FR2605968A1 - Crank for a bicycle pedal mechanism - Google Patents

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Abstract

This crank consists of the assembly of three separate elements, namely a crank web (arm) and two end pieces 2 and 3. The web (arm) of this crank consists of an element 1 made from a composite material by overmoulding a synthetic resin on a tubular core made from reinforcing fibres, for example carbon fibres or aramid fibres. The end pieces, for their part, are manufactured independently from metal, or another suitable material, and they respectively form the hub of the crank and an adapter intended to receive the corresponding pedal. Now, these two end pieces each comprise a tenon 4, 5, able to be inserted and fitted into the corresponding end of the tubular element 1 forming the web (arm) of the crank. This crank is intended to equip the pedal mechanism of bicycles.

Description

"Manivelle pour pédalier de bicyclette"
La présente invention concerne les manivelles pour pédalier de bicyclette;
Actuellement ces manivelles sont fabriquées d'une seule pièce en métal, en l'occurrence en un alliage métallique léger. Cependant du Pait même que ces manivelles sont amenées à transmettre des efforts importants, elles doivent être convenablement dimensionnées. Dans ces conditions, bien qu'elles soient fabriquées en alliage métallique léger, leur poids reste relativement important, ce qui constitue un handicap pour l'équipement de vélos de course."Crank for bicycle crankset"
The present invention relates to cranks for bicycle pedals;
Currently these cranks are made of a single piece of metal, in this case a light metal alloy. However from the very fact that these cranks are required to transmit significant forces, they must be suitably sized. Under these conditions, although they are made of light metal alloy, their weight remains relatively large, which constitutes a handicap for equipping racing bikes.

C'est pourquoi la présente invention a pour but de réaliser une manivelle conçue pour présenter une résistance mécanique équivalente à celle des manivelles actuelles, tout en possédant un poids beaucoup plus réduit. This is why the present invention aims to achieve a crank designed to have a mechanical resistance equivalent to that of current cranks, while having a much reduced weight.

A cet effet cette manivelle est constituée par l'assemblage de plusieurs éléments distincts, à savoir
- un bras de manivelle consistant en un élément fabriqué en matériau composite par surmoulage d'une résine synthétique sur une ame tubulaire en fibres de renforcement, par exemple fibres de carbone ou fibres en aramide,
- une première pièce d'extrémité en métal, ou autre matériau approprié, formant le moyeu de cette manivelle, et qui comporte des moyens de fixation sur l'extrémité correspondante de l'élément formant le bras de la manivelle,
- et éventuellement une seconde pièce d'extrémité susceptible d'être fixée sur ou dans l'extrémité opposée de l'élément tubulaire pour servir de pièce de réception de la pédale correspondante.To this end, this crank is constituted by the assembly of several distinct elements, namely
a crank arm consisting of an element made of composite material by overmolding a synthetic resin on a tubular core made of reinforcing fibers, for example carbon fibers or aramid fibers,
a first end piece made of metal, or other suitable material, forming the hub of this crank, and which comprises means for fixing to the corresponding end of the element forming the arm of the crank,
- And possibly a second end piece capable of being fixed on or in the opposite end of the tubular element to serve as a room for receiving the corresponding pedal.

Ainsi, comme le bras de la présente manivelle est réalisé en un matériau synthétique composite, le poids de celle-ci subit une réduction de poids très importante tout en conservant une résistance mécanique excellente. Thus, as the arm of the present crank is made of a composite synthetic material, the weight of the latter undergoes a very significant reduction in weight while retaining excellent mechanical strength.

Un exemple de réalisation de la présente manivelle est décrit ci-après en référence au dessin annexé à simple titre indicatif, et sur lequel
La figure 1 est une vue en perspective de cette manivelle,
La figure 2 en est une vue en coupe axiale,
La figure 3 est une vue en élévation de la pie ce d'extrémité destinée à recevoir la pédale correspondante,
La figure 4 est une vue partielle en coupe d'une variante de réalisation de cette même pièce d'extrémité,
La figure 5 est une vue en coupe-élévation d'une autre variante.An embodiment of the present crank is described below with reference to the accompanying drawing for information only, and in which
FIG. 1 is a perspective view of this crank,
FIG. 2 is a view in axial section thereof,
FIG. 3 is an elevation view of the end piece for receiving the corresponding pedal,
FIG. 4 is a partial sectional view of an alternative embodiment of this same end piece,
Figure 5 is a sectional elevation view of another variant.

La figure 6 est une vue en plan de dessus de la pièce d'extrémité selon cette dernière variante. Figure 6 is a top plan view of the end piece according to this latter variant.

Les figures 7, 8 et 9 sont des vues partielles en coupe verticale de trois variantes de réalisation de la pièce d'extrémité ou de renfort destinée à recevoir la pédale correspondante. Figures 7, 8 and 9 are partial views in vertical section of three alternative embodiments of the end piece or reinforcement for receiving the corresponding pedal.

La figure 10 est une vue schématique en perspective d'une autre forme de réalisation du bras proprement dit de la manivelle selon l'invention. Figure 10 is a schematic perspective view of another embodiment of the actual arm of the crank according to the invention.

Ainsi qu'il a déjà été indiqué, la présente manivelle est constituée par l'assemblage de trois éléments distincts, à savoir : un élément tubulaire 1 constituant le bras de cette manivelle et deux pièces d'extrémité 2 et 3 formant respectivement le moyeu de celle-ci et un embout destiné à recevoir la pédale correspondante. As already indicated, the present crank is constituted by the assembly of three distinct elements, namely: a tubular element 1 constituting the arm of this crank and two end pieces 2 and 3 respectively forming the hub of this and a tip intended to receive the corresponding pedal.

L'élément tubulaire 1 est fabriqué en un matériau synthétique composite par surmoulage d'une résine synthétique sur une ame tubulaire en fibres de renforcement, par exemple en fibres de carbone ou fibres en aramide, telles que celles connues sous la marque "Kevlar". L'épaisseur des parois de cet élément tubulaire et l'orientation des fibres de renforcement de celui-ci sont déterminées de façon à obtenir une résistance mécanique aussi grande que celle des manivelles classiques en alliage métallique léger. Cependant du fait même que cet élément tubulaire est réalisé en matériau synthétique composite, il présente un poids beaucoup plus réduit. The tubular element 1 is made of a composite synthetic material by molding a synthetic resin on a tubular core of reinforcing fibers, for example carbon fibers or aramid fibers, such as those known under the brand "Kevlar". The thickness of the walls of this tubular element and the orientation of the reinforcing fibers thereof are determined so as to obtain a mechanical resistance as great as that of conventional cranks made of light metal alloy. However, by the very fact that this tubular element is made of composite synthetic material, it has a much reduced weight.

Les deux pièces d'extrémité 2 et 3 sont fabriquées indépendamment en métal, ou autre matériau approprié. The two end pieces 2 and 3 are independently produced from metal, or other suitable material.

Chacune d'elle comporte un tenon 4 ou 5 apte à être engagé et fixé à l'intérieur de l'extrémité correspondante de l'élément tubulaire 1. A cet effet, chacun de ces tenons présente une série de gorges transversales 6 destinées à servir de logements à une colle appropriée susceptible d'assurer la fixation en place du tenon correspondant.Each of them has a pin 4 or 5 capable of being engaged and fixed inside the corresponding end of the tubular element 1. For this purpose, each of these pins has a series of transverse grooves 6 intended to serve housing with an appropriate adhesive capable of securing the corresponding post in place.

Dans le cas d'une pédale gauche la pièce d'extrémité 2, formant le moyeu de la manivelle, présente la forme représentée aux figures 1 et 2. Elle comporte donc simplement une ouverture transversale 7 pour son emmanchement sur I'extrémité correspondante de l'axe d'un pédalier. Par contre, s'il s'agit d'une manivelle droite, cette pièce d'extrémité 2 est capable de recevoir le ou les plateaux dentés correspondants, ou des bras radiaux destinés à servir de supports à une ou plusieurs couronnes dentées. In the case of a left pedal, the end piece 2, forming the hub of the crank, has the shape shown in Figures 1 and 2. It therefore simply has a transverse opening 7 for its fitting on the corresponding end of the 'axis of a crankset. On the other hand, if it is a straight crank, this end piece 2 is capable of receiving the corresponding toothed plate or plates, or radial arms intended to serve as supports for one or more toothed rings.

Quant à la pièce d'extrémité 3, elle constitue un simple embout d'extrémité présentant un trou taraudé 8 destiné à recevoir l'axe de la manivelle correspondante. As for the end piece 3, it constitutes a simple end piece having a threaded hole 8 intended to receive the axis of the corresponding crank.

Comme il a déjà été mentionné, le principal avantage de la présente manivelle réside dans la réduction de son poids par rapport aux manivelles actuelles. Cependant, un autre avantage consiste dans le fait que la structure de cette manivelle permet de réaliser aisément des manivelles de longueurs différentes à partir de pièces d'extrémité 2 et 3, toutes identiques entre elles. En effet, il suffit de fabriquer plusieurs éléments tubulaires 1 de longueurs différentes. As already mentioned, the main advantage of the present crank is the reduction in weight compared to current cranks. However, another advantage consists in the fact that the structure of this crank makes it possible to easily produce cranks of different lengths from end pieces 2 and 3, all identical to each other. Indeed, it suffices to manufacture several tubular elements 1 of different lengths.

Cependant la manivelle selon l'invention peut faire l'objet de diverses autres formes de réalisation. However, the crank according to the invention can be the subject of various other embodiments.

Ainsi la figure 4 illustre une variante d'exécution de la pièce d'extrémité destinée à recevoir la pédale correspondante. Dans cette variante, cette pièce 3a comporte un collet 9 destiné à entourer l'extrémité correspondante de l'élément tubulaire 1 constituant le bras de la manivelle. Cependant cette pièce comporte comme précédemment un tenon 5a susceptible d'être enfoncé à l'intérieur de l'extrémité correspondante de cet élément tubulaire. La présence du collet 9 renforce la solidité de l'ensemble et évite un délaminage de l'élément tubulaire 1. Par ailleurs, ce collet facilite le centrage lors du montage et il protège ensuite la colle de fixation contre les effets de l'humidité. Bien entendu, le collet 9 peut également être prévu sur la première pièce d'extrémité 2 constituant le moyeu de la manivelle.Thus, FIG. 4 illustrates an alternative embodiment of the end piece intended to receive the corresponding pedal. In this variant, this part 3a comprises a collar 9 intended to surround the corresponding end of the tubular element 1 constituting the arm of the crank. However, as previously, this part comprises a lug 5a capable of being inserted inside the corresponding end of this tubular element. The presence of the collar 9 reinforces the solidity of the assembly and prevents delamination of the tubular element 1. Furthermore, this collar facilitates centering during assembly and it then protects the fixing adhesive against the effects of humidity. Of course, the collar 9 can also be provided on the first end piece 2 constituting the hub of the crank.

Les figures 5 et 6 représentent une autre variante de la pièce d'extrémité destinée à recevoir la pédale correspondante. Dans cette variante, cette pièce 3b comporte un tenon 5b de profil conique. Cependant l'extrémité de ce tenon porte des dents 10 destinées à assurer le centrage lors du montage. Par ailleurs, ces dents ont pour fonction d'uniformiser l'épaisseur de la couche de colle de fixation. Figures 5 and 6 show another variant of the end piece for receiving the corresponding pedal. In this variant, this part 3b comprises a tenon 5b of conical profile. However, the end of this tenon carries teeth 10 intended to ensure centering during assembly. Furthermore, these teeth have the function of standardizing the thickness of the layer of fixing adhesive.

La figure 7 représente une autre variante encore dans laquelle la pièce d'extrémité destinée à recevoir la pédale correspondante, est remplacée par un insert métallique 11 incorporé dans l'extrémité correspondante de l'élément tubulaire lc formant le bras de manivelle. Cet insert métallique est disposé transversalement et il comporte un canal axial taraudé 12 destiné à recevoir l'axe de fixation de la pédale. FIG. 7 represents yet another variant in which the end piece intended to receive the corresponding pedal is replaced by a metal insert 11 incorporated in the corresponding end of the tubular element lc forming the crank arm. This metal insert is arranged transversely and it includes a threaded axial channel 12 intended to receive the fixing axis of the pedal.

La figure 8 représente une variante de cette forme de réalisation. Dans celle-ci il existe également un insert métallique lid dans l'extrémité correspondante du bras id de la manivelle. Cependant il est en plus prévu un renfort 13 en matériau composite à l'intérieur de l'extrémité correspondante de cet élément tubulaire. FIG. 8 represents a variant of this embodiment. In this there is also a metal insert lid in the corresponding end of the id arm of the crank. However, a reinforcement 13 made of composite material is also provided inside the corresponding end of this tubular element.

La figure 9 représente une autre variante de réalisation dans laquelle la pièce de réception de la manivelle est constituée par une sorte de bouchon métallique lie de renforcement qui est enfoncé à l'intérieur de l'extrémité correspondante de l'élément tubulaire le formant bras de manivelle. Ce bouchon métallique comporte un canal transversal 12e taraudé qui débouche sur l'un des côtés du bras de la manivelle pour pouvoir recevoir l'axe de la pédale correspondante. FIG. 9 represents another alternative embodiment in which the receiving part of the crank is constituted by a kind of metallic plug reinforcement link which is inserted inside the corresponding end of the tubular element forming it crank. This metal plug has a threaded transverse channel 12e which opens on one of the sides of the arm of the crank in order to be able to receive the axis of the corresponding pedal.

Par ailleurs la figure 10 représente une variante de réalisation de l'élément tubulaire formant le bras de la manivelle. Dans cette variante, cet élément est constitué par deux pièces complémentaires if qui sont fabriquées séparément puis assemblées l'une contre l'autre suivant un plan de joint XY. Sur leur face interne, ces pièces présentent chacune une gorge. Ces pièces sont fabriquées en un matériau composite constitué par des fibres tressées ou non et une résine d'imprégnation appropriée. Bien entendu, le bras de manivelle ainsi constitué reçoit ensuite des pièces d'extrémité ou de renfort destinées respectivement à constituer le moyeu de la manivelle et à servir d'élément de réception et de fixation pour la pédale correspondante. Furthermore, FIG. 10 represents an alternative embodiment of the tubular element forming the arm of the crank. In this variant, this element consists of two complementary pieces if which are manufactured separately and then assembled one against the other along an XY joint plane. On their internal face, these parts each have a groove. These parts are made of a composite material consisting of braided or non-braided fibers and an appropriate impregnation resin. Of course, the crank arm thus formed then receives end pieces or reinforcement intended respectively to constitute the hub of the crank and to serve as a receiving and fixing element for the corresponding pedal.

Mais encore une fois de nombreuses autres variantes de réalisation pourraient être envisagées.  But again many other alternative embodiments could be envisaged.

Claims (4)

REVENDICATIONS 1.- Manivelle pour pédalier de bicyclette, caractérisée en ce qu'elle est constituée par l'assemblage de plusieurs éléments distincts, à savoir 1.- Crank for bicycle crankset, characterized in that it is constituted by the assembly of several distinct elements, namely - un bras de manivelle consistant en un élément - a crank arm consisting of an element (1) fabriqué en matériau composite par surmoulage d'une résine synthétique sur une âme tubulaire en fibres de renforcement, par exemple-Pibres de carbone ou fibres en aramide, (1) made of composite material by overmolding a synthetic resin onto a tubular core of reinforcing fibers, for example-carbon fibers or aramid fibers, - une première pièce d'extrémité en métal, ou autre matériau approprié, formant le moyeu (2) de cette manivelle, et qui comporte des moyens de fixation sur l'extrémité correspondante de l'élément (1) formant le bras de la manivelle, - A first end piece of metal, or other suitable material, forming the hub (2) of this crank, and which comprises fixing means on the corresponding end of the element (1) forming the arm of the crank , - et éventuellement une seconde pièce d'extrémité (3, 3a, 3b, 11, ild, vile) susceptible d'être fixée sur ou dans l'extrémité opposée de l'élément tubulaire (1) pour servir de pièce de réception de l'axe de la pédale correspondante. - And possibly a second end piece (3, 3a, 3b, 11, ild, vile) capable of being fixed on or in the opposite end of the tubular element (1) to serve as a room for receiving the 'axis of the corresponding pedal. 2.- Manivelle selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément (1) constituant le bras de cette manivelle est tubulaire et les deux pièces d'extrémité (2, 3 ou 3a, 3b) portent chacune un tenon (4 ou 5, 5a, 5b) aptes à être emboités à l'intérieur de l'extrémité correspondante de cet élément et à y être fixé par collage ou tout autre moyen approprié. 2. Crank according to claim 1, characterized in that the element (1) constituting the arm of this crank is tubular and the two end pieces (2, 3 or 3a, 3b) each carry a stud (4 or 5, 5a, 5b) able to be fitted inside the corresponding end of this element and to be fixed there by gluing or any other suitable means. 3.- Manivelle selon la revendication 1, caractérisée en ce que la seconde pièce d'extrémité, destinée à recevoir l'axe de la pédale correspondante, consiste en un insert (11, lld) incorporé dans l'extrémité correspondante de l'élément constituant le bras de cette manivelle, ou en un bouchon (lie) susceptible d'être emboité dans cette extrémité, cette pièce comportant un canal transversal (12, 12e) débouchant à l'extérieur pour pouvoir recevoir l'axe de la pédale.  3.- Crank according to claim 1, characterized in that the second end piece, intended to receive the axis of the corresponding pedal, consists of an insert (11, lld) incorporated in the corresponding end of the element constituting the arm of this crank, or in a plug (lie) capable of being fitted into this end, this part comprising a transverse channel (12, 12e) opening out to be able to receive the axis of the pedal. 4.- Manivelle selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le bras de celle-ci est constitué par l'assemblage de deux pièces complémentaires (If) qui sont fabriquées séparément en un matériau composite comprenant des fibres, tressées ou non, et une résine appropriée d'imprégnation.  4.- Crank according to one of the preceding claims, characterized in that the arm of the latter is constituted by the assembly of two complementary parts (If) which are produced separately from a composite material comprising fibers, braided or not , and a suitable impregnation resin.
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