Brevet FR2897338A1 — publié le 20070817

- 1 - Système de transmission à chaîne pour cycle compor- tant au moins deux pignons situés du même coté de la roue arrière indépendants en rotation l'un de l'autre montés chacun sur une roue libre, chacune de ces roues libres étant active dans un sens de rotation différent, la chaîne depuis le plateau du pédalier engrenant sur le pignon intérieur, sur un élément de renvoi lié au cadre, sur le deuxième pignon de façon à le solliciter en rota- tion dans le sens opposé â celui du premier pignon et revient boucler sur le plateau du pédalier caractérisé en ce que la roue libre extérieure porte plusieurs pignons, un premier dérailleur étant installé de façon conventionnel pour guider la chaîne et garder sa tension constante, le moyen de renvoi étant constitué par un second dérailleur positionné de façon inversé par rapport au premier, un embrayage permettant de désolidariser rotation le moyeu de la roue libre extérieure par rapport à la roue et d'un moyen de commande de l'embrayage. Pour obtenir une bicyclette à plus de deux vitesses il faut convenir que le pignon de renvoi est nécessaire--ment mobile afin de rattraper la longueur du segment de chaîne évidemment fluctuante entre les deux roues libres et le pignon de renvoi par rapport au diamètre du pla- teau de pédalier utilisé. La solution â ce problème est donc obtenue par la pose de deux dérailleurs dans le système de transmission; l'un positionné de façon normal et l'autre positionné de façon inversé par rapport au premier.. L'action des ten--sions mécaniques contraires des deux dérailleurs qui s'exerce sur le segment de chaîne passant entre eux-deux permet le rattrapage du jeu de sa longueur. Jeu subi lors du changement de plateau de pédalier (voir figure N 2). Le deuxième dispositif perfectionnant ce système de transmission de bicyclette par chaîne et à pédalage en avant et en arrière est un embrayage désolidarisant les deux roues libres l'une de l'autre lorsqu'il est actionné en position débrayée; ceci pour parer aux deux principaux inconvénients de ce système de transmission, a savoir: 1) La chaîne étant croisée entre les deux roues libres, il est impossible de mouvoir la bicyclette en arrière. L'action respective des deux roues libres alors simultanément en prise allant nécessairement s'opposer. (voir figures 1 et 2). 2) IS est également impossible une fois en selle de relever l'une ou l'autre pédale comme on le fait habi--tuellement pour démarrer; la chaîne de transmission croisée étant toujours en prise sur l'une ou l'autre roue libre. Pour parer â cet inconvénient, l'embrayage insèré entre les deux roues libres permet de faire tourner le pignon extérieur librement dans les deux sens une fois le système débrayé grâce à un levier installé sur le guidon. Ce dispositif permet au système "rétro-direct" de fonctionner comme une transmission de bicyclette à roue libre conventionnelle le temps du débrayage. Le dispositif à double dérailleurs donnant la recom--position et le perfectionnement di système de transmission de bicyclette dit "rétro-direct", caractérisé par un apport à ce dispositif de plusieurs vitesses en pédalage avant et 05 arrière avec l'emploi d'un pédalier dit "multi-plateaux. (Voir figure N 2) Caractéristiques techniques: On utilise une roue libre simple de 16 dents et une deuxième roue libre à trois vitesses 22X19X16, les deux permettant l'utilisation d'une IO chaîne de transmission de 3,17. Ces caractéristiques corres--pondent à la configuration mécanique des bicyclettes dites "de course" ou "de cyclotourisme". Pour les bicyclettes dites "vélos tout-terrain" (VTT), on peut également avoir recours à une deuxième roue libre 15 dite "à cassette" caractérisée par des couronnes amovibles dont on ne conservera qu'une seule couronne fixée au baril--let (de 22, 24,•26 dents, voire plus démultipliante sui--vaut la finalité ou l'utilisation du véhicule). Dans tous les cas, les deux roues libres ont leur 20 cage intérieure respective filetée de part en part pour permettre l'adaptation du système de débrayage de la grande roue libre. Contrairement au montage conventionnel, la petite roue libre sera vissée la première sur le moyeu fileté de la 25 roue arrière après y avoir positionné une rondelle entre--toise (diamètre intérieur de 33,7 mm, extérieur de 45 mm, épaisseur 03 mm). La caractéristique de ce montage ne per-met de ne visser la roue libre sur le moyeu fileté de la roue qu'aux deux-tiers. 30 Pour simplifier la compréhension du système "rétro-direct multivitesses" à double dérailleurs, le système original sans débrayage sera utilisé (Figure N 1). C'est-à -dire: Une fois la roue libre "16 dents" vissée sur la roue arrière de la bicyclette, sera vissée une bague filetéespé- 35 -cialement usinée au tour de 33,7 mm de diamètre, de 20,5 à 30 mm de longueur et de 04 mm d'épaisseur, dans le tiers de la cage intérieure filetée de la roue libre 16 dents resté vacant grâce à la rondelle entretoise placée entre le moyeu fileté de la roue arrière et cette roue libre. 40 Une fois cette bague filetée en place, une deuxième rondelle entretoise aux mêmes dimensions que la première est ajoutée entre la première et la deuxième roue libre fixée sur la bague afin que les segments supérieurs de la chaîne de transmission croisée et enroulée sur les deux 45 roues libres une fois vissées ne viennent pas frotter l'un contre l'autre. La deuxième roue libre multi-vitesses est donc, comme indiquée ci-dessus, vissée sur la longueur de la bague usinée encore disponible. Il faut noter que seule la couron- 50 -ne de la 'roue libre multi-vitesses sera utilisée. Il est en effet impossible de retrouver sur le marché des roues libres 22 dents "monovitesse" pour reconstituer une bicyclette à transmission "rétro-direct". Le système "rétro-direct" n'étant caractérisé initia- 05 -lement que par deux vitesses (grand développement en péda--lage avant et petit développement en rétro-pédalage), le pignon de renvoi 4 de la chaîne était fixe (Figure N 1) si l'on excepte un réglage à molette pour la tension de la chaîne. Pour obtenir une bicyclette à transmission "rétro- 10 direct" à plus de deux vitesses, il faut convenir qu'un dispositif mobile caractérisé par un rattrapage de la tension de la chaîne de transmission est necéssaire, à l'instar d'une transmission multi-vitesses conventionnelle par dérailleur. 15 La longueur des segments de cette chaîne étant néces--sairement fluctuante suivant les diamètres des plateaux du pédalier utilisés, en utilisant un dérailleur (2) position-né de façon conventionnel à l'arrière du système de trans--mission (Figure 1) pour caler le segment de chaîne venant 20 de la grande roue libre (dans ce cas précis,. il s'agit de la couronne 22 dents de la roue libre multi-vitesses précé- - demment évoquée). En fixant un deuxième dérailleur 3 Figure 2), posi--tionné de façon inversée et monté à environ 23 cm de la 25 fixation de la roue arrière, sur le bras de fourche infé- rieur droit , le segment de chaîne passant entre les deux dérailleurs se trouve constamment fendu par les ressorts de ces derniers. (Le segment de chaîne supérieur non croisé (Figure N 1) venant de la petite roue libre {16 dents) et 30 accueilli par le dérailleur inversé (3). On obtient ainsi une tension élastique de la chaîne de transmission, caractérisée par d'une part par un guidage quasi-parfait de cette dernière évitant factuellement tout risque de "saut" des maillons sur les dents des couronnes 35 des deux roues libres sollicitées. D'autre part, les à-coups inévitablement provoqués par la force mécanique alternées des jambes aux bielles transmises au pédalier se trouvent absorbées par ce sys--tème de "double dérailleur". Sa souplesse de transmission 40 est telle qu'elle a permis le montage de prototypes de bicyclettes à quatre ou cinq plateaux au pédalier (donc huit à dix vitesses). - 4 - Le deuxième perfectionnement concerne un système d'em--brayage de l'une des deux roues libres utilisées dans le système de transmission de bicyclette "rétro-direct" permettant le pédalage en avant et en arrière. 05 Ce système permet de palier aux deux inconvénients majeurs du système "rétro-direct" qui 'sont: a) L'impossibilité de faire reculer la bicyclette qui en est dotée. La chaîne de transmission étant enroulée et croisée sur les deux roues libres, celles-ci se retrouvent 10 toutes les deux en prise lors d'une tentative de manoeuvre de la bicyclette en marche arrière et bloquent toute circulation de la chaîne. b) Découlant du premier inconvénient, le deuxième vient du fait qu'une fois en selle, on ne peut relever 15 l'une ou l'autre des pédales afin de la positionner à l'horizont4le pour démarrer, comme on le fait habituelle--ment avec une bicyclette avec un système de transmission à roue libre conventionnel. 20 En toute logique, on en déduit qu'il faut adapter un mécanisme de débrayage-embrayage à l'une des roues libres afin que le système "rétro-direct" puisse se comporter comme une transmission conventionnelle. C'est-à-dire: Lorsque l'on manoeuvre bicyclette en 25 arrière tout en débrayant le dispositif à l'aide d'un levier fixé au guidon, la roue libre toujours en prise entraîne l'ensemble chaîne-pédalier en rotation comme pour la transmission à roue libre conventionnelle, tandis que la deuxième roue libre, débrayée, "tourne folle" en sens 30 inverse. Le même résultat s'opère lorsqu'on débraye le système pour relever une pédale afin de démarrer; mais il est alors impératif que la grande roue libre soit débrayée parce que la chaîne de transmission est croisée sur elle. Si le dispo- 35 -sitif débrayait la petite roue libre (16 dents), (sur laquelle le segment de chaîne est enroulé non croisé), la la grande roue libre (22 dents) resterait en prise et l'on ne pourrait mouvoir à l'arrêt l'une ou l'autre des pédales qu'en rotation avant pour démarrer; ce qui serait aussi 40 déroutant qu'incommode. Description de l'embrayage (Figures 3 et 4) Si l'on observe attentivement les figures 3 et 4, on 45 constate que le mécanisme de 'ébrayage est caractérisé par trois bagues principales (4, S'et 61 sur lesquelles sont montées les deux roues libres, et ceci de la façon suivante: a) On commence par monter la petite roue libre {16 dents) sur le moyeu fileté de la roue arrière de la 50 bicyclette après la pose sur ce dernier d'une rondelle en--tretoise . Cette roue libre vissée à fond, on constate qu'un tiers de la cage filetée inté--rieure n'est pas engagée sur le moyeu fileté ;.~ C'est sur cette longueur de filetage libérée par la pose de la rondelle entretoise que sera vissée la bague 4, usinée de façon à présenter une collerette extérieure de 3 mm d'épaisseur et 05 'de 45 mm de diamètre extérieur, ainsi qu'un chanfrein incliné à 45 degrés sur une longueur de 3 mm, présentant à sa surface les cannelures permettant aux dents présentes sur la bague de s'y engrèner (profondeur: 2 mm, nombre de dents et de cannelures à déterminer à la taille). 10 Au centre de cette bague 41. est usinée par tournage une tige creuse de 35 à 40 mm de longueur (suivant la longueur dis--ponible de l'axe de roue t , diamètre extérieur de 16,5 mm et diamètre intérieur de 13,5 mm. A l'intérieur de cette tige passe donc l'axe fileté de la roue qui fait conven- 15 -tionnellement13 mm de diamètre. On conçoit bien que cette tige ne porte pas sur l'axe $, mais tourne autour en même tamps que la roue libre 16. dents qui porte la bague 4. Cette tige est filetée à son extrémité avec un pas à gauche pour y visser une coupelle 3 de 40 mm de diamètre, qui 20 servira de siège extérieur au ressort de rappel /O du méca--nisme. La bague elle, se visse dans la cage filetée luté--rieur de la grande roue libre "multi-vitesses" (22 x 19 x 22 dents dont seule la couronne sera utilisée). Cette 25 bague 5-présente à son extrémité extérieure une collerette de 3 mm d'épaisseur et de 45 mm de diamètre, qui est le vis-à-vis de celle de la bague , et un épaulement cônique présentant à sa surface une denture qui s'ajuste parfaite--ment au chanfrein cannelé de la bague 4; ce qui permet 30 ainsi l'entrainement de la bague. par la bague 4/ lorsque le mécanisme est en position embrayée. La bague e comporte à son autre extrémité un filetage qui lui permet d'être vissée à la moitié de la longueur de la cage filetée inté--rieure de la roue libre "multi-vitesses". 35 Au centre du corps de la bague j- et du coté du file--tage est. usiné au tour unie tige dont le diamètre intérieur de 16,6 mm et la longueur:de 15 mm lui permet de coulisser sur la tige de la bague 4 pour permettre lé débrayage des deux bagues. r, 40 L'évidement de la bague 7. entre sa tige centrale et son cylindre gileté extérieur permet d'y insérer un ressort de rappel 4Q en spiral (ou "à boudin") de diamètre 18 mm, et complètement détendu, de longueur d'environ 27 mm (et d'un tarage équivalent à. celui d'un ressort de soupape). Ce res- 45 -sort prend ses sièges, d'un coté contre la face obstrué de la bague 5,'et de l'autre sur la coupelle montée et vissée en pas à gauche sur l'extrémité de la tige de la bague 4t. (Cette coupelle possède un épaulement permettant de garder le centrage du ressort, comprimé ou non)._Ce ressort en 50 détente plaque la bague 5-sur la bague '; garantissant ainsi la liaison des deux roues libres. La bague 6 se visse de l'autre coté de la cage file- tée intérieure de la roue libre "mufti-vitesse" 05 22x19x16 et vient se serrer en "contre-boulon" avec la baguee déjà vissée dans cette cage filetée. Cette bague -est filetée sur toute sa longueur, â l'excep--Mon de son extrémité extérieur sur 07 mm, partie sur laquelle sera emmanché en force (presse) un roulement 10 44, de dimensions 35x47x07 (de préférence étanche). C'est sur ce roulement que viendra s'appuyer la four--chette commandant la fonction de débrayage de la roue libre "multivitèsses". La description du mécanisme de fonctionnement de la 15 commande d'embrayage est l'objet de la troisième. revendication. Caractéristiques et description du fonctionnement du mécanisme de la fourchette d'embrayage commandant le dispositif d'embrayage de la roue libre sur le système de transmission de bicyclette "rétro-direct". 05 Le mécanisme de la fourchette actionnant l'embrayage de la roué libre "mufti-vitesses" se-compose: a) D'une, plaque en acieril (Figures 5 et 6) fixée sur la patte d'attache du bras de fourche inférieur droit de la bicyclette.' 10 Les dimensions de cette plaque A sont de 3 mm d'épais--seur, de 60,5 mm de largeur et de 120. mm de longueur. la plaque d2sert de bâti aux autres pièces du mécanisme de fourchette d'embrayage ainsi qu'au dérailleur arrière (voir figure N 7). 15 Cette plaque fa est pourvue d'une échancrure 13 pour le passage de l'axe fileté de. la roue arrière de la bicyclette, de trous de fixation I du dérailleur arrière (figures 6 et 7), de trous de fixation-4 du taquet d'arrêt du dérailleur et de l'orifice pour le tube fileté B, ainsi 20 que les trous pour la fixationdes coulisseaux-guides1' de la fourchette d'embrayage. b) D'un tube fileté de 21 mm de diamètre et de 50 mm de longueur 06- c) D'une section de fer rond ou d'acier)1 dont le 25 diamètre usiné au tour permettra son coulissement à l'in--térieur du tube fileté •t: d) D'un écrou borgne If se vissant à l'origine sur le tube fileté-11(à noter que le premier prototype artisanal de ce système de commande de fourchette d'embrayage a été 30 réalisé avec du matériel de plomberie). e) De deux écrous plats•(g se vissant à l'origine sur le tube fileté-t5pour le fixer et le régler sur la plaque d'acier le- f) D'un ressort à spirales d'une longueur dé 20 mm 35 détendù 'et d'un diamètre de 18 mm. (2t?) g) D'un morceau de fer plat (épaisseur 4 mm) dans lequel sera taillée la fourchette d'embrayage. MONTAGE: 40 La plaque d'acier 42-préparée comme indiqué ci-dessus et fixée à la fourche inférieure droite du cadre de la bi- -clette, on y fixe et règle la section de tube filétée 45- (figure 5) à l'aide des deux écroux plats 1,} vissé de chaque 45 coté de.la•plaque-1E. (Ceci permet un premier réglage de la fourchette d'embrayage en jouant sur la longueur du tube vissé de part en part du bâti 12. Auparavant l'extrémité du tube fileté le aura été préparé en le sciant longitudinalement du coté embrayage 50 sur une longueur de 15 mm et l'une des deux demi-lunes ainsi obtenues sera retirée par tronçonnage perpendi- culaire, cette fois. (La raison en sera donnée plus bas). L'écrou borgne sera perçé au diamètre voulu pour y. installer une coupelle de gaine de câble de dérailleur de 55 bicyclette filetée et dotée d'un contre-boulon permettant le réglage de tension de ce câble. Description et fonc--tionnement du mécanisme de la fourchette d'embrayage. Le cylindre d'acier'fi destiné à coulisser dans le tube fileté1isera percé de part et d'autre en son milieu 05 pour y faire passer le câble de commande du dispositif. (A noter également que les passages de gaines et de câble initialement prévus sur le câble de bicyclette pour la commande du dérailleur dans le cas de transmission à roue libre conventionnelle peuvent être utilisés pour IO solliciter le dispositif de la fourche d'embrayage. La fourchette 2i sera taillée dans le fer plat indiqué ci-dessus. Dans la partie inférieure, la longueur des branches dépendra du modèle du cadre de la bicyclette (VTT, "course", "cyclo-tourisme", etc.) Dans sa partie supérieure 15 le fer plat sera taillé en demi-lune de façon à épouser la demi-circonférence du cylindre 12 sur l'extrémité duquel il sera brasé (Figure N 5). Ces deux éléments soudés, il faut ajuster par limage les deux bords supérieurs de la fourche2f avec ceux de la 20 demi-lune du tube fileté ?.ide façon à ce que, une fois le cylindre d'acier introduit dans le tube fileté 15- les bords de la demi-lune supérieure conservée à l'extrémité de ce dernier servent de guides de translation à l'ensemble cylindreJ - fourchette 2' pendant son mouvement rectiligne 25 dans le tube fileté. Par réglage' du tube fileté h -dans le bâti 4e par ses écrous plats de fixation 19, les deux branches de la fourche 2i restent à écrale distance de la butée d'embrayage, formée par la bague145 et son roulement (Figures N 3 et 4). 30 On conçoit ainsi l'avantage d'utiliser un tube fileté et un cylindre d'acier d'un diamètre assez conséquent (20 à 25 mm) pour assurer une rigidité latérale parfaite de la fourchette d'embrayage. Cette rigidité peut être renforcée par l'apport de coulisseaux-guides16 fixés sur la plaque- 35 bâti 42 Pour achever l'assemblage final de la commande de la fourchette d'embrayage, il faut retourner la bicyclette. sens dessus-dessous et enlever la roue arrière. On utilise donc, comme indiqué plus haut, l'ensemble câble gainerie du 40 système de dérailleur d'origine. (Une manette au guidon étant naturellement plus pratique à utiliser que le concept plus ancien du levier au cadre.) En admettant que l'ancien ensemble câble-gainerie soit en place, en enfile au bout du câble la coupelle de gaine 45 réglable par écrou, puis l'écrou borgne foré dans lequel se loge la coupelle de gaine réglable (Figure 5), puis le res--sort.On passe ensuite le câble dans le tube fileté i5 fixé au bâtiQQ, et, de l'autre coté on l'enfile dans le cylindre d'acier (percé de part en part dans le sens de la longueur) 50 et sur lequel est brasé la fourchette. On introduit alàrs le cylindre Q dans le tube fileté 43-en calant la fourchette Lf dans les encoches (demi-lune) prévu à cet effet (et éventuellement dans les coulisseaux--guides - figure N 5.) La translation doit se faire sans 55 point dur. - Description et fonctionnement du mécanisme de la fourchette d'embrayage. On introduit alors le ressort W à l'autre extrémité du tube fileté•95'puis. on visse l'écrou borgne le 05 On ajuste l'ensemble gaine-câble-coupelle-ressortcylindre-en tendant le câble puis en tendant un arrêt de câble à vis 2 2 à l'extrémité de ce dernier (de cette façon l'ensemble brasé cylindre f>- fourchette C reste ajusté dans le tube fileté i5 (Figures 5 et 6). 10 Le reste est une question de réglage: Pour cela, on ré-installe la roue arrière en ajustant les branches de la fourchette d'embrayage al dans l'emplacement prévu à cet effet sur le mécanisme d'embrayage de roue libre (la manoeuvre est facilitée par l'inclinaison de la plaque 15 bâti l affixée sur la plaque d'attache.) I1 faut alors modu- ler le réglage en jouant sur les écrous plats ?9 de fixation du tube fileté4 e et la molette de la coupelle de câble pour centrer la fourchette 2./ et l'on bloque le tout. Revendications 1. Dispositif permettant la propulsion par pédalage et rétropédalage sur une bicyclette comportant une chaîne fermée en prise successivement avec un premier pignon de roue, le pédalier , un deuxième pignon de roue et un pignon (1) de renvoi lié au cadre, le premier pignon de roue étant monté sur roue libre dans un sens par rapport au moyeu et le second pignon de roue étant monté sur roue libre dans l'autre sens caractérisé en ce que le deuxième pignon monté sur roue libre fait partie d'un jeu de pignons étagés, le passage de la chaîne de l'un à l'autre étant assuré par un dérailleur (2), le pignon (1) de renvoi est porté par un dérailleur (3) positionné de façon inversée de façon à ce que le segment de chaîne situé entre les deux dérailleurs soit constamment tendu et en ce qu'un système d'embrayage / débrayage est installé entre le moyeu et l'une des roues libres de façon à ce que l'on puisse relever la pédale pour démarrer ou faire reculer la bicyclette 2. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le système d'embrayage/débrayage est constitué de trois bagues principales, la première (4 ) étant vissée sur le moyeu ( 7), et pourvue d'une portée de guidage extérieur cylindrique guidant un alésage de la seconde (5 ) les deux bagues comportant des collerettes et des cannelures en vis à vis venant en prise , la troisième bague ( 6) étant vissée sur la cage filetée intérieure de la roue libre à pignons étagés et d'un moyen de commande par câble 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le système d'embrayage/débrayage est commandé par un dispositif constitué d'une plaque support (12) fixée sur la patte d'attache du bras de fourche inférieur droit de la bicyclette, la plaque support est pourvue d'une échancrure (13 ) pour le passage de l'axe de la roue arrière, un tube fileté est maintenu par deux écrous plats (19) sur la plaque support, une tige cylindrique (17 ) coulissant dans le tube fileté (15) porte à l'une de ses extrémités une fourchette d'embrayage (21) soudée, et est en appui à l'autre extrémité sur un ressort à spirale (20) venant en butée sur un écrou borgne (18) vissé sur le tube fileté, et d'un câble de commande qui traverse l'écrou borgne, la tige cylindrique 4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que la plaque support est pourvue de trous pour fixer le dérailleur