Brevet FR2640715A1 — publié le 19900622

Variateur de vitesse" La présente invention est relative aux variateurs de vitesse permettant de faire varier de façon continue le rapport de transmission entre deux arbres rotatifs. De tels variateurs de vitesse sont utilisés sur de nombreux dispositifs mécaniques. Ainsi, ils peuvent être employés sur des véhicules à moteur ou sur des cycles. Plus précisément, l'invention concerne les variateurs de vitess du type comprenant deux éléments respectivement menant et mené- montés rotatifs autour de deux axes parallèles, dont l'un est susceptible d'être de'placé l'un par rapport à l'autre, l'un de ces deux filaments étant pourvu d'une roue à rochet1 cependant que l'autre porte une série de cliquets destinés à venir, chacun à tour de roule, en prise avec cette roue. L'agencement des variateurs de ce type est tel que ces cliquets d'accouplement aient une position mobile par rapport à l'axe de 11 élément correspondant et que le déplacement de l'axe de l'un des éléments du variateur, par rapport à l'axe de l'autre, permet ainsi de faire varier le rapport de transmission de façon continue. Le document EP 208.473 décrit un variateur de ce type, dans lequel l'un des éléments de celui-ci est solidaire d'une roue à rochet pourvue d'une denture intérieure, cependant que l'autre élément porte une série de bras articulés dont les extrémités sont pourvues de cliquets destinés à venir en prise avec cette roue. La modification de l'excentrement de l'un des éléments rotatifs par rapport à l'autre entrain une variation de la position angulaire des bras d'accouplement, et par suite une variation du rapport de transmission. Cependant cette solution présente un certain nombre d'inconvénients. L'un de ceux-ci réside dans la relative complexité du mécanisme ainsi prévu. Un autre inconvénient consiste en ce qu'un tel dispositif ne possède pas une résistance mécanique pleinement satisfaisante de sorte qu'il n'est pas en mesure de transmettre des couples relativement importants. Par ailleurs avec un tel dispositif il n'est pas possible d'obtenir un rapport de multiplication très important en raison du fait que les organes de transmission sont contenus l'un dans l'autre, ce qui nécessite de respecter certaines proportions entre les organes moteur et récepteur d'une part, et la longueur des bielles et cliquets de liaison d'autre part. C'est pourquoi la présente invention a pour objet un variateur qui est conçu de façon à éliminer ces divers inconvénients. A cet effet, ce variateur, du type rappelé précédemment, c'est-à-dire du type dont l'un des éléments de transmission comporte une roue à rochet avec laquelle coopèrent des cliquets d'accouplement portés par l'autre élément de transmission, est caractérisé en ce que chaque cliquet d'accouplement est - articulé sur un plot lui-même monté coulissant dans une fente ou rainure radiale de l'élément correspondant du variateur, - et guidé sur piste circulaire prévue sur l'autre élément de celui-ci, - de sorte qu'un déplacement de l'axe de l'un des éléments . du variateur par rapport à l'axe de l'autre provoque des déplacements radiaux des cliquets par rapport à l'axe de l'élément portant ceux-ci. Ainsi, une modification de l'excentrement entre les deux éléments rotatifs de ce variateur entraîne bien une variation continue du rapport de transmission. Cependant la conception particulière du présent dispositif permet d'obtenir une très grande résistance mécanique pour celui-ci, de sorte qu'il est en mesure de transmettre des couples relativement importants. Dans une forme de réalisation particulière destinée à équiper la roue arrière d'un cycle, le présent variateur est caractérisé en ce que la roue à rochet, avec laquelle coopèrent les cliquets d'accouplement, est solidaire du pignon de réception de la chaîne d'entraînement de la roue correspondante, cependant que l'autre élément rotatif de ce variateur consiste en un plateau solidarisé en rotation avec le moyeu de la roue, ce plateau comportant les fentes ou rainures radiales assurant le guidage des plots coulissants auxquels sont attelés les cliquets d'accouplement. Cependant d'autres particularités et avantages du variateur de vitesse selon l'invention apparaitront au cours de la description suivante. Celle-ci concerne, à simple titre d'exemple, un variateur équipant - une bicyclette. Mais ce variateur pourrait donner lieu à toute autre application. La présente description est donnée en référence au dessin annexé à titre indicatif, et sur lequel La figure 1 est une vue en perspective éclatée des principales pièces constitutives d'un variateur de vitesse selon l'invention. La figure 2 est une vue en élévation du plateau rotatif de ce variateur, et ce selon les flèches II-II de la figure 1, un seul des cliquets d'accouplement étant représenté afin de permettre une meilleure compréhension du dessin. La figure 3 est une vue en coupe axiale du présent variateur. La figure 4 est une vue partielle similaire à la figure 2, mais qui illustre une variante de réalisation. Le variateur représenté à titre d'exemple sur les figures 1 à 4 correspond à une forme de réalisation équipant la roue arrière 1 d'une bicyclette. Les éléments rotatifs -mené et menant- de ce variateur sont constitués respectivement par un plateau circulaire 2 fixé sur le moyeu 3 de la roue 1 et une couronne 4 solidaire du pignon 5 d'entraînement de cette roue. Ce pignon, sur lequel passe la chaîne d'entraînement 6, est fixé sur la couronne 4 au moyen d'une série de vis 7 assurant également la fixation d'une bague externe 8. La couronne 4 est montée rotative autour d'un noyau 9 de contour circulaire, et ce avec interposition d'un roulement annulaire 10. Ainsi, l'axe Y-Y' de ce noyau constitue l'axe de rotation de la couronne 4. Quant à l'axe de rotation du plateau 2, il est constitué par l'axe X-X' de la roue 1. Or, si cet axe X-X' est fixe par définition, il n'en est pas de meme pour l'axe Y-Y'. En effet, celui-ci est susceptible d'être déplacé en translation par rapport à l'axe X-X' afin de provoquer un excentrement entre les deux éléments rotatifs 2 et 4 du variateur. A cet effet, le noyau 9 est monté coulissant sur une tête de guidage 11 fixée à angle droit sur l'axe 12 de la roue. Un ressort à boudin 13 est interposé entre cette tige et le fond du logement prévu pour celle-ci à l'intérieur du noyau 9. Ainsi, ce ressort tend à maintenir, ou rappeler, le noyau 9 dans une position pour laquelle son axe Y-Y' présente un écartement maximum E par rapport à l'axe X-X' de la roue. Cependant un câble de traction 14, attaché en 15 sur le noyau 9, permet de déplacer celui-ci à l'encontre de l'action du ressort 13, pour réduire l'excentrement entre les deux axex X-X' et Y Y'. Ce câble peut être actionné à distance par le cycliste de la même façon qu'un câble de dérailleur. Les organes d'accouplement, prévus entre les deux éléments de transmission 2 et 4, consistent en une série de cliquets 16 portés par le plateau 2 et qui sont destinés à venir en prise avec une roue à rochet 17 solidaire de la couronne 4. L'orientation des dents de cette roue à rochet et celle des cliquets 16 est telle que cette roue n'entraîne les cliquets que dans un seul sens de rotation, en l'occurrence le sens de la flèche Fl qui est le sens moteur de la chaîne d'entraînement 6. Ainsi, la roue 1 peut tourner librement dans le sens moteur lorsque la roue à rochet 17 est maintenue à l'arrêt ou qu'elle est entraînée en sens inverse. Chacun des cliquets 16 est monté articulé sur un plot 18 monté coulissant dans une fente radiale 19 ménagée dans le plateau 2. Celui-ci comporte donc autant de fentes radiales 19 qu'il est prévu de cliquets d'accouplement 16. Chacun des plots 18 constitue donc un coulisseau servant de support à l'un de ces cliquets. Cependant ceux-ci ne s'articulent pas directement sur les coulisseaux 18 correspondants. En effet, ils sont montés sur ceux-ci par l'intermédiaire de biellettes 20. En l'occurrence chaque cliquet est monté articulé sur l'une des extrémités d'une telle biellette autour d'un axe 21 et l'extrémité opposée de cette dernière est elle-même articulée sur le coulisseau 18 correspondant par l'intermédiaire d'un autre axe 22. Il convient de noter que la position de l'axe d'articulation 21 de chaque cliquet 16 est décalée par rapport à la position de la pointe d'accrochage 23 de ce cliquet. Ce décalage est prévu dans le sens de la flèche F1. De même, chaque cliquet est décalé dans ce même sens par rapport au coulisseau 18 portant celui-ci (voir figure 2). Par ailleurs, chaque cliquet d'accouplement 20 est guidé sur une piste circulaire prévue sur l'autre élément du variateur, en l'occurrence la couronne rotative 4. Dans l'exemple représenté cette piste de guidage consiste en une gorge circulaire 24 dans laquelle sont engagés deux pions saillants 25 et 26 portés par chaque cliquet 16. Le premier de ces deux pions présente un diamètre correspondant à la largeur de la gorge 24. Quant au second pion 26, il comporte un diamètre moins important permettant le débattement nécessaire de chaque cliquet entre sa position de repos et sa position d'accrochage avec la roue à rochet 17. Eventuellement, chaque cliquet peut également comporter une ouverture 27 à l'intérieur de laquelle est engagé, avec un grand jeu de débattement, un doigt 28 porté par la bielle d'accouplement correspondante 20. Le fonctionnement du présent variateur est le suivant 1.- Position de coincidence des axes des deux éléments de transmission Lorsque le câble 14 est tiré à fond, l'axe du noyau 9 coincide avec celui de la roue 1. Dans ces conditions, les axes X-X' et Y-Y' des deux éléments du variateur se trouvent en coincidence. Dans cette position, les différents cliquets d'accouplement 16 sont tous placés sur une même circonférence d'axe X-X'. Etant donné qu'ils sont ainsi à égale distance de cet axe, aucune vitesse différentielle n'apparait entre eux. En conséquence, le plateau mené 2 est entraîné à la même vitesse que la couronne 4 et le pignon denté 5 qui en est solidaire. 2'- Excentrement des axes des deux éléments de transmission Le relachement du câble-14 provoque le retour du noyau 9 dans une position excentrée sous l'action du ressort 13. Les deux axes X-X' et Y-Y' présentent alors un écart E plus ou moins important. En raison du fait que les différents cliquets d'accouplement 16 sont assujettis à suivre la gorge 24 de la couronne 4, ils se trouvent alors amenés à se déplacer dans le sens radial par rapport à l'axe X-X' du plateau 2, et ce par coulissement des coulisseaux 18 dans les fentes radiales 19 de ce plateau. Durant la rotation de l'ensemble, il se produit une variation continue des rayons sur lesquels évoluent les cliquets d'accouplement 16 par rapport à l'axe de la roue. Il apparait ainsi une vitesse différentielle l'angle x de conduite d'un cliquet 16 par rapport au centre de rotation 01 de la couronne menante 4 devient plus petit dans la zone où les cliquets 16 sont plus proches du centre 02 de la roue (voir figure 2). A cet endroit l'angle o( parcouru par la couronne 4 est plus faible que l'angle (3 parcouru par le plateau mené 2. Dans cette zone, il existe donc une multiplication de la vitesse d'entrée. Or le facteur de multiplication est d'autant plus grand que l'excentrement est plus important. Il convient de noter que chaque cliquet 16 entre en service à son tour pendant une partie de la trajectoire centrée autour du minimum de vitesse relative de ce cliquet et chaque cliquet sort de la zone de travail correspondante au moment précis où le cliquet suivant pénètre dans cette zone, leur vitesse étant identique à cet instant. Bien entendu il est possible de faire varier le rapport de transmission de façon continue en modifiant l'excentrement E existant entre les axes X-X' et Y-Y' des deux éléments rotatifs de transmission du présent variateur. La figure 4 illustre une variante de réalisation dans laquelle chaque cliquet d'accouplement 16a est articulé directement sur le coulisseau 18a qui lui sert de support, la bielle intermédiaire 20 précédemment prévue étant supprimée. Mais comme précédemment, chaque cliquet porte deux pions 25a et 26a qui sont engagés dans la gorge 26 de la couronne menante 4 du variateur correspondant. En effet, l'agencement de ce variateur est par ailleurs exactement le même que dans l'exemple précédent. Du reste il va de soi que le variateur de vitesse selon l'invention n'est pas limité au seul exemple décrit ci-dessus. Par ailleurs, ainsi qu il a déjà été indiqué, l'utilisation du variateur selon l'invention n'est pas limitée à l'équipement de la roue arrière d'une bicyclette. En effet, ce variateur peut faire l'objet de nombreuses autres applications dans les domaines les plus divers. Par rapport aux variateurs connus du type général mentionné dans le préambule de la présente description, le variateur selon l'invention comporte de nombreux avantages. Le principal d'entre eux réside dans la grande résistance mécanique de ce variateur1 due à la suppression des bras articulés d'accouplement prévus dans ces variateurs antérieurs. En effet, les cliquets d'accouplement 16 existant dans le cas présent possèdent une bien meilleure résistance mécanique. Un autre avantage important consiste en ce qu'il est possible d'obtenir un rapport de multiplication plus important avec le présent variateur que dans le cas des variateurs du type rappelé précédemment. Ceci est dû au fait que dans le cas présent les organes de transmission évoluent dans deux plans parallèles voisins, alors que dans ces variateurs antérieurs les organes de transmission étaient contenus l'un dans l'autre, ce qui imposait certaines contraintes. REVENDICATIONS 1. Variateur de vitesse comprenant deux éléments respectivement menant et mené- montés rotatifs autour de deux axes parallèles, susceptibles d'être déplacés l'un par rapport à l'autre, et dont l'un est pourvu d'une roue à rochet, cependant que l'autre porte une série de cliquets destinés à venir, chacun à tour de rôle, en prise avec cette roue, ces cliquets ayant une position mobile par rapport à l'axe de l'élément correspondant, de sorte que le déplacement de l'axe de l'un des éléments du variateur par rapport à l'axe de l'autre permet de faire varier le rapport de transmission de façon continue, caractérisé en ce que chaque cliquet (16, 16a) d'accouplement est - articulé sur un plot (18, 18a) lui-même monté coulissant dans une fente ou rainure radiale (19) de l'élément correspondant du variateur, - et guidé sur une piste circulaire (24) prévue sur l'autre élément du variateur, - de sorte qu'un déplacement de l'axe de l'un des éléments du variateur par rapport à l'axe de l'autre provoque des déplacements radiaux des cliquets (16, 16a) par rapport à l'axe de l'élément portant ceux-ci. 2. Variateur de vitesse selon la revendication 1, caractérisé en ce que la piste, prévue sur l'un des éléments (4) de ce variateur pour le guidage des cliquets d'accouplement (16, 16a), consiste en une gorge circulaire (24) à l'intérieur de laquelle sont engagés à coulissement une série de pions (25) dont chacun est porté par l'un de ces cliquets. 3. Variateur de vitesse selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque cliquet d'accouplement (16, 16a) porte deux pions (25, 26 ou 25a, 26a) engagés dans la gorge de guidage (24) prévue sur l'élément correspondant (4) de ce variateur, l'un (25, 25a) de ces pions ruant un diamètre sensiblement égal à la largeur de c gorge, cependant que l'autre (26, 26a) a un plus petit diamètre permettant le mouvement de débattement du cliquet correspondant (16, 16a) pour son accouplement avec la roue à rochet (17). 4. Variateur de vitesse selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des cliquets (16, 16a) s'articule sur le coulisseau correspondant (18) par l'intermédiaire d'une biellette d'accouplement (20). 5. Variateur de vitesse selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la position de l'axe d'articulation (21, 21a) de chaque cliquet (16, 16a) sur le plot coulissant correspondant (18), ou sur la bielle intermédiaire (20) d'accouplement, est décalée par rapport à l'extrémité d'accrochage du cliquet correspondant. 6. Variateur de vitesse selon l'une des revendications précédentes, destiné à équiper la roue arrière d'un cycle, caractérisé en ce que la roue à rochet (17), avec laquelle coopèrent les cliquets d'accouplement (16, 16a), est solidaire du pignon (5) de réception de la chaîne d'entraînement (6) de la roue corresponoaze (1), cependant que l'autre élément rotatif de ce variateur consiste en un plateau (2) solidarisé en rotation avec le moyeu (3) de la roue, ce plateau comportant les fentes ou rainures radiales (19) assurant le guidage des coulisseaux (18) auxquels sont attelés les cliquets d'accouplement (16, 16a).