FR2856374A1 - Manivelle pour un pedalier de bicyclette et pedalier muni de telles manivelles - Google Patents

Abstract

Cette manivelle (10A) comporte deux bras (16A, 18A) reliés rigidement l'un à l'autre. Le premier bras (16A) est adapté pour être monté sur un axe (X-X) d'entraînement en rotation du pédalier et le second bras (18A) est adapté pour porter de façon articulée autour d'un axe (A-A) une pédale de sollicitation de la manivelle. Selon l'invention, l'angle (α) formé par le premier et le second bras (16A, 18A) est compris entre 120 et 140°, de préférence égal à environ 125°.

Description

La présente invention concerne une manivelle pour un

pédalier de bicyclette, ainsi qu'un pédalier muni de deux de ces manivelles.

Les deux manivelles du pédalier d'une bicyclette sont 5 adaptées pour transmettre la force des jambes du cycliste à un plateau d'entraînement d'une chaîne ou analogue reliée généralement à la roue arrière de la bicyclette. A cet effet, une extrémité de chaque manivelle est reliée de façon articulée à une pédale et l'autre extrémité est 10 montée sur un axe central d'entraînement du pédalier. Les manivelles employées habituellement sont rectilignes.

Il est connu de FR-A-1 058 203 d'utiliser des manivelles coudées, c'est-àdire constituées chacune de deux bras rigides qui forment les deux côtés d'un triangle 15 dont la base serait une ligne droite imaginaire allant de l'axe de la pédale à l'axe d'entraînement du pédalier.

L'angle entre ces deux bras rigides n'est pas précisé dans ce document. Au vu des figures, il peut être estimé à environ 1000.

Bien que recourir à de telles manivelles coudées semble en principe faciliter les mouvements de pédalage du cycliste, les performances pratiques du pédalier envisagé dans ce document, avec un angle entre les bras rigides de 100 , demeurent, semble-t-il, très proches de celles d'un 25 pédalier classique à manivelles rectilignes.

Le but de la présente invention est de proposer un pédalier de bicyclette qui apporte une nette amélioration pour le cycliste, notamment en réduisant pour ce dernier l'effort de pédalage à développer.

A cet effet, l'invention a pour objet une manivelle pour un pédalier de bicyclette, du type comportant deux bras reliés rigidement l'un à l'autre à une première de leur extrémité en formant entre eux un angle strictement inférieur à 180 , le premier bras étant adapté à sa seconde extrémité pour être monté sur un axe d'entraînement en rotation du pédalier et le second bras étant adapté à sa seconde extrémité pour porter une pédale de sollicitation de la manivelle, caractérisée en ce que l'angle formé par le premier et le second bras est compris entre 120 et 1400.

La géométrie de la manivelle selon l'invention réduit nettement l'effort de pédalage développé par le cycliste, des essais mesurant la fréquence cardiaque moyenne d'un cycliste concluant à une diminution sensible de la 10 fréquence cardiaque tant par rapport à une manivelle droite qu'à la manivelle envisagée dans FR-A-1 058 203. D'autres essais montrent également une baisse sensible de la consommation d'oxygène du cycliste, dans les mêmes proportions que la fréquence cardiaque. Il semble que, 15 selon la valeur de l'angle formé entre les bras de la manivelle, la position du centre de gravité de cette manivelle varie de sorte qu'en imposant à cet angle d'être compris entre 120 et 140 , le centre de gravité est situé au-delà de la verticale, suivant le sens d'entraînement de 20 la manivelle en vue de faire avancer la bicyclette, lorsque le cycliste amorce son effort de sollicitation vers l'avant et vers le bas de la manivelle.

Cette manivelle présente avantageusement d'autres caractéristiques, prises isolément ou selon toutes les 25 combinaisons techniquement possibles: l'angle formé est d'environ 125 ; - le premier et le second bras forment une pièce d'un seul tenant, de préférence constituée en un alliage léger, en particulier d'aluminium ou de magnésium, ou un 30 matériau composite, en particulier avec du carbone; - la distance séparant le point de montage du premier bras sur l'axe d'entraînement en rotation du pédalier et le point de liaison de la pédale au deuxième bras est comprise entre 170 et 180 mm; - la longueur du premier bras vaut environ 60 mm.

L'invention a également pour objet un pédalier pour bicyclette, du type comportant au moins un plateau d'entraînement d'une chaîne ou analogue, et définissant un 5 axe d'entraînement en rotation dudit plateau, sur lequel sont montées deux manivelles équipées chacune d'une pédale de sollicitation de la manivelle correspondante, caractérisé en ce que les manivelles sont telles que définies ci-dessus.

Suivant une caractéristique avantageuse de ce pédalier, le premier bras d'une des deux manivelles est venu de matière avec des branches étoilées de fixation sur le plateau.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la 15 description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en élévation d'un pédalier selon l'invention, monté sur une bicyclette; - la figure 2 est une vue en élévation de la manivelle droite du pédalier de la figure 1; et - la figure 3 est une vue en élévation de la manivelle gauche du pédalier de la figure 1.

Sur la figure 1 est représenté un pédalier 1 équipant 25 une bicyclette 2 partiellement représentée. De manière classique, ce pédalier définit un axe X-X autour duquel l'ensemble du pédalier est à même de tourner.

Dans toute la suite, les termes " droit " et " gauche ", ainsi que " avant " et " arrière ", sont 30 définis par rapport au sens normal de déplacement de la bicyclette 2, indiqué par la flèche D sur la figure 1.

Le pédalier 1 comporte au moins un petit plateau 4 et un grand plateau 6 centrés sur l'axe X-X et pourvus chacun à leur périphérie d'une couronne dentée en prise avec une chaîne à maillons 8. Cette chaîne est reliée à l'axe de rotation de la roue arrière de la bicyclette de façon à transmettre un mouvement de rotation à cette roue depuis le pédalier 1.

Pour permettre l'entraînement en rotation des plateaux autour de l'axe XX, le pédalier 1 comporte une paire de manivelles, à savoir une manivelle droite 10A et une manivelle gauche 0lB. Ces manivelles 10A et lOB sont montées sur un arbre commun 12 définissant l'axe X-X et par 10 exemple supporté dans un élément tubulaire de la structure 14 de la bicyclette 2. Les manivelles sont liées en rotation à l'arbre 12, le montage de chaque manivelle sur l'arbre étant par exemple assuré par un effet de coin.

Comme représenté en détail sur la figure 2, la 15 manivelle droite 10A comporte deux bras rigides 16A et 18A qui forment une pièce d'un seul tenant par exemple en alliage léger à base d'aluminium ou de magnésium ou bien en matériau composite, notamment renforcé par du carbone. Le bras 16A, monté sur l'arbre 12, est venu de matière avec 20 des branches 20 disposées en forme d'étoile autour de l'axe X-X, dont les extrémités libres sont fixées aux plateaux 4 et 6, par exemple au moyen de rivets ou de vis 22.

La seconde branche 18A de la manivelle 10A forme à son extrémité libre un axe d'articulation A-A sur lequel est 25 montée à basculement une pédale 24A.

Les bras 16A et 18A de la manivelle 10A forment entreeux, du côté arrière de la manivelle, un angle a d'environ 125 0. En d'autres termes, ces bras forment les deux côtés d'un triangle dont la base est la droite imaginaire reliant 30 le point de montage du bras 16A sur l'arbre 12 et le point d'articulation de la pédale 24A sur le bras 18A, c'est-àdire la droite imaginaire reliant l'axe X-X à l'axe A-A, et dont le sommet opposé à cette base est d'angle a.

A titre d'exemple, la distance d séparant l'axe X-X de l'axe A-A vaut environ 170 mm, ce qui correspond à la longueur standard d'une manivelle rectiligne pour un pédalier classique de l'art antérieur. En variante, cette 5 distance d est choisie entre 170 et 180 mm environ. La longueur a du bras 16A, c'est-à-dire la distance séparant l'axe X-X du point de concourance des axes longitudinaux des bras 16A et 18A, vaut environ 60 mm.

Le centre de gravité, noté GA, de la manivelle 10A est 10 situé à l'intérieur du secteur angulaire défini par l'angle ax.

Sur la figure 3 est représentée la manivelle gauche 0lB qui présente la même structure que la manivelle 10A, hormis qu'elle est dépourvue de moyens la reliant 15 directement au plateau 4 ou 6. Les constituants de cette manivelle lOB ne seront donc pas décrits plus avant, ces éléments portant la même référence que les éléments correspondants de la manivelle 10A, la lettre B remplaçant la lettre A. En fonctionnement, le pédalier 1 se révèle particulièrement avantageux pour le cycliste qui, par rapport aux pédaliers connus, développe un effort musculaire moindre lors du pédalage pour obtenir la même puissance transmise à la roue arrière de la bicyclette.

Plus précisément, lors d'essais comparatifs entre un pédalier classique comportant deux manivelles rectilignes, un pédalier comportant deux manivelles coudées avec un angle de coudage a égal à 100 et le pédalier 1 décrit cidessus, on a mesuré pendant 25 minutes la fréquence 30 cardiaque moyenne pour une fréquence de pédalage imposée, par exemple égale à 90 tours/minute. Le même cycliste, placé dans les mêmes conditions de pédalage, présente une fréquence cardiaque moyenne d'environ 148 battements par minute lorsqu'il utilise le pédalier classique précité tandis que sa fréquence cardiaque moyenne n'est que d'environ 145 battements par minute lorsqu'il utilise le pédalier 1. A l'inverse, l'utilisation du pédalier dont les 5 manivelles sont coudées à 100 n'apporte aucune réduction sensible de cette fréquence cardiaque, et donc de l'effort musculaire développé par le cycliste.

D'autres essais conduits avec les mêmes pédaliers, mais pour une fréquence de pédalage imposée moins grande 10 conduisent à un résultat encore plus significatif pour le pédalier 1 vis-à-vis du pédalier classique à manivelles rectilignes et du pédalier à manivelles coudées à 1000. Par exemple, pour une fréquence de pédalage égale à environ 80 tours par minute, la différence des fréquences cardiaques 15 moyennes est d'au moins 11 battements par minute en faveur du pédalier selon l'invention.

Par ailleurs, on a mesuré la quantité d'oxygène consommée par la cycliste lors de l'utilisation du pédalier classique à manivelles rectilignes et le pédalier 1. Les 20 essais correspondants mettent en évidence une différence moyenne d'environ 5% de consommation d'oxygène en faveur du pédalier 1 selon la fréquence de pédalage. Cette différence est d'autant plus importante que l'intensité de l'exercice est faible.

L'explication de ces résultats peut être liée à la position des centres de gravité GA et GB des manivelles du pédalier 1. Sur la figure 1, le pédalier 1 est représenté en fonctionnement dans une configuration suivant laquelle le cycliste s'apprête à, par le biais de son pied droit, 30 développer un effort de sollicitation de la manivelle droite 10A en vue d'entraîner en rotation l'un des plateaux 4 ou 6. On remarque que dans cette configuration, la directrice F de l'effort développé par le cycliste s'étend essentiellement suivant l'axe longitudinal du bras 18A et que la verticale A, ou plus généralement la direction sensiblement perpendiculaire au plan sur lequel se déplace la bicyclette, passe par le centre de gravité GA de la manivelle 10A de sorte que, lorsque le cycliste va 5 développer et appliquer son effort sur la manivelle 10A, ce centre G sera disposé en avant de la verticale A. En d'autres termes, la géométrie des manivelles semble favoriser le passage des phases critiques du pédalage, à savoir les plages angulaires haute et basse qui, centrées 10 sur l'axe X-X, s'étendent de plus ou moins 15 à 20 environ, de part et d'autre de la verticale A, en raison du décalage angulaire entre les centres de gravité des manivelles 10A, 0lB et le point d'articulation des pédales 24A, 24B.

D'un point de vue anatomique, en particulier au niveau des chevilles du cycliste, l'utilisation du pédalier 1 entraîne une augmentation de la flexion plantaire au cours du pédalage, notamment lorsque la pédale 24A (ou 24B) est en position haute comme sur la figure 4.

D'autres exemples comparatifs ont permis de mettre en évidence que cet effet de réduction de la dépense énergétique du cycliste est obtenu pour un angle a compris entre 120 et 140 . A titre d'exemple, lorsque a vaut environ 130 , la réduction de la fréquence cardiaque 25 moyenne est d'environ 3% par rapport à la fréquence moyenne d'un cycliste utilisant le pédalier classique à manivelles rectilignes.

Divers variantes et aménagements au pédalier selon l'invention sont bien entendu envisageables, par exemple au 30 niveau des points de liaison entre, d'une part, chaque manivelle et le ou les plateaux, et, d'autre part, cette manivelle et la pédale d'entraînement.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Manivelle pour un pédalier de bicyclette, du type 5 comportant deux bras (16A, 18A) reliés rigidement l'un à l'autre à une première de leur extrémité en formant entre eux un angle (a) strictement inférieur à 1800, le premier bras (16A) étant adapté à sa seconde extrémité pour être monté sur un axe (X-X) d'entraînement en rotation du 10 pédalier (1) et le second bras (18A) étant adapté à sa seconde extrémité pour porter une pédale (24A) de sollicitation de la manivelle (O10A), caractérisée en ce que l'angle (a) formé par le premier (16A) et le second (18A) bras est compris entre 120 et 1400.

2. Manivelle suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'angle formé est d'environ 1250

3. Manivelle suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le premier (16A) et le second (18A) bras forment une pièce d'un seul tenant.

4. Manivelle suivant la revendication 3, caractérisée en ce que ladite pièce d'un seul tenant est constituée en un alliage léger, en particulier d'aluminium ou de magnésium, ou en un matériau composite, en particulier avec du carbone.

5. Manivelle suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la distance (d) séparant le point de montage du premier bras (16A) sur l'axe (X-X) d'entraînement en rotation du pédalier (1) et le point de liaison de la pédale (24A) au 30 deuxième bras (18A) est comprise entre 170 et 180 mm.

6. Manivelle suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la longueur (a) du premier bras (16A) vaut environ 60 mm.

7. Pédalier pour bicyclette, du type comportant au moins un plateau (4, 6) d'entraînement d'une chaîne (8) ou analogue et définissant un axe (X-X) d'entraînement en rotation dudit plateau (4, 6), sur lequel sont montées deux 5 manivelles (10A, 10B) équipées chacune d'une pédale (24A, 24B) de sollicitation de la manivelle correspondante, caractérisé en ce que les manivelles (O10A, 10B) sont conformes à l'une quelconque des revendications précédentes.

8. Pédalier suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le premier bras (16A) d'une (O10A) des deux manivelles (10A, 10B) est venu de matière avec des branches étoilées (20) de fixation sur le plateau (4, 6).