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"Dispositif pour l'actionnement de changement de vitesse pour bicyclettes"
La présente invention concerne des mécanismes de changement de vitesse pour bicyclettes et vise principalement à réaliser un dispositif à l'aide duquel les différentes vitesses d'un tel mécanisme peuvent être aisément embrayées et débrayées. Le méca- nisme décrit ici comporte un organe de commande rotatif et un organe d'actionnement entraîné pendant la rotation de l'organe de commande,mais pouvant se déplacer par rapport à celui-ci après avoir surmonté une friction, les organes d'embrayage ou d'enclen- chement des vitesses pouvant être solidaires de l'organe de commande
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ou de l'organe d'actionne.ment.
Dans les mécanismes-de changement de vitesse pour bicyclettes, destinés à être montés sur le moyeu, l'organe de commande peut consister en une roue à chaîne et être muni d'un carter qui renferme le mécanisme entièrement ou en partie.
L'invention est principalement caractérisée par la prévision au cadre de la bicyclette d'un organe d'enrayage ou de verrouilla- ge destiné à déterminer un enclenchement ou un déclenchement des différentes vitesses en agissant sur l'organe d'actionnement le processus d'embrayage ou d'accouplement étant effectué par la ro- tation de l'organe de commande. Ce dispositif simplifie notable- ment l'actionnement du mécanisme en ce sens que l'opération d'ac- couplement proprement dite ne doit pas être exécutée à la main, mais est réalisée par le mouvement de commande continu.
Grâce à une conception judicieuse des organes d'actionnement manoeuvrés à la main, il suffit que ceux-ci impriment simplement l'impulsion en vue du changement de vitesse, le processus d'accouplement s'ef- fectuant ensuite pour la plus grande part d'une façon automatique.
Dans un mode d'exécution de l'invention, l'organe d'enrayage est disposé de telle façon qu'il amorce l'accouplement par le fait qu'il vient à être interposé dans le trajet d'une saillie, talon, ou analogue, solidaire de l'organe d'actionnement, de sorte que ce dernier s'arrête et que l'organe de commande tourne par rapport à l'organe d'actionnement, cette saillie pouvant se déplacer par rapport à l'organe d'actionnement jusqu'à une position dans la- quelle elle est hors de prise avec l'organe d'enrayage, de sorte que l'organe d'actionnement n'est enrayé que pendant une partie de la rotation de l'organe de commande rotatif.
Les autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description ci-après, relative aux modes d'exécution représen- tés dans les dessins annexés, qui concernent un mécanisme de chan- gernent de vitesse pour bicyclettes appelé à être monté sur le moyeu
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et ne comportant que deux rapports de transmission, un pour la prise directe et l'autre pour une vitesse démultipliée, étant entendu que l'invention n'est pas limitée à cette application, mais peut être utilisée dans les mécanismes comportant plus de deux vitesses.
Fig. 1 est une coupe du mécanisme de changement de vitesse selon la ligne 1-1 de la Fig. 2.
Fig. 2 est une coupe brisée selon la ligne 11-11 de la fig. 1.
Figs. 3 et 4 sont des vues en plan d'un détail suivant deux positions différentes.
Dans le mode d'exécution représenté, ce mécanisme consiste en un bloc ou disque 1 vissé utilement à l'aide d'un filet gauche sur l'organe de commande 2 du moyeu arrière de la bicyclette, en lieu et place de la bague de retenue de la roue à chaîne,.prévue dans les bicyclettes ordinaires.
Sur le bloc 1 est monté à rotation un carter 3 utilement fermé, auquel est fixée une roue à chaîne 4, c'est-à-dire l'or- gane de commande du mécanisme. On supposera que cette roue est entraînée de la manière habituelle à l'aide d'une chaîne. Lors de l'avancement de la bicyclette, le carter tourne à une vitesse qui correspond exactement à celle de la chaîne. Deux cliquets 8 et 9 sont montés à rotation sur des chevilles 6 et 7 solidaires de la face interne d'une bride extérieure 5 du carter 3. Les orifices pratiqués à cette fin dans les cliquets sont utilement oblongs.
Les cliquets sont fixés de façon à se mouvoir dans des plans différents, la disposition étant telle que le cliquet 8 s'engage directement à l'aide d'un talon 10 dans la couronne den- tée 7 du bloc, tandis que le cliquet 9 s'engage à l'aide d'un talon 11 dans la couronne dentée 28 du pignon annulaire 12 afin de réduire la vitesse. Les cliquets sont influencés par des la- mes-ressorts respectives 13 et 14, fixées au carter 3 et tendant à faire tourner les cliquets dans un sens tel que les talons 10, 11 soient pressés contre les couronnes dentées 27, 28. Pour
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assurer l'actionnement des cliquets, le carter 3 est muni d'une came constituée par une bague d'actionnement 15,16 montée à l'intérieur de la bride 5 et dont une face latérale s'applique contre celle-ci.
La bague d'actionnement 15, 16 qui entoure les cliquets est appelée à être entraînée par le carter lors de la rotation de celui-ci ; peut toutefois tourner par rapport à ce carter. Une moitié de la longueur de la bague d'actionnement (la partie 15) présente un diamètre intérieur plus petit, tandis que son autre moitié (la partie 16) présente un diamètre plus grand, de sorte que le pourtour intérieur de la bague forme une came.
Pour maintenir la bague d'actionnement dans la position vou- lue, on prévoit une gorge 17 dans la face latérale de la bride 5.
La partie mince 16 de la bague s'ajuste dans cette gorge, tandis que la partie épaisse 15 est munie d'une bride appropriée 18.
La bague d'actionnement est établie de telle façon qu'il existe en un point une surface de raccordement appropriée 15' entre la partie épaisse 15 et la partie mince 16, tandis que l'autre sur- face de raccordement 16' est radiale. Il ressort de ce qui pré- cède que la bague 15, 16 est normalement entraînée par le carter 3 lors de la rotation de celui-ci. D'autre part, la bague d'ac- tionnement est munie d'un verrou à 3 dents 19, 20, 21 (Figs. 3 et 4), monté à rotation sur une cheville 22 fixée à la bague d'ac- tionnement.. Ce verrou occupe une position telle que, lorsqu'une dent 19 (Fig. 3) est située sur une ligne perpendiculaire à la bride 5 et est détournée de celui-ci, les deux autres dents 20 et 21 s'appliquent contre cette bride.
Cette dernière présente deux entailles opposées 23 et 24, dans lesquelles une des dents précitées, par exemple la dent 20, peut s'engager à la suite de autour la rotation du verrou/de la cheville (Fig. 4). La rotation du verrou peut être assurée à l'aide d'un dispositif d'actionnement (non représenté) solidaire du cadre 25 de la bicyclette..
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Le pignon annulaire 12 est situé à proximité du bloc 1 et peut tourner par rapport à celui-ci ; est maintenu dans la position voulue par rapport au carter 3 à l'aide d'un chapeau 26.
Comme indiqué plus haut, cette couronne porte à son pourtour ex- térieur une couronne d'encliquetage 27. Ce pignon présente une denture intérieure. Les dentures d'encliquetage juxtaposées 7, 8 présentent les mêmes diamètres extérieurs.
Sur l'organe de commande 2 est fixée à l'aide d'un filet droit une bague de coussinet 29 sur laquelle le carter 3 est monté à l'aide de roulements à billes. Cette dernière bague est munie d'orifices dans lesquels s'engagent les extrémités des vis 30 serrées dans le bloc 1. Le bloc 1 étant fixé à l'organe de com- mande par un filet gauche, comme indiqué plus haut, ces vis verrouillent le bloc et la bague de coussinet par rapport à l'or- gane de commande. Les têtes de ces mêmes vis fixent un disque de support 31, maintenu à une certaine distance du bloc 1 par les buselures d'écartement 32.
Quatre pignons intermédiaires 34 sont montés entre le disque de support et le bloc à l'aide d'ar- bres 33 fixés à ce disque et qui pénètrent dans des orifices pré- vus dans le bloc 1, ces pignons étant en prise avec la denture intérieure du pignon annulaire 12. Les pignons 34 engrènent en outre, avec un pignon 35 vissé au centre du mécanisme sur l'arbre du moyeu.
Le mécanisme fonctionne comme suit : Lorsqu'on desire faire avancer la bicyclette sans utiliser la vitesse démultipliée, il est nécessaire, comme il ressort de ce qui précède, que le carter 3 et la roue à chaîne 4 qui en est solidaire transmettent leur mouvement de rotation directement à l'organe de commande 2. Ceci est réalisé par le fait que le cliquet 8 situé dans le même plan que la denture ou couronne d'encliquetage 28 est amené à engager son talon 10 entre une paire de dents de cette denture.
Il va de soi que, dans ce cas, le carter 3, dont ce cliquet est solidaire,
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amène le bloc 1 à participer à cette rotation, de sorte que cette dernière est communiquée à l'organe de commande 2. Pour enclen- cher la vitesse démultipliée, l'action du cliquet 8 est remplacée par celle du cliquet 9 situé dans le plan du pignon annulaire 12, et qui est amené à engager son talon 11 dans la couronne 27. Ceci a pour effet de transmettre la rotation du carter 5 à l'organe de commande 2 à l'aide des pignons intermédiaires 34. Un choix approprié des diamètres des différents pignons permet de réaliser la démultiplication voulue de la vitesse.
Le changement de vitesse s'opère comme suit :
Les lames-ressorts 13,14 tendent normalement à presser une extrémité des cliquets contre la bague d'actionnement 15, 16.
Lorsque cette partie d'un cliquet est en contact avec la partie épaisse 15 de la bague, le talon 10 ou 11 ne peut pas s'engager dans la couronne 28 ou 27, comme il ressort du dessin. Par contre, lorsque la partie considérée du cliquet se trouve exactement en regard de la partie mince 16 de la bague d'actionnement, ce cli- quet a déjà tourné autour de la cheville 6 ou 7, de sorte que son talon s'engage dans une position de verrouillage dans une encoche de la couronne 28 ou 27.
Comme mentionne plus haut, en marche normale, la bague d'actionnement est entraînée par le carter lors de la rotation de celui-ci et occupe donc une position fixe par rapport aux cliquets, par exemple la position montrée dans la Fig. 1, dans laquelle le cliquet 8 est appliqué contre la partie mince de la bague d'actionnement, tandis que son talon 10 pénètre dans une encoche 28 du bloc 1 et est verrouillé à celui-ci. On obtient dans ce cas une prise directe. Pour changer de vitesse, on manoeuvre le dispositif d'actionnement non représenté, fixé au cadre 25.
Par suite de la rotation de la bague d'actionnement, la dent 19 du verrou 19, 21,située perpendiculairement à la bride 5, rencontre ce dispositif, le verrou et la bague étant maintenus dans cette position jusqu'à ce qu'une entaille 23, 24 du carter
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rotatif 3 se présente exactement en regard de la dent 20. Cette dent s'engage alors par rotation dans l'entaille en question et la dent 19 ne s'applique désormais plus contre le dispositif d'actionnement, cependant que la dent 21 est venue occuper la position précédente de la dent 19, après quoi la bague d'action- nement tourne solidairement avec le carter, ces deux derniers organes occupant désormais leurs nouvelles positions relatives.
Lors de cette rotation du carter 3, par rapport à la bague d'ac- tionnement, où le carter et les cliquets ont exécute un mouvement horlogique en considérant la Fig 1, le cliquet 8 après avoir exé- cuté un demi-tour avec le carter 3, est forcé par la surface-came oblique 15' de la bague d'actionnement à pivoter vers l'intérieur, de façon que le talon 10 se dégage de la couronne du bloc 1.
Simultanément, l'extrémité extérieure du cliquet 9 a été libérée par la partie épaisse de la bague d'actionnement, c'est-à-dire que cette extrémité a passé sur la surface de raccordement radia- le 16', de sorte qu'elle a été pressée par le ressort contre la partie mince 16,, ce qui a eu pour effet de presser le talon 11 de façon à l'engager dans la couronne 27 du pignon annulaire 12, Il en résulte que la rotation du carter 3 est communiquée à l'or- gane de commande 2 par le pignon annulaire 12 et les pignons 34.
Il va de soi que l'arbre du moyeu et le pignon 35 fixé sur celui- ci sont immobilisés et ne tournent pas. Par conséquent, lors du passage à la petite vitesse, l'organe de commande 2 tourne par le fait que les pignons 34 fixés au bloc 1 tournent sur le pourtour du pignon immobile 35 et que leurs arbres 33 agissent de façon à entraîner le bloc 1 et l'organe de commande 2.
@ L'invention n'est pas limitée aux détails représentes ici et peut en outre être appliquée aux changements de vitesse montés dans le pédalier de la bicyclette.
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"Device for actuating gearshifts for bicycles"
The present invention relates to gear change mechanisms for bicycles and aims mainly to provide a device with the aid of which the different speeds of such a mechanism can be easily engaged and disengaged. The mechanism described here comprises a rotary control member and an actuator driven during the rotation of the control member, but able to move relative to the latter after having overcome a friction, the clutch members or engagement of gears which may be integral with the control member
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or the actuating body.
In gear change mechanisms for bicycles, intended to be mounted on the hub, the control member may consist of a chain wheel and be provided with a housing which encloses the mechanism in whole or in part.
The invention is mainly characterized by the provision on the frame of the bicycle of a clutch or locking member intended to determine an engagement or release of the different speeds by acting on the actuating member the process of. clutch or coupling being effected by the rotation of the control member. This device significantly simplifies the actuation of the mechanism in the sense that the actual coupling operation does not have to be performed by hand, but is performed by the continuous control movement.
Thanks to the judicious design of the hand-operated actuators, it suffices that they simply impart the impetus for the gear change, the coupling process then taking place mainly by 'an automatic way.
In one embodiment of the invention, the clutch member is arranged in such a way that it initiates the coupling by the fact that it comes to be interposed in the path of a projection, heel, or analogous, integral with the actuating member, so that the latter stops and the control member rotates relative to the actuating member, this projection being able to move relative to the member of actuation to a position in which it is out of engagement with the clutch member, so that the actuator is only engaged during part of the rotation of the rotary actuator .
The other characteristics of the invention will emerge from the description below, relating to the embodiments shown in the appended drawings, which relate to a gear changing mechanism for bicycles designed to be mounted on the hub.
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and comprising only two transmission ratios, one for direct drive and the other for a geared down speed, it being understood that the invention is not limited to this application, but can be used in mechanisms comprising more than two speeds .
Fig. 1 is a section through the speed change mechanism taken along line 1-1 of FIG. 2.
Fig. 2 is a broken section taken along line 11-11 of FIG. 1.
Figs. 3 and 4 are plan views of a detail in two different positions.
In the embodiment shown, this mechanism consists of a block or disc 1 usefully screwed using a left-hand thread on the control member 2 of the rear hub of the bicycle, in place of the ring. chain wheel retainer, .provided in ordinary bicycles.
A usefully closed casing 3 is rotatably mounted on the block 1, to which a chain wheel 4 is attached, that is to say the control member of the mechanism. It will be assumed that this wheel is driven in the usual way by means of a chain. As the bicycle moves forward, the housing rotates at a speed that exactly matches that of the chain. Two pawls 8 and 9 are rotatably mounted on pins 6 and 7 integral with the inner face of an outer flange 5 of the casing 3. The orifices made for this purpose in the pawls are usefully oblong.
The pawls are fixed so as to move in different planes, the arrangement being such that the pawl 8 engages directly with the aid of a heel 10 in the toothed ring 7 of the block, while the pawl 9 engages using a heel 11 in the ring gear 28 of the annular pinion 12 in order to reduce the speed. The pawls are influenced by respective spring blades 13 and 14, fixed to the housing 3 and tending to rotate the pawls in a direction such that the beads 10, 11 are pressed against the toothed rings 27, 28. For
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ensuring the actuation of the pawls, the housing 3 is provided with a cam constituted by an actuating ring 15, 16 mounted inside the flange 5 and one side face of which is applied against the latter.
The actuating ring 15, 16 which surrounds the pawls is called upon to be driven by the housing during the rotation of the latter; may however rotate relative to this housing. One half of the length of the actuator ring (part 15) has a smaller inner diameter, while its other half (part 16) has a larger diameter, so that the inner periphery of the ring forms a cam.
To keep the actuating ring in the desired position, a groove 17 is provided in the lateral face of the flange 5.
The thin part 16 of the ring fits in this groove, while the thick part 15 is provided with a suitable flange 18.
The actuating ring is so arranged that there is at one point a suitable mating surface 15 'between the thick part 15 and the thin part 16, while the other mating surface 16' is radial. It emerges from the above that the ring 15, 16 is normally driven by the housing 3 during the rotation of the latter. On the other hand, the actuating ring is provided with a lock with 3 teeth 19, 20, 21 (Figs. 3 and 4), rotatably mounted on a pin 22 fixed to the actuating ring. .. This lock occupies a position such that, when a tooth 19 (Fig. 3) is located on a line perpendicular to the flange 5 and is turned away from it, the other two teeth 20 and 21 are applied against this. flange.
The latter has two opposing notches 23 and 24, in which one of the aforementioned teeth, for example tooth 20, can engage following the rotation of the lock / pin (Fig. 4). The rotation of the lock can be ensured using an actuating device (not shown) integral with the frame 25 of the bicycle.
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The annular pinion 12 is located near the block 1 and can rotate relative to the latter; is held in the desired position with respect to the casing 3 using a cap 26.
As indicated above, this ring gear carries a ratchet ring 27 at its outer periphery. This pinion has internal teeth. The juxtaposed ratchet teeth 7, 8 have the same outer diameters.
On the control member 2 is fixed by means of a straight thread a bearing ring 29 on which the casing 3 is mounted by means of ball bearings. The latter ring is provided with holes in which the ends of the screws 30 tightened in the block 1 engage. The block 1 being fixed to the control member by a left-hand thread, as indicated above, these screws lock. the block and the bearing ring relative to the actuator. The heads of these same screws fix a support disc 31, held at a certain distance from the block 1 by the spacer nozzles 32.
Four intermediate gears 34 are mounted between the support disc and the block using shafts 33 fixed to this disc and which enter holes provided in the block 1, these gears being in engagement with the toothing. of the annular pinion 12. The pinions 34 also mesh with a pinion 35 screwed into the center of the mechanism on the hub shaft.
The mechanism works as follows: When it is desired to move the bicycle forward without using the reduced gear, it is necessary, as it emerges from the foregoing, that the housing 3 and the chain wheel 4 which is integral with it transmit their movement. rotation directly to the control member 2. This is achieved by the fact that the pawl 8 situated in the same plane as the toothing or ratchet ring 28 is caused to engage its heel 10 between a pair of teeth of this toothing.
It goes without saying that, in this case, the housing 3, of which this pawl is integral,
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causes the unit 1 to participate in this rotation, so that the latter is communicated to the control member 2. To engage the reduced speed, the action of the pawl 8 is replaced by that of the pawl 9 located in the plane of the annular pinion 12, and which is caused to engage its heel 11 in the ring 27. This has the effect of transmitting the rotation of the housing 5 to the control member 2 by means of the intermediate pinions 34. An appropriate choice of diameters of the various pinions allows the desired reduction in speed to be achieved.
The gear change takes place as follows:
The leaf springs 13,14 normally tend to press one end of the pawls against the actuator ring 15, 16.
When this part of a pawl is in contact with the thick part 15 of the ring, the heel 10 or 11 cannot engage in the crown 28 or 27, as shown in the drawing. On the other hand, when the part in question of the pawl is located exactly opposite the thin part 16 of the actuating ring, this pawl has already turned around the ankle 6 or 7, so that its heel engages in a locking position in a notch of the crown 28 or 27.
As mentioned above, in normal operation, the actuating ring is driven by the housing during the rotation of the latter and therefore occupies a fixed position relative to the pawls, for example the position shown in FIG. 1, in which the pawl 8 is pressed against the thin part of the actuating ring, while its heel 10 penetrates a notch 28 of the block 1 and is locked to the latter. In this case, a direct grip is obtained. To change speed, the actuator, not shown, fixed to the frame 25 is operated.
As a result of the rotation of the actuating ring, the tooth 19 of the latch 19, 21, located perpendicular to the flange 5, meets this device, the latch and the ring being held in this position until a notch 23, 24 of the housing
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rotary 3 is presented exactly opposite tooth 20. This tooth then engages by rotation in the notch in question and tooth 19 no longer applies against the actuating device, while tooth 21 has come into place. occupy the previous position of tooth 19, after which the actuating ring rotates integrally with the casing, these last two members now occupying their new relative positions.
During this rotation of the casing 3, with respect to the actuating ring, where the casing and the pawls have executed a clock movement considering Fig. 1, the pawl 8 after having made a half turn with the casing 3, is forced by the oblique cam surface 15 'of the actuating ring to pivot inwardly, so that the heel 10 is released from the crown of the block 1.
Simultaneously, the outer end of the pawl 9 has been released by the thick part of the actuating ring, that is to say that this end has passed over the radial connection surface 16 ', so that it was pressed by the spring against the thin part 16 ,, which had the effect of pressing the heel 11 so as to engage it in the crown 27 of the annular pinion 12, It follows that the rotation of the housing 3 is communicated to the control unit 2 by the annular pinion 12 and the pinions 34.
It goes without saying that the hub shaft and the pinion 35 fixed to the latter are immobilized and do not rotate. Consequently, when changing to low speed, the control member 2 rotates due to the fact that the pinions 34 fixed to the block 1 rotate around the periphery of the stationary pinion 35 and that their shafts 33 act so as to drive the block 1. and the control unit 2.
@ The invention is not limited to the details shown here and can also be applied to gear changes mounted in the bottom bracket of the bicycle.