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"Pédale de bicyclette"
La. bicyclette est une machine propulsée par la. force muscu- laire de l'homme et exigeant l'intervention de groupes de muscles déterminés qui provoquent la flexion et l'extension des articula- tions de la hanche, du genou et du pied du cycliste. La. puissance qui résulte de la coopération de l'homme et de la machine dépend dans une large mesure de la forme de construction de la machine, c'est-à-dire de son adaptation aux forces énergétiques et musculo- mécaniques dont l'homme dispose. Tout le monde sait que la trajec- toire circulaire parcourue par les pédales des bicyclettes norma- les n'est pas très favorable au développement des forces musculo- mécaniques et c'est pourquoi diverses formes de construction ont déjà été essayées dans le but de donner une forme elliptique à la trajectoire des pédales.
A cet effet on a disposépar exemple sur
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la manivelle un bras qui s'allonge et se raccourcit à la cadence du mouvement de la pédale, où on a remplacé le pignon de comman- de circulaire par un pignon de forme elliptique, pour faire prendre à la courbe de variation du couple pendant le mouvement de la pédale une forme qui correspondrait à une trajectoire el- liptique de la pédale,
Ces solutions sont le plus souvent compliquées et compor- tent des difficultés techniques qui par suite augmentent le prix de revient de la bicyclette.
La présente invention a pour but d'améliorer le développe- ment du mouvement musculo-mécanique et par suite la. puissance continue développée par le cycliste au moyen de la pédale ; ellea pour objet une pédale remarquable notamment en ce qu'une biel- lette, dont l'extrémité porte la pédale qui y est fixée d'une manière rigide est montée à rotation à l'extrémité de chaque bras de manivelle, de façon à permettre à la pédale et à la biellette de tourner ou d'osciller autour de son axe, parallèlement à la trajectoire du mouvement du bras de manivelle.
D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description détaillée qui en est donnée ci-après, avec le dessin ci-joint à l'appui, donné uniquement à titre d'exem- ple et sur lequel :
Fig. 1 est une élévation d'une forme de réalisation de la pédale suivant l'invention, avec coupe partielle, observée dans la, direction de la marche de la, bicyclette ;
Fig. 2 est une élévation latérale de la pédale dans la direction de la flèche II de la Fig. 1;
Fig. 3 est une vue en 'plan;
Fig. 4 représente schématiquement la courbe du mouvement de la pédale et du pied, pendant leur mouvement de rotation.
Selon le mode de réalisation représenté, une biellette 5 est montée à rotation autour d'un axe de rotation 2 dans l'extré- mité libre du bras de manivelle 1. La pédale, qui consiste dans un
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cadre 3, 4, 7, 8, est fixée d'une manière rigide sur la biellette 5 de façon telle que la pédale ou son centre de gravité se trouve toujours au-dessous de l'axe du tourillon et puisse osciller au- tour de cet axe suivant une trajectoire 5a en arc de cercle.
Le cadre de la pédale se compose de portions latérales 7 et 8 par lesquelles elle est fixée sur la biellette, ainsi que de portions transversales 3 et 4 qui servent de surfaces d'appui aux parties antérieure et postérieure du pied, la disposition étant telle que la, surface d'appui de la pédale soit tangente à la trajectoire en arc de cercle 5a autour de l'axe de rotation, Fig. 4. La biellet- te 5 comporte un bras en saillie 6 qui sert à retenir les portions latérales 7 et 8 et par suite le cadre de la pédale. Les portions transversales 3 et 4 en caoutchouc sont fixées sur les portions 7 et 8 au moyen de pièces profilées appropriées 9 et 10 vissées sur ces portions. La portion la plus longue 3 sert à supporter la partie antérieure du pied et la portion la. plus courte 4 sa par- tie postérieure.
Les portions latérales 7 et 8 sont fixées sur le bras 6 par des vis 7a et 8a, la. portion 8 du cadre comportant une ouverture dont le profil correspond à celui du bras 6 et par la- quelle on peut faire passer ce bras pour le visser ensuite.
Le tourillon 2 est monté au moyen de deux roulements à bil- les qui supportent la poussée axiale ainsi que la poussée radiale.
A cet effet, on pose dans un trou du bras de la manivelle 1 une douille 11 qui comporte à chaque extrémité une rainure annulaire 11a accessible suivant l'axe de l'extérieur et dans le sens radial de l'intérieur, et dans chacune desquelles est posée une couronne de billes 12 sur lesquelles le tourillon 2 repose par des épaule- ments 13 et 14 en forme de gorges. Alors que l'épaulement 13 est en une seule pièce avec le tourillon 2, l'épaulement 14 situé à l'autre extrémité du tourillon 2 a la, forme d'un écrou annulaire qui se visse par un filetage sur le tourillon 2, de façon à permettre de régler le jeu des coussinets.
Un contre-écrou 15, empê- chant l'écrou annulaire 14 de se dévisser spontanément, se visse
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sur l'extrémité du tourillon avec intercalation d'une rondelle 16 qui comporte un appendice pénétrant dans une rainure longitudina- le du tourillon 2 (non représentée), pour l'empêcher de se dévis- ser. Le trou de la portée situé du côté du bras de manivelle 1 opposé à la pédale est fermé par un couvercle 17 de protection contre la, poussière, poussé à force dans le trou et amovible.
La pédale décrite ci-dessus fonctionne de la manière suivante :
Pendant que le tourillon 2 du support de la pédale situé à l'extrémité du bras de manivelle 1 décrit une trajectoire circu- laire A (Fig. 4) autour de la portée C de la manivelle, la surfa- ce d'appui 3, 4, de la pédale peut, en raison de la forme et de la disposition décrites de la pédale, décrire une autre trajec- toire circulaire du fait que la direction dans l'espace de la biellette 5 varie. On sait que, pendant le mouvement naturel de marche de la jambe, l'inclinaison de la plante du pied varie par rapport à la partie inférieure de la jambe, ainsi que par rapport à l'horizontale, de telle sorte que la pointe du pied se dirige vers le bas, dans le prolongement de la, jambe lorsque celle-ci est étendue et que, lorsque la jambe se relève, la pointe du pied se dirige au contraire vers le haut.
La Fig. 4 représente à titre d'exemple deux positionsextrêmes par rapport à la, trajectoire de pédalage. Il en ressort que la trajectoire B de l'axe passant par le milieu de la surface d'appui du pied prend une forme ovale et il en résulte que le genou, dans sa position la. plus élevée, n'est plus obligé de monter dans une position défavorable aussi haute et que par contre la jambe peut s'allonger plus complètement que lorsque la trajectoire est circulaire. Dans ces conditions, non seulement les efforts d'extension de la jambe peuvent se développer plus rapidement et sont mieux utilisés, mais encore le mouvement de pédalage naturel et agréable empêche le cycliste de se fatiguer prématurément, ce qui équivaut indirectement à une augmentation du rendement de la combinaison de l'homme avec la machine.
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La succession physiologiquement correcte des mouvements des muscles que la. pédale suivant l'invention permet d'obtenir ne peut être réalisée, et seulement d'une manière approximative, avec une bicyclette ordinaire avec trajectoire de pédalage circu- laire, qu'à condition que le cycliste attaque les pédales par la, pointe du pied. Au contraire, le mouvement correct est assuré avec la nouvelle pédale décrite ci-dessus, même lorsque le pied repose sur les deux surfaces d'appui 3 et 4., par exemple lorsqu' une portion 3 de la surface d'appui se trouve au-dessous de l'émi- nence du gros orteil et la. portion 4 en avant ou au-dessous du talon.
En combinant la pédale suivant l'invention avec des disposi- tifs faisant prendre à la courbe du mouvement ou du couple une forme non circulaire, on peut utiliser dans de meilleures condi- tions que jusqu'à présent les forces musculo-physiologiques à la disposition de l'homme, dans un ordre de succession toujours rhytmé.
Naturellement, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, qui n'a été donné qu'à titre d'exemple ; c'est ainsi que l'une des extrémités de l'axe 2, au lieu d'être montée à rotation dans l'extrémité libre du bras de manivelle 1, pourrait y être fixée; la biellette 5 serait dans ce cas portée par l'extrémité libre de l'axe 2, par l'intermédiaire d'un roulement à billes.
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"Bicycle pedal"
The bicycle is a machine powered by the. muscular strength of the man and requiring the intervention of specific groups of muscles which cause the flexion and extension of the hip, knee and foot joints of the cyclist. The power which results from the cooperation of man and machine depends to a large extent on the form of construction of the machine, i.e. on its adaptation to the energetic and musculo-mechanical forces of which the machine is built. man disposes. Everyone knows that the circular path traversed by the pedals of normal bicycles is not very favorable to the development of musculo-mechanical forces and that is why various forms of construction have already been tried with the aim of giving an elliptical shape to the path of the pedals.
For this purpose we have, for example,
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the crank an arm which lengthens and shortens at the rate of movement of the pedal, where the circular control pinion has been replaced by an elliptical pinion, to make the torque variation curve take over during the movement of the pedal a shape which would correspond to an elliptical trajectory of the pedal,
These solutions are most often complicated and involve technical difficulties which consequently increase the cost price of the bicycle.
The object of the present invention is to improve the development of musculo-mechanical movement and consequently the. continuous power developed by the cyclist by means of the pedal; Its object is a pedal which is remarkable in particular in that a connecting rod, the end of which carries the pedal which is rigidly fixed thereto, is mounted in rotation at the end of each crank arm, so as to allow the pedal and the connecting rod to rotate or oscillate about its axis, parallel to the path of movement of the crank arm.
Other characteristics of the invention will become apparent from the detailed description which is given below, with the accompanying drawing, given solely by way of example and on which:
Fig. 1 is an elevation of one embodiment of the pedal according to the invention, partially in section, seen in the direction of travel of the bicycle;
Fig. 2 is a side elevation of the pedal in the direction of arrow II in FIG. 1;
Fig. 3 is a plan view;
Fig. 4 schematically represents the curve of the movement of the pedal and of the foot, during their rotational movement.
According to the embodiment shown, a rod 5 is mounted for rotation about an axis of rotation 2 in the free end of the crank arm 1. The pedal, which consists of a
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frame 3, 4, 7, 8, is rigidly fixed to the rod 5 so that the pedal or its center of gravity is always below the axis of the journal and can oscillate around this axis following a trajectory 5a in an arc of a circle.
The frame of the pedal consists of side portions 7 and 8 by which it is fixed to the rod, as well as transverse portions 3 and 4 which serve as bearing surfaces for the anterior and posterior parts of the foot, the arrangement being such that the bearing surface of the pedal is tangent to the circular arc path 5a around the axis of rotation, FIG. 4. The connecting rod 5 comprises a projecting arm 6 which serves to retain the side portions 7 and 8 and consequently the frame of the pedal. The transverse rubber portions 3 and 4 are fixed to the portions 7 and 8 by means of suitable profiled parts 9 and 10 screwed onto these portions. The longer portion 3 serves to support the anterior part of the foot and the portion 1a. shorter 4 its posterior part.
The side portions 7 and 8 are fixed to the arm 6 by screws 7a and 8a, la. portion 8 of the frame comprising an opening the profile of which corresponds to that of the arm 6 and through which this arm can be passed in order to then screw it.
The journal 2 is mounted by means of two ball bearings which support the axial thrust as well as the radial thrust.
For this purpose, a sleeve 11 is placed in a hole in the arm of the crank 1 which has at each end an annular groove 11a accessible along the axis from the outside and in the radial direction from the inside, and in each of which is placed a ring of balls 12 on which the journal 2 rests by shoulders 13 and 14 in the form of grooves. While the shoulder 13 is in one piece with the journal 2, the shoulder 14 located at the other end of the journal 2 has the shape of an annular nut which is screwed by a thread on the journal 2, of so as to allow adjustment of the bearing clearance.
A lock nut 15, preventing the annular nut 14 from unscrewing spontaneously, is screwed on
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on the end of the journal with interposed a washer 16 which has an appendage penetrating into a longitudinal groove of the journal 2 (not shown), to prevent it from unscrewing. The bearing hole located on the side of the crank arm 1 opposite the pedal is closed by a cover 17 for protection against dust, forced into the hole and removable.
The pedal described above works as follows:
While the trunnion 2 of the pedal support located at the end of the crank arm 1 describes a circular path A (Fig. 4) around the seat C of the crank, the support surface 3, 4, of the pedal may, due to the described shape and arrangement of the pedal, describe another circular path because the spatial direction of the link 5 varies. It is known that during the natural walking movement of the leg, the inclination of the sole of the foot varies with respect to the lower part of the leg, as well as with respect to the horizontal, so that the tip of the foot goes downwards, in the extension of the leg when the latter is extended and when, when the leg is raised, the tip of the foot, on the contrary, goes upwards.
Fig. 4 shows by way of example two extreme positions with respect to the pedaling trajectory. It emerges that the trajectory B of the axis passing through the middle of the bearing surface of the foot takes an oval shape and it follows that the knee, in its position la. higher, no longer has to climb in an unfavorable position so high and that on the other hand the leg can stretch out more completely than when the trajectory is circular. Under these conditions, not only can the leg extension efforts develop faster and are better utilized, but also the natural and pleasant pedaling movement prevents the rider from getting tired prematurely, which indirectly equates to an increase in performance. of the combination of man with machine.
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The physiologically correct succession of movements of the muscles that the. pedal according to the invention makes it possible to obtain cannot be achieved, and only in an approximate manner, with an ordinary bicycle with a circular pedaling path, unless the cyclist attacks the pedals with the tip of the foot . On the contrary, the correct movement is ensured with the new pedal described above, even when the foot rests on the two bearing surfaces 3 and 4, for example when a portion 3 of the bearing surface is at the bottom. - below the eminence of the big toe and the. portion 4 in front or below the heel.
By combining the pedal according to the invention with devices which make the curve of the movement or the torque take a non-circular shape, it is possible to use the musculo-physiological forces available hitherto under better conditions. of man, in an always rhythmic order of succession.
Of course, the invention is not limited to the embodiment described and shown, which has been given only by way of example; it is thus that one of the ends of the axis 2, instead of being mounted to rotate in the free end of the crank arm 1, could be fixed there; the rod 5 would in this case be carried by the free end of the axle 2, via a ball bearing.