Brevet FR2557062A1 — publié le 19850628

MOYEU MOTEUR POUR BICYCLETTE L'invention concerne un moyeu arrière ou moyeu moteur pour une bicyclette, en particulier, un moyeu moteur à plusieurs vitesses et comprenant un train planétaire. On connaSt déjà, par le brevet US 4 400 099, un moyeu moteur à plusieurs vitesses sur l'organe d'entrée ou entraineur duquel est monté un jeu de pignons à channe ap parvenant à un changement de vitesse à dérailleur. Le moyeu moteur comprend un train planétaire dont la couronne à denture intérieure est formée par l'entratneur et dont la roue planétaire est liée en rotation à l'axe du moyeu. Pour le changement de vitesse du moyeu à plusieurs vitesses il est prévu un manchon d'accouplement mobile entranslation axiale qui est relié au corps du moyeu par l'intermédiaire d'un encliquetage.Le corps du moyeu peut etre relié, par l'in termédiaire du manchon d'accouplement, soit directement à l'entratneur, soit au porte-satellites, par l'intermédiaire d'un encliquetage commandé. Le moyeu moteur connu exige une dépense de construction relativement grande. Le but de l'invention est de fournir un moyeu moteur à plusieurs vitesses pour une bicyclette qui ne soit composé que d'un petit nombre de pièces et qui-puisse être monté très facilement. Le moyeu moteur à plusieurs vitesses doit pouvoir être combiné à un changement de vitesse à dérailleur traditionnel pour élargir le nombre des vitesses. Dans le moyeu moteur selon l'invention, un entrai- neur qui porte au moins un pignon et un corps de moyeu muni de flasques de montage des rayons tourillonnent sur un axe de moyeu de manière à pouvoir tourner I 'un par rapport à l'autre. Le corps de moyeu et l'entraîneur renferment un train planétaire dont la couronne à denture intérieure est solidaire de l'entraîneur et, en particulier, est réunie a ce dernier en une seule pc. La roue planétaire du train p) anétaire est montée rotative sur 1 axe du moyeu tandis que le porte-satellites est relié solidairement en rotation au corps du moyeu.POur changer de vitesse, il est prévu un manchon d'accouplement lié en rotation à la roue planétaire et mobile en translation axiale, et par l'intermédiai- re duquel la roue planétaire peut etre accouplée au portesatellites dans une première position axiale et à l'axe du moyeu dans une deuxième position axiale. Dans la première position axiale, le train planétaire est bloqué et l'en- traîneur est donc couplé directement au corps du moyeu. Dans la deuxième position axiale, l'entraîneur est relié au corps du moyeu par l'intermédiaire du train planétaire. Un moyeu moteur de ce genre peut etre construit à partir d'un petit nombre de pièces. En particulier, le porte-satellites peut être formé par le corps du moyeu et tous lesaccouplementsnécessaires pour changer de vitesse peuvent etre constitués par les accouplements à crabots dont les crabots peuvent être prévus conjointement sur le corps du moyeu. Les axes nécessaires pour le montage des pignons satellites peuvent être portés directement par le corps du moyeu et ils peuvent Etre utilisés en même temps comme contre-pièces d'accouplement pour le manchon d'accouplement. Si le moyeu moteur a également une fonction de roue libre, la roue libre est de préférence interposée entre les pignons achaine et l'entraîneur. La description qui suit concerne un exemple de réalisation de l'invention décrit de façon plus détaillée en référence au dessin dans lequel Figure l est une demie-coupe longitudinale axiale d'un moyeu moteur à deux vitesses possédant une fonction de roue libre Figure 2 est une vue en coupe axiale du corps du moyeu moteur suivant II-II de figure 1 Figure 3 est une vue en coupe axiale du corps du moyeu moteur suivant III-III de figure 1. Sur un axe de moyeu (1) muni dans la région de ses extrémités, de filetages de fixation servant à la mon ter dans un cadre de bicyclette, est monté libre en rotation un corps de moyeu (7) muni de flasques (3, Si de montage des rayons. Le corps de moyeu est monté à l'une de ses extrémités sur l'axe de moyeu (1) à l'aide d'un roulement à billes (9) et, à l'autre extrémité, il est monté rotatif sur un entraîneur (13) par l'intermédiaire d'un roulement à billes (11). 'entraineur (13) est, de son coté monté optatif sur l'axe de moyeu (1) par l'intermédiaire d'un roulement. à billes (15) et il porte un jeu de pignons à channe (17j qui fait partie d'une changement de vitesses à dérailleur traditionnel. Les pignons à chalnes (17) sont fixes sur un prolongement fileté (P1) de l'entraîneur (13) par l'irjtermédiaire d'une roue libre (19) qui ne transmet le couple que dans un sens de rotation. Dans une position située axialement entre les roulements à billes (9) et (11) le corps de moyeu (7) est en outre appuyé sur l'axe de moyeu (1) par l'intermédiaire d'un roulement à aiguilles (23). Le diamètre de l'extrémité du corps dé moyeu (7j qui est axialement adjacente à l'entraîneur (13) s'élargit du roulement à aiguilles (23) jusqu'àu roulement à billes (11) et forme une chambre (25) qui renferme un train planétaire (29). La chambre est fermée sur le côté qui est axialement à l'opposé de l'entraîneur (13) par une paroi radiale (31) du corps de moyeu (7). Sur le c8té axialement oppose, la chambre est limitée par l'entraîneur (13).Le train planétaire (29j comprend une couronne à denture intérieure (35), munie d'une denture intérieure(33), formée d'une seule pièce sur l'entraîneur (13), une denture de roue planétaire (37) formée sur un manchon d'accouplement (39) qui est monté sur l'axe (1) du moyeu, libre en rotation aussi bien qu en translation axiale, et plusieurs, trois dans le cas considéré, pignons satellites (41) qui sont décalés les uns par rapport aux autres d'intervalles angulaires égaux et qui sont n prise constante avec la denture intérieure (33) de La couronne (35) et avec la denture de roue planétaire (37 . Chacun des pignons satellites (41) est monté rotatifsur un axe (43' fixé directeinent dans le corps de moyeu (7), dans la renon de la paroi frontale (31) parallèlement à l'axe (1) du moyeu. Les axes (43) sont noyés par coulée dans des poches (45) du corps du moyeu (7), qui est fait d'une pièce de fonderie moulée sous pression en métal léger (figures 1 et 2). Le corps de moyeu (7) forme ainsi, en meme temps, un porte-satellites du train planétaire (29). Les axes (43) font saillie axialement par leurs extrémités (47) au-delà des pignons satellites (41), sur le côté dirigé vers l'entraîneur (13) et, là, ils sont entourés conjointement par une couronne (49) en matière plastique, sur le côté qui est radialement à l'opposé de llaxe de moyeu (1). La couronne de matière plastique (49) fixe les pignons satellites entre eux et une surface de butée (51) formée par la paroi frontale (31). Le manchon d'accouplement est lié à une roue à crabots (53) (figure 3) qui possède plusieurs crabots (55) en saillie radiale. Dans une première position axiale du manchon d'accouplement (39) mobile en translation axiale, qui est voisine des axes (43), les crabots (55) sont engagés entre les extrémités libres (47) des axes (43) (figure 1) et accouplent le manchon d'accouplement (39) au corps de moyeu (7), abstraction faite d'un certain jeu angulaire Dans cette première position axiale, la denture de roue planétaire (37) est bloquée par rapport au corps de moyeu (7) qui joue le rôle de porte-satellites, de sorte qu'auprès reprise du jeu angulaire, les satellites (41) sont également bloqués.De cette façon, dans la première position axiale du manchon d'accouplement (39), l'entraîneur(13) est lié en rotation au corps de moyeu (7) par l'intermédiaire de la couronne à denture intérieure (35), des pignons satellites (41) qui sont bloqués et des axes (43). Dans la première position axiale, on a donc enclenché une vitesse " de prise directe" du moyeu moteur. Dans une deuxième position axiale du manchon d'accouplement (39), les crabots (55) libèrent les extrémités des axes (43), de sorte que le corps de moyeu (7) peut tour- ner relativement au manchon d'accouplement (39). Dans la deuxième position axiale, le manchon d'accouplement (39) est accouplé à l'axe de moyeu (1). A cet effet, il présente, sur son côté qui est axialement à l'opposé de la denture de roue planétaire (37), des crabots d'accouplement (57) qui coopèrent avec des contre-crabots (59) portés par le cône (61) du roulement à billes (1) i qui est lié en rotation à l'axe de moyeu (1).La denture de roue planétaire (37) possède une longueur axiale suffisante pour que les pignons satellites (41) soient en prise avec la denture de roue planétaire aussi bien dans la première position axiale du manchon d'accouplement (39) que dans la deuxième position axiale de ce manchon. Dans la deuxième position axiale du manchon d'accouplement (39), le train planétaire (29) se comporte comme un réducteur (rapport de côté) l'entraîneur (13) entraînant alors le corps de moyeu (7) par l'intermédiaire des pignons satellites (41) qui roulent sur la denture (37) de la roue planétaire et par l'intermédiaire des axes (43) de ces pignons. Le manchon d'accouplement (39) présente, sur sa périphérie intérieure, une gorge circulaire (63) dans laquelle est engagée une clavette de poussée (65). La clavette de poussée (65) prend appui sur une tige de changement de vitesse (67) que l'on peut faire coulisser axialement dans un alésage axial (69) de l'axe dumoyeu (1), par l'inter médiale d'une chalnette de changement de vitesse (71) et au moyen d'une manette de manoeuvre non représentée en détail. La clavette de poussée (65) émerge radialement à travers une fente (73) de l'axe de moyeu et transmet le mouvement axial de la chaînette de changement de vitesse (71) au manchon d'accouplement (39) qui peut tourner par rapport à l'axe de moyeu (1).Un ressort de compression hélicoïdal (75) tendu entre le cône de roulement (61) et la clavette de poussée (65) tend à repousser le manchon d'accouplement (39) de sa deuxième position axiale vers sa première positon axiale. Le manchon d'accouplement (39) est de préférence constitué par une pièce filez à la presse, sur laquelle les crabots (55) et de préférence, la denture de roue planétaire '3,) sont venus d'une seule pièce. Dans la forme de rea- lisation représentée, le manchon d'accouplement (39) est de préférence amené à la deuxième position axiale par traction sur la chaînette de changement de vitesse (71). En remplacement de ce changement de vitesse par traction, on peut également utiliser un changement travaillant à la compression si la clavette de poussée (65) est guidée par une tige poussoir introduite à travers un perçage axial de l'axe de moyeu (1) par le côté qui est axialement à l'opposé de la tige de changement (67). I1 est également possible de guider la chaînette de changement de vitesse (71) et la tige de changement de vitesse (67) dans l'axe de moyeu (1), sur le côté qui est axialement à l'opposé de l'entraîneur (13) et de les faire émerger par cet autre côté. Dans ce cas, on doit associer au manchon d'accouplement (39) qu'il s'agit de déplacer en translation et qui porte la denture de roue planétaire (37), sur le côté qui est axialement à l'opposé de l'entraîneur (13), un ressort de pression coaxial qui est plus fort que le ressort (75) prévu sur le côté entraîneur. Le corps de moyeu (7) est de préférence constitué par une pièce de fonderie moulée sous pression en métal léger. Dans ce cas, les axes (43) sont avantageusement fixés par le moulage. Le contour extérieur du corps de moyeu (7) peut présenter la section représentée sur la figure 2. Toutefois, il est également possible de fermer les secteurs compris entre les poches (45) par une paroi circonférentielle doublée, afin de diminuer ainsi les différences de diamètre qui se présentent dans cette région. Les roulements à billes (9, 11) sont munies de cuvettes de roulement en acier embouti, pour améliorer leur capacité de charge. Le moyeu moteur a été décrit en combinaison avec un changement de vitesse à dérailleur mais il peut également être utilisé avec un seul pignon à chaîne, sans changement de vitesse à dérailleur. -REVENDICATIONS - 1- Moyeu moteur pour bicyclette comprenant a) un axe de moyeu (1) b) un entraîneur (13) monté rotatif sur l'axe de moyeu (1) et qui porte au moins un pignon à chaîne (17) c) un corps de moyeu (7) quitourillonnesur l'axe de moyu (1) de manière a pouvoir tourner par rapport à l'entraîneur fol3) d) un train planétaire (29) qui comprend une couronne a denture intérieure (35) fixée rigidement à l'en traqueur (13), une roue planétaire (37) et un porte-satellir tes (43, 45) sur lequel est monté rotatif au moins un pignon satellite (41) qui engrène avec la couronne à denture intérieure (35) et avec la roue planétaire (37) e) un dispositif d'accouplement (55, 57, 59) qui comprend un manchon d'accouplement (39) entourant l'axe du moyeu et mobile en translation axiale et qui, dans une première position axiale du manchon d'accouplement (39), accouple directement l'entraîneur (13) au corps de moyeu (7) et; dans une deuxième position axiale, accouple ce manchon d'ac couplement au corps de moyeu (7) par l'intermédiaire du train planétaire (27) f) un dispositif de changement de vitesse (6.3, 67, 71) servant à déplacer le manchon d'accouplement (39) en translation axiale ; et g) une roue libre (19) intercalée dans la chalne cinématique reliant le pignon à chaîne (17) au corps de moyeu (7), caractérisé en ce que le manchon d'accouplement (39) est rc lié en rotation à la roue planétaire (37) et est monté libre en rotation avec cette roue sur l'axe (1) du moyeu, en ce que le porte-satellites (43, 45) est lié en rotation au corps de moyeu (7) et en ce que le manchon d'accouplement (39) accouple la roue planétaire (37) au porte-satellites (43, 45) dans la première position axiale et accouple cette roue planétaire à l'axe (1) dans la deuxième position axiale. 2- Moyeu moteur selon la revendication 1, caractersé en ce que le porte-satellites (43, 45) est fixé rigidement au corps de moyeu (7) dans la direction axiale et en ce que la roue planétaire (37) est fixée au manchon d'accouplement (39) dans la direction axiale et est en prise avec le pignon satellite (41) dans les deux positions axiales du manchon d'accouplement (39). 3- Moyeu moteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque pignon satellite (41) est monté rotatif sur un axe (43) parallèle à l'axe de moyeu (1) qui fait saillie axialement au-delà du pignon satellite(41) par l'une de ses extrémités (47) en direction de l'entrai- neur (13) et en ce que le manchon d'accouplement (39) comprend une roue à crabots (53) comprenant au moins un crabot radial (55) qui, dans la première position axiale, est en prise d'accouplement avec l'axe (43) du pignon satellite, avec un recouvrement axial et qui, dans la deuxième position axiale, est disposé axialement à côté de l'axe (43) du pignon satellite et libère cet axe (43). 4- Moyeu moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'ilyest prévu au moins trois pignons satellites (41j et en ce que les pignons satellites (41) sont fixés dans la direction axiale au moyen d'une bague de fixation (49) qui entoure conjointement les extrémités (47) des axes (43) qui font saillie vers l'entraîneur (13) sur le côté qui est radialement le plus éloigné de l'axe (1) du moyeu. 5- Moyeu moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'entraîneur (13) est monté rotatif sur l'axe de moyeu (n) par l'intermédiaire d'un roulement (15) qui comprend un cône de roulement (61) lié en rotation à l'axe de moyeu (1; sur lequel il est monté et en ce que le manchon d'accouplement (39) et le cône (61) du roulement sont munis de crabots axiaux (57, 59) complémentaires les uns des autres, qui accouplent le manchon d'accouplement au cône (61) du roulement dans la deuxième position axiale et libèrent le manchon d'accouplement dans la première position axiale. 6- Moyeu moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque pignon satellite (41) est monté sur un axe (43) qui est fixé directement sur le corps de moyeu (7) et qui est parallèle à l'axe de moyeu (1). 7- Moyeu moteur selon la revendication 6 2 caractérisé en ce que le corps de moyeu (7) est constitué par une pièce de fonderie et en ce que chaque axe (43) est noyé directement dans le corps de moyeu (7) par moulage ou est emmanché à la presse dans une poche (45) du corps de moyeu (7). 8- Moyeu moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le corps de moyeu (7) présente , sur son côté qui est axialement adjacent à l'entraîneur (13), une chambre (25) formée par un agrandissement du diamètre du corps de moyeu (7) et qui renferme le train planétaire (29). 9- Moyeu moteur selon la revendication 8, carac térise en ce que la chambre (25) est limitée par une paroi radiale (31) du corps de moyeu (7) sur son côté qui est axialement à l'opposé de l'entraîneur (13), et en ce que le porte-satellites (43, 45) et/ou chaque pignon satellite (41) est ou sont fixé(s) axialement à ladite paroi radiale (31) 10- Moyeu moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le corps de moyeu (7) est monté rotatif sur l'entraîneur (13) par l'intermédiaire d'un roulement à billes (11) situé axialement entre la couronne à denture intérieure (35) et le pignon à chaînes (17). 11- Moyeu moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la roue libre (19) est disposée sur le trajet de transmission du couple compris entre le pignon à chanes fi7) et l'entraîneur (