 7l-> 74 support three sectors 28 and three pins 27.
  • the toothed rings 75-> 7l2 are centered on the three sectors 28 and can be move in translation on these.
  • the three pins 27 are used to transmit, via the crowns 7, the power coming from the chain 4 to the freewheel support 26.
  • the sectors 28 have racks 29 on which the toothed sectors 23 "of the wheels mesh. 23.
  • FIGs 3 and 8 show the transmission mechanism when the chain 4 meshes with the crown 78.
  • the control rod 17 is stationary as well as selector 22.
  • the control wheels 23 are in such a position that they each have an entire lobe 23 ′ interposed between the toothed crowns 78 and 79.
  • the user of the bicycle 1, wishing to go from the crown 78 to the crown 77 actuates the speed change lever which can be mechanical, for example with cable, or electric.
  • the speed change lever which can be mechanical, for example with cable, or electric.
  • the displacement of the control rod 17, therefore of the selector 22, according to arrow 30, generates the rotation of the three control wheels 23 according to arrow 31.
  • This movement is ensured by the toothed sectors 23 "of the control wheels 23 which mesh with the racks 29 of the sectors 28. It should be noted that in the absence of the toothed sectors 23" and the racks 29, the rotational movement 31 would also take place but with less sweetness.
  • the rotation of the three control wheels 23 according to arrow 31 causes a lobe 23 ′ to come into contact with the base of the crown 78 and then the continuous movement of the latter according to arrow 33.
  • the crown 78 comes into contact with the crown 79.
  • the rear derailleur 6 has, at the same time, finished its displacement and is plumb with the crown 77 on which the chain 4 now engages.
  • crown 77 to crown 78 takes place according to the same principle; simply the control rod 17 and the rear derailleur 6 both move in opposite directions to the previous example. It should be noted that in this exemplary embodiment the crowns 71, 72, 73 and 713 operate during the change of transmission ratios in a conventional manner and that, in this case, only the derailleur 6 generates the change of transmission ratio.
  • the lateral movement of the crowns 7 takes place to the right when the derailleur moves to the left, and to the left when the derailleur moves to the right.
  • This exemplary embodiment of the invention is described by applying it to a reduction ratio change system at the rear freewheel 5 which is the driven member. It can also apply, and this without departing from the scope of the invention, to drive members such as the pedal unit 3. By extension, it is easy for those skilled in the art to imagine a transmission using the invention applied to the leading organ and to the organ.

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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

La présente invention porte sur les transmissions mécaniques par chaîne et, dans cet exemple de réalisation, concerne une transmission pour bicyclette. Elle présente plus précisément un mécanisme permettant d'augmenter le nombre de couronnes (7) utilisées sur les transmissions à chaîne. Le mécanisme, selon l'invention, permet de faire varier la distance entre deux couronnes dentées adjacentes, en fonction des rapports de transmission sélectionnés. Cette variation de distance entre deux couronnes dentées adjacentes est obtenue par le déplacement de la tige de commande (17) donc du sélecteur (22) qui lui est lié. Le déplacement du sélecteur (22) engendre la mise en rotation des trois roues de commande (23). La rotation des trois roues de commande (23) permet la mise en contact des lobes de ces dernières avec la base de la couronne (78) puis le déplacement continu de celle-ci.

Description

La présente invention porte sur les transmissions mécaniques par chaîne. Elle concerne plus précisément un mécanisme permettant d'augmenter le nombre de couronnes utilisées sur les transmissions à chaîne. Pour faciliter la compréhension de l'invention, nous décrirons cette dernière appliquée aux transmissions de bicyclette mais il est bien entendu que la dite invention peut s'appliquer à tous les domaines techniques utilisant ou pouvant utiliser la transmission mécanique par chaîne.
Les bicyclettes utilisent aujourd'hui deux grands principes de changement de rapport de transmission.
Le premier principe concerne des mécanismes internes au moyeu arrière qui sont appelés changement de vitesse dans le moyeu. De tels mécanismes sont présents dans les brevets FR 1 277 645.
Le second principe, pour lequel s'applique l'invention, concerne les mécanismes externes utilisant un dérailleur couplé à une pluralité de couronnes dentées montées sur l'organe à entraîner, la roue arrière dans notre cas.
L'objectif de la présente invention est de permettre l'utilisation d'un nombre de couronnes dentées plus important dans le même volume que la technologie actuelle. Cet objectif est atteint en faisant varier la distance entre deux couronnes dentées adjacentes, en fonction des rapports de transmission sélectionnés. Les caractéristiques de l'invention ressortiront de la description ci après d'un exemple de réalisation illustré dans les dessins ci-annexés. Dans ces dessins :
- La figure 1 est une vue simplifiée de face représentant l'architecture générale d'une bicyclette.
- La figure 2 est une vue arrière représentant le mécanisme de roue-libre présent sur les bicyclettes selon l'art antérieur.
- La figure 3 est une vue en coupe représentant le mécanisme de roue-libre présent sur les bicyclettes selon l'invention dans une première position.
- La figure 4 est une vue en coupe représentant le mécanisme de roue-libre présent sur les bicyclettes selon l'invention dans une seconde position.
- Les figures 5-6 et 7 sont des vues en perspective montrant certains éléments constituant le mécanisme.
- Les figures 8-9 et 10 sont des vues en coupe du mécanisme de sélection lors des différentes phases d'un changement de rapport de transmission.
La figure 1 présente une bicyclette 1 selon l'art antérieur. Ainsi la transmission permettant de faire tourner la roue arrière 2 se compose d'un pédalier 3, d'une chaîne 4 et d'une roue-libre 5 montée sur la roue arrière 2. Le changement de rapport sur la roue- libre est assuré par le dérailleur arrière 6.
Sur la figure 2 apparaissent en détail le dérailleur 6 et la roue-libre 5 selon l'art antérieur. La roue libre se compose d'une pluralité de couronnes dentées 7 distantes entre elles d'une distance fixe 8.
Le mécanisme de changement de vitesse selon l'invention, présenté en figure 3, comprend un axe 9 de roue arrière 2. Le dit axe 9 est bloqué dans les pattes de cadre 10 de la bicyclette 1. L'axe 9 supporte le moyeu arrière 11 par l'intermédiaire des roulements 12 et 13 et ceci de façon tout à fait conventionnelle. Il est à noter que toute autre technologie de montage de la roue-arrière 2 connue de l'homme de l'art s'applique à l'invention notamment l'emploi de blocage rapide conventionnel ou la technologie du moyeu démontable d'un seul coté (ex brevet EP 1213217). L'axe 9 supporte également l'ensemble roue-libre 5 par l'intermédiaire des roulements 14 et 15. l'ensemble roue- libre 5 met en rotation le moyeu arrière 11 grâce aux cliquets de roue-libre 16. Il est à noter que dans cet exemple ces derniers sont de type axial mais pourraient tout à fait être de type radial. L'ensemble roue-libre 5 comporte une pluralité de couronnes dentées 7 qui peuvent se trouver à une distance variable des unes des autres en fonction de rapport de transmission sélectionné.
Afin de mieux comprendre le mécanisme, nous allons d'abord décrire sa constitution puis son fonctionnement.
Comme le montre les figures 3 et 5, l'axe 9 est creux dans sa partie droite et comporte une rainure 21. La bague gauche 18 est montée sur l'axe 9. Elle peut coulisser sur ce dernier mais ne peut tourner car un pion 20 s 'engageant dans la rainure 21 empêche sa rotation. La bague droite 19 est également montée sur l'axe 9 sur lequel elle peut coulisser. Il est à noter que l'extrémité gauche coudée de la tige de commande 17 se trouve enserrée par les bagues 18 et 19.
Comme le montre les figures 3 et 6, le sélecteur 22 est monté sur les bagues 18 et 19 et est rendu solidaire de celles-ci par l'anneau d'arrêt 25. Ainsi, toute translation de la tige de commande 17 se traduit par une translation identique du sélecteur 22. Le sélecteur 22 se déplace en translation le long de l'axe 9 et est guidé sur ce dernier par les bagues 18 et 19. Le sélecteur 22 supporte trois roues de commande 23, libres en rotation, munies de lobes 23' et de dents 23".
Comme le montre les figures 3 et 7, le support de roue-libre 26 et la couronne monobloc 7l->74 supportent trois secteurs 28 et trois broches 27. Les couronnes dentées 75->7l2 sont centrées sur les trois secteurs 28 et peuvent se déplacer en translation sur ces derniers. Les trois broches 27 servent à transmettre, via les couronnes 7, la puissance provenant de la chaîne 4 au support de roue-libre 26. De plus, les secteurs 28 possèdent des crémaillères 29 sur lesquelles s'engrènent les secteurs dentés 23 "des roues de commande 23.
Pour comprendre le fonctionnement du mécanisme, nous allons présenter le changement de rapport de transmission lorsque la chaîne 4 passe de la couronne 78 à la couronne 77.
Les figures 3 et 8 présentent le mécanisme de transmission lorsque la chaîne 4 engrène sur la couronne 78. La tige de commande 17 est immobile ainsi que sélecteur 22. Comme le montre la figure 8, les roues de commande 23 se trouvent dans une position telle que qu'elles possèdent chacune un lobe entier 23' intercalé entre les couronnes dentées 78 et 79.
L'utilisateur de la bicyclette 1, désirant passer de la couronne 78 à la couronne 77 actionne le levier de changement de vitesse qui peut être mécanique, par exemple à câble, ou électrique. Ces deux types de technologies sont de biens connues de l'homme de l'art et ne font pas partie de l'invention. Comme le montre la figure 3, ceci a pour effet de déplacer simultanément le dérailleur arrière 6 et la tige de commande 17 selon les flèches 32 et 30. Le déplacement du dérailleur arrière 6 se fait de façon tout à fait conventionnelle.
Comme le montre les figures 9 puis 10, le déplacement de la tige de commande 17, donc du sélecteur 22, selon la flèche 30, engendre la mise en rotation des trois roues de commande 23 selon la flèche 31. Ce mouvement est assuré par les secteurs dentés 23 "des roues de commande 23 qui s'engrènent avec les crémaillères 29 des secteurs 28. Il est à noter, qu'en l'absence des secteurs dentés 23" et des crémaillères 29, le mouvement de rotation 31 aurait également lieu mais avec moins de douceur. La rotation des trois roues de commande 23 selon la flèche 31 engendre la mise en contact d'un lobe 23' avec la base de la couronne 78 puis le déplacement continu de cette dernière selon la flèche 33.
Comme le montre les figures 11 et 4, en phase terminale du changement de vitesse, la couronne 78 vient en contact avec la couronne 79. Le dérailleur arrière 6 a, dans le même temps, terminé sont déplacement et se trouve à l'aplomb de la couronne 77 sur laquelle engrène désormais la chaîne 4.
Il est à noter que le changement de vitesse de la couronne 77 à la couronne 78 a lieu selon le même principe ; simplement la tige de commande 17 et le dérailleur arrière 6 se déplace tous deux dans des directions opposées à l'exemple précédent. Il est à noter que dans cet exemple de réalisation les couronnes 71,72,73 et 713 fonctionnent lors des changement de rapports de transmission de façon classique et que, dans ce cas, seul le dérailleur 6 génère le changement de rapport de transmission.
Le déplacement latéral des couronnes 7 s'effectue vers la droite lorsque le dérailleur se déplace vers la gauche, et vers la gauche lorsque le dérailleur se déplace vers la droite.
Cet exemple de réalisation de l'invention est décrit en l'appliquant à un système de changement de rapport de réduction au niveau de la roue libre arrière 5 qui est l'organe mené. Elle peut s'appliquer également, et ceci sans sortir du cadre de l'invention, aux organes menants comme le pédalier 3. Par extension, il est aisé pour l'homme de l'art d'imaginer une transmission utilisant l'invention appliquée à l'organe menant et à l'organe.

Claims

Revendications :
1. Mécanisme de transmission mécanique par chaîne comprenant des organes menants et/ou menés composés d'une pluralité de couronnes dentées 7,1a distance 8 entre au moins deux couronnes dentées adjacentes variant en fonction du rapport de transmission sélectionné, caractérisé en ce que le changement de rapport de transmission résulte de la mise en mouvement d'un dérailleur 6 et du déplacement latéral de la couronne dentée 7 sur laquelle se trouvait positionnée la chaîne 4 avant le changement de rapport de transmission, et en ce que le déplacement latéral des couronnes 7 s'effectue vers la droite lorsque le dérailleur se déplace vers la gauche, et vers la gauche lorsque le dérailleur se déplace vers la droite.
2. Mécanisme selon la revendication 1 caractérisé en ce que le déplacement latéral des couronnes 7 est engendré par la mise en contact d'un lobe 23' de roues de commande 23 avec la base de la couronne dentée 7 devant se déplacer.
3. Mécanisme selon la revendication 2 caractérisé en ce que le mouvement des roues de commande 23 résulte du déplacement d'un sélecteur 22 par une tige de commande 17.
4. Mécanisme selon la revendication 3 caractérisé en ce que le sélecteur 22 se déplace en translation le long d'un axe 9 et est guidé sur ce dernier par des bagues 18 et 19.
5. Mécanisme selon la revendication 3 caractérisé en ce que le mouvement des roues de commande 23 permettant le déplacement de la couronne dentée 7 devant se déplacer est amélioré par la présence de roues dentées 23" venant engrener sur des crémaillères 29.
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