FR2843364A1 - Pedalier pour cycle avec un bras de levier optimise - Google Patents

Abstract

Pédalier pour cycle comprenant deux supports (5) de manivelle bloqués en rotation et positionnés sur l'axe de rotation d'un organe d'entraînement (2) de manière excentrée.Le mouvement de rotation des deux manivelles (12) portant les pédales (15) est transmis à l'axe de rotation de l'organe d'entraînement par deux tétons (18) fixés respectivement sur les manivelles (12) et se déplaçant dans les glissières (21) liées à l'axe de rotation de l'organe d'entraînement (2).Un tel pédalier permet d'obtenir une variation continue de la longueur des deux bras de levier.

Description

L'invention a trait à un pédalier pour cycle avec un," bras de levier

optimisé.

Dans le domaine du cyclisme, la longueur de chaque bras de levier d'un pédalier est généralement d'environ 170 mm. Cette longueur correspond à la distance entre l'axe de rotation du pédalier et l'axe de rotation de la pédale soit globalement la longueur de chaque manivelle. Pour augmenter l'efficacité du pédalage fourni par le cycliste, il convient d'augmenter le couple moteur produit par le

pédalier pour un même effort.

Pour cela la solution mécanique classique, qui consiste à augmenter la longueur du bras de levier, n'est pas satisfaisante. En effet, pour des raisons ergonomiques liées à la physiologie du cycliste, la longueur de chaque

manivelle ne peut dépasser 180 mm.

Une solution permettant d'augmenter chaque bras de levier, et donc le couple, tout en conservant cette longueur ergonomique de 170 mm a été proposée dans W0-97 29 009. Dans cet art antérieur, l'axe du pédalier est prolongé de chaque côté par un manchon fixé de manière orthogonale sur ce dernier. Une tige, supportant à une extrémité la pédale, coulisse librement dans le manchon et est guidée en rotation par des galets se déplaçant sur un rail circulaire

fixé de manière excentrée par rapport à l'axe du pédalier.

On obtient ainsi deux bras de levier de longueurs variables permettant d'augmenter le couple produit lors du pédalage.

Dans un mode de réalisation, la tige est supprimée et remplacée par un chariot supportant d'un côté la pédale et de l'autre côté les galets de guidage sur le rail circulaire. Ce chariot coulisse dans une fente ménagée dans

le manchon.

iJ De tels dispositifs ne sont toutefois pas totalement satisfaisants. En effet, le frottement des galets sur le rail circulaire diminue fortement le gain de couple obtenu par la variation du bras de levier. Son encombrement et son poids sont importants et nécessitent des modifications du cadre du vélo pour que le dispositif ne touche pas le sol lors de son fonctionnement. Un tel dispositif n'est donc pas aisé à installer sur des cycles disponibles dans le commerce, d'autant plus qu'il doit être installé en double, c'est-à-dire de chaque

côté du cadre.

C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un pédalier compact, aisément adaptable en toute sécurité sur les cycles existants et facilitant la transmission d'efforts. A cet effet l'invention a pour objet un pédalier pour cycle comportant: un organe d'entraînement engrenant avec le lien flexible du cycle et entraîné en rotation par deux pédales portées par deux manivelles, - deux supports plats circulaires des manivelles reliés de manière excentrée à l'axe de rotation de l'organe d'entraînement, - deux parties allongées creuses formant glissières solidaires de l'axe de rotation de l'organe 25 d'entraînement ou des manivelles, - deux organes se déplaçant en translation dans les glissières lors des rotations conjointes, d'une part, des manivelles autour de leurs axes de rotation et, d'autre part, de l'organe d'entraînement autour de son axe de 30 rotation, caractérisé en ce que chacun des supports de manivelle excentrés est pourvu de moyens de guidage situés sur sa périphérie coopérant avec des moyens de guidage situés sur la périphérie d'un évidement circulaire, formant un logement de réception pour ce dernier et ménagé dans

chaque manivelle.

Grâce à l'invention le pédalier présente deux bras de levier de longueurs variables dans un encombrement réduit 5 analogue à l'encombrement d'un pédalier classique et aisément adaptable sur tous types de cycles existants, par

exemple des vélos de route ou des VTT.

On réalise ainsi un pédalier compact qui ne gêne pas le cycliste lors du pédalage. L'utilisation de roulements 10 comme moyen de guidage permet de minimiser les frottements et donc de ne pas pénaliser le couple obtenu avec un tel pédalier. L'invention permet également de réaliser un pédalier d'un poids tout à fait analogue à celui d'un

pédalier classique.

Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention le pédalier incorpore une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - les moyens de guidage comportent des roulements dont les chemins de roulement fixes sont situés sur la 20 périphérie des supports de manivelle, les chemins de roulement mobiles étant eux situés sur la périphérie des logements ménagés dans les manivelles, - ces mêmes supports sont immobilisés en rotation par rapport au cadre du cycle de manière réglable par des 25 bras de liaison eux-mêmes immobilisés par rapport au cadre de manière réglable, - les supports de manivelle ont leurs points de fixation des bras de liaison diamétralement opposés. Dans une variante, ces points ne sont pas diamétralement 30 opposés, - au moins un roulement à billes est intercalé entre chaque support et une partie solidaire de l'axe de

rotation de l'organe d'entraînement.

- les organes se déplaçant dans les glissières

sont des tétons cerclés d'une bague libre en rotation.

L'invention concerne également un cycle dont le pédalier est réalisé selon l'une au moins des caractéristiques décrites ci-dessus. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages

de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation du pédalier, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en 10 référence aux dessins annexés dans lesquels:

- la figure 1 est une vue du " côté couronne " d'un pédalier conforme à l'invention monté sur un cycle, - la figure 2 est une vue en coupe selon le plan de coupe II-II à la figure 1 du demi pédalier comprenant la 15 couronne dentée représenté à la figure précédente; - la figure 3 est une vue en perspective éclatée d'une manivelle, de son support et de la glissière associée, en position de pré-montage; - les figures 4A, 4B, 4C et 4D sont des vues de 20 côté simplifiées d'un demi-pédalier conforme à l'invention représentant la manivelle, le support de manivelle et la glissière à différentes positions lors d'un cycle de pédalage, - la figure 5 est une représentation schématique 25 des trajectoires du téton porté par une manivelle et de son logement dans une glissière autour de leurs axes de

rotation respectifs lors d'un cycle de pédalage.

Le pédalier 1 représenté sur la figure 1 comprend une couronne dentée 2 solidaire d'un axe de rotation 3 monté 30 dans le tube principal 3a du cadre d'un cycle. Cet axe 3 se termine à ces deux extrémités par un emmanchement à cône carré visible à la figure 2. Les dents de la couronne 2 entraînent une chaîne sans fin 4 reliée aux pignons d'entraînement, non représentés, de la roue arrière du cycle. Un demi-pédalier comprend un support de manivelle 5 monté parallèlement à la couronne 2, cette dernière étant 5 située la plus près du cadre du cycle. Ce support de manivelle 5 est une pièce circulaire, dont le bord est centré sur un axe A-A', plate et pourvue, sur la totalité de sa périphérie, d'une gorge 6 continue visible aux figures 2 et 3. Le support de manivelle 5 présente un 10 orifice 11 centré autour d'un axe BB' parallèle à l'axe AA'. Plusieurs orifices 7 sont également percés dans le support 5. Ces orifices 7 sont tous situés sur un cercle centré sur l'axe AA' du support 5. Ces orifices 7 sont taraudés afin de recevoir une vis 8 assurant le blocage 15 d'une extrémité d'un bras de liaison 9 dont l'autre extrémité est fixée à un des haubans tubulaires 10 du cadre

du cycle.

Le support de manivelle 5 se trouve ainsi relié de

manière non définitive et réglable au cadre du cycle.

Chaque demi-pédalier comprend également une manivelle plate 12 de forme générale en goutte d'eau allongée. La manivelle 12 présente, à l'extrémité la plus étroite de la goutte d'eau, un orifice 13 permettant d'accueillir l'axe de rotation 14 d'une pédale 15. A son extrémité opposée, 25 c'est-à-dire dans la partie la plus large de la goutte d'eau, la manivelle 12 présente un évidement circulaire 16, traversant la manivelle sur toute son épaisseur, dont la paroi interne est pourvue d'une gorge circulaire 17 continue. Cette manivelle 12 porte un téton 18, globalement 30 cylindrique, s'étendant vers l'extérieur à partir d'une de ses faces. Ce téton 18 est cerclé, sur toute sa hauteur dépassant de la manivelle, par une bague 19 libre en rotation. Le téton 18 est situé entre l'évidement 16 et l'orifice 13, à proximité de l'évidement 16 et sur la face de la manivelle 12 opposée à celle située près de la

couronne dentée 2.

L'évidement 16 a une forme et des dimensions adaptées à celles du support de manivelle 5. Il constitue pour ce 5 dernier un logement permettant aux faces interne et externe du support de manivelle 5 de se trouver respectivement en affleurement avec les faces interne et externe de la manivelle 12. Lorsque le support de manivelle 5 est en place dans son logement 16, la gorge 6 du support 5 se 10 trouve en face de la gorge 17 du logement 16. Ces deux gorges sont ainsi positionnées selon deux cercles concentriques centrés autour de l'axe AA' de rotation du

support 5.

Dans cette configuration les gorges 6 et 17 15 constituent respectivement un chemin de roulement fixe et un chemin de roulement mobile pour des billes 20 permettant une rotation régulière, avec des frottements réduits, de la manivelle 12 autour du support 5. Ces billes 20 sont introduites par un orifice 20a, ce dernier pouvant être 20 obturé par une vis 20b. Un roulement à bille est ainsi

formé par les éléments 6, 17 et 20.

L'axe AA' du support de manivelle 5 constitue alors

l'axe de rotation de la manivelle 12 autour du support 5.

Chaque demi-pédalier comporte également sur sa zone 25 extérieure, c'està-dire la zone la plus éloignée de la couronne dentée 2, une pièce ou glissière 21 allongée et plate, en forme de L, pourvue dans sa plus grande longueur 21a d'un évidement longitudinal, non traversant, formant un logement 22 qui s'étend jusqu'à une extrémité 21c de la 30 partie 21a. Ce logement 22 a des dimensions suffisantes pour recevoir le téton 18 muni de sa bague 19 tout en permettant une libre rotation de cette dernière. La longueur du logement 22 est suffisante pour permettre le déplacement du téton 18 entre une position o la distance

entre le téton 18 et l'axe du pédalier 3 est maximale, et une position o cette distance est minimale. La petite longueur 21b du L est pourvue d'un orifice central 23 traversant longitudinalement cette partie de la glissière 5 21. L'orifice 23 est orienté selon une direction globalement orthogonale au logement 22.

Dans un tel demi-pédalier, le support de manivelle 5 est positionné sur l'axe 3 de sorte que ce dernier ait une de ses extrémités centrée dans l'orifice 11 du support 5. 10 L'axe BB' de l'orifice 11 se retrouve alors globalement

confondu avec l'axe du pédalier 3.

L'axe AA' du support de manivelle 5, qui est parallèle à l'axe du pédalier, est situé à une certaine distance de

ce dernier, cette distance représentant l'excentration e du 15 support de manivelle 5 par rapport à l'axe du pédalier 3.

La partie 21b de la glissière 21 a une section transversale permettant de préserver un jeu entre sa paroi externe et la paroi interne de l'orifice 11 lorsque la glissière 21 est introduite dans ce dernier. La partie 21b 20 de la glissière 21 est ainsi introduite dans l'orifice 11 et centrée sur l'axe de pédalier 3 par emmanchement d'une

extrémité de ce dernier dans l'orifice 23 de la partie 21b.

Lorsque le support de manivelle 5 est positionné entre la glissière 21 et la couronne 2, l'axe géométrique B-B' de 25 l'orifice 11 est globalement confondu avec l'axe

géométrique de l'axe 3 du pédalier.

La partie 21b présente également un épaulement 24 continu et centré sur l'axe BB' de l'orifice 23. Lors de la mise en place de la glissière 21, une vis 23a vient bloquer 30 par l'orifice 23 la partie 21b emmanchée sur une extrémité de l'axe du pédalier 3 dans une position o l'épaulement 24 coopère avec des roulements à billes 24a pour former un

écrou venant bloquer la translation du support 5.

Par ailleurs, toute rotation du support 5 est empêchée par sa fixation au bras de liaison 9 relié à un des haubans

du cycle.

Préalablement au blocage en translation du support 5 5 on introduit les roulements à billes 24a dans l'espace situé entre la paroi externe de la partie 21b et la paroi interne de l'orifice 11 du support 5. Ces roulements à billes 24a complètent ainsi la liaison entre la glissière 21 et le support 5. La glissière 21 peut ainsi pivoter 10 conjointement avec l'axe du pédalier 3 tout en empêchant la translation du support 5 sur cet axe 3. Le téton 18 en place dans le logement 22 de la glissière 21 permet d'obtenir une rotation conjointe de la manivelle 12 et de

l'extrémité 21c de la glissière 21.

Avec une telle configuration, analogue pour chaque demi-pédalier, l'effort exercé par le cycliste sur la pédale 15 entraîne en rotation la manivelle 12 autour de l'axe AA' du support de manivelle 5. La rotation de la manivelle 12 entraîne de facto la rotation autour du même 20 axe du téton 18 situé à l'intérieur du logement 22, ce qui provoque la rotation de la glissière 21. Cette dernière pivotant autour de l'axe de rotation 3 de la couronne avec lequel elle est solidarisée, ce mouvement entraîne la

couronne 2 qui constitue la roue motrice du cycle.

Lors de la rotation conjointe de la manivelle 12 et de la glissière 21, le téton 18 se déplace dans le logement 22. Ce déplacement est facilité par la bague 19 qui, par sa rotation, diminue les frottements du téton 18 à l'intérieur du logement 22. Ce déplacement permet de maintenir des 30 rotations conjointes malgré l'excentration des axes de rotation respectifs AA' et BB' de la manivelle 12 et de la glissière 21. On obtient ainsi un bras de levier d'une longueur variable entre l'axe 3 du pédalier et l'axe 14 de

la pédale.

Comme représenté aux figures 4A et suivantes, la

position o l'on peut observer un alignement de l'axe 3 du pédalier, de l'axe de rotation AA' de la manivelle 12 et de l'axe 14 de la pédale 15 correspond à une position o la 5 partie étroite de la manivelle 12 et la grande longueur 21a de la glissière 21 sont orientées vers le bas avec un angle globalement voisin de 30 par rapport à la verticale pour un demipédalier et un angle lui aussi voisin de 30 pour l'autre demi-pédalier dont la manivelle 12 et la grande 10 longueur 21a de la glissière sont orientées vers le haut.

On note également, d'après la figure 5, que la trajectoire du téton 18 autour de l'axe du pédalier 3 est globalement elliptique. De ce fait, la distance entre l'axe de rotation 14 de la pédale 15 et l'axe du pédalier 3 varie 15 régulièrement lors de la rotation de la manivelle 12. Cette variation est telle qu'il n'existe aucune position du pédalier o les deux manivelles 12 de chaque demi-pédalier ont simultanément la même distance entre les axes 14 de leurs pédales respectives et l'axe du pédalier 3, cela bien 20 entendu dans une configuration " normale " o les manivelles 12 sont diamétralement opposées par rapport à

l'axe du pédalier 3.

Comme le montrent les figures 4A, 4B, 4C et 4D, la variation continue de la distance entre les pédales 15 et 25 l'axe du pédalier 3 lors du cycle de pédalage permet d'obtenir un couple toujours positif. On a supprimé ainsi les positions correspondant aux manivelles 12 en position verticale ou horizontale o le couple résultant du pédalier est nul. Le rendement du pédalage se trouve ainsi amélioré. 30 Avec un tel montage, la pédale 15 du haut entame sa descente, et donc une poussée, avant que l'autre pédale 15 ne soit arrivée à sa position basse. Ceci permet un

pédalage plus régulier.

Il est possible, grâce au bras de liaison 9, de bloquer le support de manivelle 5 de manière à ce que son axe AA' occupe une position différente de celle représentée notamment figure 4 et suivantes. Cette position se situe 5 sur un cercle dont le rayon est égal à l'excentration e entre l'axe AA' et l'axe du pédalier 3. On obtient une trajectoire du téton 18 différente de celle représentée figure 5 et donc des longueurs de manivelle différentes pour une même position de cette dernière lors du cycle de 10 pédalage. Cette variation est néanmoins utilisée en

préservant une disposition ergonomique des deux pédales 15.

On peut aussi bloquer les supports de manivelle 5 du pédalier 1 dans une position o les distances les plus grandes entre les pédales 15 et l'axe du pédalier 3 se 15 situent globalement lorsque le cycliste effectue une poussée verticale de haut en bas, les distances les plus faibles se rencontrant globalement lors de la remontée des pédales 15. Dans ce cas, le couple obtenu, et donc le

déplacement du cycle, est à son maximum.

On peut envisager d'autres modes de réalisation o

l'on peut régler aisément la position des supports de manivelle 5. Par exemple, les bras de liaison 9 entre les supports de manivelle et le cadre du cycle sont reliés à ce dernier de façon mobile à l'aide d'une crémaillère ou d'une 25 mollette à serrage rapide.

Chaque demi-pédalier, au moins en ce qui concerne la partie la plus large de la manivelle 12 et à l'exception de la partie supportant la pédale 15, peut être recouvert par un capot, avantageusement réalisé dans un matériau rigide 30 et léger, facilement amovible et permettant de protéger les pièces de l'humidité et de la poussière. Il permet aussi

d'éviter à la jambe du cycliste de heurter le pédalier.

On peut également envisager des modes de réalisation o la rotation de la manivelle 12 autour du support de manivelle 5 et la rotation de la glissière 21 dans l'orifice 23 du support 5 sont assurés avec un minimum de frottements grâce à d'autres montages que les roulements à

billes décrits.

De même, le frottement du téton 18 dans le logement 22

peut être limité par d'autres moyens que la bague 19.

Un autre mode de réalisation, non représenté, consiste à ménager le logement 22 sur la manivelle 12. Dans ce cas le téton 18 est solidaire de l'axe de rotation 3, et c'est 10 la rotation du logement 22, provoquée par la rotation de la manivelle 12, qui entraîne le déplacement du téton 18 dans le logement 22 conjointement à la rotation du téton 18 autour de l'axe du pédalier 3 et donc la rotation de l'organe d'entraînement 2. Ce mode de réalisation procède 15 d'une inversion de structure entre les éléments 18 et 22

par rapport au mode représenté.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Pédalier pour cycle comportant: - un organe d'entraînement (2) engrenant avec le lien flexible (4) du cycle et entraîné en rotation par deux pédales (15) portées par deux manivelles (12), - deux supports plats circulaires (5) des manivelles (12) reliés de manière excentrée à l'axe de 10 rotation (3) dudit organe d'entraînement (2) - deux parties allongées creuses (21) formant glissières, solidaire de l'axe de rotation (3) dudit organe d'entraînement (2) ou des manivelles (12), - deux organes (18), se déplaçant en translation 15 dans lesdites glissières lors des rotations conjointes, d'une part, desdites manivelles autour de leurs axes de rotation (AA') et, d'autre part, dudit organe d'entraînement (2) autour de son axe de rotation (3, BB') caractérisé en ce que chacun desdits supports excentrés (5) 20 est pourvu de moyens de guidage (6) situés sur sa périphérie coopérant avec des moyens de guidage (17) situés sur la périphérie d'un évidement circulaire formant un logement (16) de réception dudit support et ménagé dans

chaque manivelle (12).

2. Pédalier selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de guidage (6; 17) comportent des roulements (6, 17, 20) dont les chemins de roulement fixes

(6) sont situés sur la périphérie desdits supports.

3. Pédalier selon la revendication 2, caractérisé en 30 ce que les chemins de roulement mobiles (17) desdits roulements (6, 17, 20) sont situés sur la périphérie des

logements (16) ménagés dans lesdites manivelles (12).

4. Pédalier selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun desdits supports (5) est immobilisé en rotation par rapport au cadre (10) du cycle, de manière réglable, par un bras de liaison (9) immobilisé par rapport

au cadre.

5. Pédalier selon la revendication 4, caractérisé en 5 ce que chaque bras de liaison (9) est immobilisé par rapport au cadre (10) du cycle de manière réglable.

6. Pédalier selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits support (5) ont leurs points de fixation (7)

des bras de liaison (9) diamétralement opposes.

7. Pédalier selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits supports (5) ont leurs points de fixation (7) des bras de liaison (9) qui ne sont pas diamétralement opposes.

8. Pédalier selon l'une des revendications 15 précédentes, caractérisé en ce que au moins un roulement à

billes (24a) est intercalé entre chaque support (5) et une partie solidaire de l'axe (3) de rotation dudit organe

d'entraînement (2).

9. Pédalier selon l'une des revendications 20 précédentes, caractérisé en ce que lesdits organes se

déplaçant dans les glissières sont des tétons (18) cerclés

d'une bague (19) libre en rotation.

10. Cycle équipé d'un pédalier selon l'une quelconque

des revendications précédentes.