FR2870202A1 - Bicycle, has pedal assembly and spring, where tensioning of spring permits rolling of components of bicycle and spring is then loosened, and derailleur system permitting operation of synergic wheel - Google Patents
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Abstract
Description
VELO A ASSITANCE DE PEDALAGE MECANIQUE PAR ACCUMULATION ETBICYCLE WITH MECHANICAL STUDY ASSISTANCE BY ACCUMULATION AND
RESTITUTION D'ENERGIE Présentation de l'invention Pédaler sans effort quelles que soient les déclivités du terrain, accélérer à la demande pour traverser un carrefour ou dépasser une voiture, atteindre des vitesses hors normes pour les adeptes plus sportifs, voici, résumées, les possibilités et avantages qu'offre le vélo synergique, objet de la présente invention. RESTITUTION D'ENERGIE Presentation of the invention Pedaling effortlessly regardless of the gradients of the terrain, accelerate the demand to cross a crossroads or overtaking a car, reach speeds beyond the norms for more sporting fans, here, summed up, the possibilities and advantages that the synergistic bicycle offers, object of the present invention.
Il se différencie fondamentalement du vélo à assistance électrique par sa conception entièrement mécanique, son autonomie illimitée, et ses capacités de grande vitesse. En outre, son confort de pédalage, hors utilisation sportive, le rend un outil idéal pour les personnes d'un certain âge. It differs fundamentally from the electric bike by its fully mechanical design, unlimited autonomy, and high speed capabilities. In addition, its pedaling comfort, out of sporty use, makes it an ideal tool for people of a certain age.
La présente invention concerne une bicyclette à assistance de pédalage mécanique par accumulation et restitution d'énergie. La bicyclette est caractérisée en ce qu'elle comprend: - une roue synergique à accumulation d'énergie, - un double pédalier comportant deux plateaux multiples situés de part et d'autre du pédalier, - deux systèmes de transmission, notamment par chaîne ou courroie, - deux dérailleurs, - un cadre réglable et articulé. The present invention relates to a bicycle assisted mechanical pedaling by accumulation and energy restoration. The bicycle is characterized in that it comprises: a synergic wheel with energy accumulation, a double crankset comprising two multiple plates located on either side of the crankset, two transmission systems, in particular by chain or belt. , - two derailleurs, - an adjustable and articulated frame.
De préférence, la bicyclette est caractérisée en ce que la roue synergique comprend: - des pignons d'entraînements, - des roues libres, - un dispositif un anti-retour ou roue libre principale, - deux flasques encadrant un système de restitution 10 de forme et d'énergie constitué d'au moins un ressort, - des roulements, - un ensemble de pièces mécaniques servant à l'assemblage et au fonctionnement de l'ensemble de la roue. Preferably, the bicycle is characterized in that the synergic wheel comprises: - drive gears, - freewheels, - a non-return device or main freewheel, - two flanges framing a shape feedback system 10 and energy consisting of at least one spring, - bearings, - a set of mechanical parts for the assembly and operation of the entire wheel.
De préférence, la bicyclette est caractérisée en ce que le système de restitution de forme et d'énergie comprend: - un ressort, notamment de type spirale d'Archimède, progressive ou non, et/ou - des ressorts à compressions disposés en spirale dans un support usiné ou moulé, permettant une compression successive 20 des ressorts à compressions, et/ou - des matériaux de restitution de forme, notamment de type caoutchouc, élastomères, de sorte qu'en fonction des charges et des utilisations différentes de la bicyclette à assistance de pédalage mécanique par accumulation et restitution d'énergie, plusieurs spirales concentriques sont utilisées, la torsion de l'une entraînant le processus de torsion de la seconde. Preferably, the bicycle is characterized in that the shape and energy rendering system comprises: a spring, in particular of Archimedean spiral type, progressive or not, and / or compression springs arranged in a spiral in a machined or molded support, permitting successive compression of the compression springs, and / or of shape-rendering materials, in particular rubber-like materials, elastomers, so that depending on the loads and the different uses of the bicycle to mechanical pedaling assistance by accumulation and energy restoration, several concentric spirals are used, the torsion of one causing the twisting process of the second.
De préférence, la bicyclette est caractérisée en ce que l'un des dérailleurs est situé du côté gauche de la 30 bicyclette. Preferably, the bicycle is characterized in that one of the derailleurs is located on the left side of the bicycle.
De préférence, la bicyclette est caractérisée en ce que le cadre de la bicyclette est constitué de plaques en matériaux composites ou en alliage léger, ajouré. Les plaques sont reliées entre elles par une articulation et une lame de ressort assisté hydrauliquement faisant office d'amortisseur. La bicyclette est caractérisée en ce que la rigidité du cadre est renforcée par des entretoises situées entre les plaques et destinées à assurer leur écartement. La bicyclette est caractérisée en ce que les assemblages des différentes parties du cadre sont réalisés par vissage. Preferably, the bicycle is characterized in that the frame of the bicycle consists of composite material plates or light alloy, perforated. The plates are interconnected by a hinge and a hydraulically assisted spring blade acting as a damper. The bicycle is characterized in that the rigidity of the frame is reinforced by spacers located between the plates and intended to ensure their spacing. The bicycle is characterized in that the assemblies of the different parts of the frame are made by screwing.
De préférence, la bicyclette est caractérisée en ce qu'on peut démonter le cadre en ôtant une pièce de liaison. Preferably, the bicycle is characterized in that the frame can be removed by removing a connecting piece.
De préférence, la bicyclette est caractérisée en ce que le cadre permet un réglage de l'angle de chasse et des ï0 différents angles de la géométrie de la bicyclette. Preferably, the bicycle is characterized in that the frame allows adjustment of the hunting angle and different angles of the geometry of the bicycle.
Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme. Cette formule célèbre est à la base du principe de ce vélo. La synergie est la conjugaison de plusieurs actions contribuant à la réalisation du même but. Bien qu'il soit nécessaire de pédaler pour faire avancer la machine, du moins dans un premier temps, cela se fera sans efforts et à son rythme. Le jeu de sélection de vitesses (matériel standard), permet alors d'utiliser des rapports beaucoup plus importants, d'emmagasiner cette énergie, et de la restituer le cas échéant. Cette restitution pourra être totale ou partielle. Le processus continuera automatiquement. Il est entendu que le non emploi de ce procédé n'annihile en rien l'utilisation classique du vélo. Son système de pédalage restera sans efforts. Nothing is lost, nothing is created, everything is transformed. This famous formula is the basis of the principle of this bike. Synergy is the combination of several actions contributing to the achievement of the same goal. Although it is necessary to pedal to advance the machine, at least initially, it will be effortless and at its own pace. The gear selection game (standard equipment), allows then to use much larger reports, to store this energy, and to restore it if necessary. This refund may be total or partial. The process will continue automatically. It is understood that the non-use of this method does not annihilate the conventional use of the bicycle. His pedaling system will remain effortless.
Plusieurs formules techniques ont été élaborées. La plus attractive consiste à intégrer le procédé dans la roue arrière. Elle peut éventuellement être complétée par un pédalier spécifique qui améliorera sensiblement les performances de l'ensemble. L'utilisation du pédalier seul assurera le confort du pédalage mais non la charge d'énergie. Several technical formulas have been developed. The most attractive is to integrate the process into the rear wheel. It can possibly be supplemented by a specific pedal that will significantly improve the performance of the whole. The use of the pedal alone will ensure the comfort of pedaling but not the energy load.
Principe de fonctionnement Le principe de fonctionnement est représenté sur la figure 1. Au démarrage, l'action sur les pédales 19 entraîne par l'intermédiaire d'un plateau 20, d'une chaîne 21 (ou courroie), un jeu de pignons 22 solidaires de la roue arrière 23 qui permet la mise en rotation de celle-ci assurant ainsi un équilibre de l'ensemble par une mise en mouvement linéaire. La combinaison d'un plateau moyen et d'un pignon important rend ce démarrage aisé. Dans le même temps, un plateau 24 simple ou multiple, solidaire du pédalier 19 et situé à l'opposé du plateau de démarrage 20, actionne par l'intermédiaire d'une chaîne 25 ou d'une courroie, un système 6, 8, 15 qui bande un ressort 10 en spirale d'Archimède. Le rapport utilisé pour bander ce ressort est réglable par le jeu des pignons secondaires 18. Ce rapport peut être très élevé car il prend en compte uniquement la torsion du ressort et non la totalité du vélo. Une combinaison de roues libres 2 (fig.2), 6 (fig.2) et de roulements 5 (fig.2), 7 (fig.2), 16 (fig.2), 17 (fig.2) assure cette liberté. Principle of operation The operating principle is shown in Figure 1. At startup, the action on the pedals 19 drives through a plate 20, a chain 21 (or belt), a set of gears 22 integral with the rear wheel 23 which allows the rotation thereof ensuring an equilibrium of all by a setting in linear motion. The combination of a medium plate and a large pinion makes this easy start. At the same time, a single or multiple plate 24, integral with the pedal 19 and situated opposite the starting plate 20, actuates, via a chain 25 or a belt, a system 6, 8, 15 which band a spiral spring Archimedes. The ratio used to band this spring is adjustable by the play of secondary gears 18. This ratio can be very high because it takes into account only the torsion of the spring and not the entire bike. A combination of freewheels 2 (fig.2), 6 (fig.2) and bearings 5 (fig.2), 7 (fig.2), 16 (fig.2), 17 (fig.2) ensures this freedom.
Les références numériques portées sur la figure 2 correspondent aux éléments suivants: 1: pignon d'entraînement 2: roue libre de pignon 3: axe fixe 4: pièce d'entraînement 5: roulement 6: roue libre principale 7: roulement de flasque 8: demi-pièce d'enroulement 9: flasque 10: spirale d'Archimède progressive 11: rayons de roue 12: fixation de spirale 13: flasque 14: clavette de liaison 15: pièce d'enroulement principale 16: roulement d'axe 17: roulement de flasque 18: pignons d'entraînement de spirale A un certain moment, le ressort sera suffisamment bandé pour assurer le roulement de l'ensemble de la machine. Si l'effort pour faire avancer le vélo (dans le cas d'une côte par exemple), devient trop important pour les muscles des jambes, le ressort se détendra assurant ainsi la continuité de l'avancement jusqu'à ce que l'effort musculaire redevienne confortable. En résumé on cherche toujours à bander un ressort à son maximum alors que celui-ci n'a de cesse de ce détendre. Le système de roues libres et d'anti-retour empêchant cette détention dans le sens inverse du roulage, le ressort n'à d'autre choix que de faire avancer la machine. On peut aisément concevoir le jeu qui s'établira entre la facilité de pédalage au départ et l'adaptation du rapport idéal en fin de tension du ressort. The numerical references shown in FIG. 2 correspond to the following elements: 1: drive gear 2: idler gear 3: fixed axle 4: drive piece 5: bearing 6: main freewheel 7: flange bearing 8: half-piece winding 9: flange 10: progressive Archimedes spiral 11: wheel spokes 12: spiral attachment 13: flange 14: connecting key 15: main winding part 16: spindle bearing 17: bearing flange 18: spiral drive sprockets At a certain point, the spring will be sufficiently banded to ensure the rolling of the entire machine. If the effort to advance the bike (in the case of a hill for example), becomes too important for the leg muscles, the spring will relax ensuring the continuity of the progress until the effort muscle becomes comfortable again. In summary we always try to bend a spring to its maximum while it continues to relax. The system of freewheels and anti-return preventing this detention in the opposite direction of the rolling, the spring has no choice but to advance the machine. One can easily conceive the game which will be established between the ease of pedaling at the beginning and the adaptation of the ideal ratio at the end of tension of the spring.
L'utilisation du vélo synergique peut se résumer de la manière suivante: au démarrage on pédale normalement pour faire avancer le vélo et ce sans efforts. Le bandage du ressort, en fonction du rapport de pignons choisi, s'effectue relativement rapidement; n'oublions pas que les fonctions de démarrage (plateaux, chaîne, pignons) sur le coté gauche du vélo sont indépendantes des fonctions de transmission (plateaux, chaîne, pignons) situées sur le coté droit du vélo. Imaginons que les conditions de route ou de circulation nous obligent à ralentir: on utilisera les freins pour ralentir voire arrêter la machine. Or, le ressort encore bandé en partie ou en totalité, permettra un redémarrage aisé et sans efforts. Le ressort pouvant à lui seul faire avancer l'ensemble sur plusieurs mètres. En vertu de ce principe de restitution spontanée d'énergie on peut aisément comprendre l'intérêt du système à l'approche d'une côte! On pédale toujours pour bander un ressort, qui lui, cherche à se libérer, et non à pédaler pour tirer un ensemble. La synergie résidant de l'addition de deux forces produites par un seul effort. S'il est entendu que rien ne se crée, on peut admettre qu'une partie importante de l'effort initial peut être stocké et restitué le moment approprié. The use of the synergic bike can be summed up as follows: at start-up, you normally pedal to move the bike forward without effort. The tire of the spring, according to the gear ratio chosen, takes place relatively quickly; do not forget that the starting functions (trays, chain, sprockets) on the left side of the bike are independent of the transmission functions (trays, chain, sprockets) located on the right side of the bike. Imagine that road or traffic conditions force us to slow down: we will use the brakes to slow down or even stop the machine. However, the spring still partially or fully bandaged, allow easy restart and effortless. The spring alone can move the set forward several meters. By virtue of this principle of spontaneous energy restitution one can easily understand the interest of the system when approaching a coast! We always pedal to bend a spring, which seeks to break free, not to pedal to pull a set. The resident synergy of the addition of two forces produced by a single effort. If it is understood that nothing is created, it can be assumed that a substantial part of the initial effort can be stored and returned at the appropriate time.
Tout le système (ressort, pignons, roues libres etc.) est intégré dans la roue arrière. Celle-ci sera de type 35 lenticulaire ou semi lenticulaire afin de permettre un bon 2870202 6 guidage du ressort 10. Ce dernier est enfermé entre deux flasques 9, 13 et relié d'une part à la partie interne de la jante 12 et d'autre restituer l'énergie à la demande, mais le principe de restitution automatique me parait plus judicieux. The entire system (springs, sprockets, freewheels etc.) is integrated into the rear wheel. This will be of the lenticular or semi-lenticular type in order to allow a good guiding of the spring 10. The latter is enclosed between two flanges 9, 13 and connected on the one hand to the inner part of the rim 12 and to the other. other restore energy on demand, but the principle of automatic return seems more appropriate.
La réalisation de plusieurs prototypes ainsi qu'une étude financière de coût du système, peuvent induire des modifications des éléments du projet de principe, notamment la roue libre principale, en la remplaçant par un système d'anti-retour, tel que représenté sur la figure 3. The realization of several prototypes as well as a financial study of the cost of the system, can induce modifications of the elements of the draft principle, in particular the main freewheel, by replacing it by a system of non-return, as represented on the figure 3.
Le ressort de type spirale d'Archimède, peut également faire l'objet de modification en fonction des applications (VTT, Bi cross, Vitesse, Ville, etc..) et être ainsi substitué par des ressorts à compressions ou tout autre matériau à restitution de forme. La disposition des éléments et leur dimensionnement sont à titre indicatif et sujet à modification sans pour autant modifier le principe de l'ensemble. Archimedes spiral type spring, can also be modified according to the applications (VTT, Bi cross, Speed, City, etc ..) and thus be replaced by compression springs or other material restitution of form. The layout of the elements and their dimensioning are indicative and subject to modification without changing the principle of the whole.
La partie cycle du vélo synergique (fig.4 et 5) est formée par des plaques 41 (fig4) en alliage léger ou en matériaux composites, entretoisées, vissées, constituant un cadre rigide. Une articulation 43 (fig4) permet à l'aide d'une lame de ressort 44 (fig4) assistée hydrauliquement d'assurer l'amortissement de l'ensemble du cadre. Des amortisseurs plus classiques 45 (fig4) assurent celui de la fourche avant. Un usinage en forme de lumière 42 (fig4) ou des alésages traversants sur un arc de cercle permettent un réglage de l'angle de chasse du vélo. The cycle part of the synergic bike (fig.4 and 5) is formed by plates 41 (fig4) of light alloy or composite materials, braced, screwed, constituting a rigid frame. A hinge 43 (fig4) allows the aid of a spring blade 44 (fig4) assisted hydraulically ensure the damping of the entire frame. More conventional dampers 45 (fig4) ensure that of the front fork. A light-shaped machining 42 (FIG. 4) or through bores on a circular arc allow adjustment of the hunting angle of the bicycle.
Pour assurer le fonctionnement de la roue synergique, il a 30 également fallut créer un système de dérailleur à gauche 52 (fig.5) inexistant sur le marché du cycle. To ensure the operation of the synergic wheel, it was also necessary to create a left-hand derailleur system 52 (FIG. 5) that does not exist on the cycle market.
Autres applications de la roue synergique. Other applications of the synergic wheel.
Basé sur le même principe, un pédalier spécifique peut compléter le système. Un ressort de type spirale d'Archimède part au moyeu de la roue 3 via l'intermédiaire d'une pièce d'enroulement 8, 15. Un système de blocage du ressort en tension maxi (embrayage, débrayage) peut être adapté sur le vélo afin de assure le confort de pédalage en annihilant les à-coups ainsi qu'une transition encore plus douce lors des changements de rapport. L'utilisation du pédalier seul n'assure pas la restitution d'énergie. Based on the same principle, a specific crankset can complete the system. An Archimedean spiral spring leaves from the hub of the wheel 3 via a winding part 8, 15. A spring locking system with maximum tension (clutch, clutch) can be adapted to the bicycle to ensure pedaling comfort by eliminating jolts and a smoother transition during gear changes. The use of the pedal alone does not ensure the return of energy.
Le vélo synergique peut également se décliner sous forme d'un tandem, trouvant ainsi une utilisation encore plus judicieuse de l'indépendance des deux actions de pédalage que sont l'action vélo et l'action énergie. En effet, le premier occupant pédalera pour faire avancer le tandem, alors que le second le fera pour emmagasiner de l'effort, le système faisant la synergie de l'ensemble. On peut concevoir plusieurs personnes sur ce type de cycle. The synergic bike can also be declined in the form of a tandem, thus finding an even more judicious use of the independence of the two pedaling actions that are the bike action and the energy action. Indeed, the first occupant pedal to advance the tandem, while the second will do to store the effort, the system making the synergy of the whole. Several people can be conceived on this type of cycle.
Les fonctionnalités du vélo synergique et plus particulièrement sa roue arrière, peuvent également être adaptées à des applications diverses comme les pédalos. Le système ne faisant aucunement appel à l'énergie électrique, il est parfaitement adapté aux milieux humides. De plus, ses capacités à entraîner sans trop d'efforts des rapports de pignons importants et donc, des vitesses de rotation élevées, l'idéalisent pour la propulsion d'une hélice ou d'une roue à aube. Il est important de garder à l'esprit que son autonomie est illimitée, point essentiel de sécurité pour ce type d'embarcation. The features of the synergic bike and especially its rear wheel, can also be adapted to various applications such as pedal boats. Since the system uses no electrical energy, it is ideally suited to humid environments. In addition, its ability to drive without significant effort ratios of large gears and therefore, high rotational speeds, idealize for the propulsion of a propeller or a paddle wheel. It is important to keep in mind that its autonomy is unlimited, essential safety point for this type of boat.
Une des idées premières d'adaptation fut celle aux 25 fauteuils roulant pour handicapés, limitant ainsi leurs efforts en le lissant tout au long de leur déplacement. One of the first ideas of adaptation was that of the 25 wheelchairs for the handicapped, limiting their efforts by smoothing it throughout their displacement.
Il va de soit que le monde des loisirs est le terrain privilégié des applications du vélo synergique et de sa roue. Tricycles, Rollers avec petites roues synergiques, ULM à pédales, Skate-board synergique, trottinette, voitures à pédales, voiturette de golf, la liste n'est pas exhaustive. It goes without saying that the world of leisure is the privileged ground of the applications of the synergic bike and its wheel. Tricycles, Rollers with small synergic wheels, ULM pedals, synergic skateboard, scooter, pedal cars, golf cart, the list is not exhaustive.
Un ouvrier du bâtiment ne pourra que se féliciter d'avoir emmagasiné de l'énergie en poussant sa brouette vide lorsque celle-ci lui donnera un coup de main lors du retour chargé. A construction worker can only congratulate himself for having stored energy by pushing his wheelbarrow empty when it will give him a hand during the return loaded.
En fait, ce principe de restitution d'énergie préalablement emmagasinée, se comportera en milieu industriel, de la même manière qu'un onduleur pour systèmes informatique. On peut donc aisément imaginer ce système, intégré dans une ligne de production, permettre en cas de panne de courant ou autre, d'assurer les quelques secondes nécessaires à la continuité d'un tapis de transfert dans un four de cuisson, un amenage de presse etc.. Tout est une question de dimensionnement du système. In fact, this principle of energy recovery previously stored will behave in an industrial environment, in the same way as a computer system inverter. So we can easily imagine this system, integrated in a production line, allow in case of power failure or other, to ensure the few seconds necessary for the continuity of a transfer belt in a baking oven, a feed of press etc. Everything is a question of sizing the system.
En aval d'un moteur électrique, il permet un démarrage et éventuellement un arrêt progressif permettant ainsi d'éviter les chocs, les à-coups, et l'électronique indésirable en milieux hostiles. Downstream of an electric motor, it allows a start and possibly a progressive stop thus avoiding shocks, jerks, and unwanted electronics in hostile environments.
Cette adaptation possible aux moteurs électriques amène tout naturellement à l'adaptation du système synergique sur les vélos électriques. Le problème de ceux-ci étant principalement l'autonomie, l'adaptation du système sur ce type de cycle ne peut qu'améliorer les performances sachant que le maximum d'énergie est utilisé pour les cotes et les démarrages, situations que la roue synergique palie favorablement. Dans certain cas de figure le moteur électrique peut servir uniquement à actionner le système, et l'utilisateur à faire avancer le vélo, ou inversement. La combinaison des deux reste toute fois possible. This possible adaptation to electric motors naturally leads to the adaptation of the synergistic system on electric bicycles. The problem of these being mainly the autonomy, the adaptation of the system on this type of cycle can only improve the performances knowing that the maximum of energy is used for the dimensions and the starts, situations that the synergic wheel palie favorably. In some cases the electric motor can be used only to operate the system, and the user to advance the bike, or vice versa. The combination of the two is always possible.
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