Brevet FR2622842A1 — publié le 19890512

La présente invention concerne un moyeu arrière de cycle combine avec la roue libre Les mécanismes actuellement connus ou réalisés se repartissent en 2 familles Tout d'abord , celle que l'on peut qualifier de plus ancienne se caractéise par un corps de moyeu positionne disymétriquement sur un axe fixe et presente coté transmission un support sur lequel vient se monter la roue libre . ce support peut etre partie intégrante du corps de moyeu ou rapporte en bout La rotation se fait généralement par 2 paliers å contacts obliques reglés par ecrou et contre-eccrou sur l'axe , et pour la roue libre par 2 rangées de billes assurant la concentricité de la noix sur le support et limitant le Jeu axial en combinaison avec un calage par rondelle d'épaisseur et ecrou de bloquage La roue libre n'est pas directement supportee par l'axe Les inconvénients majeurs de ce type de construction sont le porte å faux important cote roue libre dû au positionnement dysimetrique des paliers sur 1 ' axe , cause éssentielle de la rupture de ceux-ci , et la pluralité des types de pignons due b l'empilage concentrique de bagues et douilles constituant la roue libre et conduisant å réaliser des étages succéssifs pour sa forme extérieure La deuxième famille qui est une génération plus récente de moyeux a résolu le problème du porte 9 faux en prolongeant le support au maximum vers la patte du cadre coté transmission et en le supportant -å son extrémité Cette génération a également généralisé l'emploi des paliers et douilles du commerce en remplacement des traditionnels cones l billes + cuvettes La réduction du diamètre du support et par voie de conséquence de la noix et du mécanisme d'embrayage ont autorisé dans quelques réalisations des pignons ayant une forme intérieure identique Demeurent toutefois les problèmes techniques et inconvénients fonctionnels suivants - Réglage et rattrapage du jeu axial par approches successives et sans possiblité de repérage ou de controle simple . Il faut après chaque opération vérifier par essai que la rotation est sans Jeu et sans point dur - Grande précision d'usinage dans des tolérances mécaniques serrées due å l'empilage et l'interactivité d'un grand nombre de composants - Filetages a pas fins sur des diamètres conséquents conférant un grand risque de destruction aux pièces soumises b demontages et rendant quasiment impossible pour leur fabrication l'utilisation de matériaux du type résine , polymere ou composite qui se sont imposés comme solutions technique et financière avantageuses dans la construction mécanique en général - Tenue en rotation des pignons par clavetages ou rainurages sur une pièce de révolution . Cette solution complexe dans son usinage rend l'interchangeabilité des pignons délicate - Démontage et maintenance des composants demeurant une affaire d'initié ou de spécialiste et nécessitant un outillage spécifique Le moyeu selon l'invenìon permet de remédier à ces inconvénients . Il se caractérise en première définition par le montage et le calage séparé de 2 groupes de composants sur un axe le moyeu d'une part et la roue libre d'autre part . Ces 2 groupes sont interactifs unidirectionellement en rotation par l'intermédiaire d'un organe d'embrayage solidaire du groupe roue libre agissant sur un arbre de transmission fixe en bout du corps de moyeu et ajusté coulissant dans ledit organe d'embrayage L'axe comporte à chaque extrémité une butée Le groupe corps de moyeu + arbre repose sur l'axe par l'intermédiaire de 2 paliers positionnés aux extrémités dudit groupe . Dans le groupe un palier est monté fixe par emmanchement serre ou mieux collage de sa bague intérieure et l'autre est monté libre sans jeu .Sur l'axe , un palier vient prendre appui sur une des butées par sa bague intérieure et l'écartement des. dits paliers entre bagues intérieures est assuré par une entretoise rigide Le groupe roue libre + pignons repose d'un coté sur l'axe par l'intermédiaire d'un palier et de l'autre coté sur l'arbre de transmission par l'intermédiaire de l'organe d'embrayage unidirectionnel qui fera l'objet d'une définition particulière Le palier est fixe dans la noix de la roue libre par montage serré ou collage de sa bague extérieure . Sur l'axe il est en appui sur la butee coté transmission et entretoisé avec le palier voisin du groupe moyeu par une rondelle formant cale entre les bagues intérieures . L'entretoise rigide peut etre du type tubulaire coulissante sur l'axe et dans ce cas il suffit qu'une seule des butées soit démontable , ou directement épaulée sur l'arbre ce qui nécessite 2 butées démontables Les composantes axiales des efforts sollicitant la roue sont reprises uniquement par le palier fixe du groupe moyeu Les composantes radiales sont reprises conjointement par les 2 paliers dudit groupe Les composantes axiales des~efforts de transmission sont reprises uniquement par le palier du groupe roue libre et les composantes radiales en partie par ce meme palier de manière directe et en partie par le palier situé à l'extrémité de l'arbre de transmission de manière indirecte. La conséquence de ce montage est que le serrage des butées immobilise en translation axiale l'empilage paliers + entretoises sur l'axe Compte tenu. que chaque groupe est fixe sur un palier et que leur liaison est ajustee coulissante , leur indépandance axiale est assurée . Un simple jeu fonctionnel entre eux permet d'assurer leur indépendance en rotation ainsi que leur indépendance radiale . Celle ci est en effet necessaire , car bien que infinétésimales par le montage selon l'invention , les flexions de l'arbre et de l'axe ne sont pas nulles dans l'absolu , pouvant créer une rupture du parallélisme des faces en vis à vis des 2 groupes sur leur plan de joint Le jeu foncionnel est assuré par le dimensionnement en conséquence de l'entretoise rigide qui restera dans les tolérances usuelles de la mécanique de qualités moyennes Les paliers supportant des charges axiales seront choisis en conséquence : double rangée de billes à contacts obliques , simple rangée à 4 points de contact ou gorge profonde , etc ... Le montage et le remontage des 2 groupes se fait par simple empilage et serrage , sans outillage spécifique et sans controle de Jeu En deuxième définition le moyeu selon l'invention se caractérise par son organe d'entraînement ( ou d'embrayage ) réalisé selon le principe bien connu en soi du bloquage d'une aiguille ou rouleau entre arbre et alésage Utilisé dans la présente invention il se décrit ainsi - Le chambrage de la noix de roue libre , concentrique avec l'arbre de transmission , présente des logements équidistants avec pente dégageante d'un seul coté recevant les rouleaux - L'orsqu'il y a mouvement en avant du cycle sans pédalage , la rotation relative du moyeu par rapport å la roue libre maintient les rouleaux dans leur logement lesdits rouleaux roulant sans contrainte sur l'arbre .Le moyeu est par le fait débraye de la roue libre - L'orsqu'il y a mouvement en avant du cycle avec pédalage , la rotation relative du moyeu par rapport à la roue libre entraine les rouleaux sur les pentes dont le lieu est sécant avec les tangeantes au point de contact des rouleaux avec l'arbre . Les angles ainsi formés se présentent comme des coins dans lesquels se bloquent les rouleaux . Par le fait, l'embrayage est effectif des lors que la vitesse de rotation de la roue libre est au moins égale à celle du moyeu Afin de conserver l'indépendance de construction des 2 groupes , le montage selon l'invention est réalisé avec une roue libre du commerce sans bague intéreure afin d'etre active directement sur l'arbre par les génératrices intérieures des rouleaux . La douille de cette roue libre comporte les logements et pentes et est emmenchée serrée dans la noix . Ladite roue libre comporte des guidages latéraux å aiguilles qui reprennent les efforts radiaux du groupe et évitent la mise en travers des rouleaux et assurent la liberté axiale L'arbre de transmission est une pièce de revolution lisse dans sa partie coulissante dans la roue libre En conséquence , les 2 groupes démontés et sépares ne présentent aucune partie filetée ou taraudée dans leur forme exterieure , et aucun organe mecanique n'est exposé En troisième définition le moyeu selon l'invention se caractérise par sa noix de roue libre qui présente une forme exterieure cylindrique avec des méplats usinés inscrits dans le diamètre extérieur sans rainurage ni filetage La noix possède -une collerette en surépaisseur A son extrémité coté moyeu Les pignons au nombre de huit sont empilés sur la forme extérieure et prennent appui sur la collerette Ces pignons ont une géométrie intérieure évidée identique en dimension. plus un jeu fonctionnel b la noix Ils sont immobilises en rotation par un simple appui sur les méplats . La tenue axiale des pignons est assurée par un moyen de bridage prenant appui sur la face extérieure du dernier pignon de l'emplilage coté butée et immobilisé dans la noix par un moyen de fixation assurant le serrage et le vérouillage du dit moyen de bridage Une des solutions préférée est l'utilisation d'une flasque circulaire comme moyen de bridage maintenue par des verrous cylindriques 1/4 de tour å rainure hélicoidale comme moyen de fixation , l'ensemble étant monté de la manière suivante - Le corps cylindrique du verrou pénètre dans un perçage réalisé dans la noix .Ce perçage possède dans sa partie terminale un axe transversal sur un diamètre qui recevra la rainure hélicoidale du corps de verrou . La tete de verrou est du type fraisée et vient se loger dans une fraisure correspondante aménagée dans la flasque o Est interposée entre la tete de verrou et la fraisure une rondelle élastique qui épousera la forme de la fraisure sous l'action du serrage et assurera la fonction de ressort necessaire au bloquage du verrou . La tete du verrou sera fendue de sorte b pouvoir etre manoeuvré simplement par une dent de pignon On peut également utiliser comme moyen de fixation de simples vis qui assureront la fonction de serrage et bloquage dans des taraudages usinés dans la noix . Afin de permettre l'utilisation de petits pignons dans lesquels on ne peut réaliser faute de matière l'évidement intérieur correspondant å la forme extérieure- de la noix le moyen de bridage peut se faire par une flasque dans laquelle seront taillées les dents du petit pignon , la dite flasque étant ajustée coulissante sur un épaulement usine en bout de la noix .Cet épaulement a un diamètre extérieur inférieur au diamètre inscrit tangeant aux méplats de la noix Le moyen de serrage peut etre l'un quelconque des moyens décrits précedemment La conséquence de ce montage est que les pignons présentent tous la meme géométrie intérieure , sans rainurage clavetage ou filetage tant sur eux memes que sur la noix Is sont aisément demontables et permutables entre eux sans outillage spécifique , ces opérations pouvant etre meme etre réalisées par le cycliste au cours- de son trajet ou de sa promenade Les dessins annexés illustrent l'invention - La figure 1 représente l'ensemble moyeu roue libre en 1/2 vue en coupe et 1/2 vue extéreure - La figure 2 représente la noix de la roue libre vue en bout - La figure 3 représente une variante de la figure 1 pour la réalisation de la noix et des pignons Le moyeu selon l'invention et représenté par la figure l est constitué par un axe (1) comportant å une extrémité une butée fixe (2) et á l'autre extrémité une butée vissée démontable (3) Sur l'axe est monté le premier groupe nommé " moyeu composé principalement du corps de moyeu (4) et de l'arbre de transmission (5) , ledit arbre étant solidaire et en bout du corps (4) par vissage bloqué A chaque extrémité du groupe ainsi composé est usiné un chambrage recevant respectivement dans le corps (4) un palier (6) dont la bague extérieure est fixe axialement dans le dit corps par montage serré ou colle et dans l'arbre t5) un palier (7) dont la bague extéreure est libre axialement dans le dit arbre par montage ajusté coulissant sans jeu excessif . Le palier t6) est protégé par un cache poussière (20) . Le groupe repose sur l'axe tl) par l'intermédiaire de ses paliers . Le palier t6) par sa bague intérieure est en appui d'un coté sur la butée t2) et entretoisé avec la bague intérieure du palier (7) par une entretoise tubulaire (8) coulissante sur l'axe (1) Le deuxième groupe nommé fi roue libre " est composé principalement de la noix (9) , des pignons tel9) et de la roue libre (14). La noix (9) se présente exterieurement comme une pièce cylindrique sur laquelle sont usinés des méplats préférentiellement selon la figure 2 au nombre de 3 et équidistants entre eux de 120 degrés . A une des extrémités de la dite noix est conservée à l'usinage une collerette faisant butée axiale des pignons Intérieurement la noix (9) comporte 2 chambrages étagés successifs et concentriques .Leur usinage ménage coté opposé å la collerette extérieure un voile formant cache poussière Le chambrage ainsi fermé par le voile reçoit le palier (10) dont la bague extérieure est fixe axialement par montage serré ou collé dans ledit chambrage L'autre chambrage reçoit la roue libre t14) qui est emmenchée serrée dans ledit chambrage par sa douille exterieure . La noix ainsi équipée est conjointement emmenchée sur l'arbre (5) qui coulisse sans Jeu excessif dans la roue libre (14) et sur l'axe (1) coulissant dans l'alésage du palier (10) La roue libre (14) est en appui radial sur l'arbre (5) par ses roulements a aiguilles latéraux (13) Les bagues intérieures des paliers (7) et (10) sont séparées par une cale d'épaisseur (11) cylindrique coulissante sur l'axe (1) Le vissage de la butée (3) va par appui sur la bague intérieure du palier (10) immobiliser axialement l'empilage des 3 paliers (6) (7) (10) , de l'entreroise (8) et de la cale (11) .L'entretoise (8) a une longueur telle qu'il subsiste en fin de serrage de la butée (3) un Jeu fonctionnel (J) entre la noix de roue libre (9) et le corps de moyeu (4) . Le groupe " moyeu n est par ce montage fixe axialement et libre en rotation dans les 2 sens par rapport à l'axe (1) Le groupe w roue libre " est d'une part fixe axialement et libre en rotation dans les 2 sens par rapport à l'axe (1) et d'autre part libre axialement et dans le sens de rotation inverse à l'avancement par rapport au groupe " moyeu " .Dans le sens de rotation de l'avancement , les rouleaux (12) réalisent l'embrayage entre les 2 groupes par bloquage entre l'arbre (5) et la douille de roue libre (14) ces dits groupes ainsi immobilisés entre eux conservant leur liberté en rotation par rapport å l'axe (1) Les pignons (19) se présentent sous forme de couronne dentée avec épaulement en surépaisseur et dont l'intérieur est évidé par usinage en une forme identique en géométrie et dimension plus un Jeu fonctionnel a la forme extérieure de la noix (9) . Les pignons selon la figure 1 sont empilés sur la noix (9) et prennent appui sur la collerette de la dite noix Sur la face de la noix (9) opposée à la collerette sont percés sur un diamètre les logements de verrous (i5) au nombre préférentiel de 3 . Ces logements reçoivent sur un axe diamétral une goupille (17) introduite par un trou débouchant sur la périphérie de la noix (9) sur laquelle viendra s'enfiler et se bloquer la rainure hélicoidale des verrous La tenue radiale des pignons (19) sur la noix (9) se fait par simple emboitage de leur forme usinée et ajustée Leur tenue axiale se fait par la flasque (18) qui vient prendre appui sur le dernier pignon cote butée (3) La flasque (18) se présente comme une couronne dans laquelle sont percés 3 trous fraisés sur un diamètre correspondant aux logements de verrous et en regard de ceuxci . Les verrous 1/4 de tour (15) à tete fraisée reçoivent sous tete une rondelle plate élastique (16) . Ils viennent prendre place dans leurs logements usinés dans la noix (9) à travers la flasque (18) Sous l'action du verrou (15) qui s'engage dans son logement par rotation la rondelle (16) va se déformer jusqu'à épouser la fraisure pratiquée dans la flasque . Sa résistance b la conicité assure la fonction de ressort necessaire au bloquage du verrou (15) et par le fait au bloquage axial des pignons (19) . La figure 3 représente une variante du montage des pignons La flasque (22) se présente sous forme de couronne lamée intérieurement et possédant à sa périphérie une denture de pignon . La dite flasque s'emboite sur un épaulement usine en bout de la noix (9) et prend appui sur le dernier pignon (19) Les perçages dans la face extérieure de la noix (9) sont taraudés et reçoivent les vis (23) à tete fraisée qui se logent dans les fraisures de la flasque (22) assurant ainsi le serrage axial de l'empilage des pignons (l9) . les pignons (19) sont dans cette variante présentés sous forme plate sans épaulement et entretoisés entre eux par les bagues (21) . Cette configuration ne modifie pas le principe de tenue des dits pignons REVENDICATIONS 1 ) Moyeu carrière de cycle combiné avec la roue libre caractérisé en ce qu'il comporte 2 groupes de composants indépendants montés et calés séparément sur un axe fixe et interactifs unidirectionnellement en rotation par l'intermédiaire d'un organe d'embrayage agissant sur un arbre de transmission Le premier groupe nommé n moyeu n est composé du corps (4) et de l'arbre de transmission (5) . Le deuxième groupe nommé roue libre " est composé de la noix (9) des pignons (19) et de l'organe d'embrayage unidirectionnel (14) . Chaque groupe repose sur l'axe (1) par l'intermédiaire de paliers : le groupe " moyeu " par les-paliers (6) et (7) dont un seul est fixe axialement dans ledit groupe et le groupe w roue libre " par le palier,(10) fixe axialement dans ledit groupe La totalité des paliers supportant les 2 groupes est fixe axialement sur l'axe (1) 2 ) Moyeu arrière de cycle selon la revendication 1 caractérisé par le montage comme organe d'embrayage unidirectionnel d'une douille roue libre (14) à rouleaux sans bague intérieure et comportant un guidage latéral å aiguilles 3 ) Moyeu arrière de cycle selon la revendication 1 caractérisé en ce que la noix (9) de roue libre présente extérieurement une forme cylindrique dans laquelle est usinée des méplats 4 ) Moyeu arrière de cycle selon les revendications 1 et 3 cractérisé en ce que les pignons (19) sont immobilisés en rotation sur la noix (9) par simple appui sur les méplats sans rainurage ni clavetage 5 ) Moyeu arrière de cycle selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce que le moyen de bridage axial des pignons (19) est réalise par une flasque (18) prenant appui sur le dernier pignon et serré dans la noix (9) . 6 ) Moyeu arrière de cycle selon la revendication 5 caractérisé en ce que la flasque peut comporter une denture de pignon (22) 7 ) Moyeu arrière de cycle selon la revendication 5 caractérisé en ce que le moyen de serrage de la flasque (18) est réalisé par des verrous cylindriques 1/4 de tour qui se logent dans la noix (9) et dont la tete presente une empreinte correspondant à une dent de pignon 8 ) Moyeu arrière de cycle selon la revendication 5 caractérisé en ce que le moyen de serrage de la flasque (18) peut etre réalisé par vis 9 ) Moyeu arrière de cycle selon 1 'une quelconque des revendications caractérisé en ce que chaque groupe démontes et séparés l'un de l'autre ne présente aucune partie filetee ou taraudée