Brevet FR2686054A1 — publié le 19930716

"Mécanisme à plusieurs rapports de vitesse pour pédalier de bicyclette" Cette invention concerne un mécanisme à plusieurs rapports de vitesse pour divers types de pédaliers de bicyclette C'est, plus spécifiquement, une roue libre à trois vitesses actionnée par pédalage avant ou par rétro- pédalage. La roue libre usuelle d'un pédalier de bicyclette ne sert qu'au déplacement Un mécanisme est nécessaire pour assurer le changement de rapport, mécanisme qui est, dans la plupart des cas, composé d'un ensemble de pignons à chaîne coaxiaux ou d'une roue libre combinée à des pignons à chaîne C'est un dispositif compliqué relativement couteux et nécessitant du soin de la part de l'utilisateur lors du changement de rapports Une légère négligence peut endommager la chaîne ou les dents de pignons En outre, sa puissance de transmission est faible et diminue rapidement. Auparavant, l'inventeur de cette invention a conçu une roue libre réversible à deux vitesses (nouveau Modèle d'Utilité N 08520575 de l'Office de Brevets Chinois) pouvant effectuer le changement de rapport aussi bien que la transmission de mouvement Elle est composée d'un pignon à chaîne, d'un pignon central, de cliquets, de cônes, etc Elle est caractérisée en ce que le pignon à chaîne possède des dents sur son bord externe et des dentures d'engrenage sur son bord interne Entre le pignon à chaîne et le pignon central se trouvent deux ou plusieurs pignons planétaires fixés sur un collier de palier de pignon planétaire et coopérant avec le pignon central et la denture interne du pignon à chaîne Un cliquet, articulé sur la fourche inférieure d'une bicyclette (référencé par la suite comme cliquet externe), voit son extrémité biseautée s'insérant dans la denture de cliquet du côté du collier de palier de pignon planétaire ou dans une denture de cliquet externe sur un anneau externe Cette roue libre comporte aussi deux ou plusieurs cliquets autobloquants dont les extrémités biseautées s'insèrent dans la denture interne du pignon à chaîne (référencés par la suite comme cliquets internes). Lorsque la roue à chaîne tourne dans le sens horaire (direction avant), la roue libre se trouve dans un rapport bas et, lorsqu'elle tourne dans le sens anti- horaire, la roue libre se trouve dans un rapport haut. Lorsque le pignon à chaîne de la roue libre tourne dans le sens antihoraire, les cliquets internes se déplacent avec la même vitesse et dans la même direction Comme ces cliquets sont fixés sur le collier de palier de pignon planétaire, il tournera en conjonction avec les pignons planétaires fixés sur lui à la même vitesse et dans la même direction que le pignon à chaîne Le pignon central, entraîné par les pignons planétaires, tourneront aussi à la même vitesse et dans la même direction que le pignon à chaîne Comme cette roue libre possède une circonférence plus grande qu'une roue libre ordinaire, la bicyclette munie d'une telle roue libre possède ainsi une vitesse inférieure à celle installée avec une roue libre ordinaire si les grands pignons tournent à la même vitesse. Si le grand pignon tourne en rétro-pédalage, le pignon à chaîne de la roue libre tournera dans le même sens et les cliquets internes ne seront pas solidarisés avec les pignons planétaires et les supports de pignons planétaires Dans ce cas, les pignons planétaires coopérant avec la denture interne du pignon à chaîne aussi bien qu'avec les supports de pignons planétaires, sont poussés pour tourner avec lui en direction arrière. Mais le collier de palier de pignon planétaire est stoppé par le cliquet articulé sur les fourches inférieures; les pignons planétaires ne peuvent ainsi tourner pour entraîner le pignon central en direction avant Ainsi, le rétro-pédalage du grand pignon entraîne la bicyclette en marche avant comme d'ordinaire mais à une vitesse supérieure. Ce dispositif possède une variante, à savoir une roue libre irréversible à deux vitesses Sa structure est un peu différente Le pignon à chaîne ne possède pas de denture interne tandis qu'un anneau externe en possède. Chacun d'entre eux peut tourner indépendamment de l'autre L'anneau externe possède une denture de cliquet externe sur son bord externe pouvant être bloqué par le cliquet externe Le pignon à chaîne est fixé sur le collier de palier de planétaire par une adaptation à vis. Lorsque l'anneau externe est bloqué par le cliquet externe, la rotation avant du pignon à chaîne entraîne le collier de palier de pignon planétaire en rotation dans une direction avant Mais comme l'anneau externe est bloqué, les pignons planétaires ne peuvent tourner qu'en direction arrière et entraîner le pignon central en rotation dans une direction avant Dans une telle condition, la bicyclette se déplace avec un grand rapport. Si le cliquet externe est libéré de la denture de cliquet de l'anneau externe, le support de pignon planétaire doit tourner dans une direction avant par la rotation en sens avant du pignon à chaîne et entraîne l'anneau externe en rotation dans une direction arrière. Mais comme la denture interne de l'anneau externe est bloquée par les cliquets internes, les pignons planétaires ne peuvent tourner Dans cette condition, le pignon central tourne avec le pignon à chaîne à la même vitesse et la bicyclette se déplace avec un petit rapport. Chacune des structures susmentionnées est plus simple qu'un mécanisme de changement de vitesses intégré courant ou du type externe De forme compacte, elles sont sûres et résistent à l'usure et à la fatigue Chaque structure peut être facilement installée sur une bicyclette à pédales ordinaire En outre, chaque structure peut être installée sur une bicyclette d'exercice. Le seul défaut est constitué par les cliquets internes qui sont susceptibles de s'endommager sous fortes contraintes lorsqu'ils sont bloqués. Cette invention est destinée à améliorer ces deux structures en résolvant leurs défauts et en les combinant en un nouveau modèle: une roue libre réversible à trois vitesses. Tout d'abord, dans cette nouvelle conception, les cliquets internes sont remplacés par deux paires de cliquets articulés sur le pignon à chaîne pour commander le sens de la transmission de mouvement Comme ils sont placés de façon externe, ils sont de taille plus importante et, par conséquent, plus solides et plus robustes. Ensuite, les caractéristiques des deux structures sont incorporées dans une nouvelle structure Un pignon à chaîne symétrique est remplacé par un pignon asymétrique. On se dispense de la denture interne du pignon à chaîne. La denture interne du pignon à chaîne est remplacée par la denture interne de l'anneau externe pour coopérer avec les pignons planétaires Le bord externe de l'anneau externe possède un double anneau à cliquet de façon à ce qu'il puisse être installé d'une autre façon pour une plus longue durée de vie lorsque la denture de cliquet est usée. On ajoute un cône de cliquet pour commander l'intervalle de la piste de billes du pignon à chaîne et entraîner le collier support Le bord externe du cône de cliquet possède une denture de cliquet Il peut se déplacer en sens horaire lorsqu'il est bloqué par les cliquets Lorsque la denture à cliquet de l'anneau externe est bloquée par les cliquets, elle peut appliquer un déplacement en sens anti-horaire Ainsi, le pignon central tourne toujours en sens horaire, peu importe comment tourne le pignon à chaîne. Les figures la et lb sont des schémas structurels de la roue libre réversible à trois vitesses selon la présente invention; les figures 2 a et 2 b sont des schémas structurels d'une roue libre irréversible (pédalage avant) à deux vitesses selon la présente invention; les figures 3 a et 3 b sont des schémas structurels d'une roue libre réversible à deux -vitesses selon la présente invention et la figure 4 est un schéma d'ensemble sur lequel une roue libre réversible à trois vitesses est montée sur une bicyclette. La présente invention, selon les modes de réalisation spécifiques, est décrite en conjonction avec les figures des dessins annexés Sur ces figures, la référence 1 représente un pignon de chaîne Ce pignon de chaîne possède une denture de chaîne sur son bord externe et une piste de billes sur son bord interne La référence 2 représente un anneau externe munie d'un anneau de cliquet sur son bord externe et d'une denture interne sur son bord interne La référence 3 représente un collier de palier et un palier à auto-alignement, comme illustré, avec des pistes en creux interne et externe pour billes. La référence 4 indique un pignon central munie d'un taraudage de vis Les références 5 et 6 représentent respectivement des cônes (paliers) et un cône de cliquet (le cône de cliquet possédant une denture de cliquet sur son bord externe) La référence 7 représente des pignons planétaires dont on en utilise deux ou plus La référence 8 représente des cônes vissés et la référence 9 représente des billes (quatres ensembles). La référence 10 représente un cliquet et la référence 11 représente un cliquet à crochet Les références 12 et 13 représentent respectivement des cliquets de marche arrière et avant La référence 14 représente des porte-satellites (broches de support) et la référence 15 représente de petites broches (pour les cliquets). Cette invention, comme illustrée sur les dessins annexés, est composée d'un pignon à chaîne, d'un anneau externe, d'un pignon central, d'un collier de palier, de cônes vissés, de cliquets et de pignons planétaires Elle est caractérisée en ce qu'elle utilise quatres types de cliquets: un cliquet 10, un cliquet à crochet 11, des cliquets arrière 12 et avant 13 Les cliquets 12 et 13 sont articulés sur chaque côté du pignon à chaîne par de petites broches 15 D'un côté se trouvent les cliquets arrière 12 et l'anneau externe 2 De l'autre côté se trouvent les cliquets avant 13, le cône à cliquet 6 et le collier de palier 3 Entre l'anneau externe 2 et le pignon central 4 se trouvent deux ou plusieurs pignons planétaires 7. Les cliquets internes (du modèle précédent) ont été omis pour éviter les problèmes entraînés par leur résistance inadéquate aussi bien que pour simplifier la structure L'anneau externe 2 possède un double collier de cliquet sur le bord externe pour coopérer avec des cliquets 12 et ainsi être bloqué Un cône de cliquet 6 possède une denture de cliquet sur son bord externe pour coopérer avec les cliquets 13 et ainsi être bloqué. L'extrémité inclinée du cliquet 10 s'adapte dans la denture de cliquet sur le côté du collier de palier 3 de façon à le bloquer L'extrémité en crochet du cliquet à crochet 11 s'adapte dans l'anneau de cliquet de l'anneau externe 2 de façon à le bloquer A la fois les cliquets 10 et 11 sont articulés sur les fourches inférieures d'une bicyclette (voir, par ex, la figure 4). Les pignons planétaires et d'autres parties de cette invention ont la même structure que celle d'une roue libre réversible à deux vitesses qui représente l'art antérieur conçu par le même inventeur. 7 2686054 Les fonctionnements du mécanisme de cette invention, à savoir la roue libre réversible à trois vitesses, sont décrits comme suit. 1 Fonctionnement de bas rapport On désengage manuellement le cliquet 11 de l'anneau de cliquet de l'anneau externe 2 Le pignon à chaîne 1 est entraîné par la chaîne en sens horaire Par l'action du cliquet avant 13 sur le cône de cliquet 6, le collier de palier 3 tourne ainsi en sens horaire Par le verrouillage des pignons planétaires 7 avec le cliquet arrière 12, le pignon central 4 tourne en sens horaire. Le pignon à chaîne 1 et le pignon central 4 tournent en synchronisme pour obtenir le fonctionnement de bas rapport. 2 Rétro- pédalage, fonctionnement de rapport moyen: On désengage le cliquet 11 de l'anneau de cliquet de l'anneau externe 2 Le pignon à chaîne 1 tourne en sens anti-horaire lorsque le grand pignon est en rétro- pédalage Le cliquet arrière 12 pousse l'anneau externe 2 pour tourner en sens anti-horaire Tandis que le cliquet arrête la rotation du collier de palier, l'anneau externe pousse le pignon central 4 en rotation en sens horaire via les pignons planétaires 7 La vitesse de rotation du pignon central 4 est supérieure à celle de l'anneau externe 2, réalisant ainsi le rétro-pédalage de rapport moyen. 3 Pédalage, fonctionnement de haut rapport Pendant le fonctionnement, l'anneau externe 2 est bloqué par le cliquet 11 Lorsque le pignon à chaîne 1 tourne en sens horaire, le collier de palier 3 tourne avec lui sous l'action du cliquet avant 13,non retenu par les cliquets 12 et 10 Tandis que l'anneau externe 2 est empêché de tourner, le collier de palier 3, par rotation en sens anti-horaire des pignons planétaires 7, entraîne le pignon central en rotation en sens horaire La vitesse de rotation du pignon central 4 est encore supérieure à celle de l'anneau externe 2 et est augmentée par le mouvement orbital des pignons planétaires 7 On réalise ainsi un fonctionnement de haut rapport. 4 Mode en roue libre: Lorsque la bicyclette est en roue libre, le pignon à chaîne 1 ne peut tourner mais le pignon central 4 continue à tourner en sens horaire et fait tourner de plus le collier de palier en sens horaire via les pignons planétaires 7 Les cliquets 10, 12 et 13 ne sont pas en prise et empêchent la bicyclette de rouler en roue libre. Cette invention peut être adaptée pour des besoins pratiques pour deux modèles simplifiés d'une roue libre à deux vitesses: 1 Roue libre irréversible (pédalage avant) à deux vitesses, modèle différent du modèle à trois vitesses des modes suivants: le collier de palier 3 ne possède pas de denture de cliquet et le cône de cliquet 6 est omis; pas de cliquets 10 et 13; le pignon à chaîne 1 et le collier de palier 3 sont solidarisés par une adaptation à vis ou par rivet. Les figures 2 a et 2 b sont des schémas structurels de ce modèle. 2 Roue libre réversible à deux vitesses, avec pédalage avant de bas rapport et rétro-pédalage de haut rapport Ce modèle ne possède pas de cliquet à crochet et possède un levier d'actionnement comme pour un mécanisme à trois vitesses Les figures 3 a et 3 b sont des schémas structurels de ce modèle. La figure 4 est un schéma d'ensemble sur lequel une roue libre réversible à trois vitesses est montée sur une bicyclette. REVENDICATIONS 1) Roue libre réversible à trois vitesses, composée d'un anneau externe, d'un pignon central, d'un collier de palier, de cônes vissés, de cliquets et de pignons planétaires, roue libre dans laquelle: il y a quatres types de cliquets: un cliquet 10, un cliquet à crochet 11 et des cliquets arrière 12 et avant 13; les cliquets 12 et 13 sont articulés de chaque côté du pignon à chaîne par de petites broches 15; sur un côté se trouvent les cliquets arrière 12 et un anneau externe 2 et de l'autre côté se trouvent les cliquets avant 13, le cône de cliquet 6 et le collier de palier 3 et entre l'anneau externe 2 et le pignon central 4 se trouvent deux ou plusieurs pignons planétaires 7. 2) Roue libre réversible à trois vitesses selon la revendication 1, dans laquelle l'anneau externe possède un anneau de cliquet pour coopérer avec les cliquets 12 et ainsi être bloqué, le cône de cliquet 6 possédant une denture de cliquet sur son bord externe pour coopérer avec les cliquets 13 et ainsi être bloqué. 3) Roue libre réversible à trois vitesses selon la revendication 1, dans laquelle le cliquet à crochet 11, articulé sur les fourches inférieures d'une bicyclette, possède une extrémité biseauté s'adaptant dans l'anneau de cliquet du bord externe de l'anneau externe 2 de façon à le bloquer. 4) Roue libre réversible à deux vitesses comprenant un anneau externe, un pignon central, un collier de palier, des cônes vissés, des cliquets et des pignons planétaires, roue libre dans laquelle: il y a deux types de cliquets: un cliquet à crochet et un cliquet arrière; le cliquet arrière est fixé par de petites broches à l'anneau externe, articulé sur un côté du pignon à chaîne et de l'autre côté se trouve le collier de palier; il n'y a pas de denture de cliquet du côté du collier de palier; entre l'anneau externe et le pignon central se trouvent deux ou plusieurs pignons planétaires; l'anneau externe possède un anneau de cliquet pour coopérer avec les cliquets et ainsi pouvoir être bloqué et le cliquet à crochet, articulé sur les fourches inférieures d'une bicyclette, est biseauté et s'adapte dans l'anneau de cliquet du bord externe de l'anneau externe de façon à le bloquer. ) Roue libre réversible à deux vitesses comprenant un anneau externe, un pignon central, un collier de palier, des cônes vissés, des cliquets et des pignons planétaires, roue libre dans laquelle: il y a trois types de cliquets: un cliquet, un cliquet arrière et un cliquet avant; les cliquets arrière et avant sont articulés de chaque côté du pignon à chaîne par de petites broches; sur un côté se trouvent les criquets arrières et l'anneau externe et de l'autre côté se trouvent le cliquet avant, le cône à cliquet et le collier de palier; entre l'anneau externe et le pignon central se trouvent deux ou plusieurs pignons planétaires et l'anneau externe possède un anneau de cliquet pour coopérer avec les cliquets et être ainsi bloqué et le cône de cliquet possède une denture de cliquet sur le bord externe pour coopérer avec les cliquets et ainsi être bloqué.