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L'invention a pour objet un mouvement cinématique nouveau plus spécialement applicable dans les mécanismes de propulsion.
Ce mouvement cinématique est avantageusement applicable' e.a. au pédalier des bicyclettes.
Il est évidemment bien connu que, dans' les mécanismes traditionnels pour la propulsion des bicyclettes, la composante utile des efforts appliqués sur le pédalier par le cycliste est d'allure sinusoïdale. Les passages périodiques par une valeur nulle ou point mort déterminent un rendement mécanique extrêmement précaire.
On a tenté de pallier, dans une certaine mesure, les inconvénients de ce mouvement traditionnel en pro-
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posant des moyens divers soit pour décaler angulairement . les pédaliers par rapport à leur position diamétrale actuelle de manière à ne pas faire coincider les points morts haut et bas; on a également proposé des moyens pour faire varier progressivement la longueur des leviers en bout desquels s'appli que l'effort moteur ; a aussi tenté de transformer le mouve- ment circulaire en un mouvement elliptique.
Les Demandeurs eux-mêmes ont antérieurement suggéré de conditionner les leviers en bout desquels s'applique l'effort moteur d'une telle manière que le bout opposé soit déplaçable horizontalement et que lesdits leviers portent sur le maneton animé d'un mouvement circulaire, le tout étant combiné d'une telle manière que, pratiquement, la longueur de levier entre les pédales d'application de l'effort moteur et le maneton proprement dit, c.à.d.
l'organe du système rotatif sur lequel agissent directement lesdits leviers, soit pratiquement constante ou, en tout cas, maintenue dans des limites minimum et maximum mutuellement très voisines.'
Néanmoins, même par l'astuce original de ce système cinématique perfectionné, on obtient encore que le gain dans le développement du couple moteur augmente avec l'éloignement des leviers à partir de la position horizontale. En fait, si le couple augmente réellement, cette augmentation est elle-même frappée de l'inconvénient du système classique à développement sinusoïdal.
Or, il est certain qu'en pratique, à mesure que la vitesse de l'engin propulsé augmente, l'action du cycliste se fait de plus en plus courte pour, aux très grandes vitesses, se limiter à une poussée maximum sur la pédale dans des écarts an- gulaires très voisins de l'horizontale. Le résultat en est que le dispositif antérieurement proposé par les Demandeurs, tout en présentant des avantages certains pour les vitesses petites et moyennes, voit ces avantages sensiblement diminués aux
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grandes vitesses.
La présente invention concerne un mouvement cinématique nouveau qui, systématiquement, transpose le gain de couple moteur dans l'espace angulaire voisin de l'horizontale, tout en maintenant, par rapport au système traditionnel, des avantages appréciables entre le point mort haut et la zone angulaire précitée,dite zone de grande vitesse.
Ce mouvement cinématique nouveau est essentiellement basé sur le fait que le levier en bout duquel est appliqué l'effort moteur et par lequel ce dernier est transmis au maneton animé d'un mouvement circulaire est/susceptible de se déplacer par rapport audit maneton et qu'au moins l'un de ces points est positivement guidé le long d'une trajectoire dont au moins un tronçon s'écarte progressivement de la trajectoire dudit maneton.
Le guidage positif, d'au moins l'un des points du levier peut se faire de différentes manières, toutes celles-ci étant évidemment incluses dans la présente invention. E.a. un galet dont l'axe est solidaire du levier peut être engagé dans un chemin de roulement conditionné et disposé d'une telle manière qu'il s'éloigne progressivement de la trajectoire circulaire du maneton sur lequel prend appui le levier au fur et à mesure que ladite trajectoire se rapproche de l'horizontale, c.à.d. du plan horizontal passant par l'axe de rotation dudit maneton.
Un autre moyen de guidage positif consisterait à réunir l'un des points du levier par une bielle en bout d'un autre levier dont le point de rotation serait déterminé d'une telle manière que ledit point considéré du levier se déplace obliga- toirement le long d'une trajectoire s'écartant progressivement de la trajectoire circulaire du maneton.
Un autre moyen encore pourrait consister à garnir le maneton d'un segment denté et à disposer, de part et d'autre dudit maneton, deux crémaillères en sorte que le levier, par ce moyen, serait animé à la fois d'un mouvement de rotation et d'un
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mouvement.de translation tels qu'au moins un point déterminé pourrait être vu comme positivement conduit le long de ladite trajectoire s'éloignant progressivement de la trajectoire cir- culaire du maneton.
D'autres moyens encore peuvent être envisagés soit direc- tement, soit indirectement montés sur le levier, lesdits moyens pouvant soit entraîner le levier, soit le déplacer'selon une loi de mouvement dûment prédéterminée. La condition essentielle mais suffisante conformément à l'invention est qu'au moins un point du levier s'écarte progressivement de la trajectoire circulaire du maneton lorsque le levier se rapproche de l'hori- zontale.
Par écartement, il faut comprendre, à la fois, un éloignement de ladite trajectoire et du centre de rotation dudit maneton, en sorte que le point d'application de la force motrice - en l'occurrence la pédale - vers la zone angulaire voisine de l'horizontale, s'écarte également du maneton, respectivement de son centre de rotation, ce qui équivaut également, dans cette zone angulairement délimitée,à une augmentation de l'effort moteur, respectivement à une augmentation du couple moteur.
A titre indicatif et aussi dans le but de mieux faire ressortir toutes les caractéristiques du mouvement cinématique nouveau, objet de l'invention, un mode préféré d'exécution est décrit ci-après, en se référant aux dessins annexés, dans ses éléments essentiels.
Dans les dessins annexés: la figure 1 représente une bicyclette sur laquelle est appliqué le mouvement cinématique objet de l'invention; les figures 2, 3,4 et 5 représentent des positions carac- téristiques d'un dispositif de propulsion, par exemple pour bicyclette, appliquant le nouveau mouvement cinématique objet de l'invention; les figures 6 et 7 sont des diagrammes explicatifs.
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Conformément à la représentation schématique de ces éléments essentiels, dans les figures 2 à 5, un dispositif con- forme à l'invention peut comporter substantiellement deux leviers 1-2. Chaque levier présente une lumière oblongue, respectivement 3-4, dans laquelle est engagé le maneton, res- pectivement 5-6. Ces manetons sont fixés en des points dia- métralement opposés, chacun sur l'une des faces d'une roue ou disque 2 ajusté à frottement doux dans la fenêtre circulaire 8 prévue dans ce but dans la paroi médiane .2 du carter 10.
Il est évident qu'on peut remplacer la roue ou disque par deux leviers dûment guidés dont les extrémités portent les susdits manetons 1-6'.Les deux leviers 1-2 sont articulés, guidés et rappelés exactement de la même manière, par des moyens semblables la seule différence se trouvant dans leur position angulaire mu- tuelle cette position étant toujours symétrique par rapport à l'horizontale A-A, c.à.d. le plan horizontal passant par le centre de rotation C des susdits mantons 5-6. Pour plus de faci- lité et de clarté sont décrits ci-après lesdits éléments d'arti- culation, de guidage et de rappel se rapportant au levier 1, étant entendu qu'il faut également les considérer comme valables pour le levier 2.
Sur le bout extérieur du levier 1 est articulée la pédale 11. A son autre bout, le levier 1 est,par un pivot 12, articulé en bout de l'une des branches 13 d'un levier coudé 14 dont la seconde branche 15 présente une forme en sabot dont la courbe 16 est capable de rouler sur un chemin de guidage et de butée 17 solidaire de la partie correspondante du carter 10; d'autre part, ledit levier coudé.14 est, par une bielle 18 et les pivots 19-20, articulé en un point fixe du carter. Un ressort 21 rappelle en permanence le système dans sa position de départ, c.à.d. la position haute du levier 1.
Sur le maneton 5 est fixé un secteur 22 dont le centre 23
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se trouve sur l'axe dudit maneton ± , ce secteur ayant un écart d'au moins 120 . Il est tel qu'il se trouve appliqué avec un très léger jeu sur la face frontale du levier. Sur cette même face du levier, est posé un guide circulaire 24 constitué, en l'occurrence, par une portion d'anneau et une patte de fixation 25 traversée par les boulons de serrage 26-27.
Le rayon de la courbe intérieure de ladite pièce de guidage 24 est égal ou approximativement égal au rayon du secteur 22.
Sur la face dorsale du levier 1 est fixé un ergot 28 pouvant éventuellement constituer l'axe d'un galet (non repré- senté).
Sur la paroi 9 du carter est fixé un chemin de guidage 29 d'allure elliptique ou autre mais telle qu'à partir de ses deux bouts en allant vers son milieu, il s'écarte progressivement de la roue ou disque 7. L'ergot 28 - ou éventuellement le galet qu'i. porterait - est destiné à être engagé dans et positivement guidé par ledit chemin de guidage 29,
Dans le carter 10 est prévu, au droit de chaque levier 1-2, un passage 30 délimitant, en quelque sorte, l'écart angulaire maximum desdits leviers par rapport à l'horizontale A-A.
Le fonctionnement de ce mouvement cinématique est comme suit - considéré pour un seul des deux mécanismes, c.à.d. une seule des deux pédales - : si l'on considère la position de la figure 2, le levier 1 est dans sa position de départ, l'ergot 28 étant placé à l'origine du chemin de guidage 29.A ce moment, l'ergot correspondant du levier 2 se -trouve à l'autre bout dudit chemin de guidage.
En exerçant l'effort de pression ad hoc sur la pédale 11, le levier 1 se trouvé positivement guidé par l'engage- ment de l'ergot 28 dans le chemin de guidage 29; de plus, ledit levier 1 entraîne en rotation la roue ou disque 2 par l'effort exercé sur le maneton 5; enfin, le mené levier 1 provoque le bandage du ressort 21 par le déplacement ad hoc du levier coudé 14
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sollicité par ledit levier 1. via le pivot 12.
Aufur et à mesure que ledit levier 1 se rapproche de l'horizontale A-A, augmente la distance séparait la pédale 11 du maneton 23. Il en résulte automatiquement une augmentation correspondante du couple moteur, cette augmentation ayant son maximum au droit de ladite horizontale A-A. Ce résultat est schématisé aux figures 6 et 7 dans lesquelles le diagramme de la figure 6 représente la loi de variation du couple moteur en fonction de la position angulaire du levier et la figure 7 repré- sente schématiquement la comparaison entre les gains réalisés par le présent mouvement cinématique et celui qui fait l'objet du brevet précédent des Demandeurs.
Dans la figure 6, la courbe a se rapporte à un méca- nisme traditionnel, la courbe b se rapporte au mécanisme', objet du brevet précédent des Demandeurs, et la courbe c se rapporte au mouvement cinématique, objet de la présente demande.
On pourra, par comparaison avec ces courbes, bien compren- dre le développement des mouvements successifs du levier 1 pour une course opérationnelle complète.
On remarquera en effet que, dans son mouvement vers le bas pour atteind.re la position horizontale représentée à la figure 3, le levier 1 qui a été positivement guidé par le chemin de guidage 29 a subi un certain mouvement de translation longitudinal autori- sé par la fenêtre oblongue 3 dans laquelle est engagé le maneton 5. Il en résulte que le bras de levier du couple moteur se trouve sensiblement augmenté sur et aux environs de l'horizontale A-A.
Dans la position représentée dans la figure 3, le ressort de rappel 21 se trouve bandé au maximum et sollicite donc le levier 1.
Dans la deuxième partie de son mouvement moteur, le levier 1 continue à être positivement guidé par le chemin de guidage jusqu'à atteindre la position finale représentée à la figure 4 et aus@i le. position de fin de course motrice. On remarquera qu'à
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ce moment le secteur 22 se trouve correctement appliqué sur l'élément de guidage annulaire 24, ce qui réalise un second guidage positif du levier se substituant au premier lorsque l'ergot 28 quitte le chemin de guidage 29.
La roue ou disque 2 poursuivant sa rotation normale et le levier 1 étant, à ce moment, positivement guidé par la coopération deecteurs 22 et de l'élément annulaire de guidage 24, ledit levier est ramené automatiquement dans sa position initiale, étant parfaitement guidé comme représenté à la figure 5. Ce mouvement de retour est tel que ledit levier 1 revient dans sa position initiale telle que représentée à la figure 2 et son mouvement d'aller et retour peut ainsi se poursuivre alternativement avec les mouvements retour et aller du second levier 2.
Il est évident que les différents organes qui viennent d'être décrits et tels qu'ils sont illustrés aux dessins annexés ne limitent en rien l'invention et qu'ils doivent être considérés comme purement illustratifs, chacun d'eux étant essentiellement variable dans sa forme, ses dimensions et sa position relative.
Egalement, chacun de ces éléments peut être remplacé par tout élément équivalent ou de fonction équivalente.
On peut également envisager de substituer, aux moyens d'ar- ticulation et de guidage décrits à titre d'exemple, tous autres moyens permettant d'obtenir les mêmes résultats sans s'écarter du cadre de la présente invention.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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The subject of the invention is a new kinematic movement more particularly applicable in propulsion mechanisms.
This kinematic movement is advantageously applicable 'e.a. to the crankset of bicycles.
It is obviously well known that, in traditional mechanisms for propelling bicycles, the useful component of the forces applied to the crankset by the cyclist is of sinusoidal shape. Periodic passages through a zero value or neutral point determine an extremely precarious mechanical performance.
An attempt has been made to overcome, to a certain extent, the drawbacks of this traditional movement in pro-
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posing various means either to offset angularly. the pedals in relation to their current diametrical position so as not to make the top and bottom dead points coincide; means have also been proposed for gradually varying the length of the levers at the end of which the motor force is applied; also tried to transform the circular motion into an elliptical motion.
The Applicants themselves have previously suggested to condition the levers at the end of which the driving force is applied in such a way that the opposite end is movable horizontally and that said levers bear on the crankpin animated by a circular movement, the everything being combined in such a way that, in practice, the length of lever between the driving force application pedals and the crankpin itself, i.e.
the member of the rotary system on which the said levers act directly, either practically constant or, in any case, kept within minimum and maximum limits which are mutually very similar. '
Nevertheless, even by the original trick of this improved kinematic system, one still obtains that the gain in the development of the engine torque increases with the distance of the levers from the horizontal position. In fact, if the torque actually increases, this increase itself suffers from the drawback of the conventional sinusoidal development system.
However, it is certain that in practice, as the speed of the propelled device increases, the action of the cyclist becomes shorter and shorter in order, at very high speeds, to be limited to a maximum thrust on the pedal. in angular deviations very close to the horizontal. The result is that the device previously proposed by the Applicants, while presenting certain advantages for low and medium speeds, sees these advantages significantly reduced at
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high speeds.
The present invention relates to a new kinematic movement which, systematically, transposes the gain in engine torque in the angular space close to the horizontal, while maintaining, compared with the traditional system, appreciable advantages between the top dead center and the zone. abovementioned angular, called high speed zone.
This new kinematic movement is essentially based on the fact that the lever at the end of which the driving force is applied and by which the latter is transmitted to the crankpin animated by a circular movement is / capable of moving relative to said crankpin and that at least one of these points is positively guided along a path of which at least one section progressively deviates from the path of said crankpin.
The positive guidance of at least one of the points of the lever can be done in different ways, all of these obviously being included in the present invention. E.a. a roller whose axis is integral with the lever can be engaged in a conditioned raceway and arranged in such a way that it gradually moves away from the circular path of the crank pin on which the lever rests as and when that said trajectory approaches the horizontal, i.e. the horizontal plane passing through the axis of rotation of said crankpin.
Another positive guiding means would consist in bringing together one of the points of the lever by a connecting rod at the end of another lever, the point of rotation of which would be determined in such a way that said point in question of the lever must necessarily move on. along a path progressively deviating from the circular path of the crankpin.
Yet another means could consist in fitting the crankpin with a toothed segment and in placing, on either side of said crankpin, two racks so that the lever, by this means, would be driven at the same time by a movement of rotation and a
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translational movement such that at least one determined point could be seen as being positively conducted along said path progressively away from the circular path of the crankpin.
Still other means can be envisioned either directly or indirectly mounted on the lever, said means being able either to drive the lever or to move it according to a duly predetermined law of motion. The essential but sufficient condition in accordance with the invention is that at least one point of the lever progressively deviates from the circular path of the crankpin as the lever approaches the horizontal.
By spacing, it is necessary to understand, at the same time, a distance from said trajectory and from the center of rotation of said crankpin, so that the point of application of the driving force - in this case the pedal - towards the angular zone close to the horizontal also moves away from the crank pin, respectively from its center of rotation, which is also equivalent, in this angularly delimited zone, to an increase in the motor force, respectively to an increase in the motor torque.
As an indication and also with the aim of better bringing out all the characteristics of the new kinematic movement, object of the invention, a preferred embodiment is described below, with reference to the accompanying drawings, in its essential elements.
In the accompanying drawings: FIG. 1 represents a bicycle to which the kinematic movement which is the subject of the invention is applied; FIGS. 2, 3, 4 and 5 represent characteristic positions of a propulsion device, for example for a bicycle, applying the new kinematic movement which is the subject of the invention; Figures 6 and 7 are explanatory diagrams.
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According to the schematic representation of these essential elements, in FIGS. 2 to 5, a device in accordance with the invention can comprise substantially two levers 1-2. Each lever has an oblong slot, respectively 3-4, in which the crankpin is engaged, respectively 5-6. These crankpins are fixed at diametrically opposed points, each on one of the faces of a wheel or disc 2 fitted with gentle friction in the circular window 8 provided for this purpose in the median wall .2 of the casing 10.
It is obvious that the wheel or disc can be replaced by two duly guided levers whose ends carry the aforementioned crank pins 1-6 '. The two levers 1-2 are articulated, guided and recalled in exactly the same way, by means similar, the only difference being in their mutual angular position, this position always being symmetrical with respect to the horizontal AA, ie. the horizontal plane passing through the center of rotation C of the aforesaid mantons 5-6. For ease and clarity, said articulation, guide and return elements relating to lever 1 are described below, it being understood that they must also be considered as valid for lever 2.
On the outer end of the lever 1 is articulated the pedal 11. At its other end, the lever 1 is, by a pivot 12, articulated at the end of one of the branches 13 of an angled lever 14, the second branch 15 of which has a shoe shape, the curve 16 of which is capable of rolling on a guide and stop path 17 integral with the corresponding part of the casing 10; on the other hand, said elbow lever. 14 is, by a connecting rod 18 and the pivots 19-20, articulated at a fixed point of the housing. A spring 21 permanently recalls the system to its starting position, ie. the high position of lever 1.
On the crankpin 5 is fixed a sector 22 whose center 23
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is on the axis of said crankpin ±, this sector having a gap of at least 120. It is such that it is applied with a very slight play on the front face of the lever. On this same face of the lever is placed a circular guide 24 consisting, in this case, of a ring portion and a fixing lug 25 through which the clamping bolts 26-27 pass.
The radius of the inner curve of said guide piece 24 is equal or approximately equal to the radius of sector 22.
On the dorsal face of the lever 1 is fixed a lug 28 which may optionally constitute the axis of a roller (not shown).
On the wall 9 of the housing is fixed a guide path 29 of elliptical or other appearance but such that from its two ends going towards its middle, it gradually moves away from the wheel or disc 7. The lug 28 - or possibly the roller that i. would bear - is intended to be engaged in and positively guided by said guide path 29,
In the housing 10 is provided, to the right of each lever 1-2, a passage 30 delimiting, as it were, the maximum angular deviation of said levers with respect to the horizontal A-A.
The operation of this kinematic movement is as follows - considered for only one of the two mechanisms, i.e. only one of the two pedals -: if we consider the position of figure 2, the lever 1 is in its starting position, the lug 28 being placed at the origin of the guide path 29. 'corresponding lug of the lever 2 -trouve at the other end of said guide path.
By exerting the ad hoc pressure force on the pedal 11, the lever 1 is positively guided by the engagement of the lug 28 in the guide path 29; in addition, said lever 1 rotates the wheel or disc 2 by the force exerted on the crank pin 5; finally, the driven lever 1 causes the loading of the spring 21 by the ad hoc movement of the elbow lever 14
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biased by said lever 1. via the pivot 12.
Aufur and as said lever 1 approaches the horizontal A-A, the distance separating the pedal 11 from the crankpin 23 increases. This automatically results in a corresponding increase in the engine torque, this increase having its maximum at the level of said horizontal A-A. This result is shown schematically in FIGS. 6 and 7 in which the diagram of FIG. 6 represents the law of variation of the engine torque as a function of the angular position of the lever and FIG. 7 diagrammatically represents the comparison between the gains achieved by the present kinematic movement and that which is the subject of the previous patent of the Applicants.
In FIG. 6, curve a relates to a traditional mechanism, curve b relates to mechanism ', subject of the Applicants' previous patent, and curve c relates to the kinematic movement, subject of the present application.
By comparison with these curves, it is possible to clearly understand the development of the successive movements of the lever 1 for a complete operational stroke.
It will in fact be noted that, in its downward movement to reach the horizontal position shown in FIG. 3, the lever 1 which has been positively guided by the guide path 29 has undergone a certain authorized longitudinal translational movement. through the oblong window 3 in which the crank pin 5 is engaged. The result is that the engine torque lever arm is significantly increased on and around the horizontal AA.
In the position shown in Figure 3, the return spring 21 is fully loaded and therefore urges the lever 1.
In the second part of its motor movement, the lever 1 continues to be positively guided by the guide path until it reaches the final position shown in Figure 4 and aus @ i le. drive end position. We will notice that
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At this time, the sector 22 is correctly applied to the annular guide element 24, which produces a second positive guiding of the lever replacing the first when the lug 28 leaves the guide path 29.
The wheel or disc 2 continuing its normal rotation and the lever 1 being, at this moment, positively guided by the cooperation of detectors 22 and the annular guide element 24, said lever is returned automatically to its initial position, being perfectly guided as shown in Figure 5. This return movement is such that said lever 1 returns to its initial position as shown in Figure 2 and its forward and return movement can thus continue alternately with the return and forward movements of the second lever 2.
It is obvious that the various members which have just been described and as they are illustrated in the appended drawings in no way limit the invention and that they must be considered as purely illustrative, each of them being essentially variable in its shape, dimensions and relative position.
Also, each of these elements can be replaced by any equivalent element or of equivalent function.
It is also possible to envisage replacing, for the articulation and guide means described by way of example, any other means making it possible to obtain the same results without departing from the scope of the present invention.
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