Le reducteur automatique pour cycle consiste en un réducteur qui doit pouvoir faire varier de façon continue un rapport réduction en fonction de l'effort sur l'arbre d'entrée (11). La transmission entre l'arbre d'entrée (11) et arbre de sortie (14) se fait grâce à une chaîne ou à courroie crantée (7). Ce réducteur, développé le cycle peut également trouver des applications dans d'autres domaines. The automatic gearbox for a cycle consists of a gearbox which must be able to continuously vary a reduction ratio as a function of the force on the input shaft (11). The transmission between the input shaft (11) and output shaft (14) is via a chain or toothed belt (7). This reducer, developed cycle can also find applications in other areas.
La variation du rapport de réduction sur un cycle se fait traditionnellement par des jeux de plateaux et des jeux pignons sélectionnés par des dérailleurs. Ce système a pour principal avantage d'être performant en rendement mais multiples inconvénients comme de demander un entretien regulier, de se détériorer rapidement en cas de mauvaise utilisation (croisement de chaîne par exemple), de demander un apprentissage être bien utilisé. Une solution également couramment utilisée consiste à placer des trains d'engrenages à l'intérieur du moyeu arrière d'une bicyclette. Ce système élimine de nombreux inconvénients du système précédemment présenté, comme de prévenir les déraillements mais il reste d'une mise en oeuvre mécanique compliquée, coûteuse et fragile. Le brevet 2372355 rapproche de ma problématique mais les satellites ne sont pas sur disques et le réglage du rapport de réduction n'est pas proportionnel à l'effort sur l'arbre d'entrée. Le déplacement des satellites est radial et ces satellites remontent à la périphérie du disque support dés qu'ils ne sont plus en prise avec la chaîne, les distances des satellites au centre du disque ne sont pas interdépendantes. Le brevet W079/00522 reprend le même cahier des charges que le mien d'autant plus qu'il est étudié pour le cycle. Il y a des secteurs qui se déplacent dans des gorges creusées sur des disques supports. Le déplacement de ces secteurs dans ces disques fait varier le diamètre d'enroulement d'une courroie nécessairement non crantée. Le rendement est donc moins bon et l'adhérence de la courroie sur les secteurs par temps de pluie n'est pas évidente. Le brevet W092/09828 reprend mon idée de monter des satellites dentés sur secteurs dentés mais le résultat n'est pas le même car la problématique est différente. Ici, les axes d'entrée et de sortie du mouvement sont coaxiaux et ce système n'est donc pas adaptable à un cycle. Le reglage du rapport de réduction est très compliqué et est confié à des éléments de mécanique de petite taille dont la solidité peut être mise en doute. The variation of the ratio of reduction on a cycle is done traditionally by sets of trays and sets of gears selected by derailleurs. This system has the main advantage of being efficient in performance but multiple disadvantages such as asking for regular maintenance, to deteriorate quickly in case of misuse (chain crossing for example), to request a learning to be well used. A solution also commonly used is to place gear trains inside the rear hub of a bicycle. This system eliminates many disadvantages of the previously presented system, such as preventing derailments but it remains a complicated, expensive and fragile mechanical implementation. Patent 2372355 brings me closer to my problematic, but the satellites are not on discs and the adjustment of the reduction ratio is not proportional to the force on the input shaft. The movement of the satellites is radial and these satellites go back to the periphery of the support disc as soon as they are no longer in contact with the chain, the distances of the satellites in the center of the disc are not interdependent. Patent W079 / 00522 has the same specifications as mine, especially since it is studied for the cycle. There are sectors that move in gorges dug on support disks. The displacement of these sectors in these disks varies the winding diameter of a necessarily not-toothed belt. The yield is therefore less good and the adhesion of the belt on the sectors in rainy weather is not obvious. Patent W092 / 09828 resumes my idea of mounting toothed satellites on toothed sectors but the result is not the same because the problem is different. Here, the input and output axes of the movement are coaxial and this system is not adaptable to a cycle. The adjustment of the reduction ratio is very complicated and is entrusted to small mechanical elements whose strength can be questioned.
La figure 1 représente le schéma de principe du système mécanique. Il est représenté dans le plan xOy avec le sens positif de rotation conventionnellement adopté en mathématiques indiqué sur le dessin. La figure 2 représente (toujours le plan xOy) le détail des actions en jeu entre un secteur denté (2), un satellite (1) lié au dit secteur denté (2), la chaîne ou la courroie (7) et l'engrenage (5). La figure 3 représente, toujours dans plan xOy, le système complet en position intermédiaire. Il fait ainsi apparaître le système de rattrapage du mou (13) de la courroie. La figure 4, dans le plan yOz, représente le système dans une coupe dont plan de coupe contient l'axe d'entrée (11) du mouvement. Figure 1 shows the schematic diagram of the mechanical system. It is represented in the xOy plane with the positive sense of rotation conventionally adopted in mathematics indicated on the drawing. FIG. 2 represents (still the plane xOy) the detail of the actions involved between a toothed sector (2), a satellite (1) connected to said toothed sector (2), the chain or the belt (7) and the gearing (5). Figure 3 shows, still in xOy plane, the complete system in the intermediate position. It thus shows the slack adjustment system (13) of the belt. Figure 4, in the yOz plane, shows the system in a section whose cutting plane contains the input axis (11) of the movement.
La fonction première de ce réducteur est de faire varier un rapport de réduction entre deux axes, un de sortie (14) et un d'entrée (11), reliés à l'aide d'une chaîne ou d'une courroie (7). Pour cela la dite chaîne ou courroie (7) s'enroule sur des satellites (1), au nombre de 6, montés sur 6 secteurs dentés ( ) en liaison pivot (3) avec deux disques (0) et (0') à raison de trois secteurs dentés (2) par disque (0) et (0'). Les satellites (1) peuvent être au nombre de 6 ce qui paraît être un bon compromis entre une repartition des efforts acceptable entre les dits satellites (1) et un enroulement à peu près circulaire de la courroie de la chaîne (7) sur les dits satellites (1). Les disques (0) ou (0') sont coaxiaux et solidaires en rotation avec l'axe (11), est monté le dit axe (11) un engrenage (5) par l'intermédiaire d'une liaison pivot. La rotation relative de l'engrenage (5) avec disques (0) (0') est limitée par la compression d'un ressort de torsion (10). Les secteurs dentés (2) engrènent avec l'engrenage (5).The primary function of this reducer is to vary a reduction ratio between two axes, an output (14) and an input (11), connected by means of a chain or a belt (7) . For this, the said chain or belt (7) is wound on satellites (1), 6 in number, mounted on 6 toothed sectors () in pivot connection (3) with two disks (0) and (0 ') to because of three toothed sectors (2) per disc (0) and (0 '). The satellites (1) can be 6 in number which seems to be a good compromise between an acceptable distribution of forces between said satellites (1) and a roughly circular winding of the belt of the chain (7) on said satellites (1). The disks (0) or (0 ') are coaxial and integral in rotation with the axis (11), is mounted said shaft (11) a gear (5) via a pivot connection. The relative rotation of the gear (5) with disks (0) (0 ') is limited by the compression of a torsion spring (10). The toothed sectors (2) meshing with the gear (5).
L'idée étant que lorsque le couple sur l'arbre d'entrée (11) augmente, les efforts (8) sur les satellites (1) augmentent, par suite d'actions réactions, l'effort sur le ressort de torsion (10) va augmenter provoquant la déformation du dit ressort (10). Cette déformation dit ressort (10) va créer une rotation relative entre l'engrenage (5) les disques (0) et (0'). La rotation de l'engrenage (5) va faire tourner les secteurs dentés (2) autour de leur liaison pivot (3) avec disques (0) et (0') dans le sens négatif indiqué sur le dessin. Cette rotation des dits secteurs dentés (2) va faire descendre les satellites (1) et globalement le diamètre d'enroulement de la chaîne ou de la courroie (7) en sera diminué ce qui fera donc bien varier le rapport de réduction. En cas de relâchement du couple sur l'arbre d'entrée (11) du système, le ressort de torsion (10) sera moins comprimé et tendra à reprendre sa forme initiale. Le décalage angulaire entre les disques (0) (0') et l'engrenage (5) tendra donc à diminuer. Cette rotation de l'engrenage (5) dans le sens positif indiqué sur le dessin fera tourner secteurs dentés (2) autour de leur liaison pivot avec les disques (0) et (0') dans le sens positif indiqué sur le dessin. The idea being that when the torque on the input shaft (11) increases, the forces (8) on the satellites (1) increase, as a result of reaction actions, the force on the torsion spring (10). ) will increase causing the deformation of said spring (10). This deformation said spring (10) will create a relative rotation between the gear (5) disks (0) and (0 '). The rotation of the gear (5) will rotate the toothed sectors (2) around their pivot connection (3) with disks (0) and (0 ') in the negative direction indicated in the drawing. This rotation of said toothed sectors (2) will lower the satellites (1) and globally the winding diameter of the chain or the belt (7) will be decreased, which will therefore vary the reduction ratio. In case of relaxation of the torque on the input shaft (11) of the system, the torsion spring (10) will be less compressed and tend to return to its original shape. The angular offset between the discs (0) (0 ') and the gear (5) will therefore tend to decrease. This rotation of the gear (5) in the positive direction indicated in the drawing will rotate toothed sectors (2) around their pivot connection with the disks (0) and (0 ') in the positive direction indicated in the drawing.
En fin de rotation, les satellites (1) seront remontés et le diamètre d'enroulement de la chaîne ou de la courroie (7) aura augmenté. At the end of rotation, the satellites (1) will be raised and the winding diameter of the chain or belt (7) will have increased.
Pour obtenir une répartition d'efforts tangents aux satellites (1) entre les dits satellites (1) et la chaîne ou la courroie (7) acceptable, il faut que les satellites (1) soient au moins au nombre de 6. Ils sont montés sur deux disques (0) et (0') pour des raisons d'encombrements et de cinématique. Sur un seul disque, les 6 secteurs dentés (2) auraient pas eu la place d'effectuer leur rotation autour de leur liaison pivot <B>(3).</B> Les satellites (1), montés sur les disques (0) et (0') doivent être, une fois assemblage complet du mécanisme, sur un meure plan (12) et l'angle entre deux satellites (1) consécutifs dans le plan (12) et l'axe ( ) doit être de 60 dans le plan xOy. Lors de la diminution du diamètre d'enroulement de la chaîne ou de la courroie ( ) sur les satellites (1), la distance entre les dits satellites (1) diminue. Il faut donc prevoir un rattrapage de mou de cette chaîne ou de cette courroie (7). C'est l'ensemble (13) situé sous l'axe de l'arbre de sortie (14) qui se charge d'avaler ce dit mou de la courroie ou de la chaîne (7). Pour pouvoir effectuer le rattrapage de ce mou sur la chaîne ou la courroie (7), il est nécessaire de monter les satellites (1) sur des roues libres (9) autorisant la rotation des satellites (1) dans le sens négatif dans le plan xOy et interdisant la rotation de ces dits satellites (1) dans le sens positif du plan xOy permettant ainsi la transmission d'un effort à la chaîne ou à la courroie (7). Pour obtenir une variation maximale du rapport de réduction, la somme du rayon des secteurs dentés (2) et du rayon de l'engrenage (5) doit approcher par défaut le rayon des disques (0) et (0'). De plus le rapport entre le rayon des secteurs dentés (2) et le rayon de l'engrenage (5) doit être tel que lors de la rotation maximale des secteurs dentés (2), les satellites (1) soient tangents comme représentés sur le plus petit diamètre d'enroulement (4). Pour que la variation de couple sur la pivot (3), entre les disques (0) et (0') et les secteurs dentés (2), résultant de la variation de l'effort (8) soit maximale, il faut que l'angle formé par les axes (11), (3), et (6) ne dépasse pas les +90'. To obtain a distribution of efforts tangent to the satellites (1) between the said satellites (1) and the chain or the belt (7) acceptable, the satellites (1) must be at least 6 in number. They are mounted on two disks (0) and (0 ') for reasons of congestion and kinematics. On a single disk, the 6 toothed sectors (2) would not have had the space to rotate around their pivot link <B> (3). </ B> The satellites (1), mounted on the disks (0) ) and (0 ') must be, once complete assembly of the mechanism, on a plane (12) and the angle between two satellites (1) consecutive in the plane (12) and the axis () must be 60 in the xOy plane. When decreasing the winding diameter of the chain or the belt () on the satellites (1), the distance between said satellites (1) decreases. It is therefore necessary to provide slack recovery of this chain or belt (7). It is the assembly (13) located under the axis of the output shaft (14) which is responsible for swallowing the said slack of the belt or chain (7). To be able to catch this slack on the chain or the belt (7), it is necessary to mount the satellites (1) on freewheels (9) allowing the rotation of the satellites (1) in the negative direction in the plane xOy and prohibiting the rotation of these said satellites (1) in the positive direction of xOy plane thus allowing the transmission of a force to the chain or the belt (7). To obtain a maximum variation of the reduction ratio, the sum of the radius of the toothed sectors (2) and the radius of the gear (5) must approach by default the radius of the disks (0) and (0 '). Moreover, the ratio between the radius of the toothed sectors (2) and the radius of the gearing (5) must be such that during the maximum rotation of the toothed sectors (2), the satellites (1) are tangent as shown in FIG. smaller winding diameter (4). So that the variation of torque on the pivot (3), between the disks (0) and (0 ') and the toothed sectors (2), resulting from the variation of the force (8) is maximum, it is necessary that the angle formed by the axes (11), (3), and (6) does not exceed +90 '.
Pour un bon fonctionnement de l'ensemble, il faut que la chaîne ou la courroie (7) puisse s'enrouler dans de bonnes conditions autour des satellites (1). Cela impose diamètre minimum pour ces dits satellites (1). I1 faut également que ces satellites (1) aient une largeur permettant au contact entre les satellites (1) et la chaîne ou la courroie (7) de ne pas dépasser pression limite qui détériorait la dite chaîne ou courroie (7). Cette chaîne ou courroie (7) n'est en contact en effet avec les satellites (1) que sur une nombre réduit de dents. Les satellites (1) peuvent comporter des flasques (15) pour éviter à la chaîne ou courroie (7) de dérailler. Ces flasques (15) sur les satellites (1) peuvent en plus guider la chaîne ou la courroie (7) lorsqu' elle rentre en prise avec un satellite (1). For proper operation of the assembly, the chain or the belt (7) must be able to wind in good conditions around the satellites (1). This imposes minimum diameter for these so-called satellites (1). It is also necessary that these satellites (1) have a width allowing the contact between the satellites (1) and the chain or the belt (7) not to exceed the limit pressure which deteriorated the said chain or belt (7). This chain or belt (7) is in contact with the satellites (1) only on a small number of teeth. The satellites (1) may include flanges (15) to prevent the chain or belt (7) from derailing. These flanges (15) on the satellites (1) can further guide the chain or the belt (7) when it engages a satellite (1).
