L'invention concerne un dispositif de propulsion d'un cycle au moyen desThe invention relates to a device for propelling a cycle by means of
jambes en optimisant l'effet de levier, et pourvu d'un variateur de vitesse. La propulsion traditionnelle des cycles est effectuée par un ensemble pédalier muni d'une manivelle qui transmet la rotation via une chaine aux pignons de la roue. Les inconvénients de ce principe sont : La variation de l'effort à produire entre la position quasi verticale de la pédale et celle horizontale. La position verticale ne permet pas de transmission de force au pédalier parce qu'il n'y a pas d'effet de levier. Cet effet se produit au fur et à mesure que la pédale se rapproche de la position horizontale et redisparait progressivement lorsque la pédale en descendant redevient verticale. L'utilisation d'une chaine nécessaire à la transmission entre le pédalier et la roue. Un mécanisme sophistiqué et fragile de changement de vitesse, le plus fréquemment en utilisant plusieurs pédaliers, plusieurs pignons et plusieurs dérailleurs. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients par l'existence de chaque coté du cycle d'un mécanisme permettant un pédalage alternatif et comportant un variateur de vitesse. Ce mécanisme est composé : - d'une pédale articulée sur l'axe de la roue arrière, avec un mouvement de haut en 2 0 bas, - d'un secteur angulaire de roue dentée ( nous l'appellerons roue dentée) articulé sur le cadre en avant de la roue arrière, en position tête bêche avec la pédale et se déplaçant sur un plan 'vertical, - d'un seul pignon de roue entrainé par la roue dentée. 2h Ce secteur angulaire de roue dentée comporte un bras le long de sa bissectrice. Ce bras et la pédale se croisent. Ces deux éléments sont reliés en leur intersection et lorsque la pédale descend, elle imprime le même mouvement à la roue dentée qui entraine le pignon de roue en rotation vers l'avant. Les deux pédales sont reliées par un système de balance, lorsque la pédale opposée descend, l'autre remonte faisant ainsi tourner le pignon en roue libre. La position de la pédale est proche de l'horizontale dans tout le mouvement, sa longueur permet un effet de levier accru par rapport aux cycles existants. 10 45 5 io -i5 a 25 Le bras de la roue dentée est pourvu d'un mécanisme de changement de vitesse qui fait varier l'angle de rotation de la roue dentée augmentant ou diminuant ainsi la vitesse de rotation du pignon de roue. L'articulation roue dentée-pédale (nous l'appellerons axe intersection) est solidaire du bras de la roue dentée et peut coulisser sur sa longueur grâce à un mécanisme actionné à la main par un système de câble ou de tiges. Ce mécanisme peut être une vis sans fin traversant l'axe intersection qui comporte un filetage. Lorsque la vis tourne, on déplace ainsi l'axe intersection le long du bras. Pour une même amplitude de la pédale, l'angle de rotation de la roue dentée sera d'autant plus grand que l'axe intersection est proche de l'axe de la roue dentée, et inversement si l'axe intersection s'en éloigne. Ce déplacement de l'axe intersection modifie par la même occasion l'amplitude verticale de cet axe due au mouvement des pédales. Plus l'axe intersection s'éloigne de l'axe du pignon, plus grande est l'amplitude due à la pédale, ce qui augmente l'angle de rotation de la roue et donc aussi la vitesse de rotation du pignon. Pour une position donnée de l'axe intersection sur le bras de la roue dentée, l'axe devra pouvoir coulisser librement le long de la pédale lors du pédalage. La pédale comporte donc un vide en son milieu sur sa longueur (ou tout autre système équivalent) tel qu'il permette ce coulissement de l'axe intersection quelle que soit sa position sur le bras de la roue dentée. La mise en application de ce dispositif nécessite : Que les pédales soient synchronisées lors du pédalage alternatif par un système de balancier entre les deux pédales. Ce peut être une manivelle actionnée par les pédales afin d'enclencher automatiquement la remontée des pédales et donner une cadence plus souple qu'un mouvement en butée. On peut y adjoindre un volant d'inertie ou des masselottes à ses extrémités afin de donner une inertie de rotation à la manivelle. L'avantage de ce montage est de retrouver les sensations du pédalage rotatif, et donc une amorce progressive du pédalage par la jambe haute. Que rien n'entrave la liaison pédale-roue dentée soit par la suppression des tubulures du cadre (dans sa version classique) qui relient l'axe du pédalier à l'axe de roue (fig 5) soit par le passage de ces branches entre la roue et le dispositif. Que le pignon de roue soit en roue libre quand il n'y a pas de pédalage et tel qu'il empêche les àcoups dus à la reprise de pédalage. Ceci peut être réalisé en ayant dans le système de iO ≈Zd 25 30 roue libre plusieurs cliquets avec un optimum égal au nombre de dents anti-retour moins un. Ce dispositif peut comporter quelques variantes : L'axe des pédales peut être disposé à proximité de l'axe de la roue notamment en arrière si on veut modifier l'angle et la longueur des pédales. On peut fixer l'axe intersection non pas sur le bras de la roue dentée mais sur la pédale qui recevrait donc le mécanisme de changement de vitesse, alors que le bras laisserait l'axe intersection coulisser librement sur sa longueur. Les dessins suivants illustrent l'invention : La figure 1 montre l'ensemble du dispositif. La pédale (1) est articulée sur l'axe du pignon (3) de la roue arrière. La roue dentée (2) en secteur angulaire est articulée en (6) et parcourue en son milieu par le bras (5). Les deux éléments pédale (1) et bras (5) sont articulés en (4). La pédale en position basse à entrainé la roue dentée vers le bas et provoqué la rotation du pignon (3) de la roue arrière. La figure 2 montre la pédale relevée et la roue dentée en position haute. Le pignon a été entrainé en roue libre vers l'arrière donc sans effet sur la roue. La figure 3 représente la roue dentée (2) et son mécanisme de coulissement de l'axe intersection (4) sur le bras (5). Une vis sans fin (8) tourne sous l'action d'une molette (7) commandée par le cycliste. La rotation de la vis déplace l'axe (4) qui comporte un trou fileté traversé par la vis. L'axe (4) est ainsi fixé au bras (5) et ne peut bouger sous la contrainte des forces ;subies. Ce principe n'est pas exclusif et peut comporter d'autres solutions. La figure 4 représente le détail de l'intersection bras-pédale. La pédale (1) comporte un vide dans lequel l'axe intersection (4) peut coulisser librement lorsque l'angle entre les deux éléments change lors du pédalage. Cette solution n'est pas exclusive. La figure 5 représente un dessin de cadre de cycle non exclusif sur lequel il n'y pas de jonction entre l'axe de fixation de la roue dentée (6) et l'axe du pignon (3) de la roue arrière. La figure 6 représente une roue libre avec neuf dents anti retour (10) et huit cliquets (9), cette répartition optimale permet d'avoir toujours un cliquet pratiquement en butée sur une dent anti-retour. La figure 7 représente un système de balancier sous forme de disque (11) avec un accrochage des tiges excentrées (12) ce qui équivaut à une manivelle avec un volant d'inertie. legs by optimizing leverage, and equipped with a variable speed drive. The traditional propulsion of the cycles is carried out by a pedal assembly equipped with a crank which transmits the rotation via a chain to the pinions of the wheel. The disadvantages of this principle are: The variation of the effort to produce between the almost vertical position of the pedal and the horizontal one. The vertical position does not allow force transfer to the pedal because there is no leverage. This effect occurs as the pedal approaches the horizontal position and gradually clears when the downward pedal becomes vertical again. The use of a chain necessary for the transmission between the pedal and the wheel. A sophisticated and fragile gearshift mechanism, most frequently using multiple cranks, multiple gears and several derailleurs. The device according to the invention overcomes these drawbacks by the existence of each side of the cycle of a mechanism for reciprocating pedaling and having a speed variator. This mechanism is composed of: - a pedal articulated on the axis of the rear wheel, with a movement from top to bottom, - an angular sector of toothed wheel (we will call it cogwheel) hinged on the frame in front of the rear wheel, in the head-to-tail position with the pedal and moving on a vertical plane, - of a single wheel pinion driven by the toothed wheel. 2h This angular toothed sector comprises an arm along its bisector. This arm and the pedal intersect. These two elements are connected at their intersection and when the pedal down, it prints the same movement to the toothed wheel which drives the wheel pinion rotating forward. The two pedals are connected by a balance system, when the opposite pedal goes down, the other goes up thus turning the pinion coasting. The position of the pedal is close to horizontal throughout the movement, its length allows an increased leverage compared to existing cycles. The gear arm is provided with a gear change mechanism which varies the rotation angle of the gear wheel thereby increasing or decreasing the speed of rotation of the wheel gear. The toothed-pedal articulation (we will call it intersection axis) is integral with the gear wheel arm and can slide along its length thanks to a mechanism operated by hand by a system of cables or rods. This mechanism can be a worm crossing the intersection axis which has a thread. When the screw rotates, the intersection axis is moved along the arm. For the same amplitude of the pedal, the rotation angle of the toothed wheel will be even greater than the intersection axis is close to the axis of the toothed wheel, and conversely if the intersection axis away from . This displacement of the intersection axis modifies at the same time the vertical amplitude of this axis due to the movement of the pedals. The more the intersection axis moves away from the axis of the pinion, the greater the amplitude due to the pedal, which increases the rotation angle of the wheel and therefore also the speed of rotation of the pinion. For a given position of the intersection axis on the arm of the toothed wheel, the axis must be able to slide freely along the pedal during pedaling. The pedal therefore has a vacuum in its middle along its length (or any other equivalent system) such that it allows this sliding of the intersection axis regardless of its position on the arm of the toothed wheel. The implementation of this device requires: That the pedals are synchronized during the alternating pedaling by a balance system between the two pedals. It can be a crank operated by the pedals to automatically engage the lift of the pedals and give a rate more flexible than a movement in abutment. We can add a flywheel or flyweights at its ends to give a rotation inertia to the crank. The advantage of this assembly is to find the sensations of the rotary pedaling, and thus a progressive beginning of the pedaling by the high leg. That nothing hinders the pedal-gear connection either by the elimination of the tubings of the frame (in its classic version) which connect the axis of the pedal to the wheel axle (fig 5) or by the passage of these branches between the wheel and the device. That the wheel sprocket is freewheeling when there is no pedaling and such that it prevents bumps due to the resumption of pedaling. This can be achieved by having in the freewheel system a plurality of pawls with an optimum equal to the number of one-way no-return teeth. This device may include some variants: The axis of the pedals may be disposed near the axis of the wheel including back if we want to change the angle and length of the pedals. It is possible to fix the intersection axis not on the arm of the toothed wheel but on the pedal which would therefore receive the gearshift mechanism, while the arm would allow the intersecting axis to slide freely along its length. The following drawings illustrate the invention: FIG. 1 shows the entire device. The pedal (1) is articulated on the axis of the pinion (3) of the rear wheel. The toothed wheel (2) in angular sector is articulated in (6) and traversed in its middle by the arm (5). The two pedal elements (1) and arm (5) are articulated in (4). The pedal in the low position has driven the toothed wheel down and caused the rotation of the pinion (3) of the rear wheel. Figure 2 shows the pedal up and the gear in the up position. The pinion was driven freewheeling backwards without any effect on the wheel. Figure 3 shows the toothed wheel (2) and its sliding mechanism of the intersection axis (4) on the arm (5). A worm (8) rotates under the action of a wheel (7) controlled by the cyclist. The rotation of the screw moves the shaft (4) which has a threaded hole through which the screw passes. The axis (4) is thus fixed to the arm (5) and can not move under the constraint of the forces undergone. This principle is not exclusive and may include other solutions. Figure 4 shows the detail of the arm-pedal intersection. The pedal (1) has a vacuum in which the intersection axis (4) can slide freely when the angle between the two elements changes during pedaling. This solution is not exclusive. FIG. 5 represents a non-exclusive cycle frame design on which there is no junction between the axis of attachment of the toothed wheel (6) and the axis of the pinion (3) of the rear wheel. Figure 6 shows a freewheel with nine anti-return teeth (10) and eight pawls (9), this optimal distribution allows to always have a ratchet almost in abutment on a non-return tooth. FIG. 7 represents a disk-shaped balance system (11) with attachment of eccentric rods (12) which is equivalent to a crank with a flywheel.
Dans une application industrielle, on veillera à proportionner la longueur des pédales, l'angle du secteur angulaire de la roue dentée et son rayon, le rapport roue dentée-pignon et le déplacement de l'axe intersection en fonction de la puissance du cycliste et des performances désirées. Par exemple une pédale de 65 cm de longueur avec un débattement de 50 cm , une roue dentée de 30 cm de rayon et d'un angle de 60 , un pignon de roue de 5 cm donne un développement maximum de 2 tours par battement de pédale. Une position de la roue arrière plus reculée que sur les cycles traditionnels améliore l'effet de levier du dispositif. Une manette sur le guidon telle une poignée de commande des gaz de moto, via un câble, transmettra la rotation à la vis sans fin du mécanisme de vitesse. L'axe intersection coulisse au milieu de la pédale (fig 4) dé qui éntraine un frottement et une usure. Un roulement monté sur l'axe intersection permettra à ce dernier de rouler sur la pédale sans résistance. La portée de la pédale est telle que soumise aux contraintes elle pourrait se tordre. Un guide vertical situé sur le cadre aux deux tiers de la longueur de la pédale permettra à celle ci de s'y appuyer. Le secteur angulaire de roue dentée (2) comporte un bras (5) qui relie son axe (6) et la couronne dentée laquelle entraine directement le pignon de roue (3). In an industrial application, care should be taken to adjust the length of the pedals, the angle of the angular sector of the toothed wheel and its radius, the gear-pinion gear ratio and the displacement of the intersection axis according to the power of the cyclist and desired performance. For example, a pedal 65 cm long with a clearance of 50 cm, a gear wheel 30 cm radius and an angle of 60, a wheel pinion of 5 cm gives a maximum development of 2 turns per pedal beat . A rear wheel position further back than traditional cycles improves the leverage of the device. A lever on the handlebar such as a motorcycle throttle control handle, via a cable, will transmit the rotation to the worm gear of the gear mechanism. The intersection axis slides in the middle of the pedal (fig 4) which has a friction and wear. A bearing mounted on the intersection axis will allow the latter to roll on the pedal without resistance. The range of the pedal is such that subjected to the constraints it could twist. A vertical guide located on the frame at two thirds of the length of the pedal will allow it to rely on it. The angular gear sector (2) comprises an arm (5) which connects its axis (6) and the ring gear which directly drives the wheel pinion (3).