Le système de changement de vitesse utilisé aujourd'hui sur les bicyclettes de façon pratiquement universelle est celui que l 'on appellle couramment un "dérailleur". Comme son nom l 'indique son fonctionnement est basé sur le déraillement de la chaîne de transmission qui passe d'un pignon sur l 'autre ou d'un plateau sur l 'autre pour provoquer les changements de rapports d'engrenages. Ce système est lent et bruyant, il ne permet pas de transmission de force motrice pendant la durée du changement et interdît tout changement à l 'arrêt des engrenages.

La présente invention a pour objet un système de changement de vitesse dont la sélection des rapports est basée sur la différence de vitesse de rotation angulaire des pignons. En effet dans un train d'engrenages, les roues dentées engrenant ensemble directement par leur denture ou par l 'intermédiaire d'une chaîne, ont une vitesse ci rconférentîel 1e identique tandis que leur vitesse angulaire est proportionnelle à leur diamètre. On peut utiliser cette caractéristique pour sélectionner les roues dentées nécessaires au rapport de vitesse désiré en les disposant de la façon suivante:

Les pignons et plateaux utilisés sont associés par paires sur deux axes sur lesquels ils sont montés libres et chacun séparément avec un mécanisme antiretour à cliquet, à galet, à bille etc., comme il en existe sur les bicyclettes dîtes à "roue libre". On pourra disposer par exemple 2 pignons (1) sur l 'axe de la roue (10) et 2 plateaux (2) sur l 'axe du pédalier (11) comme indiqué schématîquement sur la Fig.1 pour obtenir 4 vitesses, ou encore 3 pignons ( 1 ) et 3 plateaux (2) comme indiqué sur la fig.3 pour obtenir 9 vitesses. Leur denture est mise en prise par une chaîne sans fin (3) qui fera autant de fois le tour des roues qu'il y en a de paires. La chaîne recroîse les autres brins lorsqu'elle rejoint le grand plateau et le grand pignon. Anssî elle ne les heurte pas puisqu'ils engrènent sur des plateaux et des pignons de diamètre plus petit et passent donc à des niveaux différents.

Les antîretours (4) des plus grands plateaux et des plus petits pignons sont munis d'une commande (6) qui permet de les désengager des dents de loup de leur roue (7) pour obtenir leur- mise hors fonction. Ceci implique que les antîretours (5) du plus petit plateau et du plus grand pignon n'ont pas besoin de commande car ils se trouveront normalement en fonction lorsque tous les autres auront été éliminés puisqu'ils correspondent au plus petit rapport d'engrenage.

Ce dispositif apporte les avantages suivants:

FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÉGLÉ 26)

-Les roues dentées sont toujours en prise par l 'intermédia re d'une chaîne ou d'un mobile intermédiaire permettant des engrenages toujours optimisés et sans craquement. Il est silencieux car il n'y a pas de déraillement de chaîne ou d'engagement de dentures.

-Le changement de vitesse est quasi instantané. Il n'est pas nécessaire d'attendre un demi -tour de pédalier ou de pignon pour permettre le déraillement de la chaîne d'une denture à l 'autre avant de reprendre la pression sur les pédales.

-Le passage des vitesses se fait aussi bien à l 'arrêt qu'en marche. Il n'est pas nécessaire que les pignons tournent pour que le changement de rapport se produise. Il prendra effet aussitôt la reprise de la rotation. Ainsi, s 'étant arrêté sur le plus grand rapport, on peut redémarrer en première dès le départ .

-Le passage des vitesses. se fait sans séquence obligatoire. Il n'est pas nécessaire de passer les vitesses dans un ordre donne ou de passer par un point mort.

-La réalisation de cê"τte boîte peut se faire aussi bien avec une chaîne qu'avec un arbre de transmission et aussi bien avec une commande manuelle qu'avec une commande automatique.

Pour simplifie l 'explication du fonctionnement de ce dispositif considérons un changement de vitesse à 4 rapports d'engrenages utilisant une transmission par chaîne comme indiqué sur- la Fig.1. La méthode qui semble la plus simple pour commander les antîretours consiste à choisir le principe du cliquet et à le munir d'une queue (6) sur- laquelle on agit pour le faire basculer hors de la trajectoire des dents de loup de la roue dentée et ansi l 'empêcher de rempli sa fonction. Tous les cliquets étant en rotation avec les mobiles qui les supportent et qu'ils permettent d'entraîner, ceux que l 'on veut commander seront actionnés par une came de commande (8) se déplaçant sur- cet axe d'un mouvement de translation de la position I où le cliquet (4) est libre et en fonction à la position II où il est hors fonction, la queue (6) étant soulevée. La commande pourra donc se faire aussi bien à 1 'arrêt qu'en marche en agissant sur- la gorge _. circulaire (9) au moyen d'une fourchette non représentée .

Lorsque l 'on agît sur les pédales alors que les deux cames de commande (8) sont en position I, l 'axe menant va avoir tendance à entraînner les deux plateaux qu'il supporte puisque leurs cliquets sont en fonction. Mais, pour un angle donné de rotation de la pédale, le grand plateau va entraînner la chaîne d'une longueur supérieure. Par renvoi autour- d'un pignon, la chaîne va à son tour entraîner le petit plateau de cette longueur le faisant tourner- d'un angle supérieur à l 'axe du pédalier, ce qu'il peut faire grâce à son cliquet qui fait "roue libre". C'est donc le grand plateau qui dans ce cas va entrer en fonction pour transmettre la force motrice, l 'autre tournant légèrement plus vite que lui "en roue libre".

Le même phénomène va se produire sur 1 'axe de la roue mais il est inversé puisque cet axe est mené et non plus menant: les cliquets et leurs dents de loup sont montés dans l 'autre sens pour recevoir la force motrice. Pour une même longueur de chaîne le grand pignon va tourner angulairement moins vite que le petit et que 1 'axe de la roue dont il va se débrayer par son cliquet pour servir de renvoi à la chaîne. Par contre le petit pignon va entraîner 1 'axe de la roue par son cliquet resté en fonction puisqu'il tourne angul airement plus vite.

En conséquence, si l 'on n'agît sur aucun cliquet on obtient automatiquement 1 ' engrènement du grand plateau avec le petit pignon ce qui correspond au rapport de vitesse le plus grand. La sélection de ce rapport se produit naturellement par la différence de vitesse angulaire des pignons. Mais si 1 'on commande la mise hors fonction de l 'un des cliquets de ces deux rouages ou des deux à la fois on provoque le fonctîonement des autres rapports que permettent les pignons et plateaux utilisés. Ainsi pour rétrograder de la plus grande à la plus petite vitesse, il suffît d'annuler l 'action du cliquet du plateau ou du pignon donnant le rapport d'engrenage inférieur qui suit immédiatement .

REALISATION

Deux paires de roues dentées permettent de réaliser un changement de vitesse à quatre rapports avec deux tours de chaîne, trois paires de roues dentées permettent d'obtenir neuf rapports avec trois tours de chaîne, quatre paires seize rapports etc. Il semble qu'au delà de trois tours la chaîne devienne trop longue et trop lourde. C'est pourquoi d'autres types de réalisation basés sur l 'utilisat on d'engrenages sont utiles car ils apportent également d'autres avantages comme on le verra plus loin. Cinq modes de réalisation typiques sont donc décrits ci après.

1- CHANGEMENT DE VITESSE A CHAINE.

Suivant le mode de réalisation de l 'invention représenté schématiquement sur la fig.1 on obtient 4 rapports avec 2 plateaux, 2 pignons et une chaîne passant sur ces quatre mobiles en faisant deux fois le tour des deux axes. Pour obtenir des développements régulièrement répartis par- exemple de 3,87m à 8,46m on pourra choisir des mobiles dentés suivant le tableau ci dessous :

Vît. Plateaux Pignons Rapports Dîff Dévelopt. Dîff.

1 44 * 24 * 1.833 3.87

+0.500 + 1.06

2 56 24 * 2.333 4.93 +0.809 + 1.71

3 44 * 14 3.142 6.64 +0.858 + 1.82

4 56 14 4.000 8.46

Tableau 1 : Nombre de dents des plateaux et pignons pour 4 rapports. L'astérisque (*) indique que le cliquet commandé à été mis Hors Fonction. La différence (Dîff.) montre la progression des rapports et des dé eloppements.

Puî squ ' î 1 n ' y dans ce cas que deux cliquets dont le dégagement doit être commandé pour obtenir les rapports décrits sur le tableau 1 , un système sîmplîfé peut être réalisé en utilisant les manettes et les câbles à gaîne d'un dérailleur- classique, l 'une des manettes actionnant la came de commande (8) du plateau et l 'autre celle du pignon. Ces manettes n'ont que deux positions : en haut elles mettent les cliquets hors fonction en tirant sur les câbles qui enfoncent les cames de commande (8) et soulèvent la queue des cliquets, ou en bas elles laissent les cliquets en fonction en sortant ces cames.

Les 4 combinaisons possibles donnent les 4 vitesses Un système de marquage permet à l 'utilisateur de sseéli eecttuîuoniiinieeir le rapport voulu en actionnant d'un demi -tour- une seule manette ou les deux manettes à la fois. Ce système est très simple à fabriquer mais il peut paraître trop compliqué pour 1 'utilisateur et 1 'on pourra alors lui préferrer le système à cames décrit plus loin.

Sur le pédalier, les cliquets doivent supporter- la force très importante et îrrégulîère que le cycliste applique sur les pédales. Il faudra donc les réaliser plus solidement qu'un cliquet de pignon qui lui se trouve placé après un engrenage multiplicateur lui transmettant une force moindre. Il faudra également le placer- le plus loin possible de l 'axe du pédalier pour augmenter au maximum le bras de levier de transmission. On voit sur les Fîg .1 et 2 que les roues dentés (1) et (2) sont, dans ce but, réduites à de simples couronnes, les premières tournant sur un moyeu solidarisé sur la roue arrière de la bicyclette et les secondes tournant sur un plateau solidaire des pédales. Ces couronnes sont munies à l 'extérieur d'une denture propre à recevoir la chaîne (3) schématisée par- un trait plein et sont munies à 1 'intérieur d'une denture en dents de loup (7) pour travailler avec les cliquets antîretours. Ces dentures ne sont que partiellement représentées pour ne pas surcharger le dessi n .

En fonctionnement, lorsque le passage des vitesses est ascendant (c'est à dire progressif du plus petit au plus grand rapport) le cliquet que 1 'on libère pour lui laisser remplir sa fonction d'antîretour tombe dans une dent de loup de la roue. La vitesse relative de rotation des deux mobiles est égale à la différence du nombre de dents c'est à dire, dans le cas du tableau 1, à 12 dents par tour pour le plateau et 10 pour le pignon. Elle est donc faible et le cliquet prendra doucement contact avec le flanc de la dent de loup suivante rendant le passage de vitesse effectif sans secousse et sans bruit.

Lorsque le passage de vitesse est descendant, le cliquet que l 'on veut éliminer se trouve cette fois en fonction. Il supporte donc déjà la force de pédalage du cycliste. Au moment où ce dernier commande le passage de la vitesse inférieure, il devra pendant un très court instant relâcher cet effort pour permettre le dégagement du cliquet à moins que la diminution du couple propulseur au passage du point mort du pédalier ne soit déjà suffisante.

Suivant le mode de réalisation de l 'invention schématîquement représenté sur la Fîg.2, on obtient 9 rapports avec 3 pignons (1), 3 plateaux (2) et une chaîne passant sur ces 6 mobiles en faisant 3 fois le tour des 2 axes. Pour obtenir des développements régulièrement répartis par exemple de 3,20m à 9,32m on pourra choisir des mobiles dentés suivant le tableau 2 ci dessous:

Vît. Plate •aux Pignons Rapports Dîff. Dével opt . Dîff

1 41 * * 27 * * 1.518 3.206

+0.222 +0.47

2 47 * 27 * * 1.740 3.674

+0.222 +0.47

3 53 27 * * 1.962 4.143

+0.315 +0.67

4 41 * * 18 * 2.277 4.809

+0.334 +0.70

5 47 * 18 * 2.611 5.514

+0.334 +0.70

6 53 18 * 2.944 6.217

+0.472 +0.99

7 41 * * 12 3.416 7.214

+0.500 + 1.06

8 47 * 12 3.916 8.270

+0.500 + 1.06

9 53 12 4.416 9.327

Tabl eau ) ; Nombre : de dents des plateaux et des pignons pour rapports.

On voit sur le tableau 2 précédent que, pour obtenir 1 'un après l 'autre les 9 rapports disponibles, les 3 plateaux de ^" 41, 47 et 53 dents seront successivement en prise avec le pignon de 27 dents pour donner les 3 premiers rapports. Puis ils engrènent dans le même ordre avec le pignon de 18 dents pour donner les 3 rapports suivants et le cycle se reproduit une troisième fois avec le pignon de 12 dents pour donner les 3 derniers rapports. On sait également que pour- permettre 1 ' engrènement du plateau de 41 dents avec le pignon de 27 dents et ainsi obtenir la 1ère, il faut annuler l 'effet des cliquets antîretours des engrennages donnant un rapport supérieur.

Le tableau 2 montre par la présence des astérisques (*) dans la colonne des plateaux et dans celle des pignons que 4 cliquets doivent être hors fonction pour la 1ère, 3 doivent l 'être pour- la 2ème, 2 pour la 3ème, 3 pour la 4ème et ainsi de suite. Pour commander les cliquets (voir Fîg.2) il faut deux cames de commande (8) plus longues que pour un système à 4 vitesses. Au lieu de deux, ces cames ont trois positions d'arrêt de façon, en I, à ne soulever- aucun cliquet, en II à soulever seulement le premier cliquet (annulation du pignon de 12 dents ou du plateau de 53 dents), en III à soulever les deux cliquets (annulation des pignons de 12 et 18 dents ou des plateaux de 53 et 47 dents). Sur la Fîg.2 la came de commande (8) des plateaux est représentée en position III où elle soulève les deux cliquets commandées tandis que la came de commade (8) des pignons est représentée en position I où elle ne soulève aucun cliquet. On a donc sélectionné le 7èmè rapport de vitesse.

Dans ce mode de réalisation à 9 vitesses et à fortiori dans les modèles à 16 vitesses ou plus, il est difficile de se souvenir de toutes ces combinaisons. La Fîg.3 montre le schéma d'un sélecteur à cames qui permet de ne déplacer qu'un seul levier de vitesse (14) devant une graduation de 1 à 9 pour obtenir la sélection des cliquets nécessaires. Deux cames (15) et (16) sont solidaires de ce levier et tournent autour- de l 'axe 0 de la graduation 1 à la graduation 9, l 'ensemble pouvant se bloquer sur- chacune de ces graduations grâce à l 'index (17) qui pénètre dans une encoche. La came (16) est taillée suivant un profil qui reproduit la séquence de déplacement de la came de commande (8) des plateaux et la came (15) suivant un profil qui reproduit celle de la came de commande (8) des pignons. Deux bras (18) et (19) munis de galets (20) et (21) et rappelés par des ressorts se déplacent en fonction des bossages de leur came respective et, tirant plus ou moins sur le câble de transmission, mettent les cames de commande (8) correspondantes en position.

On a représenté sur la Fîg.3 le levier de vitesse (14) indexé sur la 7ème vitesse. Le galet (20) est positionné sur le bossage de la came des plateaux (16) correspondant à une pénétration maxîmun de la came de commande (8) du pédalier c'est-à-dire annulant l 'effet des cliquets des deux plus grands plateaux et donc laissant fonctionner de lui-même le plus petit plateau de 41 dents. Le galet (21) est placé sur la partie la plus creuse de la came des pignons (15) correspondante à une sortie maximum de la came de commande (8) de la roue c'est-à- dire n' annulant l 'effet d'aucun cliquet et donc laissant fonctionner de lui-même le plus petit pignon. En se reportant au tableau 2 on voit que c'est bien ce qu'il faut faire pour sélectionner le 7ème rapport de vitesse. Le câble (22) commandé par la came (16) du sélecteur- est connecté à la fourchette de la came de commande (8) des plateaux de pédalier tandis que le cable (23) commandé par la came (15) est connecté à la fourchette de la came de commande (8) des pignons.

Ce sélecteur de vitesse peut être placé sur le cadre de la bicyclette à l 'emplacement qu'occupent les manettes de dérailleur classique ou sur le guidon bien à portée de main. Un seul geste suffit pour- changer de vitesse.

2- BOITE DE VITESSE A ENGRENAGES DROITS.

On peut également obtenir la mise en prise de toutes les roues dentées, précédemment réalisée par la chaîne, en la remplaçant par un mobile denté intermédiaire ayant un nombre de roues dentées correspondant au nombre d'engrenages choisis. Ces roues sont solidaires les unes avec les autres et le mobile d'ensemble ainsi formé est libre sur son axe. Leur nombre de dents doit rentrer dans le calcul des rapports d'engrenage.

Suivant le mode de réalisation représenté sur la Fig.4 on obtient 9 rapports avec 3 paires d'engrenages droits A et B répartis sur 3 niveaux 1 2 et 3 , et dont les roues dentées sont disposées sur les trois axes P, Q et R. On peut placer cette boîte soit sur la roue et 1 'axe R est alors 1 'axe de la roue, soit sur le pédalier et l 'axe P est alors l 'axe du pédalier. Dans les deux cas, la transmission s'effectue par une chaine sans fin complémentaire (12). Sur cette Fig.4 sont schématisés les roues dentées menées (1) et menantes (2) représentées par leur diamètre primitif, le mobile intermédiaire (3), les cliquets commandés (4) et leur queue (6), les cliquets normaux (5), les dents de loup (7) des roues, les cames de commande (8) et leur gorge cicul aire (9)

Comme dans la première réalisation, si tous les cliquets sont libérés, les cames de commande en position I, on obtient 1 'entraînement de la roue R-1 par la roue P-3 en passant par le mobile intermédiaire (3) dont toutes les roues dentées sont solidaires. Ce faisant, on fait fonctionner- l 'engrenage A-3 et l 'engrenage B-1 dont les rapports se multiplient pour donner- le plus grand rapport de boîte. Ainsi , par le jeu des cliquets mis en fonction ou hors fonction comme on le fait dans les exemples précédents, on obtient tous les rapports que permettent les engrenages choisis.

Cette boîte a été décrite car elle permet une explication claire du fonctionnement lorsque la chaîne est remplacée par un mobile intermédiaire. Néanmoins les trois trains d'engrenages étant obligatoirement complémentaires puisqu'ils sont coaxiaux, il est plus difficile d'obtenir une progression régulière des rapports et des développements.

Le mode de réalisation préféré est représenté sur la Fig.5. Il est obtenu en repliant cette boîte autour de l 'axe Q du mobile intermédiaire de façon à ce que les axes P et R deviennent coaxiaux. Dans cette disposition, l 'ensemble des roues dentées (2) de l 'axe P, de leur moyeu (13), des cliquets, de la came de commande (8) et de la gorge ciculaire (9), est monté libre sur l 'axe fixe de la roue arrière de la bicyclette au moyen d'un roulement à billes similaire à celui de cette roue. Le mobile intermédiaire est alors composé de six roues dentées solidaires sur un axe libre. On retrouve les trois niveaux 1 2 et 3 du groupe d'engrenages A et du groupe d'engrenages B.

Pour obtenir des développements régulièrement répartis par- exemple de 2,79m à 9,32m, on pourra choisir- les roues dentées suivant le tableau 3 ci- dessous:

Niveau Engrenages A Rappo s A Engrenages B Rapports B P Q Q R

1 95 65 1 ,46 50 110 0,45

2 100 60 1 ,66 68 92 0,74

3 105 55 1 ,91 86 74 1 , 16

Tableau 3 : Nombre de dents des roues dentées pour 9 vitesses.

En combinant, par le jeu des cliquets débrayables précédemment décrits, les trois rapports A et les trois rapports B obtenus ci-dessus, on réalise par leur multiplication 2 par 2 les 9 rapports de boîte C montrés sur le tableau 4 ci-dessous:

Vît. Rap. A Rap.B Rap .C Dîff. Dévelopt. Diff

1 1 ,46 * * 0.45 * * 0,664 2,79m

+0.093 +0.39

2 1 ,66 * 0,45 * * 0,757 3 , 18m

+0.110 +0.46

3 1 ,91 0.45 * * 0,867 3 , 64m

+0.213 +0.89

4 1 ,46 * * 0.74 * 1 ,080 4.54m

+0.152 +0.64

5 1,66 * 0.74 * 1 ,232 5.17m

+0.179 +0.76

6 1 ,91 0,74 * 1 ,411 5.93m

+0.287 + 1 ,20

7 1 ,46 * * 1 , 16 1 ,698 . 7, 13m

+0.223 + 1 ,00

8 1 ,66 * 1.16 1 ,936 8, 13m

+0.701 + 1.19

9 1 ,91 1.16 2,218 9 , 32m

Tableau 4 : Rapports et Développements pour 9 vitesses. (Rapport de transmission par- chaîne = 2, développement de la roue = 2,10m) .

Sur le tableau 4 les astérisques montrent comme précédemment les cliquets qu'il faut soulever pour obtenir une progression régulière des rapports et développements. On peut en déduire le degré d'enfoncement des cames C de l 'axe P et de l 'axe R. Les cames du sélecteur auront la même forme que celles représentées sur la Fig .3.

3- BOITE DE VITESSE A ENGRENAGES D'ANGLE ET ARBRE DE TRANSMISSION

Suivant le mode de réalisation représenté sur la Fîg.6 on obtient 9 rapports avec 3 engrenages d'angle A sur le pédalier et 3 engrenages d'angle B sur la roue. Le mobile intermédiaire est constitué par une barre de transmission au lieu d'une chaîne sans fin ou d'un groupe d'engrenages droits et fait la liaison entre A et B. Cette barre de transmission (3) dont l 'axe est perpendiculaire aux axes du pédalier (10) et de la roue (11), porte les 6 roues intermédiaires A et B qui composent le 2ème rouage des engrenages d'angle.

Cette solution permet de reporter- tous les cliquets (4) et (5) sur les roues dentées de l 'arbre de transmission ce qui simplifie le plateau (2) du pédalier et le pignon (1) de la roue. Ils comportent alors chacun trois dentures taillées dans la masse et sont fixes sur leur axe. Tous les cliquets débrayables étant portés par le même arbre et tournant avec lui, on peut alors faire passer les commandes des cames (8) par le milieu de cet arbre tubulaîre pour rassembler les gorges circulaires (9) au niveau du pédalier.

26

Pour obtenir des développements régulièrement répartis par exemple de 2,80m à 10,20m on pourra choisir des mobiles dentés suivant le tableau 5 ci-dessous:

Ni v. Pi ateaux Roues Rappor ^• t A Pignons Roues Rapport B î nter , .A î nter , .B

1 132 60 2.20 100 60 0.60

2 156 60 2.60 61 60 0.98

3 184 60 3.06 38 60 1.58

Tableau 5 : Nombre de dents des roues dentées pour 9 vitesses

En combinant, par le jeu des cliquets débrayables précédemment décrits, les trois rapports A et les trois rapports B obtenus ci-dessus, on réalise par leur multiplication 2 par 2 les 9 rapports de boîte C montrés sur le tableau 6 ci-dessous:

Vît. Rap . A Rap . B Rap . C Dîff. Dével opmt . Dîff.

1 2.20 * * 0.60 * * 1.320 2.791

+0.240 +0.508

2 2.60 * 0.60 * * 1.560 3.299

+0.276 +0.584

3 3.06 0.60 * * 1.836 3.883

+0.320 +0.676

4 2.20 * * 0.98 * 2.156 4.559

+0.392 +0.830

5 2.60 * 0.98 * 2.548 5.389

+0.450 +0.951

6 3.06 0.98 * 2.998 6.340

+0.478 +1.011

7 2.20 * * 1.58 3.476 7.351

+0.632 + 1.337

8 2.60 * 1.58 4.108 8.688

+0.726 +1.535

9 3.06 1.58 4.834 10.223

Tableau 6 : Rapports et Développements pour 9 vitesses.

On voit également sur ce tableau que tout en gardant l 'ordre logique de combinaison des engrenages on peut obtenir une progression très régulière d'une vitesse à l 'autre. Les cames du sélecteur auront donc la forme représentée sur la Fîg.3 pour commander le soulèvement des cliquets comme indiqué par les astérisques du tableau 6.

4- CHANGEMENT AUTOMATIQUE A COMMANDE MECANIQUE.

Nous avons vu précédemment que le simple soulèvement d'un cliquet, dont le ressort de rappel a une force de quelques grammes, suffît 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 de la vitesse de rotation et du couple.

Dans le mode de réalisation préféré représenté sur les Fîg.7 ^* un tel système est composé d'un tachymètre mesurant la vitesse, couplé à des ressorts tarés mesurant la force, système que l 'on nommera dorénavant un tachycoupleur . Si on le place directement sur- les mobiles dont les cliquets 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.

Pour compenser les forces agissant dans le plan vertical telles que celles de la pesanteur, des cahots de la route ou des coups de freins brutaux, ce tachymètre (voir Fîg.7a) 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) diamétralement opposées. Ils sont reliés entre eux par quatre goupilles coulissant dans quatre fentes (28) ce qui permet d'obtenir une rotation simultanée des quatre leviers. L'écartement des deux masses (26) et (27) sous l 'effet de la force centrifuge est donc également simultané tandis que les effets des forces parasites qui agissent sur chacune d'elles maïs en sens contraire se trouvent complètement annulés.

Les roues dentées sont montées libres sur le moyeu (29) et passent au dessus des leviers et masselottes. Pour ne pas surcharger le schéma, seulement quelques dents de l 'engrenage (2) et des dents de loup (7) ont été représentées pour montrer 1 'engagement du cliquet (4) et de sa queue (6) qui lui sert de commande .

Les masselottes sont rappelées dans leur position de repos par¬ le ressort taré (30) et dans cette position le doigt (31) du levie (24) soulève la queue (6) du cliquet (4) et le maintient hors de la trajectoire des dents de loup (7) du rouage. Lorsque le tachymètre atteint une vitesse suffisante, l 'inertie des masselottes crée une force supérieure à celle du ressort (30) et provoque leur écartement. Le doigt (31) relâchant alors la queue (6) du cliquet (Fîg.7b) le laisse de nouveau pénétrer dans la trajectoire des dents de loup (7) du rouage ce qui le remet en fonction.

L'ensemble des leviers et masselottes que l 'on vient de décrire est monté sur une platine (32) et constitue la partie tachymètrîque . Sur la platine (33) sont montés les quatre ressorts tarés (34) et les quatre glissières (35) et l 'ensemble constitue la partie coupleur- (Fîg.7b). Ces ressorts sont tendus entre les pitons (36) rivés sur la platine (32) et les pitons (37) rivés sur la platine (33). Lorsque la platine (32) tourne sur la platine (33) autour- de leurs moyeux respectifs (29) et (13), ces ressorts sont allongés et glissent sur les quatre glissières (35) pour éviter qu'ils ne viennent gêner le fonctionnement du tachymètre. Le ressort de masselotte (30) est accroché sur le piton (38) lui-même rivé sur la platine (33).

Dès que la force appliquée sur les pédales est supérieure à la force des ressorts tarés (34), elle provoque leur allongement et en conséquence un allongement proportionnel du ressort de masselotte (30). Ceci augmente la force de rappel des masselottes et modifie leurs seuils d'ouverture. Il faudra une vitesse de rotation plus grande pour ouvrir les masselottes lorsque la force appliquée aux pédales est plus grande.

Sur la Fîg.7a le tachymètre et le coupleur sont repésentés au repos tandis que sur la Fîg.7b le tachymètre est représenté ouvert par la force centrifuge et le coupleur est représenté armé au maximum. Le même tachycoupl eur est monté sur les pignons de la roue mais cette fois il doit commander le cliquet du plus petit pignon . Il fonctionne de la même façon mais il est inversé puisqu'il s'agît d'un pignon mené sur lequel la force est appliquée et transmise par lui sur son cliquet. Il peut se monter sur les différents dispositifs à chaîne ou à mobile intermédiaire décrits précédemment et remplace complètement toutes les pièces de commande manuelle représentées sur- les Fîg.1, 2, 4, 5 et 6 à savoir: les cames de commande (8), les gorges circulaires (9), les fourchettes et sur la Fîg.3 les câbles de transmission et tout le sélecteur de vitesses représenté sur cette figure.

Pour- une bo te à quatre vitesses on peut décrire son fonctionnement de la façon suivante: à l 'arrêt, les masselottes des deux tachycoupleurs étant en position de repos, leurs cliquets commandés sont hors fonction et l '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 te 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 tachycoupl eur 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.

FEUILLE DE REMPLACEMENT {REGLE 26)

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 cycliste 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 volontaire, 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 ralentissement, 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 suffisamment, soit au moment du passage des points morts du pédalier soit par un relâchement volontaire et momentané de la pression sur les pédal es .

Cette remarque n'est d'ailleurs pas spéciale au système automatique. Elle est valable pour tous les autres modes de réalisation précédents et a déjà été faîte pour le changement de vitesse manuel à chaîne et 4 rapports. 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.

5- Boîte de vitesse automatique à commande électronique

On peut avantageusement remplacer les tachycoupleurs mécaniques par une puce électronique donnant des commandes de cliquets sous forme d'impulsions électriques. On y gagnera en poids, en encombrement, en prix et probablement en simplicité surtout pour les systèmes à plus de quatre vitesses.

Pour la mesure de la vitesse un capteur magnétique permet de compter le nombre de tours de la roue . La puce est équipée d'un garde-temps à quartz et elle effectue la division du nombre de tours par le temps passé donnant en réponse la vitesse en tours par minute comme cela est fait en Km/h pour les compteurs de vitesse électronique de bicyclette que 1 'on trouve dans le commerce. Lorsque cette vitesse atteint des seuils de vitesse prédéterminés, le dispositif donne une impulsion de commande à l 'un des cliquets sur lesquels il faut agir. Le même système est appliqué pour le pédalier. Dans ce cas il faudra monter les roues à dents de loup et les cliquets sur la partie du mobile intermédiaire qui lui correspond de façon à mesurer la vitesse et la force résultantes à la sortie de l 'engrenage utilisé.

Pour éviter une consommation de courant inutile, le système de commande préféré est constitué par- une bascule à aimant bipolaire similaire aux moteurs "pas à pas" utilisés dans les pendulettes électroniques pour faire avancer les aiguilles. Sur- l 'axe de l 'aimant se trouve un excentrique qui soulève la queue du cliquet lorsque l 'impulsion de commande lui fait faire un demi-tour. Le demi-tour suivant relâche la queue du cliquet pour le remettre en fonction. Entre deux impulsions de commande l 'aimant bipolaire reste stable et maintient l 'état "hors fonction" ou "en fonction" du cliquet sans consommation él ectrîque .

Pour la mesure de la force appliquée aux pédales on peut utiliser une jauge de contrainte à quartz piézoélectrique dont la résîstîvité varie en fonction de la pression que l 'on exerce sur- elle. Elle sera placée entre deux bossages des moyeux (29) et (13) dont le déplacement l 'un par rapport à l 'autre sera alors pratiquement nul . Cette force motrice est par contre très variable: elle est presque nulle au passage des points morts des pédales et maximum lorsque la pédale motrice passe à l 'hori ontale. Il est donc préférable de pondérer cette variation. La puce électronique pourra donc faire par exemple la somme des cinq dernières lectures de la jauge de contrainte et effectuer la division par- cinq. La moyenne obtenue est alors utilisée comme un coefficient de majoration des seuils de commande des cliquets permettant ainsi de provoquer le passage au rapport supérieur pour une vitesse plus grande lorsque la force de pédalage est plus grande.

Tous ces éléments, la puce, le moteur- pas à pas, la jauge de contrainte et la pile pour les alimenter en courant électrique, étant très petits on peut les loger dans le moyeu (29) qui supporte également les engrenages et les cliquets. L 'él ectro-aîmant du compteur de tours peut être monté sur une platine fixée sur le moyeu (29). En conséquence toutes les connexions électriques sont internes à chacun des modules de roue et de pédalier. Aucun contact frottant vers l 'extérieur n'étant nécessaire le système devrait présenter un bonne fîabî 1 îté .

Les différents systèmes décrits à titre non limitatif illustrent certaines possibilités d'application de l 'invention mais il est évident que d'autres modes de réalisation ou combinaisons de ces systèmes peuvent être envisagés.