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Title:
DIFFERENTIAL SELECTION AUTOMATIC GEAR CHANGE FOR PEDAL VEHICLES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1996/008405
Kind Code:
A1
Abstract:
Compact automatic bicycle gear changing device wherein all the sprocket wheels (1) and (2) mesh via an intermediate moving element (3) and are fitted with anti-reverse pawls automatically controlled by mechanical or electronic tachimeters. The first device is a line gear cluster which is incorporated into a sealed housing and connects the bottom bracket spindle to the wheel spindle while doing away completely with the drive chain. The second device is composed of coaxial sprocket wheels driven by three intermediate moving elements (3) located internally, while the starting teeth of the wheels (1) and (2), the pawls (4) and (5) and the tachimeters are placed externally. The assembly is housed in two sealed housings (44) and (46) which rotate over one another. This compact cylindrical device can be placed over the wheel or on the bottom bracket together with a drive chain.

Inventors:
LENOBLE JEAN PAUL (FR)
Application Number:
PCT/FR1995/001169
Publication Date:
March 21, 1996
Filing Date:
September 12, 1995
Export Citation:
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Assignee:
LENOBLE JEAN PAUL (FR)
International Classes:
B62K19/44; B62M11/06; B62M11/14; (IPC1-7): B62M11/06; B62M11/14; B62K19/44
Domestic Patent References:
WO1995011156A11995-04-27
Foreign References:
FR830114A1938-07-21
US5099712A1992-03-31
FR907868A1946-03-25
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Claims:
REVENDICATIONS
1. Dispositif de changement de vitesse pour véhicule à pédales et plus particulièrement pour bicyclette, dans lequel toutes les couronnes dentées (1) et (2) donnant les rapports de vitesse sont mises en prise par un mobile intermédiaire (3), sont montées libres sur leur axe et sont équipées de cliquets antiretours (4) et (5) agissant sur l 'autre côté des couronnes taillées en dents de loup, les cliquets (4) étant équipés d'une queue (6) par laquelle ils sont maintenus hors de la trajectoire des dents de loup, leur mise hors fonction étant obtenue par la commande entièrement automatique d'un tachymètre mécanique compensé ou d'un tachymètre électronique, cet enssemble étant caractérisé en ce que les couronnes dentées (1) et les couronnes dentées (2) sont placées de façon coaxîale à 1 'axe de la roue avec les dentures d'engrenage taillées sur leur circonférence intérieure tandis que les dentures en dents de loup sont taillées sur leur circonférence extérieure, le mobile intermédiaire (3) étant placé à l 'intérieur des ces couronnes dentées avec lesquelles il engrène tandis que les cl iquets normaux (5) et commandés (4) et les. tachymètres mécaniques ou électroniques sont placés à l 'extérieur des couronnes dentées dans les moyeux (13) et (14).
2. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que le mobile î ntermέdîai re (3) est répété en trois exemplaires identiques à 1 'intérieur des couronnes dentées de façon à permettre aux dentures d'engrenage de supporter le couple moteur, ces mobiles étant montés libres sur trois axes fixés fermement sur le flasque (40), luimême fermement immobilisé par rapport 1 'axe fixe de la roue et à la fourche arr i ère de la bicyclette.
3. 4) Dispositif selon les revendications.
4. et.
5. aractérisé en ce que 1 'ensemble du mécanisme est contenu dans deux boîtiers rigides qui forment le moyeu de la roue, coaxîaux aux couronnes dentées (1) et (2) qui tournent 1 'un par rapport à 1 'autre pour former un carter étanche, le premier boîtier (44) contenant le moyeu ( 13) dans lequel tournent les couronnes dentées (1) moyeu qui supporte les tachymètres (51) et les cliquets (4) et (5) de ces couronnes, le second boîtier (46) contenant le moyeu (14) dans lequel tournent les couronnes dentées (2), moyeu qui supporte les tachycmètres (51) et les cliquets (4) et (5) de ces couronnes, ces deux boîtiers (44) et (46) étant poussés l 'un vers l 'autre pa les deux roulements à billes (48) et (49) dont les cuvettes sont opposées pour ratrapper le jeu et s 'appuyant 1 'un sur 1 'autre en tournant grâce au grand roulement à billes (50).
6. Dispositif selon les revendications 2, 3 et 4 caractérisé en ce que le tachymètre électronique des couronnes dentées (2) côté pédalier comporte deux comptetours, l 'un permettant de mesurer la vitesse absolue du moyeu (14) par rapport à la platine (40) fixe et l 'autre permettant de mesurer la vitesse relative du moyeu (14) par rapport au moyeu (13), la conjonction de ces deux vitesses indiquant au microprocesseur quels sont les rapports à sélectionner.
7. Dispositif selon les revendications 2, 3 et 4 caractérisé en ce que les couronnes dentées (2) sont remplacées par une couronne dentée sans dents de loup fixée sur le boîtier (46) tandis que les tachymètres et les cliquets côté pédalier sont .supprimés formant ainsi un dispositif simplifié dans lequel seules les couronnes dentées (1) côté roue assurent les différents rapports.
8. Dispositif selon les revendications 2, 3 et 4 caractérisé en ce que les trois mobiles intermédiaires sont montés libres sur trois axes fixés fermement sur la face interne du boîtier (46) , tournant ainsi en satellite en engrenant sur la partie dentée taillée dans le flasque fixe (40) et en s'appuyant dessus pour transmettre la force motrice aux couronnes dentées (1) à l 'int rieur desquelles I"1J engrennent, ces couronnes ellesmêmes supportées par le moyeu (13), formant ainsi un dispositif simplifié dans lequel les couronnes (2) et leur commandes ont été supprimées du côté du pédalier. u Dispositif selon les re endications 2, 3, 4, 5, 6, 7 et 8 caractérisé en ce que tout le système coaxîal incorporé dans les boîtiers tournants (44) et (46) est monté sur l 'axe de la roue, le boîtier tournant (44) supportant alors les rayons (45) de la roue arrière de la bicyclette tandis que le boîtier (46) supporte un pignon fixe (47) qui reçoit la chaîne de transmission de la force motrice depuis le pédalier, ces deux boîtiers constituant ensemble le moyeu de la roue.
9. Dispositif selon les revendications 2, 3, 4, 5, 6, 7 et 8 caractérisé en ce que tout le système coaxîal incorporé dans les boîtier? tournants (44) et (46) est monté sur l 'axe du pédalier, la pédale droite étant fixée sur le boîtier menant à la place du pignon fixe (47) et le plateau de la chaîne sur le boîtier mené à la place des rayons, la roue arrière de la bicyclette étant alors simplement équipée d'un pignon fixe de transmission par chaîne .
Description:
CHANGEMENT DE VITESSE AUTOMATIQUE A SELECTION DIFFERENTIELLE POUR VEHICULE A PEDALES

La présente invention concerne un dispositif de changement de vitesse compact automatique pour bicyclette dans lequel toutes les couronnes dentées (1) et (2) sont en prise à l 'aide d'un mobile intermédia re (3) et sont équipées de cliquets antiretour commandés automatiquement par des tachymètres mécaniques ou électroniques .

Un premier dispositif est un train d'engrenages en ligne incorporé dans un boîtier étanche et reliant 1 'axe du pédalier à l 'axe de la roue en supprimant complètement la chaîne de transmiss on. Un deuxième dispositif est composé de couronnes dentées coaxiales entraînées par trois mobiles i termédiaires (3) placés à l 'intérieur, tandis que les dents de loup des couronnes (1) et (2), les cliquets (4) et (5) et les tachymètres sont placés à l 'extérieur. L'ensemble est incorporé dans deux boîtiers étanches (44) et (46) tournant l 'un sur l 'autre. Ce dispositif cylindrique compact peut être placé sur la roue ou sur le pédalier avec une chaîne de transmiss on.

Le brevet français N° 2.711.351 publié le 28.4.95 décrit un changement de vitesse à sélection différentielle pour bicyclette basé sur la différence de vitesse angulaire des pignons et sur l 'util sat on de cliquets antiretour auxquels on a adjoint une queue pour permettre leur commande de mise hors fonction. Les couronnes dentées sont libres sur leurs axes et sont constamment mises en p se pc;r un mob le intermédia re. Grâce aux cl ique s antiretour elles ne tournent que dans un seul sens et provoquent l 'enclenchement des plus grands rapports de façon naturelle par la différence de vitesse angulaire des couronnes dentées. La s lection des vitesses est effectuée par le soulèvement des cliquets au moyen de leur queue. La force nécessaire au soulèvement d'un cliquet étant très faible, ce dispositif est pa ticul èrement adapté à la réal sat on d'une boîte de vitesse entièrement automatique pour- bicyclette grâce à des tachymètres mécaniques ou électron ques mesurant la vitesse des mobiles et le couple transmis.

La présente invention a pour objet un d spositif plus compact et s 1 intégrant mieux à la bicyclette. Sous sa forme générale, l 'invention a pour objet un dispositif de changement de vitesse pour v hicule à pédales et plus particulièrement pour bicyclette, dans lequel toutes les couronnes dentées donnant les rapport.; de vitesse sont mises en prise par un mobile ntermédi ire, sont montées libres sur leur axe et sont équipées de cliquets antiretour agissant sur l 'autre côté des couronnes taillées en dents de loup, les cliquets étant équipés d'une queue par laquelle ils sont maintenus hors de la trajectoire des dents de loup. Leur ise hors fonction est obtenue par la commande entièrement automatique d'un tachymètre mécanique compensé ou d'un tachymètre électronique.

L'invention sera illustrée par certains de ses modes de réalisation préférés en référence aux dessins annexés sur 1 esquel s :

Fig.1 représente une vue de face d'un dispositif de changement de vitesse automatique monté entre 1 'axe de la pédale et 1 'axe de la roue arrière de la bicyclette.

Fig.2 représente en coupe vue de dessus une autre réalisation du dispositif de changement de vitesse automatique disposé dans un carter étanche, coaxial à l 'axe de la roue arr i ère de la bicyclette.

Fig.3 représente une vue de face du dispositif de la Fig.2

Fig.4 représente l 'implantation des composants du tachymètre électronique qui commande la réalisation représentée en Fig.2.

Fig.5 est une autre réalisation similaire mais simplifiée du disposit f de la Fîg.2.

Fig.6a représente un tachymètre mécanique fermé.

Fig.6b représente un tachymètre mécanique ouvert.

BOITE DE VITESSE EN LIGNE ET EN CARTER PLAT.

Dans cette version on a entièrement supprimé la chaîne de transmission et disposé les engrenages sur cinq axes parallèles et en ligne (I à V, FIG.1), le premier étant l 'axe du pédalier et le cinquième étant l 'axe de la roue. Ce sont donc les engrenages de la boîte qui, en plus d'assurer les rapports de vitesse, remplissent le rôle de transmission de la force motrice depuis le pédal ier jusqu'à la roue. Ils sont alors contenus dans un carter plat étanche et rigide ayant la forme du carter de chaîne que l 'on voit sur certaines bicyclettes.

Dans c_ type de boîte automatique il faut mesurer la vitesse obtenue sur le mobile mené des engrenages, c'est à dire pour le pédalier cur le mobile intermédiaire du pédalier et pour la roue sur 1 'axe même de la roue. En conséquence les tachymètres mécan ques ou électroniques avec leurs couronnes dentées et leurs cliquets seront placés sur 1 'axe II et 1 'axe V de la figure 1. Sur cette figure on a représenté un dispositif à tachycoupl eurs électroniques associés à trois niveaux d'engrenages A E et C sur- le pédalier et trois niveaux d'engrenages D E et F sur la roue qui se combinent entre eux pour- donner neuf apports de itesse.

Sur l 'axe I figure 1, le plateau de pédalier (9) est composé de tro s oues dentées fixes qui engrènent avec les trois couronnes dentées (1) du mobile ntermédiai e de l 'axe II pour donner les trois rapports A B et C.

Sur 1 'axe II, les deux cliquets commandés (4) sont équipés d'une queue (6) et sont actionnés par les moteurs bipolaires (7) au moyen de leur excentrique (8). Le troisième cliquet (5) est normal et fonctionne avec la couronne donnant le plus petit rapport. Les couronnes et leur cliquet sont montés sur le moyeu (13) lui-même monté libre sur l 'axe de la roue dentée (15). Un

index (16) fixé à carré sur cet axe est pressé par le ressort (17) contre le quartz pîezo-électrique du capteur de force (18). La force motrice est donc transmise du pédalier à l 'une des couronnes (1) mise en prise par le cliquet sélectionné qui la transmet au moyeu (13). En tournant, le moyeu (13) pousse sur l 'index ( 16) par l 'intermédiaire du quartz (18) lui imprimant une contrainte qui génère une variation du courant enregistrée par le microprocesseur (19). Cette variation est utilisée comme un coefficent augmentant les seuils de passage des vitesses mis en mémoire.

Le tachymètre électronique est composée d'un circuit imprimé (20) sur lequel sont montés le capteur de force (18), le microprocesseur (19), le solénoïde du capteur compte-tours (21), les deux moteurs bipolaires (7) et la pile d'alimentation en courant électrique (22). Ce circuit imprimé est fixé sur le moyeu (13) et tourne avec lui. En passant devant l 'aimant permanent (27) fixé sur le carter (28) le solénoïde (21) engendre un courant induit et, à chaque tour, envoie une impulsion au m croprocesseur (19). Cette mesure du nombre de tours divisée par le temps mesuré par le garde-temps du icroprocesseur permet d'obtenir la vitesse du mobile.

Sur l 'axe III figure 1 se trouve le mobile de transmission (23) qui remplace la chaîne. Il engrène avec les roues dentées ( 15) et (24) et permet le choix du rapport global de la boîte par la mise en place d'autres diamètres pour les roues (15), (23) et (24) telles que celles représentées en pointillé.

Sur l 'axe IV figure 1 se trouve le mo ile înter édîai e (25) côté roue arr ] è re , qui est composé, comme pour le plateau de pédalier (9), de trois roues dentées (26) fixes l 'une par rapport à 1 'autre et engrenant avec les trois couronnes (2) pour former le: rapports D E et F de la roue arrière.

Sur 1 'axe V figure 1 on retrouve le même montage des trois couronnes dentées (2) et de leurs cliquets sur le moyeu (14) ainsi que le tachycoupl eur côté roue arr i ère composé de son circuit imprimé (20) supportant tous les composants déjà décrits.

Pour obtenir des développements régulièrement répartis par exemple de 2,73m à 9m on peut choisir les couronnes dentées et les roues des mobiles intermédia res (MI) suivant le tableau 1 ci -dessous:

Plateau Cou onnes Rapports pédalier- pédalier

A 114 106 1,0755 D B 122 98 1,2449 E C 130 90 1,4444 F

Tableau 1 : Nombre de dents et rapports pour 9 vitesse;

En combinant par le jeu des cliquets commandés les trois rapports A B C et les trois rapports D E F , on réalise les 9 rapports de boîte présentés sur le tableau 2 ci-dessous:

Vitesses Rapport Develop. Tours/min aux seuils de changement boîte en mètre

1ère AxD 1,3028 2,73

2ème BxD 1 ,5080 3, 17

3ème CxD 1,7497 3,67

4ème AxE 2,0335 4,27

Sème BxE 2,3538 4,94

6ème CxE 2,7311 5,73

7ème AxF 3,1919 6,70

8ème BxF 3,6947 7,75

Qème CxF 4,2870 9,00

Tableau 2: Rapports , développements et vitesses obtenus pour un seuil d. changement au pédalier choisi à 60 Trs/min.

Dans le tableau précédent les seuils de vitesse qui déclenchant le changement de rapport sont indiqués par une flèche. Ils sont mis en mémoire dans le microprocesseur. Pour le p-dalier, ils sont au nombre de trois (colonne "Tours/mi n-MI . Ped" ) tandis que pour la roue deux seuils suffisent Ccolonne "Tours/mi n-Roue" ) puisqu'il n'y a plus de changement au-delà de la 9eme . Les seuils indiqués sur l tableau correspondent à une vitesse de pédalag de 60 Trs/m n mais il est souhaitable de permettre au cycliste de choisir entre plusieurs seuil de pédalage par exemple 40, 50, 60, 70 Trs/min en fonction de ses capacitées physiques et d'entrer en mémoire les vingt chiffres correspondants.

Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant: La bicyclette étant à 1 'arrêt, les tachycoupl eurs ont détecté une vitesse inférieure à 64 et 104 Trs/min et tous les cliquets commandés sont soulevés et donc hors fonction. La 1ère est donc en fonction par les cliquets normaux (5) qui travaillent avec les couronnes A et D. Lorsque le pédalier atteint 60 Trs/min, son tachycoupl eur atteint 64 Trs/min et déclenche le passage de la 2ème en relâchant le cliquet de la couronne B. La vitesse du pédalier rét ograde alors à 51 Trs/min. L'accélération se poursuivant, on atteint le seuil de 74 pour relâcher le cliquet de la couronne C. Au niveau de 86 Trs/min le microprocesseur- est programmé pou. soulever de nouveau les cliquets G et C et laisser le cliquet normal travailler avec la couronne A, mais si ul anément le tachycoupl eur de la roue atteint le seuil de 104 Trs/min et relâche le cl iquet de la couronne E ce qui

provoque le passage à la 4ème. Ces différentes phases de fonctionnement se reproduisent ainsi jusqu'à la 9ème .

Néanmoins tous les seuils indiqués au tableau 2 ont été calculés sans tenir compte de la force motrice. Le capteur de force (18) provoque une variation de courant proportionnelle à la force motrice, variation que le microprocesseur (19) utilise comme un coefficient pour augmenter la valeur de ces seuils aussi bien sur le tachymètre du pédalier que sur celui de la roue. En conséquence, plus le couple moteur nécessaire à la propulsion est important et plus les vitesses de passage des rapports sont élevées.

La description de ce dispositif en ligne Fig.1 a été faite en utilisant un tachymètre él ctronique, mais il est possible également d'utiliser- un tachymètre mécanique décrit plus loin.

BOITE DE VITESSE AUTOMATIQUE COAXIALE COMPACTE.

Dans un autre mode de réalisation représenté sur les figures 2 et 3 le mobile ntermédi ire (3) est disposé à 1 'intérieur des couronnes dentées (1) et (2) toutes coaxiales à- l 'axe de la roue de façon à rendre 1 'ensemble plus compact et plus étanche. Ce mobile i ntermédiai re est donc beaucoup plus petit que dans la réalisation précédente. Pour lui permettre de résister au couple de transmission important qu'il doit supporter, il est reproduit en trois exemplaires identiques. Ainsi l 'effort transmis par une dent de l 'engrenage est fortement diminué.

Les couronnes dentées (1) et (2) sont alors taillées avec les dents d'engrenage vers l 'intérieur tandis que les dents de loup sont vers l 'extérieur (Fîg.3). Les cliquets (4) et (5) sont donc disposés à l 'extérieur des couronnes dentées ainsi que leur dispositif de commande automatique. Les dispositifs de commande manuell semblent devoi être écartés car les cliquets sont devenus nacces bl s de l 'extérieur. Par contre les moyeux ( 13) tant extérieurs aux couronnes dentées, ils permettent d'y loger très facilement, en plus des cliquets, les tachycoupl urs de commande automatique.

Sur les figures 2 et 3 est représentée une boîte à 9 vitesses composée de six couronnes dentées : 3 couronnes A B C ( 1 ) et 3 couronnes D E F (2). Les trois mobiles intermédiaires (3), composés comme précédemment de six pignons empilés et solidaires, sont montés .-_. roulement à billes sur trois axes (39) fixés sur un flasque (40). Ce dernier est lui-même vissé sur 1 'axe fixe R de la roue arr i ère et bloqué par un contre-écrou (41) . Un second flasque (42) est également bloqué sur l 'axe R par deux contre-écrous (43) et maintient l 'extrémité des trois axes fixes (39) formant ainsi une cage rigide et fortement sol idaire de l 'axe R de la roue et de la fourche arrière.

Deux boîtiers tournants enferment cet ensemble et constituent le moyeu de la roue. Le premier boîtier (44) supporte vers l 'extérieur les rayons (45) de la roue; vers l 'intérieur est fixé le moyeu (13) dans lequel tournent les couronnes dentées (1). Le second boîtier (46) supporte à l 'extérieur un pignon

fixe (47) qui reçoit la chaîne de transmission de la force motrice depuis le pédalier; à l 'intérieur est fixé le deuxième moyeu ( 14) dans lequel tournent les couronnes dentées (2). Ces deux boîtiers (44) et (46) tournent sur 1 'axe R de la roue par deux roulements à billes (48) et (49) dont les cuvettes sont opposées et s'appuient l 'un sur 1 'autre en tournant par un grand roulement à billes (50).

Sur la figure 3 sont partiellement représentées dans l 'ordre croî ssant les quatre couronnes dentées C B A et F, avec leur cliquet, que l ''oonn ppeeuutt vvooiirr eenn ppllaann.. LLeess ddeeuuxx aauuttrreess couronnes n'ont pas été représentées pour ne pas surcharger le dessin maïs on voit que le sens du cliquet F est inversé car D E et F sont des cliquets menés alors que les cliquets A B et C sont menants. On y voit également la disposition des trois mobiles ntermédiaires seulement représentés, pour les mêmes raisons, par les diamètres primitifs des quatre roues dentées correspondantes .

Sur la figure 4 est représentée une implantation des composants sur le circuit imprimé (51) du tachycoupleur électronique de commande automatique. Le microprocesseur (52) est alimenté par une pile (53) et reçoit les données du capteur de force (54) et du capteur compte-tours (55) dont les aimants permanents (56) sont représentés sur les figures 2 et 3. Il distribue les impulsions de commande aux trois moteurs bipolaires (57) qui par la position de l 'excentrique (58) agissant sur la queue des cliquets (59) permettent de mettre ces cliquets en fonction ou hors fonction.

Dans cette disposition très compacte, il n'est pas possible de placer un tachycoupl eur dans le mobile intermédiaire pour mesurer la vitesse du rouage mené des engrenages de pédalier comme il a été fait dans la réalisation précédente. Il est donc placé dans le moyeu (14) côté pédal ier de façon symétrique à celui situé dans le moyeu (13) côté roue. Or si l 'on place ainsi le capteur compte-tour dans un mobile menant on perd la capacité de déterminer laquelle des trois couronnes il faut sélection er. Il est donc nécessaire de fourni au microprocesseur une information supplémentaire. Pour ce faire un deuxième capteur- compte-tour est place entre le moyeu (13) qui porte trois aimants permanents (60) et le moyeu (14) qui porte le solénoïde capteur (61). On obtient par- ce montage la vitesse '-elative du moyeu (14) par rapport au moyeu ( 13) multiplié*-- par trois (grâce aux trois aimants) de façon à obtenir- toujours des chiffres positifs et supérieurs aux vitesses des couronnes (2) du pédalier.

Pour obtenir des développements régulièrement répartis par exemple de 2,80m à 8rn on peut choisir- les couronnes dentées et les roues des mobiles intermédia res (MI) suivant le tableau 3 ci-dessour.:

MI Couronnes Rapports roue roue

D 21 99 0,2121 E 33 111 0,2973 F 63 141 0,4468

Tableau 3: Nombre de dents et rapports pour 9 vitesses

En combinant par le jeu des cliquets commandés les trois rapports A B C du pédalier et les trois rapports D E F de la roue on réalise les 9 rapports de boîte présentés sur le tableau 4 ci-dessous:

Vi tesses Rapport D vel op . Tours/min aux seuils de changement. boîte en mètre Ped. Couronnes Roue Ped.VS Km/h ped. roue

60.00- > 132 , 0 80,00 ->316,00 10,08 50,97

60,00 132,0 94, 18 ->301 ,82 11 ,87 51 ,90 60,00 132,0 108,89 ->287 , 11 13 ,72 54,27 60,00 132,0 112, 12 ->283 ,88 14 , 13 50,97 60,00 132,0 132,00 ->264,00 16,63 51 ,90 60,00 132,0 152,61 ->243 ,39 19,23 54,34 60,00 132,0 168,51 ->227,49 21 ,23 50,97 60,00 132,0 198,38 -> 197 ,62 25,00 1 ,90 60,00 132,0 229,36 166,64 28,90

Tableau 4: Rapports, d eloppements et vi tesses obtenus pour un seuil de changement au pédal ier choisi à 60 Trs/min.

On voit sur le tableau 4 (colonne "Tours/mi n-Ped . " en interl igne) , que lorsque le pédalier atteint le seuil de vitesse, choisi dans ce cas à 60 Trs/min, et provoque le passage au rapport supérieur, sa vitesse rétrograde de 51 à 54 Trs/min. Les couronnes dentées tournent alors à 132 Trs/min en raison du rapport de transmission par chaîne de 2,2 et comme 1 'indique le capteur compte-tours (56) du pédal ier. Simultanément le compte-tours (61 ) donne 316 pour la 1ère ( ou encore 26*4 pour la 5ème) . C'est la conjonction de ces deux valeurs qui indique au microprocesseur quel le est la combinaison des positions de cliquets qu'il faut provoquer. Les neuf seuils qui doivent être mis en mémoire sont indiqués par des flèches.

Cette boîte de vitesse fontionne de la même façon que la réalisation pr cédente. Lorsque le pignon (47) est entraîné par¬ le chaîne, il fait tourner le boîtier (46) , le moyeu ( 13) et les couronnes dentées (2) . L 'une des couronnes est embrayée par son cliquet et entraîne les mobiles nterméd aires par leur

engrenage correspondant. Ces derniers entraînent à leur tour les couronnes dentées (1) mais seulement l 'une d'entre elles entraîne le moyeu (13) par le cliquet qui sélectionne le rapport d'engrenage voulu, les autres couronnes tournant librement ou décliquetant selon leur rapport d'engrenage. Les capteurs de force (54), placés entre le moyeu (13) ou (14) et le boîtier (44) ou (46), fonctionnent également de la même façon pour modifier les seuils mis en mémoire en fonction du couple moteur.

La description des dispositifs précédents a été faite en utilisant des tachymètres électroniques. Or nous avons vu précédemment que le simple soulèvement d'un cliquet, dont le ressort de rappel a une force de quelques grammes, suffit à provoquer le changement de rapport souhaité. Cette opération demandant très peu d'énergie, il est tout à fait possible de la faire effectuer automatiquement par un système de mesure mécanique de- la vitesse de rotation.

Sur les Fig.6a et 6b est représenté un tachymètre mécanique basé sur le principe de masselottes s'écartant sous l 'effet de la force centrifuge. Si on le place directement sur les mobiles dont les cl iquets doivent être commandés, on obtient un mécanisme simple et compact qui déclenche le passage des vitesses lorsque le pédalier ou la roue ont atteint des seuils de vitesse prédéterminés.

Néanmoins , étant coaxial à l 'axe de la roue et tournant donc dans un plan vertical , il est nécessaire d'éliminer les forces parasites créées par cette disposition telles que celles de la pesanteur- dont 1 'effet est inversé au point mort haut et bas, des cahots de la route ou des coups de freins br utaux. Ce tachymètre est composé de quatre masselottes fixées à l 'extrémité de quatre leviers (24) pivotant sur les axes (25). Ils sont disposés de telle façon que leurs masselottes s'assemblent en deux masses (26) et (27) di métralement opposées. Ils sont reliés. entre eux par quatre goup lles coul ssant dans quatre fentes (28) ce qui permet d'obten une rotation simultanée des quatre leviers. L 'ecartement des deux masses (26) et (27) sous 1 'effet de la force centrifuge est donc également simultané tandis que les effets des forces parasites qui agissent sur chacune d'elles mais en sens contraire se trouvent complètement annulés.

Les roues dentées sont montées libres sur le moyeu ( 13 ou 14) et passent à 1 'aplomb de leur tachymètre . Pour ne pas surcharger le schéma, seulement quelques dents de l 'engrenage ( ? ) et dcJ dents de loup ont été représentées pour montrer l 'engagement du cliquet (4) et de sa queue (6) qui lui sert de commande .

queue (6) du cliquet (Fig.6b) le laisse de nouveau pénétrer- dans la trajectoire des dents de loup de la couronne (2) ce qui le remet en fonction. L'ensemble des leviers et masselottes que l 'on vient de décrire est monté sur une platine (32). Sur la Fîg.6a le tachymètre est repésenté au repos tandis que sur la Fig.6b il est représenté ouvert par la force centrifuge. Bien entendu ce tachymètre devra être inversé selon qu'il sera monté du côté roue où la couronne est menante ou bien du côté pédalier cù elle est menée.

Pour une boîte à quatre vitesses on peut décrire son foncti nnement de la façon suivante: à l 'arrêt, les masselottes des deux tachymètres étant en position de repos, leurs cliquets commandés sont hors fonction et 1 On se trouve donc sur le plus petit rapport. Au démarrage la roue et le pédalier ont tous deux une rotation lente. Puis le pédalier atteint la vitesse de rotation déclenchant le basculement de ses masselottes et le passage à un engrenage de plus grand rapport. La vitesse de la bicyclette s'accélérant c'est le tour du tachycoupleur de la roue d'entrer en action provoquant le ralentissement suffisant du pédalier qui repasse à un engrenage de plus petit rapport. Enfin la vitesse de pédalage et celle de la roue étant toutes les deux suffisantes pour maintenir les masselottes collées vers l 'extérieur, on atteint le grand rapport et on y reste tant que cette vitesse peut être maintenue.

Si le cycliste cesse de pédaler alors qu'il roule à grande vitesse, par exemple en descente, le tachymètre va inutilement commander la mise hors fonction du cliquet du grand plateau mais dès que le pédalage reprendra, sa vitesse de rotation dépassera le seuil de remise en fonction du cliquet du grand plateau avant que le pédalage ne redevienne utile. Il est probable que le cycl ste ne s'en apercevra même pas.

Pour la décélération le processus inverse se déroule, mais cette fois-ci l 'effort de dégagement va se produire justement sur le cliquet qui se trouve en prise. Si cette décélération est volonta re, par exemple lors d'un freinage, le cycliste cesse de pédaler et le cliquet peut se dégager sans difficulté. Par contre si le ralentissement est involontaire, par exemple dans une côte alors que le cycliste continue à pédaler- en force pour éviter ce ralent ssement, le cliquet en prise dans la denture du rocher pourra y rester bloqué jusqu'à ce que la pression qui s'exerce sur lui diminue suff samment, soit au moment du passage des points morts du pédalier soit par un relâchement volontaire et momentané de la pression sur les pédales.

Cette remarque n'est d'ailleurs pas spéciale au tachymètre mécanique. Elle est valable pour les autres modes de réalisation. On remarquera également que le système classique de dérailleur à chaîne ne peut pas non plus transmettre de poussée pendant toute la durée du déraillement de la chaîne qui dans ce cas est beaucoup plus long.

BOITE DE VITESSE AUTOMATIQUE COAXIALE COMPACTE SIMPLIFIEE

On peut réal î ser un dispositif compact simplifié en supprimant les tachymètres et les cliquets côté pédalier et en remplaçant les couronnes (2) par une seule couronne dentée sans dents de loup directement fixée sur le boîtier tournant (46). Les couronnes (1) côté roue seront alors les seules à assurer les différents rapports de la boîte comme cela se produit pour les dérai 11 eurs n'ayant qu'un seul plateau.

On peut également obtenir un dispositif simplifié (Fig.5) mais plus plat en faisant tourner les trois mobiles intermédiaires (3) en satellite. Ils sont fixés par leur axe (39) directement sur le boîtier tournant (46) et sont donc entraînés en satellite autour du flasque (40) qui est fixe sur l 'axe R et dans lequel sont taillées les dents du premier- engrenage F. Au même niveau mais à l 'extérieur, la couronne dentée du premier rapport A (1) engrène avec le même pignon du satellite. On gagne donc l 'épaisseur d'un niveau d'engrenage. A l 'extérieur des satellites se trouvent les cinq couronnes dentées A B C D E qui permettent d'obtenir cinq vitesses. Elles sont supportées par le moyeu (13) fixé dans le boîtier (44). Comme précédemment dans le moyeu (13) sont disposés le cliquet A (5) normal et les quatre cliquets commandés B C D E (4), ainsi que les quatre tachycoupl eurs si l 'on adopte un automatisme mécanique ou bien, si l 'on adopte un automatisme électronique, le microprocesseur et ses composants précédemment décrits.

Dans ce modèle on a éliminé toutes les commandes côté pédalier pour ne conserver que les commandes côté roue ce qui est une simplification importante. En contrepartie avec cinq couronnes on ne peut obtenir que cinq vitesses alors que le système double permet d'obtenir neuf vitesses avec six couronnes.

Pour obtenir des développement régul ièrement répartis par- exemple de 3,70m à 8,35m on peut choisir les couronnes dentées et les roues des mobiles- intermédiaires (MI) suivant le tableau 5 ci-dessous:

Roue I Rapports fixe péda1 i er

114 18 6,3333

Tableau 5: Nombre de dents et Rapports pour 5 Vitesse:

Le mojbt ile intermédiaire tournant en satellite, en multipliant le rappor.t_ Fr- par c_hι acun < j ιe s r . a _p,. p ,— or t.s_ des c_i.n..q-, couronnes dentées de la roue et en ajoutant 1 (soit (Ax"F') + l ' pui ' s (-B-xF--)- + 1- ....e_.t„c._.. ) on réalise les cinq rapports de boîte présentés sur le tableau 6 ci -dessous :

tl

Vitesses Rapports Develop. Tours/min aux seuils de changement, boîte en

1ère (AxF) + 1 1 , 7600

2eme (BxF)+1 1,9744

3ème (CxF)+1 2,2667

4ème (DxF)+1 2,9101

5ème (ExF)+1 3,9759

Tableau 6: Rapports, développements et vitesses obtenus pour un seuil de changement au pédalier choisi à 60 Trs/min.

Une autre disposition de ce type de boîte de vitesses coaxîale compacte, qu'elle soit simplifiée ou non, consiste à la monter sur l 'axe du pédalier, la chaîne de transmission étant alors placée entre la boîte et la roue. L'une des pédales est fixée sur le boîtier menant solidarisée sur l 'axe du pédalier par la clavette classique tandis que le boîtier mené supporte le plateau qui reçoit la chaîne de transmission de la force motrice vers un pignon fixe placé sur la roue. Le flasque (40) qui supporte les trois mobiles intermédiaires fi es (ou qui est taillé en foτrιe de roue dentée F si les mobiles intermédiaires travaillent en satellite) est fermement solidarisé au moyeu fixe du pédalier-.

Les différents tableaux de chiffres et les dispositifs décrits à titre d'exemples non limitatifs illustrent certaines possibilités d'application de l 'invention mais il est évident que d'autres calculs de boîte, d'autres modes de réalisation ou combinaisons de c*__s systèmes peuvent être envisagés.