Brevet FR2587079A1 — publié le 19870313

La présente invention concerne les dorailleurs tels qu'ils sont utilises sur les cycles, que ce soit du côté pédalier ou du c0tf roue libre. On connaît actuellement une multitude de dispositifs pour réaliser cette fonction, qui dans leur diversité, ont tous en commun le fait d'entre actionné directement par une force appliquée par le cycliste et dont la transmission steffectue généralement par un câble.. Ces dispositifs ont en commun le défaut de nécessltérune certaine adresse de la part du cycliste qui doit bien "sentir" le passage des vitesses, afin d'boiter le grognement caractéristique qui rpsulte d'un guide chaîne mal positionné. Le dispositif suivant l'invention évite ces inconvénients, puisqu'il rend automatique et parfaitement reproductible, les opérations de changement de vitesse. L'invention a pour objet un dispositif permettant de changer le rapport de multiplication ou de demultiplication dans une transmission à chaîne et notamment sur les cycles où il est couramment appele "dérailleur", caractérisé en ce que la commande du deplacement des organes qui guident la chaîne dans le but de pousser celle-ci d'un pignon à un autre, est obtenu 2 partir d'un moteur electrique. Selon une autre caractéristique, il comporte - un réducteur de vitesse place en sortie du moteur électrique. - des moyens mécaniques permettant de convertir le mouvement de rotation exercé par le moteur en sortie du réducteur, en un mouvement de translation du guide chaîne. - des moyens électromocaniques permettant de repérer directement ou indirectement, le déplacement réalisé par le guide chaîne. - des moyens électriques ou électroniques, convenables pour assurer la commande du moteur à partir d'un ordre donné par le cycliste. - une pile ou une batterie rechargeable pour fournir l'énergie nécessaire au fonctionnement du moteur. Selon une autre caractéristique, les moyens mécaniques de translation sont constitués d'un vis mobile solidaire du réducteur se vissant dans un écrou fixe et des moyens convenables pour empêcher la rotation du motoréducteur qui est solidaire en translation du guide chaîne. Selon une autre caractéristique, les moyens mécaniques de translation comprennent - un bras solidaire d'une roue creuse, entraîné en rotation autour du point 02 au moyen d'une vis sans fin. - une plaque support fixe. - un bras formant parallélogramme avec le bras précèdent. - un support mobile, solidaire en translation du guide chaîne. Selon une autre caractéristique, la déformation de parallelo- gramme 01, 02, 03, 04, formé par les deux bras sus-désignés, de laquelle résulte le mouvement de translation recherché, est obtenu par une câme entraînée par le moteur et qui repousse un galet ; le mouvement de retour étant assuré par au moins un ressort. Selon une autre caractéristique, la déformation dudit parallé- logramme résulte de l'effort exercé sur ledit galet par une câme a double effet. Selon une autre caractéristique, les moyens permettant de repérer le déplacement sont constitués par un potentiomètre a rotation ou à translation, dont le mouvement est lié mécaniquement au déplacement du guide chaîne, lui-meme déterminé par un autre potentiometre de consigne commandé par l'utilisateur et des moyens convenables de commande du moteur, pour asservir le déplacement du guide chaîne a celui du potentiomètre de consigne. Selon une autre caractéristique le dispositif suivant l'invention comprend - un codeur angulaire entraîné par le moteur - un clavier permettant le choix de la vitesse - une memoire - un compteur attaque par le codeur - un comparateur - des moyens convenables pour la commande du moteur Selon une autre caractéristique le moteur est du type "pas à pas". Selon une autre caractéristique le dispositif comporte - une câme à bosses, ou à encoches, circulaire ou h1 icodale. - un minirupteur s' appuyant sur ladite clame et dont le contact s'ouvre d s que la position de ladite câme correspond 7 une vitesse donne. - un commutateur qui tient lieu de levier de changement de vitesse. - des contacts de fin de course Selon une autre caractéristique, ladite clame comporte un codeur B. C. D. par exemple, qui commande un affichage 7 segments ou autre, indiquant la vitesse utilisée. Selon une autre caractéristique le potentiomètre mesurant le déplacement du guide chaîne, est réalisé sous forme d'un circuit imprimé, a un tour ou, grâce a un guidage du curseur, suivant une trajectoire bélicoldale multitours. Les caractéristiques de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1, représente un dérailleur sous forme d'un schéma synoptique. - la figure 2, représente un mecanisme de déplacement obtenu par un système vis, écrou. - la figure 3, représente un mécanisme de déplacement à déformation de parallélogramme obtenu par un ensemble vis sans fin - roue creuse. - la figure 4, représente un mécanisme de déplacement à déformation de parallélogramme obtenu par came, galet et ressort de rappel. - la figure 5, représente le détail d'une commande par clame à double effet (sans ressort de rappel). - la figure 6, représente le schéma de principe d'un asservissement utilisant des potientiomtres. - la figure 7, représente le schéma de principe d'une commande numérique du moteur utilisant un codeur digital. - la figure 8, représente schématiquement le circuit d'une commande à came. Suivant un premier mode préféré de réalisation de l'invention, donné ici à titre purement indicatif et, bien entendu, nullement limitatif, le déplacement du guide chaîne (4) est obtenu au moyen du système de translation vis - écrou (8) (9), représenté sur la figure 2, dont la commande est réalisée par un asservissement à potentiomètres tel que celui schématisé sur la figure 6. L'écrou (9) est solidaire du cadre du vélo. Il comprend un alésage fileté dont le pas est de quelques millimètres. Dans certains cas, il peut être avantageux d'utiliser un pas égal à l'espacement des pignons. Le filet peut être carré ou trapézoïdal, mais il peut également recevoir un système comme sous le nom de "vis à bille". La vis (85 est solidaire de l'axe de sortie du réducteur (25, lui-meme fixé sur le moteur électrique (1) et sur le bras (385 qui entraîne le guide chaîne (4). Pour empêcher que cet ensemble ne tourne autour de son axez une tige (105 solidaire de (95 glisse dans un trou am-nago dans 3e bras (38). De cette façon, dès que l'on alimente le moteur électrique qui est du type "moteur à courant continu", la vis {85, en se vissant ou se dévissant dans l'écrou (9), provoque une translation de l'ensemble (1), (2), (38 et (4), qui est tangente à l'axe t. Ainsi, en alimentant le moteur (1), on provoque le déplacement du guide chaîne (4) qui assure le changement de vitesse. Le sens du déplacement dépendant de la polarité appliquée au moteur. Bien entendu les mêmes résultats auraient pu être obtenus en inversant le rôle de la vis et de l'écrou (vis fixe et écrou mobile) et en adoptant un autre système antirotation, par exemple un fourreau cannelé (39) solidaire du reducteur (2) glissant sur l'extérieur de l'écrou (9). Un soufflet (40) assure l'étanchéIté du système. Le contrôle du déplacement du bras (38) s'effectue au moyen du potentiomètre (21) qui est fixé sur la vis (8) et dont la piste est hélicoldale dans le cas d'un pas fin qui nécessite plusieurs tour de vis pour parcourir toutes les vitesses. Si le pas est assez grand, le potentiomètre (21) peut avoir une simple piste circulaire. La commande du changement de vitesse s'effectue par le cycliste en actionnant une manette qui entraîne le potentiomètre de consigne (22). Une grille (415 permet d'imposer des valeurs discrètes correspondant à des valeurs de (22) convenables. Suivant une variante, le potentiomètre (22) est remplace par une série de résistances et un contacteur rotatif ou autre. Pour asservir la position du potentiomètre (21) à celle affichée sur le potentiomètre de consigne (22) ou utilise un asservissement classique schématisé sur la figure (6). L'amplificateur (23) commande le moteur (1). Une particularité du système consiste en l'emploi d'un interrupteur (27) qui n'alimente l'ensemble du circuit, grâce à un système de temporisation convenable, que pendant la durée d'un changement de vitesse. L'interrupteur 27 est actionné, par exemple, par le mouvement de glissement du potentiomètre (22) qui résulte de l'action sur la manette pour la dégager de la grille (41). Le circuit de temporisation (43) peut avantageusement comprendre un, ou plusieurs transistors MOS. Suivant un deuxième mode préféré de réalisation de l'invention schrmatisée sur les figures 3 et 8, le déplacement du guide chaîne (4) et de son palier support (15) s'effectue par déformation du parallélogramme constitué par les bras ( et (12), autour des 4 axes 01, 02, 03 et 04. Cette déformation est provoquée par le couple exercé sur le bras (11) par la roue creuse (13) dont il est solidaire.Celle-ci est sollicitée en rotation par la vis sans fin (14) qui est montée sur l'arbre de sortie du réducteur (2). Ainsi le moteur (1) provoque le déplacement de translation du guide chaîne (45. Le contrôle de ce mouvement, qui doit, bien entendu s'arrêter dans des positions précises correspondant à chaque vitesse, est contrôlé par une came (335 solidaire du mouvement de (4). Celle-ci peut oestre placée, par exemple, sur l'axe de sortie du réducteur (2). A la périphérie de la clame (33) on trouve un certain nombre d'encoches ou de bosses qui agissent sur un minirupteur (34) de sorte que les contacts de celui-ci qui sont placés en série avec le bobinage du moteur, s'ouvrent au passage d'un bosse ou d'une encoche. La figure 8 représente le schéma électrique du système de commande. Le levier de vitesse (44) peut être manoewré suivant deux mouvements. Suivant un mouvement oscillant M1, il peut prendre deux positions qui lui sont imposées par l'inverseur bipolaire (35? que l'on désignera par "montée" ou "descente". Suivant un mouvement M2, de glissement du levier (44) sur sa tige support (47), ledit levier peut actionner le minirupteur à contact non maintenu (46). Pour changer une vitesse, l'opérateur devra choisir le sens du changement "montée' ou "descente" et donc placer (35) en bonne position, puis par une impulsion brave d'enfoncement de l'extrémité du levier de vitesse (44), donner l'ordre du changement de vitesse qui s'effectuera aiors automatiquement comme nous allons le voir Te double inverseur (358 fixe la polarité de l'alimentation VA - VB ce qui va déterminer le sens de rotation du moteur (1).Des qu'une poussée est appliquée à (44) le contact "travail" du minirupteur (46 se ferme, ce qui alimente le moteur via le contact repos du minirupteur (34). Des que la câme (338 a légrrement tourné le contact (34) passe en position "travail" (12), ce qui alimente le moteur jusqu'à ce que se présente la prochaine encoche où le moteur s'arrêtera. Les contacts de fin de course (36) et (37), qui shuntent des diodes placées tête-bêche, s'ouvrent dès que le mouvement dépasse les limites d'un fonctionnement normal. Ceci interdit de poursuivre un mouvement dans le mauvais sens. L'affichage des vitesses peut s'effectuer au moyen d'un codeur BCD (48) actionné par des pistes solidaires de la câme (33) et agissant sur un décodeur - afficheur 7 segments (49). Suivant un troisème mode préféré de réalisation de l'invention schématisée sur la figure 4, la déformation du parallélogramme précèdent (, 02, 03 et 04) est obtenue au moyen d'une câme (17) solidaire de l'arbre de sortie du réducteur (2), lequel est lui-méme solidaire du bras (11). Dans son mouvement de rotation la câme (17) pousse le galet (18) qui est solidaire du bras (11), ce qui déforme le parallélogramme et réalise le mouvement de translation du guide chaîne (4).Un ressort de rappel (19! maintient en permanence le galet (18) plaqué sur la câme (17), tandis que les moyens de repérage de la position (potentiometre ou câme à encoches, non représentés sur la figure sont fixés sur la face latérale de la câme ,171. Suivant un quatriQme mode préféré de réalisation de l'invention, on utilise pour la déformation du parallélogramme une câme (2O à double effets, c'est-à-dire agissant sur le galet (185 dans les deux sens, comme on peut le voir sur la figure 5. Ceci permet d'éviter le ressort de rappel (19) décrit précédemment et donc de diminuer l'énergie nécessaire pour réaliser un changement de vitesse. Sur la face opposée au galet (18) la câme (20) comporte un circuit imprimé sur lequel frottent les contacts (51), (525, (53B, (54) et (55). Le contact 51 sert à l'auto-alimentation du moteur. I1 rencontre des interruptions périodiques F1, F2 ..., du cuivre du circuit imprimé qui correspondent aux positions requises pour les différentes vitesses. Les contacts (52), (53) et (54) permettent le codage B, C, D, destiné à indiquer sur l'affichage 7 segments, en permanence la vitesse engagée. Enfin le contact (55) qui touche en permanence la lame de cuivre, est le commun. Suivant un cinquième mode préféré de réalisation de l'invention, schématisé sur la figure 7, le moteur entraîne un codeur angulaire (27) qui constitue le moyen permettant de repérer la position du guide chaîne. Ce codeur peut être du type "absolu" ou "incrémental. Dans le premier cas, on utilise un compteur décompteur (30) qui fait en permanence le bilan des déplacements dans un sens et dans l'autre de telle sorte que le contenu du compteur indique effectivement la position du guide chaîne (4). Un clavier (28) permet au cycliste de choisir sa vitesse. La sortie de ce clavier adresse une mémoire morte (29) qui fournit la consigne numérique du déplacement à réaliser. Un comparateur (31) calcule l'écart entre la position donnée par (30) et la consigne. L'écart, après amplification par (32) sert à actionner le moteur. On réalise ainsi une boucle d'asservissement numérique. Suivant un sixième mode préféré de réalisation de l'invention, le moteur (18 est du type "pas 1 pas" et chaque changement de vitesse, on lui envoie un double train d'impulsions dont le déphasage relatif contrôle le sens de rotation du moteur suivant une technique maintenant bien connue. On peut soit envoyer systématiquement le meme nombre d'impulsions pour chaque changement de vitesse et c'est la came (17) ou (20) qui corrige éventuellement la non linéarité du déplacement comme c'est le cas dans les systoles ; parallélogramme. Le problème ne se pose pas dans le cas des systèmes à vis, soit moduler le nombre d'impulsions en fonction de la transition de vitesse à réaliser de façon à rattraper les éventuels défauts de linéarité de la mécanique. REVENDTCATIONS 10) - Dispositif permettant de changer le rapport de multiplication ou de démultiplication dans une transmission à chaîne utilisable notamment sur les cycles où il est communément appelé derailleur", caractérisé en ce que la commande du déplacement des organes t4), qui guident la chaîne dans le but de pousser celle-ci d'un pignon un autre, est obtenu à partir d'un moteur électrique (15. 2") - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte - un réducteur de vitesse (2) placé en sortie du moteur électrique (1). - des moyens mécaniques (3) permettant de convertir le mouvement de rotation exercé par le moteur en sortie du réducteur (2), en un mouvement de translation du guide chaîne (4). - des moyens électromécaniques (5) permettant de repérer, directement ou indirectement, le déplacement réalisé par le guide chaîne (4). - des moyens électriques ou électroniques, convenables pour assurer la commande du moteur (1), à partir d'un ordre donné par le cycliste. - une pile ou une batterie rechargeable pour fournir l'énergie nécessaire au fonctionnement du moteur. 3 ) - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens mécaniques de translation (3) sont constitués d'une vis mobile (8) solidaire du réducteur (2), se vissant dans un écrou fixe (95 et de moyens (10) convenables pour empêcher la rotation du motoréducteur 1) et (25 qui est solidaire en translation du guide chaîne (4) 40) - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisF en ce que les moyens mécaniques de translation (35 comprennent - un bras (11), solidaire d'une roue creuse (13), entraînée en rotation autour du point 02, par le motoréducteur (1', t28, au moyen d'une vis sans fin 114). - une plaque support fixe 116t. - un bras (12), formant parallélogramme avec le bras (11). - un support mobile (155, solidaire en translation du guide chaîne (4). 5 ) - Dispositif suivant la revendication 4, caractérise en ce que la déformation du parallélogramme 01, 02, 03, 03, formé par les bras (11) et (12) de laquelle résulte le mouvement de translation recherché et obtenu par une câme 17, entraînée par le moteur (15 et qui repousse un galet (18) ; le mouvement de retour étant assuré par au moins un ressort (19). 60). - Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la déformation dudit parallélogramme résulte de l'effort exercé sur ledit galet (18) par une câme 20 à double effet. 7 ) - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens (5) permettant de repérer le déplacement, sont constitués par un potentiometre à rotation ou translation (21), dont le mouvement est lié mécaniquement au déplacement du guide chaîne (4), lui-même déterminé par un autre potentiomètre (22) commandé par l'utilisateur et des moyens (23), (24), (25), (26), (27), convenables de commande du moteur, pour asservir le déplacement du guide chaîne (4) à celui du potentiomètre de consigne 8 ) - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 z 6, caractérisé en ce qu'il comprend - un codeur angulaire (27) entraîné par le moteur (1) - un clavier (28) permettant le choîx de la vitesse - une mémoire (29) - un compteur (3O) attaqué par le codeur (27) - un comparateur (31) - des moyen, '-24 convenables pour la commande du moteur !1) 9 ) - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 6, caractérisé en ce que le moteur (1) est du type pas à pas. 10 ? - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte - une câme à bosses ou à encoches (33), circulaire ou hélicoïdale. - un minirupteur (34) s'appuyant sur ladite câme et dont le contact s'ouvre dès que la position de la câme (33) correspond à une vitesse donnée - un commutateur (35) qui tient lieu de levier de changement de vitesse - des contacts fin de course (36) et (37). 110) - Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que la câme (33) comporte un codeur B, C, D, par exemple, qui commande un affichage 7 segment s ou autre, indiquant la vitesse utilisée. 120) - Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le potentiomètre (21) mesurant le déplacement du guide chaîne (4), est réalisé sous forme de circuit imprimé, à un tour ou, grâce à un guidage du curseur, suivant une trajectoire hélicoïdale multitours.