Vélo : le dérailleur Tokheim – 1972

Au début des années 70, nous entrions dans un « boom du vélo » et les vélos à plusieurs vitesses disponibles étaient généralement les trois vitesses à transmission interne de Shimano et Sturmey-Archer.

Les systèmes disponibles à l’époque étaient fabriqués au Japon et en Europe.

Le système de transfert de Tokheim fut une tentative pour capturer une partie du marché du vélo peu coûteux. le système n’a plus été fabriqué depuis des années et trouver des pièces est presque impossible.

Ancien logo Tokheim

Tokheim était l’un des leadeur, jusqu’à son rachat et la « fusion » avec Wayne…, dans le domaine de la vente, la gestion de carburants et autres matériel pour stations-services.
Un nouveau nom « Dover », abréviation de Dover Fueling Solutions (DFS), une division de Dover Corporation va progressivement remplacer la marque sur les documents et les matériels.

Table des matières

Le système de changement de vitesse Tokheim® Gear Maker (Fabricant d’Equipements) a révolutionné le changement de vitesse en 1974, et quelle année 74 !

Cannondale a remporté le Kentucky Derby, Richard Nixon était en fonction (une partie de l’année en tout cas), l’OPEP a mis fin au premier embargo pétrolier, le Minnesota a perdu au Super Bowl, et Huffy a sorti un vélo jaune avec le dérailleur Tokhiem. Au fait, ce « Cannondale » était un ongulé, c’est-à-dire un animal à sabots, un cheval, pas un vélo.

Un exemple :
Un « Vélo de Femme »

« Vélo de femme »

Avant d’examiner plus en profondeur ce système de changement de vitesse aujourd’hui obsolète, nous devons nous arrêter pour apprécier notre exemplaire de vélo et son époque (figure 1). Ce modèle particulier a été fabriqué par Huffy dans l’Ohio, aux États-Unis, et a été acheté au Target Store de St. Paul, dans le Minnesota, en 1974. Le cadre de ce vélo était appelé « vélo de fille » ou « vélo de femme ».

Le vélo jaune d'Huffy

Énumérons quelques-uns des détails de ce vélo de la figure 1 :

A : Un film plastique sur le porte-bagages pour protéger le chrome, une touche subtile et agréable de la part de l’usine.

B : Levier de réglage de la hauteur, non pas une attache rapide, mais un levier recouvert de vinyle pour desserrer et serrer la fixation de la tige de selle.

C : Réflecteurs à clip rapides, exigés par la toute nouvelle Commission de sécurité des produits de consommation (CPSC) de 1972.

D : Les bras de frein arrière avaient un support recouvert de plastique vissé aux plaquettes. Il était destiné à servir de support si l’étrier flexible (et le réglage du pivot potentiellement lâche) se déplaçait à tel point que les bras risquaient de heurter le cadre. C’est une solution plutôt pathétique.

E : La couleur, peut-être plus qu’autre chose, rappelle les années 1970. Nous pouvons imaginer cette version de jaune sur une Plymouth Duster, ou peut-être un réfrigérateur. Mais comme un beau détail de finition, notez la bande d’épingle violette, faite à la main à l’usine dans l’Ohio.

F : Les embouts de câble en plastique d’origine sont toujours en place à l’avant et à l’arrière.

G : Huffy, fabriqué dans l’Ohio. Il est clair qu’il ne s’agit pas d’une bicyclette « haute de gamme ». Cependant, à la fin des années 1980, Huffy proposait des vélos personnalisés en fibre de carbone, une idée en avance sur son temps.

US Patent # 3,861,227 - Tokheim (page 8)

Dérailleur « Tokheim Gear Maker »

DESSIN DU BREVET DU SYSTÈME DE DÉPLACEMENT DE TOKHEIM
Figure 2 : dessin du brevet du système de changement de vitesse Tokheim

Le système de dérailleur « Tokheim Gear Maker » a reçu un brevet américain (US 3,861,227), signé par M. Guilbert M. Hunt en 1972 (Figure 2).

Il s’agit d’une création de Tokheim Corporation alors que la société se trouvait à Fort Wayne, dans l’Indiana.

Le changement de vitesse s’effectue en modifiant la taille du pignon d’entraînement arrière en soulevant la chaîne par une série de goujons. Le diamètre effectif permet d’augmenter et de diminuer la démultiplication.

Au début des années 70, les Etats-Unis entrés dans un véritable «boom du vélo» et les vélos à plusieurs vitesses disponibles alors avaient tendance à être les 3 vitesses à engrenages internes de Shimano et Sturmey-Archer.

Les systèmes de changement de dérailleur disponibles à l’époque étaient fabriqués au Japon et en Europe. Le système de changement de vitesse Tokheim fut une tentative de capturer une partie du marché du cyclisme bon marché. Il n’a plus été fabriqué depuis des années et trouver des pièces de rechange est presque impossible.

« J'ai vu ce système pour la première fois chez Park Tool tout récemment. Il se trouvait sur un vélo donné au programme Free Bikes For Kids et était accompagné d'une lettre adressée à la famille qui avait acheté le vélo auprès de l'acheteur d'articles de sport de Target. Heureusement, les petits lutins de Fb4K ne l'ont pas envoyé à un jeune sans méfiance. Le système semble plus que capable de blesser quiconque travaille dessus. ».

En cherchant plus loin sur Internet, nous pouvons trouver un article du magazine Popular Mechanics écrit en (novembre) 1972 par Eugene A. Sloane, dans sa rubrique mensuelle « The Bicycle Shop » (PDF / traduit avec Deepl). M. J. E. Halpin de Cleamson, en Caroline du Sud, a écrit à M. Sloane cette demande : « J’ai récemment entendu dire qu’un nouveau changement de vitesse révolutionnaire pour les bicyclettes a été inventé et qu’il pourrait être sur les vélos d’ici un an ou deux. Pouvez-vous me dire comment cela fonctionne ? » M. Sloane répond : « La société Tokheim Co, Fort Wayne, Ind,. a annoncé un nouveau système de transmission pour bicyclette aux aspects révolutionnaires. Surveillez cette rubrique pour plus d’informations sur ce développement. ».

Il semble qu’après 30 ans d’attente, nous pouvons supposer que cette petite révolution n’a pas eu, comme on dit, de succès. Cependant, si vous avez un penchant pour la mécanique, vous pouvez trouver cette conception intéressante. M. Sloane n’a pas semblé vouloir publier d’autres articles sur ce système, je vais donc poursuivre, ayant déjà manqué cette révolution la première fois.

Un système :
le changement de vitesse Tokheim

Dans ce système, la chaîne ne déraille pas comme c’est le cas sur les vélos à changement de vitesse à pignons multiples. Au contraire, la chaîne est soulevée et éloignée du moyeu pour atteindre l’un des quatre diamètres possibles. Pour ce faire, la chaîne ne se déplace pas latéralement sur les différents pignons. Une série de blocs appelés « segments d’entraînement » peuvent être déplacés dans et hors d’une plaque ou d’un disque rotatif par le mécanisme de changement de vitesse. Un levier de vitesses à poignée tournante a 5 positions possibles. La cinquième vitesse est un pignon ordinaire, et les quatre autres vitesses utilisent le système de blocs. Le mécanisme permettant d’accomplir cela s’appelle l’« interposeur », un excellent terme technique en soi.

FIGURE 3. PLAQUE DE SUPPORT DE DISPOSITIF INTERMÉDIAIRE DU SYSTÈME TOKHEIM

Un grand disque contenant les segments d’entraînement tourne avec le pignon à 12 dents. Le changement de vitesse est effectué par le levier à galet qui fait entrer ou sortir ces segments d’entraînement du disque (figure 4). Le fait de sortir le segment d’entraînement du disque et de le placer sur la trajectoire de la chaîne soulève cette dernière. Le fait de ramener le segment d’entraînement dans le disque permet à la chaîne de redescendre à une taille de pignon effective plus petite.

La vidéo ci-dessous passe en revue le disque, les segments du variateur et l’interposeur :

(vidéo de présentation d’un vélo, la vidéo du site parktool.com étant non disponible)

Il existe cinq combinaisons d’engrenages possibles (figure 5). Le cinquième engrenage est un pignon de 12 dents et constitue l’engrenage le plus élevé. Ce pignon a l’apparence d’une « dent cassée » (“skipped tooth”), et ces espaces donnent aux segments d’entraînement de la 4ème vitesse un endroit où se loger. Les segments d’entraînement de la 4ème vitesse ont la même taille qu’un pignon à 16 dents. L’ensemble suivant de segments d’entraînement, la 3ème vitesse, déplace la chaîne vers l’extérieur, ce qui équivaut à un pignon de 21 dents. Un autre tour de poignet et vous êtes en 2ème vitesse, avec un diamètre de pignon de 28 dents, et pour la 1ère vitesse, les segments d’entraînement ont le même diamètre qu’un pignon de 34 dents.

FIGURE 5. LA PROGRESSION DU DIAMÈTRE EFFECTIF DU PIGNON DE LA 5ÈME VITESSE (12T) À LA 1ÈRE VITESSE (34T)
FIGURE 5. LA PROGRESSION DU DIAMÈTRE EFFECTIF DU PIGNON DE LA 5ÈME VITESSE (12T) À LA 1ÈRE VITESSE (34T)

Si un vélo avait les mêmes rapports de vitesse et utilisait la traditionnelle roue libre à pignons multiples, vous auriez un 12-16-21-28-34. S’il y avait une roue libre, ce serait des sauts énormes entre les vitesses. Cependant, avec le système Tokheim, il n’y a pas de « grincement » ou de glissement entre les vitesses. Si vous observez la façon dont les systèmes hyperglisse (hyperglide (EN)) modernes changent de vitesse, la chaîne s’engage sur deux pignons en même temps, et le système Tokheim offre cela des années en avance.

Le changement de vitesse est présentée dans la vidéo ci-dessous :

Les instructions de Tokheim sont rédigées dans un style typique de l’époque. Les dessins au trait étaient courants. Ce qui m’intéresse, c’est l’orientation des pièces dans les instructions (figure 6). On remarque que le vélo est à l’envers, ce qui était la façon habituelle de travailler sur les vélos. Les tout premiers supports de réparation étaient relativement rares, ce qui s’explique par le fait que l’on partait du principe que la bicyclette était retournée, ce qui permettait aux mécaniciens d’avoir les composants en face d’eux.

Travailler à l’envers peut encore être la meilleure méthode pour certains vélos, celui-ci n’étant qu’un exemple parmi d’autres. Imaginez un pneu crevé sur cette machine, ou un pneu usé. L’interposeur de changement de vitesse ne peut pas être retiré sans enlever la chaîne. Il faut également défaire le clip spécial qui retient l’arrêt du câble. La roue arrière est lourde et l’opération est tout simplement pénible. Certains vélos électriques sont également mieux entretenus de cette manière.

Commencez par retourner le vélo. Desserrez les deux écrous de l’axe latéral. Faites glisser la roue vers l’avant et sortez-la des fixations. Laissez la roue reposer sur les fixations à l’avant de la gorge de montage. Dégonflez la chambre à air et utilisez les démonte-pneus pour tirer sur la tringle gauche du pneu (côté opposé à l’entraînement). Décollez la tringle gauche du pneu pendant que le pneu est encore dans le cadre. Cela semble étrange, mais faites-moi confiance. Sortez maintenant la chambre à air et faites-la passer par l’essieu gauche (figure 7).

FIGURE 7. TRAVAILLER A L'ENVERS ET NE PAS RETIRER COMPLETEMENT LA ROUE
FIGURE 7. TRAVAILLER A L'ENVERS ET NE PAS RETIRER COMPLETEMENT LA ROUE

Vérifiez que le pneu ne contient pas d’épines, de verre, etc. Vous pouvez même tirer le pneu sur le côté gauche et le sortir du vélo. Gonflez légèrement une nouvelle chambre à air et installez-la sur l’axe gauche et dans le pneu. Engagez la valve dans le trou de la jante et introduisez la chambre à air dans le pneu, puis remontez la tringle gauche sur le pneu.

Une fois le travail sur le caoutchouc effectué, alignez l’interposeur de changement de vitesse et ramenez la roue dans la gorge. Centrer la roue et fixer les écrous d’essieu. Gonfler le pneu. Fixez à nouveau le câble de changement de vitesse et réglez le changement de vitesse. Enfin, sortez et profitez de la révolution du changement de vitesse.

Texte repris majoritairement d’un article écrit par CALVIN le 27 janvier 2012 / CALVIN’S CORNER.
ParkTool

Traduit avec DeepL

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