Brevet FR2776728A1 — publié le 19991001

DISPOSITIF DE ROUE LIBRE, NOTAMMENT POUR MOYEU A CASSETTE DE PIGNONS DE ROUE ARRIERE DE VELO La présente invention concerne un dispositif de roue libre plus particulièrement applicable à un moyeu de roue arrière de vélo équipé d'une cassette de pignons. On connaît les mécanismes dits de roue libre, qui permettent à I'utilisateur d'arrêter de pédaler tout en laissant la roue arrière tourner libre, ce qui permet de profiter de l'inertie donné au vélo par le profil du terrain ou par l'utilisateur lui-même ou plus généralement encore lorsque les conditions le rendent possible, avant d'aborder un obstacle ou avant un arrêt. Il faut donc pouvoir débrayer l'entraînement mais aussi pouvoir reprendre cet entraînement immédiatement, sans perte de temps pour les professionnels comme pour les simples usagers car toute perte est préjudiciable au déplacement qui résulte simplement et exclusivement de l'effort musculaire de l'utilisateur dans la plupart des cas. On remarque que même dans le cas de vélo à propulsion assistée électriquement, les pertes de rendement sont également inutiles, puisque préjudiciables à l'autonomie. Ainsi qu'il a été rappelé, la source de propulsion est essentiellement musculaire, ce qui exige de proposer un mécanisme qui soit d'une grande douceur, notamment à la reprise de la motricité pour ne pas générer d'àcoups dans les muscles de l'utilisateur car ces à-coups, même de faible amplitude, provoquent, par la répétition, des traumatismes musculaires et articulaires, et nuisent à l'équilibre donc à la sécurité. On connaît des mécanismes qui présentent les inconvénients qui viennent d'être énoncés, il s'agit de mécanismes du type à roue à dents inclinées sur laquelle un ou plusieurs cliquets viennent se caler, ces cliquets étant pressés pour coopérer avec les dents de la roue par un ressort de rappel lors des phases de motricité. Il faut un ressort par cliquet et l'espace pour lui permettre de s'échapper, ce qui conduit à un encombrement certain. Les cliquets ne peuvent être présents qu'en nombre restreint, et l'encliquettement est actuellement tous les 20 au grand maximum et réservés au haut de gamme. On comprend aussi que la portée réservée au cliquet est relativement faible, ce qui oblige soit à choisir un matériau résistant mais généralement lourd ce qui est incompatible avec le domaine du vélo ou à prévoir des portées travaillées par traitement thermique ou par apport de pièces localement, ce qui conduit à des prix incompatibles avec le marché ou réservés à une élite, ce qui est incompatible avec la popularité du vélo. On remarque aussi que le montage de ces cliquets est délicat en fabrication mais aussi pour celui qui est amené à démonter son moyeu pour toute autre raison. Ces roues libres à cliquets présentent aussi l'inconvénient de générer un bruit relativement important en fonctionnement. De tous les inconvénients mentionnés, il en est un extrêmement important: la roue libre à cliquet n'est pas à autocentrage. En effet les cliquets interviennent uniquement dans l'entraînement mais ne permettent pas le support de la roue par rapport à l'axe, c'est à dire de l'émetteur par rapport au récepteur, c'est la raison pour laquelle il est prévu des roulements associés dont le rôle est d'assurer la rotation et le centrage. La présente invention propose un dispositif de roue libre qui est à autocentrage, qui est simple, qui fonctionne dans tous les cas, qui est simple à monter ou démonter, qui diminue considérablement les bruits de "cliquetis", qui minimise à l'extrême les pertes lors de la reprise de motricité, qui évite tout à-coup et dont l'encombrement est réduit par une intégration aisée et par la double fonction qui supprime des pièces. A cet effet, le dispositif de roue libre selon l'invention, plus particulièrement applicable à un moyeu de roue arrière de vélo équipé d'une cassette de pignons, se caractérise en ce qu'il comprend: - un émetteur de forme de révolution muni d'au moins une indentation ayant une partie active et une partie inactive, - au moins un cliquet cylindrique logé libre dans ladite indentation, susceptible de prendre deux positions extrêmes, l'une dans la partie active et l'autre dans la partie inactive, -au moins un moyen de rappel exerçant un effort radial centrifuge sur chaque cliquet cylindrique, et - un récepteur muni d'au moins un cran ayant un secteur angulaire de cylindre et une pente à effet de débrayage. Plus particulièrement, I'agencement préférentiel comprend au moins trois indentations, trois cliquets et trois crans régulièrement répartis sur la périphérie des éléments porteurs en sorte de rendre l'ensemble autocentreur. La partie active est un secteur angulaire de cylindre de rayon ú identique à celui du cliquet cylindrique et au rayon r du secteur angulaire de cylindre du cran correspondant. Plus spécifiquement, la partie active est située dans l'angle fait par la périphérie de l'émetteur et l'indentation, en amont par rapport au sens de rotation et la bissectrice fait sensiblement un angle de 45 avec la tangente à la surface périphérique de l'émetteur. Selon une autre caractéristique, le moyen de rappel comprend au moins un élément élastique annulaire disposé à la périphérie d'un secteur de l'émetteur muni d'autant de logements concaves séparés par des bossages que d'indentations, ledit élément élastique annulaire passant sous les cliquets cylindriques. Dans le cas du mode préférentiel, la profondeur des logements est sensiblement égale à l'épaisseur de l'élément élastique augmentée du diamètre des cliquets cylindriques. Selon un perfectionnement, le moyen de rappel comprend deux éléments élastiques de rappel disposé de part et d'autre de l'émetteur, sous les extrémités des cliquets cylindriques. Selon une variante, le moyen de rappel est un noyau magnétique occupant au moins un secteur du récepteur agissant directement sur les cliquets cylindriques. Selon une autre caractéristique, le rapport du nombre de crans est supérieur ou inférieur au nombre d'indentations pour favoriser la fréquence d'encliquetage. La présente invention est maintenant décrite selon un mode de réalisation particulier, non limitatif, en regard des dessins qui illustre un mode préférentiel et sur lequel les différentes figures représentent: - figure 1, une vue en coupe transversale par rapport à l'axe de rotation des émetteur et récepteur agencés selon l'invention, et - figure 2, une vue en coupe longitudinale médiane des mêmes émetteur et récepteur. Sur les figures 1 et 2, on a référencé en 10 l'émetteur et en 12 le récepteur. L'émetteur est solidaire en rotation de l'arbre 9 d'entraînement, qui est en réalité une platine si l'on se réfère au moyeu décrit dans la demande de brevet européen N 97450018.3 ou dans la demande déposée au nom du même demandeur, conjointement à la présente demande. La référence générale de la liaison est 9 mais n'intéresse pas directement la présente invention. L'émetteur 10 est cylindrique et comprend sur ses surfaces périphériques extérieures latérales 16, des logements 18 concaves conférant une forme en étoile audit émetteur. Dans l'exemple représenté, il est prévu 9 logements régulièrement répartis. Les bossages 20 délimités par ces logements ont des sommets 22 arrondis. Un élément 24 élastique annulaire est disposé tendu autour de ces surfaces périphériques extérieures latérales, si bien qu'à l'état initial, ledit élément élastique est tendu entre les sommets 22 arrondis des bossages et passe au-dessus des logements 18 concaves. Sur la figure 2, on a montré une rondelle 26 de maintien latéral de l'élément élastique avec un circlip 28 de blocage mais cet agencement peut être encore simplifié si l'on prévoit une gorge de faible profondeur ménagée dans les sommets arrondis qui reçoit les éléments élastiques et en assure le maintien. Comme cela est visible sur la figure 2, dans la partie médiane 30, l'émetteur comprend des indentations 32 dont la partie concave présentent une première partie 34 dite passive et une seconde partie 36 dite active. La première partie 34 passive a un profil hémicylindrique avec en fond un rayon R. L'axe du fond est orienté longitudinalement, et la seconde 36 partie active est ménagée sur l'arête que fait l'indentation avec la surface extérieure périphérique de la partie médiane et se présente sous la forme d'un secteur cylindrique de rayon r. On note que les indentations et les logements concaves sont disposés en sorte que la corde virtuelle sous-tendu par l'élément 24 élastique passe en pied de la seconde partie 36 active de chaque indentation 32. Ces indentations 32 reçoivent chacune un cliquet cylindrique 38, disposé libre. Ces cliquets ont un rayon r identique à celui de la seconde partie 36 active. Le récepteur 12 est cylindrique et comprend sur sa surface intérieure des crans 40 ayant chacun un profil qui présente: - un secteur angulaire 42 de cylindre de rayon également r, complémentaire du secteur angulaire de la seconde partie 36 active de l'émetteur, et - une pente 44 à effet de débrayage, qui relie chaque secteur angulaire à l'alésage du cylindre de l'émetteur 1 2. La distance au centre de chacun des points de cette pente augmente lorsque l'on se déplace dans le sens de rotation moteur indiqué par la flèche 46. On remarque tant pour le récepteur que pour l'émetteur que les épaisseurs radiales sont faibles car les efforts radiaux sont faibles et répartis. Les cliquets subissent un effort combiné de compression et de cisaillement. Ce récepteur porte en outre une aile 48 périphérique, munie de trous pour recevoir des rayons, ceci de façon connue. En effet, le fonctionnement du dispositif est indiqué ci-après. Lorsque l'émetteur est entraîné par l'arbre 9, et que sa vitesse de rotation est supérieure à celle du récepteur, les cliquets cylindriques de la série référencée C sont effacés et roulent sur l'alésage du cylindre du récepteur 12 en appui sur le fond de la partie 34 passive des indentations 32 correspondantes, en fléchissant l'élément élastique dans la partie centrale qui se loge dans la partie concave 18, entre les deux bossages 20. On note en effet que la profondeur des logements concaves est sensiblement égale à l'épaisseur de l'élément élastique de rappel augmentée du diamètre du cliquet cylindrique. C'est dans cette phase qu'il y a autocentrage. La série référencée B est dans une position intermédiaire, à mi-pente 44, et les cliquets cylindriques se déplacent radialement vers l'extérieur sous l'effet de rappel de l'élément élastique, sans pour autant participer ni à la motricité, ni à I'autocentrage. Il s'agit d'une position d'attente. La série référencée A montre des cliquets cylindriques en position de motricité totale. Les cliquets sont dans les parties 36 actives des indentations 32 et sont simultanément en appui sur le secteur angulaire en vis à vis des crans 42. Les cliquets sont donc bloqués entre ces deux secteurs angulaires parfaitement ajustés au rayon desdits cliquets. On note que les efforts sont orientés suivant la direction 50 symbolisée en trait mixte, si bien que la reprise s'effectue dans la plus grande épaisseur diagonale et non radialement comme cela est le cas dans un montage à effet de débrayage de type connu. On constate aussi que les secteurs angulaires se trouvent tous les 40 mais que les cliquets étant en position intermédiaire, il ne subsiste que 10 avant la prise de motricité. Ainsi que cela est indiqué en préambule, le dispositif selon l'invention est autocentreur car il y a toujours 3 cliquets cylindriques disposés à 120 qui travaillent en position de roulage assurant aussi la répartition d'efforts. Lorsque l'émetteur tourne moins vite que le récepteur, les cliquets échappent, grâce à la pente 44, au fur et à mesure du différentiel de vitesse et les bruits éventuels sont en partie supprimés par la présence de l'élément élastique côté émetteur et par le roulement sur la pente sans heurt côté récepteur. Il est possible d'imaginer des variantes de rappel des cliquets cylindriques par passage devant un noyau magnétique, logé dans au moins un secteur du récepteur et agissant directement sur les cliquets cylindriques réalisés en matériau magnétique, I'essentiel étant d'exercer un effort dans le sens radial ou sensiblement radial centrifuge. On note aussi que le dispositif ne peut pas tomber en panne puisque même si l'élément élastique venait à céder pour une quelconque raison, les billes se coinceront toujours au moins pour la bille qui est en bas du fait de la gravité. Il y a donc possibilité permanente de motricité, ce qui est un autre atout de la présente invention. Il est aussi possible de disposer les émetteur et récepteur à l'inverse avec le récepteur intérieur et l'émetteur extérieur, de même pour les différents logements. Le rapport entre le nombre de crans et d'indentations peut aussi être modifié pour favoriser la fréquence d'encliquetage. REVENDICATIONS 1. Dispositif de roue libre, plus particulièrement applicable à un moyeu de roue arrière de vélo équipé d'une cassette de pignons, caractérisé en ce qu'il comprend: - un émetteur (10) de forme de révolution muni d'au moins une indentation (32) ayant une partie active (36) et une partie inactive (34), - au moins un cliquet (38) cylindrique logé libre dans ladite indentation, susceptible de prendre deux positions l'une dans la partie active, l'autre dans la partie inactive, - au moins un moyen (24) de rappel exerçant un effort radial sur ledit cliquet cylindrique, et - un récepteur (12) muni d'au moins un cran (40) ayant un secteur angulaire de cylindre, et une pente (44) à effet de débrayage. 2. Dispositif de roue libre selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins trois indentations (32), trois cliquets (38) et trois crans (40) régulièrement répartis sur la périphérie des éléments porteurs en sorte de rendre l'ensemble autocentreur. 3. Dispositif de roue libre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie active (36) est un secteur angulaire de cylindre de rayon r identique à celui du cliquet cylindrique et au rayon r du secteur angulaire de cylindre du cran correspondant. 4. Dispositif de roue libre selon la revendication 3, caractérisé en ce que la partie active est située dans l'angle fait par la périphérie de l'émetteur et l'indentation, en amont par rapport au sens de rotation et la bissectrice fait sensiblement un angle de 45 avec la tangente à la surface périphérique de l'émetteur. 5. Dispositif de roue libre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de rappel comprend au moins un élément (24) élastique annulaire disposé à la périphérie d'un secteur de l'émetteur muni d'autant de logements (18) concaves séparés par des bossages (20) que d'indentations, ledit élément élastique annulaire passant sous les cliquets (38) cylindriques. 6. Dispositif de roue libre selon la revendication 5, caractérisé en ce que la profondeur des logements (18) concaves est sensiblement égale à l'épaisseur de l'élément (24) élastique augmentée du diamètre des cliquets (38) cylindriques. 7. Dispositif de roue libre selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le moyen de rappel comprend deux éléments (24) élastiques de rappel disposé de part et d'autre de l'émetteur, sous les extrémités des cliquets cylindriques. 8. Dispositif de roue libre selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le moyen de rappel est un noyau magnétique occupant au moins un secteur du récepteur agissant directement sur les cliquets cylindriques. 9. Dispositif de roue libre selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que le rapport du nombre de crans (42) est supérieur ou inférieur au nombre d'indentations (32) pour favoriser la fréquence d'encliquetage.