FR2527542A1 - Mecanisme de pedalier pour bicyclette - Google Patents
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Abstract
LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN MECANISME DE PEDALIER POUR BICYCLETTE. SELON L'INVENTION, L'ENGRENAGE A CHAINE 2, 3 A LA FORME D'UNE ELLIPSE DE TELLE SORTE QUE LES DIAMETRES PRIMITIFS D'UN CERTAIN NOMBRE DE DENTS 22, 32 SONT DIFFERENTS CIRCONFERENTIELLEMENT DU CORPS D'ENGRENAGE, LE DIAMETRE D'ENGRENAGE EST ADAPTE POUR CHANGER QUAND LE COUPLE DU A LA JAMBE D'UN CYCLISTE EST TRANSMIS A LADITE CHAINE D'ENTRAINEMENT, LEDIT ENGRENAGE A CHAINE 2, 3 POUVANT CORRESPONDRE A DES BRAS DE MANIVELLE 12, 13 DE TELLE SORTE QUE QUAND LE COUPLE DU A LA JAMBE EST MAXIMUM PENDANT L'ACTION ROTATIVE DESDITS BRAS DE MANIVELLE 12, 13, LE DIAMETRE D'ENGRENAGE DUDIT ENGRENAGE A CHAINE 2, 3 DEVIENT SUBSTANTIELLEMENT MINIMUM, ET QUAND LEDIT COUPLE EST MINIMUM, LE DIAMETRE D'ENGRENAGE DUDIT ENGRENAGE A CHAINE 2, 3 DEVIENT SUBSTANTIELLEMENT MAXIMUM. L'INVENTION S'APPLIQUE A L'INDUSTRIE DE LA BICYCLETTE.
Description
t S 17542 La présente invention a pour objet un mécanisme de pédalier pour
bicyclette, et plus particulièrement un mécanisme de pédalier comprenant un arbre-manivelle, une paire de bras de manivelle et au moins un engrenage à chaîne. En détail, le mécanisme de pédalier pour bicyclette de l'invention, un engrenage à chaîne arrière monté sur un moyeu de roue arrière sur la bicyclette, et une chaîne d'entraînement tendue sur l'engrenage à chaîne et l'engrenage de chaîne arrière constituent un mécanisme d'entraînement. Généralement, ce genre de mécanisme de pédalier est monté sur un support inférieur de la bicyclette et la chaîne d'entraînement Et tendue sur l'engrenage à chaîne du mécanisme et l'engrenage de chaîne arrière sur le moyeu de roue arrière constituant de cette façon un mécanisme d'entraînement Des pédales ménagées sur les
bras de manivelle sont poussées avec les pieds pour trans-
mettre un couple provoqué par les mouvements des jambes du cycliste à l'engrenage de chaîne arrière à travers la chaîne d'entraînement pour entraîner de cette façon
la roue arrière pour la course de la bicyclette.
Le cycliste est monté sur une selle sur la
bicyclette pour pousser avec les pieds les pédales autour-
de l'arbre-manivelle, dans lequel le mouvement de ses jambes est semblable au mouvement de balancier pendant la marche, en d'autres termes, le mouvement de la pédale a une période de cycle propre et un type de vitesse sur
la base de la longueur du pivot et du centrolde.
Le rendement de couple dé au pédalage de la jambe du cycliste, comme indiqué dans la période de cycle de pédalage sur la figure 3, varie dans les positions o les bras de manivelle sont à proximité de ses points haut et mort et dans une région entre ces points, étant de cette façon minimum près des points morts et maximum après une rotation d'angle d'environ 70 + 50 en avant du point mort haut dans la direction d'entraînement de rotation de chaque bras
de manivelle.
Une telle variation de couple dépend du mouvement de la jambe pour pédaler et de la position de chaque pédale par rapport à son mouvement, qui tend à être indifférente, sans tenir compte de la taille et du type de bicyclette
et de la force musculaire différente du cycliste.
Puisqu'un engrenage à chaîne elliptique est variable du point de vue du diamètre primitif à chaque dent,
de telle sorte que le rapport d'engrenage du même à l'engre-
nage à chaîne d'un diamètre primitif fixé et variable on croit que dans le cas o on utilise l'engrenage à chaîne elliptique comme engrenage à chaîne avant pour la bicyclette, le rapport d'engrenage maximum est situé dans la région entre les points morts haut et bas pour obtenir le couple maximum pour pédaler afin d'exécuter une grande quantité de travail, tandis que le rapport d'engrenage minimum est situé aux points morts haut et bas pour le couple minimum seulement. Cependant, la vitesse périphérique de la pédale diminue dans la région ayant le rapport d'engrenage maximum pour abaisser de cette façon la puissance, et augmente aux points morts haut et bas ayant le rapport d'engrenage minimum de manière à appliquer plutôt de cette
façon une charge physique sur le cycliste.
En d'autres termes, en considérant le mouvement de la jambe, la force musculaire a un rendement maximum avec moins de dépense d'énergie dans la région entre les points morts haut et bas des bras de manivelle, et donc la vitesse périphérique accrue peut améliorer la puissance d'après la relation: Puissance = Couple x Vitesse Néanmoins, la construction mécanique susmentionnée diminue la vitesse
dans cette région pour abaisser réciproquement la puissance.
D'un autre côté, aux points morts haut et bas et à leur proximité, la dépense d'énergie pour pédaler est exigée plus que dans la région cidessus, mais la force musculaire ne peut pas, par inhérence, être produite,en vertu de quoi la vitesse périphérique réduite aux deux points morts peut
252 ? 542
réduire la charge physique sur les muscles du cycliste.
Néanmoins, la vitesse périphérique augmente pour lui
appliquer une charge physique plus lourde.
Un objet de cette invention est de fournir un engrenage à chaîne qui ait au moins un engrenage à chaîne non circulaire et comme une ellipse et soit capable d'atteindre la grande puissance, réduisant la charge physique sur le cycliste, et réalisant un pédalage égal
en utilisant la caractéristique de cet engrenage à chaîne.
L'inventeur a trouvé que le mouvement des jambes du cycliste a la période de cycle prédéterminée et le type de vitesse par lesquels le mouvement non harmonisé avec le type accroîtra la contrainte musculaire et donnera
au cycliste une charge physique excessive.
En d'autres termes, cette invention a été établie après qu'on ait prêté attention au fait que la puissance pendant le pédalage peut être améliorée en augmentant la vitesse périphérique des pédales pour le couple maximum exercé par les jambes du cycliste, tandis qu'une charge sur les muscles peut être réduite à vitesse périphérique lente pour le couple minimum Le concept fondamental de l'invention est qu'un engrenage à chatne non circulaire et formé comme une ellipse est assemblé avec les bras de manivelle de telle sorte que le diamètre d'engrenage de l'engrenage à chaîne devient minimum ou à peu près minimum dans la région entre les points morts haut et bas o le couple maximum est obtenu pour le pédalage et devient maximum ou à peu près maximum aux points morts haut et bas seulement pour le couple minimum C'est-à-dire, dans la région o le couple est maximum entre les points morts haut et bas des bras de manivelle, une partie de diamètre
d'engrenage est utilisée pour augmenter la vitesse péri-
phérique des pédales et harmoniser le pédalage avec le type de vitesse du mouvement de la jambe, et aux points morts haut et bas seulement o le couple est minimum, une partie de plus grand diamètre est utilisée pourréduire la vitesse périphérique afin d'harmoniser de cette façon le mouvement des jambes avec le type de vitesse, avec pour résultat que la puissance par période de cycle de pédalage est améliorée, la dépense de force musculaire (consommation d'énergie) est réduite par rapport à la quantité de travail, et la charge physique sur le cycliste
est réduite pour effectuer un pédalage égal.
De plus, le couple de la jambe se rapportant à la
description signifie un couple de rendement de l'articula-
tion à partir de son mouvement provoqué par la contraction
et l'extension des muscles des jambes du cycliste.
Ensuite, une explication sera donnée sur la
construction fondamentale de l'invention.
L'engrenage à chaîne est fait non circulaire comme une ellipse et différent périphériquement du corps d'engrenage en diamètre primitif d'un certain nombre de dents à la périphérie externe du même de telle sorte que le couple de la jambe est transmis à travers le diamètre d'engrenage différent à une chaîne d'entraînement entraînée par la rotation des bras de manivelle Il y a également entre l'engrenage à chaîne et les bras de manivelle la relation que le couple maximum de la jambe pendant la rotation des bras de manivelle est transmis à la chaîne d'entraînement à travers l'engrenage à chaîne dont le diamètre est à peu près minimum et le couple minimum de la jambe est transmis à travers l'engrenage à chaîne dont le diamètre d'engrenage est à peu près maximum, permettant ainsi à l'engrenage à chaîne de correspondre aux bras de manivelle. En conséquence, la vitesse angulaire est augmentée dans la région à couple plus grand et réduite dans la même seulement-pour un couple plus petit pour améliorer de cette façon la puissance, réduire le couple maximum et harmoniser le pédalage avec le type de vitesse du mouvement
des jambes du cycliste.
En d'autres termes, puisque la vitesse périphérique de chaque pédale est augmentée dans la région o le couple plus important peut être obtenu, la puissance accrue et le pédalage harmonisé avec le mouvement des jambes peuvent réduire la consommation d'énergie pour pédaler plus que celle à la vitesse périphérique réduite En outre, dans la région o un couple important ne peut être obtenu, la vitesse périphérique de chaque pédale est réduite, mais le pédalage est harmonisé avec le mouvement de la jambe bien que la puissance soit quelque peu réduite, grâce à quoi la consommation d'énergie est moindre que celle à vitesse périphérique accrue Il en résulte que le cycliste est soumis à moins de charge physique et peut rouler sur
la bicyclette avec un pédalage léger et égal.
La puissance est réduite dans la région o le couple n'est pas important, mais augmentée de même là o le couple est important, grâce à quoi la charge pour le même travail, globalement, peut être réduite en comparaison avec l'emploi d'un engrenage à chaîne rond ou elliptique pour réduire la vitesse périphérique dans la région o le couple est important et pour l'augmenter dans la région
o le couple n'est pas important.
Alternativement, la présente invention peut s'appliquer à un mécanisme de pédalier multiple ayant un
certain nombre d'engrenages à chaîne de diamètre différent.
Dans ce cas, l'engrenage plus grand en diamètre et en nombre de dents peut être circulaire comme il est conventionnel, mais l'engrenage plus petit en diamètre et en nombre de dents est fait non circulaire comme une ellipse, et ses engrenages sont assemblés comme décrit ci-après Ainsi est fourni un mécanisme de pédalier qui peut utiliser tout à fait convenablement chaque engrenage
à chaine correspondant à différentes conditions d'emploi.
En d'autres termes, dans le mécanisme de pédalier
multiple, le plateau de plus petit diamètre est générale-
ment utilisé pour entraîner la bicyclette, par exemple, sur une pente montante ou une mauvaise route, o une vitesse lente et un grand couple sont nécessaires, et réciproquement le plateau de plus grand diamètre pour entraîner la bicyclette sur une route plate ou une pente descendante exige une vitesse rapide et une puissance plus grande Le cycliste entraîne souvent le plateau de petit diamètre en position presque dressée et le plateau de grand diamètre dans une position penchée en avant, de telle sorte que la partie de diamètre maximum du plateau de plus petit diamètre est déplacée vers l'avant dans la direction de rotation en avant des bras de manivelle par rapport à la partie de diamètre minimum du plateau de plus grand diamètre, de manière à utiliser de cette façon chaque plateau correspondant convenablement à des conditions
d'usage différentes.
Plus en détail, quand le cycliste en position dressée fait tourner l'engrenage à chaîne de plus petit diamètre en pédalant au-delà du point mort ou du bras de manivelle, l'angle entre la partie supérieure de son corps et sa jambe est plus grand que dans la position penchée en avant, grâce à quoi il produit le couple de la jambe qui devient presque maximum pendant que le cycliste pédale en position dressée De là, le couple de la jambe pendant qu'il pédale dans la position penchée en avant devient maximum plu S tard, de telle sorte que chaque engrenage à chaîne se déplace en phase pour le couple maximum, dans la direction de rotation vers l'avant du plateau L'inventeur a fait attention à ce qui précède, de telle sorte que la partie de diamètre maximum d'engrenage sur le plateau de plus petit diamètre est déplacée dans la direction de rotation vers l'avant des bras de manivelle d'un angle de 50 à 150 principalement, préférablement de 100, correspondant au déplacement de phase par rapport à la partie de diamètre d'engrenage maximum sur le plateau de
plus grand diamètre.
De plus, le rapport-de longueur entre les parties de diamètre maximum et minimum de l'engrenage pour chaque plateau est rendu égal à 1,06 à 1,20, mais il est préférable de changer le rapport de 1,06 dans le plateau de plus grand diamètre et de 1,09 dans celui de plus petit diamètre. t St 154 t La raison de ce qui précède est que le nombre de rotations normales de chaque plateau est différent comme 60 à 80 tours/minute pour le plateau de plus petit diamètre et 70 à 90 tours/minute pour celui de plus grand diamètre, et pour la même puissance, le couple maximum augmente à basse vitesse en un plus petit nombre de rotations, diminue à haute vitesse en un plus grand nombre de rotations, et est nul près des points morts haut et bas des bras de manivelle De là, le rapport de couple du maximum au minimum est plus grand sur le plateau de plus petit diamètre que sur celui de plus grand diamètre, en vertu de quoi il est préférable pour obtenir efficacement la force musculaire pour le mouvement de l'articulation et réduire la charge physique sur le cycliste de changer le rapport de longueur correspondant au rendement de
couple en utilisant chaque plateau.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci
apparaîtront plus clairement au cours de la description
explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant des modes de réalisation actuellement préférés de l'invention, et dans lesquels: la figure 1 est une vue frontale en coupe partielle d'un mode de réalisation d'un mécanisme de pédalier selon l'invention, la figure 2 est une vue latérale du mode de réalisation de la figure 1 à une échelle réduite, la figure 3 est une vue explicative de la relation entre l'angle de rotation d'un bras de manivelle et le couple d'une jambe d'un cycliste, la figure 4 est une vue explicative de la relation entre l'angle de rotation d'un engrenage à chaîne et un rayon de celui-ci, la figure 5 estume explicative schématique d'un mode de réalisation modifié de l'invention, montrant les engrenages à chaîne de celui-ci, 29 t 154 t la figure 6 est une vue explicative du mécanisme de pédalier en cours de fonctionnement, la figure 7 est une vue latérale partielle d'un autre mode de réalisation modifié de l'invention, la figure 8 est une vue explicative de la relation entre l'angle de rotation du bras de manivelle et le couple de la jambe du cycliste, et la figure 9 est une vue explicative de la relation entre l'angle de rotation de l'engrenage à chalne
et un rayon de celui-ci.
Un mécanisme de pédalier montré sur la figure comporte une manivelle 1 comprenant un arbre de manivelle 11 ayant à ses deux extrémités axiales des parties ajustables lia, et llb et une paire de bras de manivelle 12 et 13 ajustée sur celle -ci, et un premier engrenage à cha ne 2 ayant un plus petit nombre de dents et un second engrenage à chaine 3 ayant un plus grand nombre de dents, qui sont montés sur un bossage 12 a d'un bras de manivelle 12 par l'intermédiaire d'un support 14 s'étendant radialement, l'engrenage à chaîne 2 ou 3 portant sélectivement une chaîne d'entraînement Les engrenages à chaine 2 et 3 ont les corps 21 et 31 et un certain nombre de dents 22 et 32 montés circonférentiellement sur les périphéries extérieures des corps 21 et 31 respectivement et sont couplés l'un avec l'autre par l'intermédiaire d'un certain
nombre de raccords 4.
En se reportant aux figures 1 et 2, le second engrenage à cha ne 3 ayant un plus grand nombre de dents est fait circulaire comme il est conventionnel et le premier engrenage à chatne 2 ayant un plus petit nombre de dents est fait non circulaire comme une ellipse et a un
nombre de dents différent en nombre primitif circonféren-
tiellement au corps 21, de telle sorte que la manivelle 1 -est actionnée pour faire tourner le premier engrenage A chaîne pour-faire varier de cette façon le diamètre de l'engrenage pour transmettre le couple dé à la jambe du
cycliste à la cha ne d'entraînement.
t St 154 t C'est-à-dire que le premier engrenage à chaîne 2, comme montré sur la figure 2, est une ellipse dont le grand axe et le petit axe se coupent perpendiculairement l'un à l'autre, le premier engrenage à chaîne 2 et le second engrenage à chaîne 3 étant assemblés avec les bras de manivelle 12 et 13 comme suit: L'idée technique fondamentale de l'invention pour l'assemblage est que pendant la rotation des bras de manivelle 12 et 13, le diamètre d'engrenage du premier engrenage à chaîne est à peu près minimum quand le couple de la jambe est maximum, et à peu près maximum quand le
même est minimum.
En d'autres termes, les bras de manivelle 12 et 13, comme montré sur la figure 2, se déplacent vers l'arrière à partir du grand axe X dans la direction de rotation des bras de manivelle 12 et 13 (dans la direction de la flèche Z sur la figure 2), de telle sorte que quand les bras de manivelle 12 et 13 tournent au-delà des points morts haut et bas des engrenages pour entrer dans la région o le couple maximum peut être obtenu, le diamètre d'engrenage de l'engrenage à chaîne 2 est rendu minimum pour réduire de cette façon le rapport d'engrenage entre l'engrenage à chaîne avant et l'engrenage à chaîne arrière, accroissant ainsi la vitesse angulaire de chaque pédale et quand les bras de manivelle sont placés au voisinage des points morts haut et bas 1 et 02 o le petit couple seulement peut être obtenu, le diamètre d'engrenage du premier engrenage à chaîne 2 est rendu maximum pour agrandir le rapport d'engrenage ci-dessus et réduire la
vitesse angulaire de la pédale.
En détail, le couple de la jambe change pendant une partie de chaque bras de manivelle 12 ou 13 comme
montré sur la figure 3.
Sur la partie du grand axe X du premier engrenage à chaîne 2, un rapport d'engrenage de celui-ci à l'engrenage de chaîne arrière G devient plus grand et la vitesse angulaire de chaque pédale est réduite, le rapport d'engrenage étant plus petit pour augmenter la vitesse angulaire. Sur la base de ce qui est indiqué ci-dessus, dans la position o le bras 12 ou 13 tourne vers l'avant dans la direction de rotation entraînée de celui- ci à un angle de 30 à 1200 au-delà du point mort haut et o le couple maximum est obtenu, le diamètre d'engrenage, tour à tour le diamètre primitif de la dent engagée avec la chaîne, est rendu plus petit pour réduire le rapport d'engrenage du premier engrenage à chaîne 2 à l'engrenage à chaîne arrière G, augmentant de ce fait la vitesse angulaire de la pédale, améliorant la puissance dans la région o le grand couple peut être obtenu à l'origine, et harmonisant le pédalage avec le type de vitesse provenant du mouvement de la jambe Quand les bras de manivelle 12
et 13 sont placés dans la région o le petit couple seule-
ment peut être obtenu, c'est-à-dire au voisinage des points morts haut et bas des bras de manivelle 12 et 13, le diamètre d'engrenage du premier engrenage à chaîne 2, tour à tour le diamètre primitif de la dent s'engageant avec la chaîne, devient plus grand pour rendre plus grand le rapport d'engrenage du premier engrenage à chaîne 2 à l'engrenage à chaîne arrière G, augmentant de ce fait le rapport d'engrenage entre eux et réduisant la vitesse angulaire, de telle sorte que dans la région dans laquelle le petit couple seulement peut être obtenu, bien qu'on n'obtienne pas de rendement, la vitesse augmente de manière à réduire la charge sur les muscles des jambes du cycliste et harmoniser le pédalage avec le type de vitesse du mouvement de la jambe, réduisant ainsi la charge
physique appliquée au cycliste.
Ainsi, le diamètre d'engrenage devient minimum et la vitesse angulaire de chaque pédale est augmentée dans la région o le plus grand couple est obtenu entre les points morts haut et bas des bras de manivelle 12 et 13,
augmentant de ce fait la puissance au maximum.
Ceci signifie que le couple est suffisamment plus t St 542 petit pour un travail unité à cause de la relation Puissance = Couple x Vitesse angulaire Egalement, puisque
le mouvement de la jambe est accéléré dans la région ci-
dessus entre les points morts haut et bas, le pédalage s'harmonise avec le type de vitesse du mouvement des
jambes semblable à un mouvement de balancier.
Puisque le diamètre d'engrenage devient maximum et la vitesse angulaire de la pédale est réduite dans la
région o le plus grand couple n'est pas obtenu, c'est-à-
dire au voisinage des points morts haut et bas des bras de manivelle 12 et 13, la puissance est insuffisante, mais a moins d'influence sur la quantité totale de travail parce que le plus grand couple n'est pas produit à l'origine dans cette région, en vertu de quoi la puissance insuffisante ne donne plutôt pas de charge physique sur le cycliste, et aussi le mouvement de la jambe est ralenti dans cette région, harmonisant de ce fait le
pédalage avec le type de vitesse de mouvement de la jambe.
En conséquence, la puissance peut être améliorée dans la région o le plus grand couple est obtenu, de telle sorte que la puissance plus grande peut être obtenue globalement et que le pédalage est harmonisé avec le type de vitesse de manière à réduire de ce fait la consommation d'énergie pendant le pédalage, réduisant ainsi la charge
physique sur le cycliste et réalisant un pédalage égal.
Or, dans le cas o le rapport du grand axe au petit axe de l'engrenage à chaine 2 et de 1,1 à 1 et o l'engrenage à chatne circulaire est utilisé, en supposant que le couple maximum est 30 kg m et le couple minimum 5 kg m, le rapport de la vitesse angulaire de la pédale par rapport à l'engrenage à chatne circulaire est 0,95 du côté du grand axe et 1,05 du côté du petit axe Dans l'engrenage à chatne 2, le côté du grand axe correspond à la région o le couple minimum seulement est produit, et le côté du petit axe à la région o le couple maximum est obtenu, en vertu de quoi le couple maximum quand on utilise l'engrenage à cha Ine 2 est 28, 5 kg m et le couple minimum 5,25 kg m à partir de la relation 2 t St 154
Puissance = Couple x Vitesse.
De là, le couple augmente de 0,25 kg m du côté du grand axe, mais décroît de 1,5 kg m du côté du petit
axe, dans lequel le taux de décroissance est plus grand.
Ainsi, le couple maximum peut être réduit de 5 à 8 % dans une valeur mesurée, en vertu de quoi une valeur intégrée du couple pour une période d'un cycle de pédalage même
quand le couple minimum augmente, peut être réduite de.
2 à 3 % D'ailleurs, le mouvement de la jambe peut être harmonisé à sa période de cycle propre avec le type de vitesse, ayant de ce fait réduit également la consommation d'énergie pour le pédalage et simultanément la valeur intégrée mesurée dans un électromyogranme a été réduite
de 2 à 3 %.
Le premier engrenage à chaîne 2, elliptique et ayant un nombre de dents plus petit est assemblé avec les bras de manivelle pour produire le couple maximum au diamètre d'engrenage minimum et vice versa, et est utilisé pour entrainer la bicyclette par le couple plus grand et à vitesse lente sur, par exemple une pente montante ou une mauvaise route, dans laquelle la jambe du cycliste juste ai-delà du point mort haut du bras de manivelle se déplace habituellement en accélérant sa masse de telle sorte qu'un certain couple n'est pas appliqué à la pédale bien que le muscle en fait produise l'énergie Tandis que la jambe juste avant le point mort bas du bras de manivelle se déplace de manière à ralentir sa masse, en vertu de quoi un certain couple agit sur la pédale bien que le muscle soit en fait inactif En conséquence, il est préférable que la partie de diamètre d'engrenage minimum et la partie de diamètre d'engrenage maximum sur l'engrenage à chaîne 2 se déplace d'angles d'environ 15 + 5 vers l'avant dans la direction de rotation entrainée du bras de manivelle 12 par rapport aux positions pour les couples
maximum et minimum de la jambe respectivement.
De plus, dans la construction susmentionnée, le rapport du grand axe X au petit axe Y sur le premier Z 5 tr 542 engrenage à chaîne 2 est égal à 1, 07 à 1,20, le grand axe X étant fait plus petit que le diamètre externe du
second engrenage à chaîne 3.
Or, le mécanisme de pédalier construit comme mentionné plus haut et montré dans la figure 6, est assemblé avec l'engrenage à chaîne arrière G monté sur le moyeu de roue arrière de la bicyclette et la chaîne d'entraînement C tendue ent travers de l'engrenage à chaîne arrière G et le premier ou second engrenage à chaîne 2 ou 3 pour former de cette façon un dispositif d'entraînement dans lequel l'arbre-manivelle 1, comme montré dans la figure 1, est supporté rotativement par un ergot de support 6 sur le cadre de la bicyclette F par
l'intermédiaire de billes 5.
En conséquence, le couple provoqué par la jambe du cycliste fait tourner l'engrenage à chaîne 2 ou 3 qui entraîne l'engrenage à chaîne arrière G par l'intermédiaire de la chaîne d'entraînement C amenée sélectivement sur l'engrenage à chaîne 2 ou 3 au moyen d'un dérailleur avant D ménagé près de l'engrenage à chatne avant du côté
d'entrée de la chaîne.
Alternativement, le premier engrenage à chaîne 2 peut être formé en ellipse dont les grand et petit axes ne se coupent pas l'un l'autre perpendiculairement, par exemple, une ellipse symétrique par rapport à un point comme montré dans la figure 5 En bref, le premier engrenage à chaîne 2 a seulement besoin d'être non
circulaire comme une ellipse.
En se reportant à la figure 5, le premier engrenage à chaîne 2 a 42 dents et les diamètres primitifs D de celui-ci sont différents conformément au taux de changement du couple de la jambe En détail, supposant que les dents, de la première G 1 jusqu'à une 42 ème G 42 sont situées derrière la position de base A de diamètre primitif maximum dans la direction de la rotation entraînée (dans la direction de la flèche X) du premier engrenage à chaîne 2 dans la figure 5, les neuvième et dixième dents G 9
1525 ó 42
et G 10 et les 30 èẻ et 31 ème dents G 30 et G 31 situées vers l'arrière dans la direction de la rotation entratnée de l'engrenage 2 par rapport à la première dent G 1 et une 22 &me dent G 22 différente de celle-là quant à la phase d'un angle de 1800, sont faites d'un diamètre primitif minimums respectivement pour former de cette façon les positions de diamètre primitif minimum B. Egalement, les 3 Yme et 4 ème dents G 3 et G 4 et les 24 ème et 25 ème dents G 24 et G 25 situées vets l'arrière des 1 ' première et 22 ème dents G 1 e 12 dans la direction de rotation entralnée de l'en-greage 2, sont fite maximum
auax',d le taux de changeme:t du *,iamete p"i'-mif respec-
tivement, les taux de changemeint des lim tres primitifs D de la 14 ème à la 17 ème dent G 14 à G 17 et de la 35 ème à la 38 ème dent G 35 à( G 38 sont faits lous grands que ceuex du diamètre primitif des ates dane e La construction cidessus Sixe le diamètre primitif L D correspondtmt au taux de o-,adgement de couple de la jambe en observant que le taux de changement pour le couple de la Jambe ófand le couple change du minimum au maximum devient plus grand que celui quand le couple change et vice versa Ainsi, les jambes du cycliste se
meuvent lentement pendant le pédalage.
De plus, les bras de manivelle montrés en traits fantômes dans la figure 5 sont placés à 750 en avant de
ceux montrés en traits pleins.
Alternativement, le second engrenage à chaîne 3, comme montré dans lafigure 7, peut être également elliptique, ou un engrenage à chaîne unique peut être
utilisé pour ce dispositif.
Ensuite, une explication sera donnée sur un mode de réalisation modifié de l'invention montré dans la
figure 7.
Un premier engrenage à chaîne 2 elliptique et comportant moins de dents a X 1 pour grand axe et Y 1 pour petit axe et un second engrenage à chaîne 3 comportant un
plus grand nombre de dents a pour axes X 2 et Y 2.
De tels engrenages à chaine elllptique 2 et 3, correspondant à ceux du mode de réalisation susdit, sont assemblés à la manivelle 1 d'une manière telle que quand le bras de manivelle 12 ou 13 pendant le pédalage est situé au-delà du point morthaut de celle-ci et dans le domaine de 30 à 1200 dans lequel le couple maximum peut être obtenu, les diamètres d'engrenage des engrenages à chaîne 2 et 3 deviennent à peu près minimum et la vitesse angulaire de la pédale augmente à l'intérieur dudit domaine, et quand le bras de manivelle 12 ou 13 est situé dans le voisinage du point mort haut et dans la région o le petit couple seulement peut être obtenu, les diamètres d'engrenage des mêmes deviennent à peu près maximum pour réduire la vitesse angulaire dans ladite région En outre, dans ce cas, la partie de diamètre d'engrenage maximum c'est-à-dire le grand axe Xi de l'engrenage 2 se déplace en avant de l'axe X 2 de l'engrenage 3 dans la direction
de rotation vers l'avant de la manivelle 1.
Plus en détail, le couple dû à la jambe pendant le pédalage susdit change dans les lignes en traits pleins
et pointillées dans la figure 8.
C'est-à-dire, le premier engrenage à chaîne 2 est utilisé pour entrainer la bicyclette sur la pente montante qui exige faible vitesse et grand couple et le
cycliste la conduit souvent dans sa posture substantielle-
ment dressée.
En conséquence, la courbe de couple pendant l'utilisation du premier engrenage 2, comme montré par la ligne en trait plein dans la figure 8, se déplace vers l'avant quant à la phase de couple maximum, dans la direction de rotation entraînée de la manivelle 1 par rapport à celle pendant l'utilisation du second engrenage 3, l'angle de déplacement pouvant changer conformément au nombre de dents sur les premier et deuxième engrenages 2 et 3 et fixé à un angle de 10 dans le mode de réalisation
de la figure 7.
En d'autres termes, dans la figure 7, le grand
?? 542
axe X 2 du second engrenage à chaîne 3 est déplacé d'un angle G 2 de 5 vers l'avant des bras de manivelle 12 et 13 dans la direction de rotation entraînée de ceux-ci et le grand axe Xi du premier engrenage à chaîne-2 est déplacé d'un angle & 2 de 150 en avant des bras de manivelle 12 et 13, fixant ainsi l'angle de déplacement
susdit à 10 .
Comme on le voit à partir des figures 8 et 9, dans le cas o l'on utilise soit l'engrenage à chaîne 2 soit l'engrenage à chaîne 3, le diamètre d'engrenage est rendu à peu près minimum et la vitesse angulaire de chaque pédale peut être augmentée dans la région o le couple maximum est obtenu, harmonisant de cette façon le pédalage avec le type de vitesse du mouvement de la jambe pour augmenter la puissance Tandis que le diamètre d'engrenage est fait à peu près maximum et la vitesse angulaire est réduite dans la région de plus petit couple seulement, réduisant de ce fait la charge sur les muscles provoquée par l'accroissement de la vitesse angulaire malgré l'absence de rendement originel De plus, dans la figure 9, un changement de diamètre d'engrenage par rapport à l'angle de rotation de l'engrenage à chaîne 2 est montré par la ligne en trait plein et cela par rapport à l'angle de rotation de l'engrenage 3 par la
ligne pointillée 25.
Les engrenages à chaîne 2 et 3 dans la figure 7 ont chacun un rapport de 1,06 à 1,20:1 entre les grands
axes Xi et X 2 et les petits axes Y 1 et Y 2 respectivement.
Dans ce cas, puisque le nombre de service des rotations des engrenages à chaîne 2 et 3 sont différents comme à 90 tours/minute normalement avec l'engrenage de plus grand diamètre 3 et 60 à 80 tours/minute avec l'engrenage de plus petit diamètre 2 et que le couple de chaque bras de manivelle devient à peu près nul au voisinage des points morts haut et bas, le rapport du couple maximum au couple minimum pour la même puissance est plus petit pour l'engrenage de plus grand diamètre 3 utilisé pour le plus grand nombre de rotations que l'engrenage de plus petit diamètre pour le plus petit nombre de rotations, en vertu de quoi il est préférable de rendre le rapport X 1: Y 1 du grand axe au petit axe dans l'engrenage 2 plus grand que le rapport X 2 Y 2 dans l'engrenage 3, d'une manière concrète Xi: Y est égal à 1,09: 1
et X 2: y 2 est égal à 1,06: 1.
Ainsi, la force musculaire du cycliste peut être
exploitée efficacement pour réduire sa charge physique.
Or, dans le cas o on utilise un engrenage à chaîne unique ayant des dents plus nombreuses que celles dans le premier engrenage à chaîne 2, il est préférable que le grand axe du même soit déplacé vers l'arrière des bras de manivelle 12 et 13 dans la rotation vers l'avant
de celui-ci.
En d'autres termes, l'engrenage à chatne unique ayant un plus grand nombre de dents est souvent utilisé pour entratner la bicyclette à vitesse élevée sur une pente descendante ou une route plate, pour lesquelles le mouvement des bras de manivelle 12 et 13 exige une vitesse rapide et une puissance plus grande Il est préférable qu'un tel engrenage à chaîne ait la partie de diamètre d'engrenage minimum et la partie de diamètre d'engrenage maximum déplacées vers l'arrière des bras de manivelle 12 et 13 dans la direction de rotation entraînée de ceux-ci par rapport aux positions o le couple de la jambe devient maximum et minimum, dans lesquelles l'angle de déplacement, correspondant à celui
du premier engrenage à chatne 2, est fixé à 15 + 50.
En conséquence, quand cette idée est appliquée au second engrenage à chaîne 3 de la figure 7, l'angle de
déplacement est de 250 à 350.
La présente invention est applicable à la bicyclette du type standard, à celle du type mini-cycle et autres Alternativement, dans le cas o l'on utilise deux engrenages à chatne elliptiques 2 et 3 comme montré dans la figure 7, les engrenages non circulaires comme 2 t 527542 une ellipse peuvent être utilisés Egalement, trois engrenages à chaîne ou plus peuvent être construits d'une
manière semblable sur les deux engrenages 2 et 3.
Comme on voit d'après ce qui précède, le mécanisme de pédalier de l'invention a au moins un engrenage à chaîne non circulaire comme une ellipse et est monté sur la manivelle de manière à accroître la vitesse angulaire dans la région de plus grand couple et diminuer la même dans la région de petit couple seulement, améliorant de ce fait la puissance pendant le pédalage et harmonisant le pédalage avec le type de vitesse par e mouvemcent de
la jambe, réduisant ainsi la charge appliquée sur le cy-
clisteet effectuant le pédalage égal.
En outre, en cas d'utilisation d'un certain nombre -i de premiers et seconds engrenages à chaîne, la partie de diamètre d'engrenage maximum dans le premier engrenage à chaîne ayant un plus petit nombre de dents est déplacs vers l'avant dans la direction de rotation des bras de manivelle par rapport à la partie de diamètre d'engrenage maximum dans le premier engrenage à chaîne ayant un plus grand nombre de dents, en vertu de quoi chaque engrenage, même dans des conditions différentes, peut être utilisé
efficacement avec sa caractéristique.
152 ? 542
Claims (10)
1. Mécanisme de pédalier pour bicyclette du type comprenant un arbremanivelle, une paire de bras de manivelle entraînés par pédalage, et au moins un engrenage à chaîne, ledit mécanisme de pédalier, un engrenage à chaîne arrière monté sur un moyeu de roue arrière de la bicyclette, et une chaîne d'entraînement tendue à travers ledit engrenage à chaîne et le dit engrenage de chaîne arrière, constituant un dispositif d'entraînement, ledit engrenage à chaîne étant muni d'un corps d'engrenage et
d'un certain nombre de dents disposées circonférentielle-
ment à la périphérie externe dudit corps d'engrenage, caractérisé en ce que ledit engrenage à chaîne est formé de manière à être non circulaire comme une ellipse de telle sorte que les diamètres primitifs d'un certain nombre de dents sont différents circonférentiellement dudit
corps d'engrenage, lesdits bras de manivelleétant mis en rota-
tion pour faire tourner ledit engrenage à chaîne, de telle sorte que le diamètre d'engrenage est adapté pour changer quand un couple dû à la jambe d'un cycliste est transmis à ladite chaîne d'entraînement, ledit engrenage à chaîne pouvant correspondre auxdits bras de manivelle de telle sorte que quand le couple dû à la jambe est maximum pendant l'opération rotative desdits bras de manivelle, le diamètre d'engrenage dudit engrenage à chaîne devient substantiellement minimum et quand ledit couple est minimum, le diamètre d'engrenage dudit
engrenage à chaîne devient substantiellement maximum.
2. Mécanisme de pédalier pour bicyclette selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre primitif de l'engrenage à chaîne précité est changé avec un taux de variation correspondant à celui du couple dû à la jambe pendant l'opération rotative desdits bras de manivelle. t S? 7 542,
3. Mécanisme de pédalier pour bicyclette selon
l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la
partie de diamètre d'engrenage minimum de l'engrenage à chaîne précité est déplacée unilatéralement dans la direction de rotation entratnée desdits bras de manivelle par rapport à la position o le couple dû à la jambe
devient maximum.
4. Mécanisme de pédalier pour bicyclette selon la revendication 3, caractérisé en ce que la partie de diamètre d'engrenage minimum de l'engrenage à chaine précité est déplacée vers l'avant dans la direction de rotation entratnée desdits bras de manivelle par rapport
à la position o le couple dû à la jambe devient maximum.
5. Mécanisme de pédalier pour bicyclette selon
l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la
partie de diamètre d'engrenage maximum de l'engrenage à chaîne précité est déplacée unilatéralement dans la direction de rotation entraînée dudit bras de manivelle par rapport à la position o le couple dû à la jambe
devient minimum.
6. Mécanisme de pédalier pour bicyclette selon la revendication 5, caractérisé en ce que la partie de diamètre d'engrenage maximum de l'engrenage à chaîne précité est déplacée vers l'avant dans la direction de rotation entratnée des bras de manivelle précités par rapport à la position o le couple dû à la jambe devient maximum.
7. Mécanisme de pédalier pour bicyclette du type comprenant un arbre-manivelle, une paire de bras de manivelle pouvant tourner par pédalage, un certain nombre de premiers et seconds engrenages à chaîne de diamètres différents, ledit mécanisme de pédalier, un engrenage à chaine ménagé sur le moyeu de la roue arrière de la bicyclette, et une chaîne d'entraînement tendue à travers ledit engrenage à chaine et ledit engrenage à chaîne arrière, constituant un dispositif d'entraînement, chacun desdits engrenages à chaîne étant muni d'un corps t 527542 d'engrenage et d'un grand nombre de dents ménagées circonférentiellement à la périphérie externe, caractérisé en ce que chacun desdits engrenages à chaîne est formé de manière à être non circulaire comme une ellipse et à avoir des diamètres primitifs du grand nombre de dents différent circonférentiellement dudit corps d'engrenage, lesdits bras de manivelle agissant rotativement pour faire tourner chacun desdits engrenages à chaîne de telle sorte que le diamètre d'engrenage est adapté pour changer quand le
couple de la jambe est transmis à ladite chaîne d'entrai-
nement portée par l'un desdits engrenages à chaîne, chacun desdits engrenages à chaîne étant monté sur une manivelle de telle sorte que quand le couple de la jambe est maximum, le diamètre d'engrenage dudit engrenage à chaîne devient substantiellement minimum et quand le couple de la jambe est minimum, ledit diamètre d'engrenage devient substantiellement maximum, la partie de diamètre d'engrenage maximum du premier engrenage à chaîne ayant un nombre de dents plus petit étant déplacée vers l'avant dans la direction de rotation vers l'avant desdits bras
de manivelle par rapport à la partie de diamètre d'engre-
nage maximum du second engrenage à chaîne ayant un nombre
de dents plus grand.
8. Mécanisme de pédalier pour bicyclette selon la revendication 7, caractérisé en ce que le diamètre primitif des premier et deuxième engrenages à chaîne précités sont changés suivant un taux de variation correspondant à celui du couple de la jambe pendant
l'opération rotative desdits bras de manivelle.
9 Mécanisme de pédalier pour bicyclette selon l'une des revendication 7 et 8, caractérisé en ce que la partie de diamètre d'engrenage maximum du premier engrenage à chaîne est déplacée vers l'avant dans la direction de rotation entraînée des bras de manivelle précités par rapport à la position o le couple dé à la jambe devient minimum. t 52 ? 542
10. Mécanisme de pédalier pour bicyclette
selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en
ce que le rapport de la longueur de la partie de diamètre d'engrenage maximum précitée à la longueur de la partie de diamètre d'engrenage minimum précitée du premier engrenage à chaîne est fait plus grand que le rapport des longueurs de ladite partie de diamètre d'engrenage maximum à la longueur de ladite partie de diamètre
d'engrenage minimum du second engrenage a chaîne.
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