Brevet FR2756805A3 — publié le 19980612

FR 2756805 A3 19980612 FR 9715070 A 19971201 Dispositif de changement de vitesse pour moyeu arrière de bicyclette. La présente invention concerne un dispositif de changement de vitesse pour moyeu arrière de bicyclette et, plus particulièrement, un mécanisme de changement de pignon pour une roue arrière de bicy- clette. Un dispositif de changement de vitesse pour moyeu arrière de bicyclette classique comprend plusieurs pignons montés sur le moyeu arrière, entre les deux joues de moyeu, et plusieurs pignons satellites montés autour de ces premiers pignons, ainsi que deux pignons d'inversion placés sur les deux extrémités des groupes de pignons satellites. On change de rapport en modifiant le trajet de transmission. Le dispositif comprend un axe arrière, plusieurs pignons solaires, plusieurs pignons satellites et des rochets gauche et droit. Toutefois, la plage de réglage de ce type de mécanisme de changement de vitesse est si étroite que ce mécanisme ne supporte pas un effort important. Il est en outre difficile de le réparer. Le principal objet de la présente invention est donc de proposer un dispositif de changement de vitesse pour roue arrière qui ait une plage de réglage plus étendue pour mieux supporter les efforts et qui fonctionne plus facilement, avec un taux de pannes moindre et une durée de vie plus longue. Cet objet est atteint grâce à un mécanisme de changement de vitesse comprenant plusieurs groupes de pignons et un boîtier, qui est fixé sur le moyeu arrière, dans lequel deux groupes de pignons A et D sont montés sur l'axe arrière, et un arbre de renvoi parallèle à l'axe arrière et sur lequel sont montés deux groupes de pignons Bet C qui coopèrent avec les groupes de pignons A et D. Le groupe de pignons A est fixé sur l'axe de roue libre pour lier cette roue libre et le groupe de pignons D est lié au moyeu par l'intermédiaire de l'axe de sortie. Les deux axes, de sortie et de roue libre, sont montés sur l'axe arrière de la bicyclette. Les groupes de pignons B et C montés sur l'arbre de renvoi engrènent respectivement avec les groupes de pignons A et D, en correspondance pignon par pignon. Dans chaque couple de pignons qui coopèrent, il doit y avoir un pignon avec plusieurs encoches desti- nées à recevoir une partie d'une bille d'acier sur son alésage intérieur, monté sur un arbre creux dans lequel plusieurs trous équidistants sont percés en correspondance avec les encoches de l'alésage intérieur du pignon. Ces trous de l'arbre creux contiennent une bille d'acier, et une came commandable, dotée de biseaux, est montée dans l'arbre creux. A partir du mécanisme de base qui vient d'être décrit, on peut envisager deux modes de réalisation car le dispositif de commande, comprenant les billes d'acier, l'arbre creux avec la came, et les enco- ches des groupes de pignons, peut être incorporé non seulement sur l'arbre de renvoi comme dans le premier mode de réalisation mais aussi, dans un deuxième mode de réalisation, sur l'axe de moyeu arrière. La came à biseaux de la présente invention comporte un petit épaulement avec deux côtés biseautés et il y a deux cames ainsi conçues placées en des positions appropriées. Les groupes de pignons peuvent être monté sur un côté du moyeu ou entre les deux joues du moyeu. L'interface de connexion des deux moitiés du boîtier est dans un plan défini par les deux axes de symétrie du moyeu arrière et de l'arbre de renvoi, et le boîtier est fixé sur le moyeu arrière par des vis, en étant lié à la fourche de pédalier par un axe de pivot. Le boîtier peut aussi être conçu comme une cavité de retenue intégrée à la roue arrière, avec un couvercle latéral d'obturation qui le ferme sur un côté. De cette manière, la jante et le boîtier peuvent être faits d'un seul tenant. En pratique, le fait de changer la position des cames dans l'arbre creux pour les mettre en prise avec différentes billes permet de changer les pignons qui engrènent dans les groupes de pignons asso- ciés et donc de changer de vitesse. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée suivante, faite en référence aux dessins d'accom- pagnement, dans lesquels: la figure 1 est une vue de côté représentant l'installation de la présente invention, la figure 2 est une vue de dessus de la figure 1, la figure 3a est une vue en coupe qui montre le premier mode de réalisation de la présente invention, la figure 3b est une vue éclatée qui montre la configuration du moyeu arrière de la figure 3a, la figure 3c est une vue éclatée qui montre la configuration de l'arbre de renvoi de la figure 3a, la figure 4 est une vue en coupe qui montre le deuxième mode de réalisation de la présente invention, la figure 5 est une vue en coupe qui montre le troisième mode de réalisation de la présente invention, la figure 6 est une vue partielle en coupe qui montre la présente invention associée à un frein de rétro-pédalage, la figure 7 est une vue en coupe suivant la ligne A-A de la figure 3a, la figure 8 est une vue en coupe suivant la ligne B-B de la figure 3a, et la figure 9 est une vue en coupe suivant la ligne C-C de la figure 4. Si on se reporte aux figures 1 et 2, on voit que la présente invention propose un dispositif 7 de changement de vitesse pour moyeu arrière de bicyclette, monté sur l'axe de moyeu arrière 1. Les composants relatifs sont représentés sur les dessins, à savoir la roue libre 17, le plateau de pédalier 11, les haubans 10, la roue arrière 6 et les rayons 8. La figure 3a montre le premier mode de réalisation, en coopé- ration avec les figures 3b et 3c. Le dispositif de changement de vitesse 7 comprend deux groupes de pignons, le groupe de pignons A et le groupe de pignons D, montés sur l'axe de moyeu arrière 1 et deux groupes de pignons, le groupe de pignons B et le groupe de pignons C, montés sur l'arbre de renvoi 12, parallèle à l'axe de moyeu arrière 1, ces groupes de pignons A, B, C et D portant respectivement les numéros de référence 2, 3, 4 et 5 sur les figures. Le nombre de pignons dans le groupe B 3 et le nombre de pignons dans le groupe C 4 sont respecti- vement les mêmes que dans le groupe A 2 et dans le groupe D 5, comme représenté sur la figure 3. Le groupe de pignons A 2 et le groupe de pignons B 3 contiennent chacun trois pignons, le groupe de pignons C 4 et le groupe de pignons D 5 contiennent chacun deux pignons et, quand ils sont montés sur les deux arbres séparés, ils sont tous respectivement en prise avec ceux leur correspondant. Le groupe de pignons A 2 est fixé sur l'axe 16 de la roue libre et le groupe de pignons D 5 est lié à la joue 18 du moyeu par l'intermédiaire d'une griffe 20 et d'une roue à rochet 21. Le groupe de pignons B 3 et le groupe de pignons C 4 placés sur l'arbre de renvoi 12 comportent une ou plusieurs encoches qui retiennent une partie d'une bille d'acier sur la surface de paroi de l'alésage intérieur de chaque pignon, comme on le voit sur la figure 7. L'arbre de renvoi 12 est un arbre creux percé de quinze trous équidistants, situés en des positions qui correspondent aux groupes de pignons montés sur cet arbre, chaque trou contenant une bille d'acier 14 ou un tenon d'acier. A l'intérieur de l'arbre de renvoi creux 12, sont installées deux cames à biseaux 13, réglables. La came 13 comporte un petit épaulement avec deux faces biseautées. Sur la surface supérieure de la came 13 sont formées plusieurs cavités peu profondes, destinées à recevoir les billes ou les tenons d'acier, non représentées sur les figures. Les deux cames 13 sont commandées séparément par des manettes de déclenchement montées sur le guidon, par l'intermédiaire de câbles et de leviers de commande 29. Un ressort 28 est monté sur la première extrémité de chaque came 13 afin de réta- blir la position d'origine pour coopérer avec la manette de déclenche- ment et placer les billes d'acier souhaitées 14 sur l'arbre de renvoi creux dans les encoches du pignon du groupe. Quand on place le dispositif de changement de vitesse sur un côté des joues 18 et 19, l'interface de connexion des deux moitiés du boitier 15 est dans le plan défini par les deux axes de symétrie de l'axe de moyeu arrière I et de l'arbre de renvoi 12, et le boîtier 15 est fixé sur l'axe de moyeu arrière 1 par des vis, en étant couplé aux haubans par un axe de pivot. Dans ce mode de réalisation, le groupe de pignons A 2 et le groupe de pignons B 3 forment trois couples de pignons qui coopèrent tandis que le groupe de pignons C 4 et le groupe de pignons D 5 forment deux couples de pignons qui coopèrent. Par conséquent, le nombre de rapports de vitesse est de six (2 x 3 = 6). Le fait d'augmenter ou de diminuer le nombre de pignons qui coopèrent fait monter ou descendre le rapport de vitesse. En pratique, le groupe de pignons A 2 est entraîne par le pédalier 11, par l'intermédiaire de la chaîne et de la roue libre 17, et amène le pignon du groupe de pignons B 3 qui est en prise avec la bille d'acier 14 à transmettre le couple. Par l'intermédiaire du pignon du groupe de pignons C 4 qui est en prise avec la bille d'acier 14, le groupe de pignons D 5 est entraîné, tandis que le couple est transmis à la joue 18 par l'intermédiaire de la griffe 20 et de la roue à rochet 21 pour faire tourner la roue arrière vers l'avant, comme on le voit sur la figure 8. Si on se reporte à la figure 4, on voit le deuxième mode de réalisation de la présente invention. Le dispositif de changement de vitesse 7 contient un groupe de pignons A 2 et un groupe de pignons D montés sur l'axe de moyeu arrière 1, et un groupe de pignons B 3 et un groupe de pignons C 4 montés sur l'arbre de renvoi 12, parallèle au moyeu arrière 1. Le nombre de pignons dans le groupe de pignons B 3 et le nombre de pignons dans le groupe de pignons C 4 sont respecti- vement les mêmes que dans le groupe de pignons A 2 et le groupe de pignons D 5. Etant montés sur les deux arbres séparés, ils sont tous respectivement en prise avec ceux leur correspondant. Tous les compo- sants du dispositif de changement de vitesse 7 sont placés au milieu du moyeu arrière, entre les deux joues 18 et 19. Le groupe de pignons A 2 et le groupe de pignons D 5 comportant des encoches sur leur alésage intérieur comme décrit précédemment sont respectivement montés sur l'arbre creux 16 de la roue libre et sur l'arbre creux de sortie 23. Cet arbre creux de roue libre 16 et cet arbre creux de sortie 23 sont percés de douze trous équidistants qui contiennent respectivement une bille ou un tenon d'acier 14, et leur intérieur contient deux cames à biseaux 13. Le principe de fonctionnement de ce mécanisme est sensiblement le même que celui de la figure 3. Le groupe de pignons A 2 est entraîné par le pédalier 11, par l'intermédiaire de la chaîne et de la roue libre 17, et amène les groupes de pignons B 3 et C 4 à transmettre le couple au groupe de pignons D 5. Le couple est ainsi transmis à l'arbre de sortie 23, comme on le voit sur la figure 8, pour faire tourner le couvercle latéral d'obturation 22 car ce couvercle latéral d'obturation 22 est fixé sur le boîtier 15 qui est formé d'un seul tenant avec les deux joues 18 et 19 du moyeu, ce qui fait tourner la roue arrière 6 vers l'avant. Dans ce mode de réalisation, on change de vitesse en modi- fiant la position des deux cames 13 dans l'axe de moyeu arrière 1. Les cames 13 sont commandées par des manettes de commande 29, par l'intermédiaire de barres de poussée 26 qui coopèrent avec les ressorts d'extrémité 28. Une bride de liaison 33 est montée entre les deux couples de pignons en prise pour maintenir la distance d'entre-axe entre l'axe de moyeu arrière 1 et l'arbre de renvoi 12. Pour la roue libre, on peut utiliser n'importe quel produit standard comprenant une griffe et un rochet pour diminuer le nombre de composants à produire et assembler. Du fait que le boîtier et le moyeu sont faits d'un seul tenant, l'arbre de renvoi 12 tourne autour de l'axe de moyeu 1. Le mécanisme de changement de vitesse représenté sur la figure 5 est sensiblement le même que celui représenté sur la figure 4, la différence principale portant sur la structure de la roue arrière. Le boîtier est ici intégré à la roue arrière, le moyeu étant formé comme une cavité de retenue 27 avec un couvercle latéral d'obturation 22 dans lequel le mécanisme de changement de vitesse peut être monté et enfermé. Cette structure est spécialement préférable pour une bicyclette pliante ou une bicyclette de type bicross. Le mécanisme de changement de vitesse de la figure 6 intègre la structure représentée sur la figure 3 et un frein de rétro-pédalage , particulièrement utilisé dans les bicyclettes à petites roues et à faible distance entre roues. Sur la figure, tous les composants montés sur l'axe de moyeu arrière sont installés sur un tube d'acier 31 fixé par un écrou 32 afin d'être regroupés en un ensemble facile à monter et démonter. La figure 7 est une vue partielle en coupe qui montre les encoches de l'alésage intérieur du pignon. Six encoches sont formées sur la paroi intérieure du pignon et, en correspondance, trois billes d'acier sont retenues dans l'arbre de renvoi creux 12. Le nombre d'encoches est un multiple exact du nombre de billes d'acier. Par contre, les encoches peuvent avoir la forme d'un arc de cercle ou une autre forme. La figure 8 est une vue partielle en coupe montrant le rochet. Les roulements à bille de l'axe de moyeu arrière 1 et de l'arbre de sortie 23 représentés sur la figure peuvent être des roulements à aiguilles. Il est bien entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non limitatif et que des varian- tes ou des modifications peuvent y être apportées dans le cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de changement de vitesse pour moyeu arrière de bicyclette comprenant plusieurs groupes de pignons et un boîtier (15), caractérisé en ce que ledit dispositif de changement de vitesse comprend deux groupes de pignons A et D (2, 5) montés sur l'axe de moyeu arrière (1), et deux groupes de pignons B et C (3, 4) montés sur un arbre de renvoi (12) parallèle à l'axe de moyeu arrière, en ce que le groupe de pignons A est fixé sur l'axe de roue libre (16) et le groupe de pignons D est lié au moyeu par l'intermédiaire d'un arbre de sortie (23), l'arbre de sortie et l'axe de roue libre étant montés sur l'axe de moyeu arrière, en ce que le nombre de pignons dans le groupe B et le nombre de pignons dans le groupe C sont respectivement les mêmes que dans le groupe A et dans le groupe D et ils engrènent tous avec celui leur correspondant, chaque couple de pignons qui coopèrent comprenant un pignon avec plusieurs encoches destinées à recevoir une partie d'une bille d'acier (14) sur la surface intérieure de l'alésage intérieur, monté sur un arbre creux dans lequel plusieurs trous équidis- tants sont percés en correspondance avec les encoches de l'alésage intérieur du pignon, chaque trou de l'arbre creux contenant une bille d'acier, et en ce qu'une came commandable (13), dotée de biseaux, est placée dans l'arbre creux. 2. Dispositif de changement de vitesse pour moyeu arrière de bicyclette selon la revendication 1, caractérisé en ce que les groupes de pignons B et C montés sur l'arbre de renvoi comportent, sur la surface intérieure de l'alésage de chaque pignon, une ou plusieurs encoches recevant une partie d'une bille d'acier, l'arbre de renvoi est un arbre creux percé de plusieurs trous équidistants dont les positions correspondent aux encoches des pignons montés sur cet arbre, chaque trou équidistant contenant une bille ou un tenon d'acier, et deux cames commandables sont installées à l'intérieur de l'arbre de renvoi. 3. Dispositif de changement de vitesse pour moyeu arrière de bicyclette selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un axe de roue libre (16) et un arbre de sortie creux (23) sont montés sur l'axe de moyeu arrière, les groupes de pignons A et D avec des encoches sur leur alésage intérieur sont respectivement montés sur l'axe de roule libre creux et sur l'arbre de sortie creux, l'axe de roule libre creux et l'arbre de sortie creux sont percés de trous équidistants en nombre approprié qui contiennent respectivement une bille d'acier, et deux cames à biseaux sont placées à l'intérieur de ces axes. 4. Dispositif de changement de vitesse pour moyeu arrière de bicyclette selon la revendication 1, caractérisé en ce que la came comporte un petit épaulement avec les deux côtés biseautés. 5. Dispositif de changement de vitesse pour moyeu arrière de bicyclette selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre de cames est égal à deux. 6. Dispositif de changement de vitesse pour moyeu arrière de bicyclette selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble de tous les composants du dispositif de changement de vitesse est monté sur un côté du moyeu. 7. Dispositif de changement de vitesse pour moyeu arrière de bicyclette selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble de tous les composants du dispositif de changement de vitesse est monté au milieu de l'axe de moyeu arrière, entre les deux joues (18, 19) du moyeu. 8. Dispositif de changement de vitesse pour moyeu arrière de bicyclette selon la revendication 1 et la revendication 6, caractérisé en ce que l'interface de connexion des deux moitiés du boîtier est dans le plan défini par les deux axes de symétrie de l'axe de moyeu arrière et de l'arbre de renvoi, et le boîtier est fixé sur l'axe de moyeu arrière par des vis, en étant raccordé aux haubans par un axe de pivot. 9. Dispositif de changement de vitesse pour moyeu arrière de bicyclette selon la revendication 1 et la revendication 7, caractérisé en ce que le boîtier est intégré à la roue arrière et au moyeu en étant formé comme une cavité de retenue servant à installer le dispositif de changement de vitesse et fermée par un couvercle latéral d'obturation (22).