WO2010020726A1 - Pedalier compact - Google Patents

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WO2010020726A1
WO2010020726A1 PCT/FR2009/051449 FR2009051449W WO2010020726A1 WO 2010020726 A1 WO2010020726 A1 WO 2010020726A1 FR 2009051449 W FR2009051449 W FR 2009051449W WO 2010020726 A1 WO2010020726 A1 WO 2010020726A1
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WO
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pedal
crank
axis
pivot
guide
Prior art date
Application number
PCT/FR2009/051449
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English (en)
Inventor
Jean-Marc Gobillard
Original Assignee
Dreamslide
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Filing date
Publication date
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Priority to CN2009801415288A priority patent/CN102186719A/zh
Priority to EP09737092A priority patent/EP2326549A1/fr
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M3/00—Construction of cranks operated by hand or foot
    • B62M3/08—Pedals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M1/00—Rider propulsion of wheeled vehicles
    • B62M1/36—Rider propulsion of wheeled vehicles with rotary cranks, e.g. with pedal cranks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M3/00—Construction of cranks operated by hand or foot
    • B62M3/02—Construction of cranks operated by hand or foot of adjustable length
    • B62M3/04—Construction of cranks operated by hand or foot of adjustable length automatically adjusting
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/20—Control lever and linkage systems
    • Y10T74/20576—Elements
    • Y10T74/20888—Pedals

Definitions

  • the present invention relates to a pedaling device, in particular a pedaling device adapted to a standing position of a user.
  • the field of the invention is more particularly that of wheeled vehicles driven by the pressure of the feet of a user, or that of static sports training devices, in particular the field of driving devices or vehicles allowing a user to user to pedal while recreating natural movements close to a walk or a run.
  • the word "cycle" will be used later in this document to designate any wheeled vehicle driven by the pressure of a user's feet, or any static sports training apparatus.
  • the object of the present invention is to provide a more compact pedaling device.
  • a pedaling device comprising a motor shaft passing through a frame, a right pedal, a left pedal, and a transmission mechanism, the transmission mechanism comprising for each pedal:
  • a transmission pivot connecting the driving crank and the coupling crank, means for varying the distance between the axis of said transmission pivot and the axis of the motor shaft during the rotation of the shaft;
  • a first and a second guide crank each articulated to the frame, and - Two pedal pivots each connecting the pedal to one of the two guide cranks, characterized in that for each pedal, the coupling crank is secured to the first guide crank.
  • the axis of a pivot is the axis of rotation around which can rotate at least one part connected to this pivot
  • the axis of a shaft is the axis of rotation around which this shaft can rotate .
  • the pedaling device may furthermore comprise for each pedal means for stabilizing the first and second guide cranks.
  • the stabilizing means may comprise a deformable parallelogram comprising the coupling crank.
  • the deformable parallelogram of the stabilization means may further comprise the transmission pivot, a link rod, a stabilization pivot, a stabilizing crank, the transmission pivot connecting the coupling crank to the link rod, the stabilizing pivot connecting the connecting rod to the stabilizing crank.
  • the stabilizing crank may be secured to the second guide crank.
  • the coupling crank and the first guide crank may form a first constant angle
  • the stabilizing crank and the second guide crank may form a second constant angle
  • the first and second constant angles may be substantially equal.
  • the first and second constant angles may be substantially equal to ninety degrees.
  • a minimum stability position of the deformable parallelogram comprising the coupling crank may coincide with a maximum stability position of a deformable parallelogram comprising the first and second guide cranks.
  • a maximum stability position of the deformable parallelogram comprising the coupling crank may coincide with a minimum stability position of a deformable parallelogram comprising the first and second guide cranks.
  • the frame may comprise an envelope which surrounds the motor shaft, the cranks, the coupling cranks, the connecting rods link, and stabilization cranks; the guide cranks and pedals may be located outside the frame envelope.
  • the length of the stabilizing crank may be substantially equal to the length of the first and second guide crank divided by a ratio between 3 and 4.
  • the length of the coupling crank may be substantially equal to the length of the first and second guide crank divided by a ratio between 3 and 4.
  • the axis of the motor shaft may be closer to the axis of a first frame pivot by which the first guide crank is articulated to the frame that of the axis of a second chassis pivot by which the second guide crank is hinged to the frame.
  • the axis of the motor shaft may be distinct from the axis of a first frame pivot by which the first guide crank is articulated to the frame and may be distinct from the axis of a second frame pivot by which the second guide crank is hinged to the frame.
  • the distance variation means may comprise for each pedal:
  • the distance variation means may comprise means for varying the effective length of the motor cranks, such as a slide.
  • the transmission mechanism may be arranged to couple a rotation of the motor shaft about its axis to temporally out of phase movements of the right pedal and the left pedal.
  • the transmission mechanism can be arranged so that, for a speed of rotation of the motor shaft about its constant axis, the pedal speeds are periodic with a period substantially equal to twice a phase shift between the right pedal and the left pedal.
  • the transmission mechanism may be arranged to limit the movement of each pedal to a closed curved path having an upper part and a lower part on either side of a plane where the pedals are at equal height.
  • the transmission mechanism can be arranged to define for each pedal, for a speed of rotation of the motor shaft about its constant axis, a higher average speed in the upper part than in the lower part, so that the plane of equal pedal height is below the middle of the height of the trajectories closed.
  • the transmission mechanism can be arranged so that, for a rotational speed of the motor shaft about its constant axis, the speed of each pedal is maximum in the upper and lower part in the lower part, and in that that the ratio between the maximum speed and the minimum speed of each pedal is substantially between two and three.
  • each pedal is defined along a vertical axis perpendicular to a horizontal axis.
  • the vertical axis is not necessarily parallel to the force of gravity. Indeed, the orientation of the pedals can be maintained fixed relative to the frame, and this vertical axis can be perpendicular to the ground on which the frame rests, and whatever the inclination of the ground relative to the force of gravity.
  • the pedaling device according to the invention can be integrated in a static sports training device or a vehicle, said device or vehicle being preferably provided for a user standing on the pedals.
  • FIG. 1 is a view of FIG. set of a preferred embodiment of a device according to the invention
  • FIGS. 2 to 9 are side views of the preferred embodiment of the device according to the invention, these views succeeding in time as the rotation of the motor shaft of the device;
  • Figure 6 corresponds to a side view of Figure 1, and
  • Figure 3 is enlarged for a better visualization of details.
  • the pedaling device 100 comprises a motor shaft 2 substantially perpendicular to the plane of Figures 2-9 formed by a horizontal axis 21 and a vertical axis 71, these two axes being perpendicular to each other. These axes 21, 71 are not shown in Figure 1.
  • the device 100 further comprises a right pedal 30 and a left pedal 80.
  • the drive shaft 2 passes through a central portion of a frame not shown and is free to rotate around its axis 9 relative to the frame.
  • the horizontal 21 is defined as the direction parallel to the pedals whose orientation (that is to say the orientation of the plane according to which a foot of a user rests on the pedal 30 or 80 ) is held fixed relative to the frame, the vertical is not necessarily necessarily parallel to the force of gravity.
  • the vertical axis 71 serves as support for a height scale defining the height of any object such as a pedal for example.
  • the driving shaft 2 is secured, by means of a plate holder 7, to a part such as a toothed or smooth ring, not shown in these figures, located inside the frame and making it possible to transmit via a chain, a belt or a shaft, a driving power generated by a rotation of the driving shaft 2 to any device consuming this power such as a rear wheel of a vehicle, or a system for dissipating the energy of a static sports training apparatus.
  • the device 100 is integrated in this vehicle or static sports training device which is not shown and which is provided for a user standing on the pedals 30, 80.
  • the drive shaft is integral to the right of the plane formed by the axes 21 and 71 of a right driving crank 3, and to the left of this plane of a left driving crank 53.
  • the two driving cranks 3, 53 are substantially perpendicular to the motor shaft 2, and between them an angle substantially equal to one hundred and eighty degrees.
  • a rotation of the motor shaft 2 is integral with rotations of the drive cranks 3, 53.
  • the driving crank respectively right 3 or left 53 is connected to a respectively right or left-handed coupling crank 77 via a right-hand or left-handed transmission pivot 56 of axis substantially parallel to the driving shaft 2.
  • the left coupling crank 77 is visible only in FIG. 1.
  • the two coupling cranks 27, 57 are substantially perpendicular to the driving shaft 2.
  • This embodiment also comprises means 4, 5, and 4 respectively. left 54, 55 for varying, during the rotation of the motor shaft 2, the distance between the axis of the transmission pivot respectively right 6 or left 56 and the axis of the motor shaft 2.
  • These means of variation of distance comprise a longitudinal groove respectively right 4 or left 54 in which rolls respectively right 5 or left 55 roller.
  • This right longitudinal groove 4 or left 54 is made along and inside the crank right respectively 3 or left 53 and is slightly wider than the diameter of the roller respectively right 5 or left 55, so that this roller is free to move in the length of the groove respectively right 4 or left 54 rolling and by pressing alternately on each of the two faces of this longitudinal groove without rubbing on the other face.
  • Each roller has a surface tread that can be convex or concave, and in this case the two faces of the associated longitudinal groove have a shape complementary to that of the roller so that the contact surface between one of the two faces of the longitudinal groove and the roller is always a curved line of convex or concave shape and that the roller can not come out of the longitudinal groove.
  • the respectively straight or left-hand roller 55 is connected to the respectively right-hand or left-hand transmission pivot 56 and is free to rotate about the axis of the right or left-hand transmission pivot 56 respectively.
  • connection of the roller respectively 5 or 55 and of the transmission pivot respectively 6 or 56 can be done via a ball (not shown) which allows them to rotate relative to each other even in the case where the axis of the transmission pivot is not perfectly perpendicular to the motor crank respectively 3 or 53.
  • the respectively right or left pedal 80 is free to turn about the axis of a first pedal pivot respectively right 28 or left 78 and around the axis of a second pedal pivot respectively right 29 or left 79.
  • the axes of the pedal pivots 28, 29, 78, 79 are substantially parallel to the motor shaft.
  • a first guide crank respectively right 31 or left 81, disengaged from the drive shaft 2, is articulated to the frame by a first chassis pivot respectively right 33 or left 83 and is free to rotate about the axis of the first pivot of chassis respectively right 33 or left 83.
  • the axes of the frame pivots 33 and 83 being merged, the frame pivot 83 is visible only in FIG. 1.
  • This first chassis pivot respectively right 33 or left 83 is integral with the frame and has an axis substantially parallel to the motor shaft.
  • the first guide crank respectively right 31 or left 81 is integral with the first pivot pedal respectively right 28 or left 78 and is substantially perpendicular to the axis of the drive shaft 2.
  • the first pedal pivot respectively 28 or 78 connects the pedal respectively 30 or 80 to the first guide crank 31 or 81 respectively.
  • the right or left 27 or left 77 coupling crank is integral with the first right or left 31 or left 81 guide crank and is integral with the right-hand transmission pivot 6 respectively. or left 56.
  • a second guide crank respectively right 32 or left 82, disengaged from the drive shaft 2 is articulated to the frame by a second chassis pivot respectively right 35 or left 85 and is free to rotate about the axis this second chassis pivot respectively right 35 or left 85.
  • the axes of the frame pivots 35 and 85 being merged, the pivot of cha ssis 85 is visible only in FIG. 1.
  • This second chassis pivot respectively right or left 85 is secured to the frame and has an axis substantially parallel to that of the motor shaft.
  • the second right or left 32 or left guide crank 82 is integral with the second pedal pivot respectively right 29 or left 79 and is substantially perpendicular to the drive shaft 2.
  • the second pedal pivot respectively 29 or 79 connects the pedal respectively 30 or 80 to the second guide crank respectively 32 or 82. Regardless of the orientation of the frame relative to the direction of the weight of a user, the pedals are held fixed relative to the orientation of the frame by the guide cranks.
  • the axis 9 of the motor shaft 2 is distinct from the axis of the first frame pivot respectively
  • first chassis pivots 33 and 83 have a common axis
  • second chassis pivots 35 and 85 also have a common axis.
  • the role of the power cranks 3, 53 is to transmit motor forces to the motor shaft.
  • the role of the guide cranks 32, 82 is to guide the pedals in a circular motion.
  • the role of the guide cranks 31, 81 is both to guide the pedals in a circular motion, and to transmit to the drive shaft 2 via the cranks 3, 53 motor forces from the pedals.
  • the role of the coupling cranks 27, 77 is to couple the drive cranks 3, 53 and guide 31, 32, 81, 82, and transmit the drive forces to the power cranks.
  • the role of the longitudinal grooves is to vary the distance between the axes of the transmission pivots 6, 56 and the axis of the drive shaft 2. As we will see later, each coupling crank 27, 77 has in addition to a stabilization role.
  • the deformable parallelogram consisting of the two straight guide cranks 31 and 32, the two right frame pivots 33 and 35, the two right pedal pivots 28 and 29 and the right pedal 30 has unstable positions, as any deformable parallelogram, corresponding in cases where the axes of the right chassis pivots 33, 35 and the axes of the right pedal pivots 28, 29 are substantially aligned as shown in FIG. 4.
  • the deformable parallelogram consisting of the two left guide cranks 81 and 82, of the two frame pivots left 83 and 85, the two left pedal pivots 78 and 79 and the left pedal 80 has unstable positions, as any deformable parallelogram, corresponding to the cases where the axes of the left frame pivots 83, 85 and the axes of the pivots of left pedal 78, 79 are aligned as shown in Figures 6 and 9.
  • the device 100 further comprises means for stabilizing the guide cranks 31, 32, 81, 82.
  • These stabilizing means comprise the right coupling crank 27 and the left coupling crank 77, the right and left six transmission pivot 56 a right link connecting rod 62, a left link connecting rod 63, a right stabilizing pivot 74 and a left stabilizing pivot 75, a right stabilizing crank 67 and a left stabilizing crank 68.
  • the right stabilizing cranks 67 and left 68 and right link connecting rods 62 and left 63 are substantially perpendicular to the axis of the drive shaft 2.
  • the stabilizing crank respectively right 67 or left 68 is connected to and is integral with the second guide crank 32 respectively right or left 82, is substantially perpendicular to the axis of the drive shaft 2, and is integral with the stabilizing pivot respectively right 74 or left 75 whose axis is substantially parallel to that of the drive shaft 2.
  • the stabilizing pivot respectively right 74 or left 75 connects the link rod respectively right 62 or left 63 to the right stabilizer crank respectively 67 or left 68.
  • the transmission pivot respectively right 6 or left 56 connects the coupling crank respectively right 27 or left 77 to the tie rod respectively right 62 or left 63.
  • Link rod respectively right 62 or left 63 is free to turn about the axis of the transmission pivot respectively right 6 or left 56 and around the axis of the stabilization pivot respectively right 74 or left 75.
  • the right stabilization means 27, 6, 62, 74, 67 and left 77, 56, 63, 75, 68 form two deformable parallelograms which stabilize all the straight guide cranks 31, 81 and left respectively 32, 82.
  • the coupling crank respectively right 27 or left 77 is secured to the first guide crank respectively straight 31 or left 81, so that the coupling crank respectively right 27 or left 77 and the first guide crank respectively right 31 or left 81 form a constant angle 12 substantially equal to 90 degrees.
  • a straight line connecting the axis of the transmission pivot respectively right 6 or left 56 to the axis of the first chassis pivot respectively right 33 or left 83 and a straight line connecting the axis of the first chassis pivot respectively right 33 or left 83 to the axis of the first pedal pivot respectively right 28 or left 78 form a constant angle 12 substantially equal to 90 degrees.
  • the stabilization crank respectively right 67 or left 68 is secured to the second guide crank respectively right 32 or left 82, so that the stabilizing crank respectively right 67 or left 68 and the second guide crank respectively right 32 or left 82 form a constant angle 13 substantially equal to 90 degrees.
  • a straight line connecting the axis of the right-hand or left-right stabilizing pivot 75 to the axis of the second respectively right or left-hand chassis pivot 85 and a straight line connecting the axis of the second right-hand chassis pivot respectively 35 or left 85 to the axis of the second respectively right pedal pivot 29 or left 79 form a constant angle substantially equal to 90 degrees.
  • the deformable parallelogram comprising the two straight guide cranks 31 and 32, the two right frame pivots 33 and 35, the two right pedal pivots 28 and 29 and the right pedal 30 is at a minimum stability position when the parallelogram deformable comprising the right coupling crank 27, the right transmission pivot 6, the right link connecting rod 62, the right stabilizing pivot 74 and the right stabilizing crank 67 is at a stability maximum position, as illustrated on FIG. Figure 4
  • the deformable parallelogram comprising the two straight guide cranks 31 and 32, the two right frame pivots 33 and 35, the two right pedal pivots 28 and 29 and the right pedal 30 is at a maximum stability position when the parallelogram deformable comprising the right coupling crank 27, the right transmission pivot 6, the right connecting rod 62, the right stabilizing pivot 74 and the right stabilizing crank 67 is at a minimum stability position, as illustrated in FIG. Figure 8.
  • the deformable parallelogram comprising the two left guide cranks 81 and 82, the two left frame pivots 83 and 85, the two left pedal pivots 78 and 79 and the left pedal 80 is at a minimum stability position when the deformable parallelogram comprising the left coupling crank 77, the left transmission pivot 56, the left link connecting rod 63, the left stabilizing pivot 75 and the left stabilizing crank 68 is at a maximum stability position, as this is illustrated in Figures 6 and 9, and - the deformable parallelogram comprising the two left guide cranks 81 and 82, the two left frame pivots 83 and 85, the s two left pedal pivots 78 and 79 and the left pedal 80 is at a maximum stability position when the deformable parallelogram comprising the left coupling crank 77, the left transmission pivot 56, the left link connecting rod 63, the pivot left stabilizer 75 and the left stabilizing crank 68 is at a position of minimum stability, as shown in FIG. 2.
  • the axis 9 of the driving shaft 2 is distinct from the axis of the first chassis pivots 33, 83 and the axis of the second chassis pivots 35, 85.
  • the axes of the frame pivots 33, 35, 83 and 85 are all substantially contained in the same alignment plane 15 further comprising the horizontal direction 21.
  • This plane 15 is perpendicular to the plane formed by the axes 21 and 71.
  • the axis 9 of the motor shaft 2 is slightly eccentric down (that is to say to the plane 17 where the pedals are at equal height) relative to in this plane 15.
  • the offset angle 14 between a straight line connecting the axis 9 of the drive shaft 2 to the axis of the first frame pivot 33 or 83 and a straight line connecting the axis of the first chassis pivot 33 or 83 to the axis of the second frame pivot 35 or 85 is between 0 ° and 20 °, and is more precisely substantially equal to 10 °.
  • This angular offset shifts the top dead center of one pedal relative to the bottom dead center of the other pedal.
  • the term "top dead center” of a pedal is the highest position of this pedal along the vertical axis 71 during its trajectory, and is called “bottom dead center” of a pedal. lowest position of this pedal along the vertical axis 71 during its trajectory.
  • the axis of the motor shaft is much closer to the axis of the first frame pivots 33, 83 than the axis of the second frame pivots 35, 85, typically between 5 and 30 or more times closer. This asymmetry makes the crankset 100 very compact, because it allows to bring the motor shaft 2 transmission pivots 6, 56.
  • the chassis (not shown) comprises a metal casing which surrounds and encloses the drive shaft 2, the cranks 3, 53, the rollers 5, 55, the tray holder 7, the coupling cranks 27, 77, the link rods 62, 63, the stabilizing cranks 67, 68, so that only the guide cranks 31, 32, 81, 82 and the pedals 30, 80 are located outside the casing of the frame.
  • crankset 100 The typical dimensions of the various elements making up the crankset 100 are as follows:
  • each guide crank 31, 32, 81, 82 that is to say the distance between the axis of the frame pivot respectively 33, 35, 83, 85 and the axis of the pedal pivot respectively 28, 29, 78, 79 is between 120 mm (for a child) and 190 mm (for a very large adult), and is more precisely substantially equal to 170 mm;
  • each coupling crank 27, 77 and of each stabilizing crank 67, 68 that is to say the distance between the axis of the frame pivot respectively 33, 35, 83, 85 and the axis the pivot respectively 6, 74, 56, 75 is substantially equal to the length of each guide crank divided by a miniaturization ratio of between 3 and 4; for a length of each guiding crank equal to 170 mm and a miniaturization ratio equal to 3.4, the length of each crank 27, 77, 67, 68 is substantially equal to 50 mm;
  • the distance between the axis of the pivot respectively 33, 83 and the axis of the pivot respectively 35, 85 is greater than the length of each guide crank and is substantially equal to 220 mm;
  • the length of each connecting rod 62 or 63, that is to say the distance between the axis of the pivot respectively 6 or 56 and the axis of the pivot respectively 74 or 75 is substantially equal to the distance between the pivot axis respectively 33 or 83 and the axis of the pivot respectively 35 or 85, and is therefore substantially equal to 220 mm;
  • each pedal that is to say the distance between the axis of the pedal pivot respectively 29 or 79 and the axis of the pedal pivot respectively 28 or 78 is substantially equal to the distance between the axes of the pivots 33 and 35 or between the axes of the pivots 83 and 85, and is therefore substantially equal to 220 mm;
  • the distance between the axis of the motor shaft 2 and the axis of the first frame pivots 33, 83 is substantially equal to 21 mm
  • the maximum distance MAX between the axis of the motor shaft 2 and the axis of the transmission pivot 6 or 56 is equal to the length of each crank 27, 77, 67, 68 plus the distance between the axis of the motor shaft 2 and the axis of the first frame pivots 33, 83, ie 71 mm,
  • the minimum distance MIN between the axis of the motor shaft 2 and the axis of the transmission pivot 6 or 56 is equal to the length of each crank 27, 77, 67, 68 minus the distance between the axis of the motor shaft 2 and the axis of the first frame pivots 33, 83, ie 29 mm,
  • the projection along the horizontal axis 21 of the distance between the axis of the driving shaft 2 and the axis of the first frame pivots 33, 83 is substantially equal to 20.7 mm
  • the ratio between the maximum speed of a pedal and the minimum speed of this same pedal is between two and three so that the Pedal movement approximates a running movement, and is equal to MAX divided by MIN.
  • this ratio is worth approximately 2.45.
  • a height is defined for each pedal along the vertical axis 71.
  • the vertical axis 71 is perpendicular to the horizontal axis.
  • the horizontal axis is parallel to the plane of the pedals, and is also parallel to a straight line connecting the axes of the chassis pivots 33, 35 or the axes of the chassis pivots 83, 85 to a straight line connecting the axes of the pedal pivots 28, 29 or the axes pedal pivots 78, 79, to a straight line connecting the axis of the transmission pivot 6 to the axis of the stabilizing pivot 74 or to a straight line connecting the axis of the transmission pivot 56 to the axis of the pivot of stabilization 75.
  • the driving crank respectively 3 or 53
  • the coupling crank respectively 27 or 77
  • the transmission pivot respectively 6 or 56
  • the roller respectively 5 or 55
  • the guide cranks respectively 31, 32 or 81, 82
  • the chassis pivots respectively 33, 35 or 83, 85 and the pedal pivots 28, 29 or 78, 79 belong to a transmission mechanism.
  • the transmission mechanism is arranged to couple a rotation of the motor shaft 2 about its axis 9 to temporally out of phase movements of the right pedal 30 and the left pedal 80 according to a certain temporal phase shift.
  • the transmission mechanism is arranged so that, for a speed of rotation of the drive shaft 2 about its constant axis 9, the pedal speeds are periodic with a period substantially equal to twice the phase shift of the right pedal 30 and the left pedal 80.
  • the transmission mechanism is arranged to limit the movement of each pedal to a closed curved path 18 having an upper portion 19 (shown in dashed lines in FIG. 5) and a lower portion 20 (shown in solid lines in FIG. ) on both sides of the plane 17 where the pedals are at equal height.
  • This plane 17 is perpendicular to the plane formed by the axes 21 and 71 and is illustrated in FIG.
  • the right pedal 30 and the left pedal 80 substantially describe a circle 18 as the same curve 18.
  • the closed curved trajectory 18 being a circle, it therefore has substantially equal horizontal and vertical dimensions .
  • the circle 18 shown in FIG. 5 represents the trajectory of the axis of the first right pedal pivot 28 centered on the axis of the first chassis pivot 33 and further represents the trajectory of the axis of the first pedal pivot. left 78 centered on the axis of the first frame pivot 83.
  • a position of the first right pedal pivot 28 on the circle 18 corresponds to a single position of the first left pedal pivot 78 on the circle 18.
  • the transmission mechanism is arranged so that the angle 16 between a segment connecting the axis of the first right pedal pivot 28 to the center 33, 83 of the circle 18 and a segment connecting the axis of the first left pedal pivot 78 to the center 33, 83 of the circle varies during the movement of the pedals, and goes through a minimum when the pedals are substantially the same height: this case is illustrated in Figure 5.
  • This angle variation allows the reduction of the oscillation amplitude of the center of gravity of a user in a standing position on this embodiment of pedaling device according to the invention compared to a conventional pedal.
  • the movement of the legs of the user is similar to that of walking or running.
  • the transmission mechanism is arranged to define for each pedal, for a rotational speed of the drive shaft 2 about its constant axis 9, a greater average speed in the upper part 19 than in the lower part 20, so that the plane of equal height 17 of the pedals is below the middle of the height of the trajectories 18. Finally, the transmission mechanism is arranged so that, for a rotational speed of the motor shaft 2 about its constant axis 9, the speed of each pedal is maximum in the upper part 19 and minimum in the lower part 20, and in that the ratio between the maximum speed and the minimum speed of each pedal is substantially between two and three.
  • One of the pedals reaches its maximum speed when the other pedal reaches its minimum speed, that is to say when the angle 16 is substantially equal to 180 degrees; for a revolution of the motor shaft, there are two positions for which the angle 16 is equal to 180 degrees;
  • the speed of a pedal is minimal near the bottom dead center of this pedal, as illustrated for the right pedal in FIG. 7, which limits a dissipation at the low dead point of kinetic energy related to the movement of the center of gravity of a user, and implies that in this position the lever of this pedal relative to the motor shaft is also minimal.
  • the highest position of each pedal on the trajectory 18 is further from the plane of equal height 17 than the lowest position of each pedal; in other words, the plane of equal height 17 of the pedals is located below the middle of the height of the trajectories of the pedals.
  • each driving crank 3, 53 consists of two parts sliding one inside the other so that the effective length of these cranks varies, so that the distance between the axes of the pivots of transmission 6, 56 and the axis of the motor shaft 2 varies.
  • one pedal reaches its bottom dead point when the other pedal has passed its top dead center.
  • a pedal reaches its top dead center when the other pedal simultaneously reaches its bottom dead center, the speed of a pedal is maximum exactly at the top dead center of this pedal, and the speed of 'a pedal is minimal exactly at the bottom dead center of this pedal.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de pédalage, comprenant un arbre moteur (2) traversant un châssis, une pédale droite (30), une pédale gauche (80), et un mécanisme de transmission, le mécanisme de transmission comprenant pour chaque pédale (30, 80): une manivelle motrice (3, 53), solidaire de l'arbre moteur (2); une manivelle de couplage (27, 77); un pivot de transmission (56) reliant la manivelle motrice et la manivelle de couplage; des moyens (4, 54, 55) de variation de la distance entre l'axe dudit pivot de transmission (56) et l'axe de l'arbre moteur (2) au cours de la rotation de l'arbre; une première et une deuxième manivelle de guidage (31, 32, 81, 82), articulées chacune au châssis; et deux pivots de pédale (28, 29, 78, 79) reliant chacun la pédale (30, 80) à une des deux manivelles de guidage. Le dispositif de pédalage est caractérisé en ce que, pour chaque pédale, la manivelle de couplage (27, 77) est solidaire de la première manivelle de guidage (31, 81). Ainsi, le dispositif obtenu est très compact. Chaque manivelle de couplage peut en outre avoir un rôle de stabilisation.

Description

«Pédalier compact»
Domaine technique
La présente invention concerne un dispositif de pédalage, notamment un dispositif de pédalage adapté à une position debout d'un utilisateur.
Le domaine de l'invention est plus particulièrement celui des véhicules à roues mus par la pression des pieds d'un utilisateur, ou celui des dispositifs d'entraînement sportif statiques, en particulier le domaine des dispositifs d'entraînement ou des véhicules permettant à un utilisateur de pédaler tout en recréant des mouvements naturels proches d'une marche ou d'une course à pied. On utilisera dans la suite de ce document le mot "cycle" pour désigner tout véhicule à roues mû par la pression des pieds d'un utilisateur, ou tout appareil d'entraînement sportif statique.
Etat de la technique antérieure Le document WO 2007 / 036 616 décrit un dispositif de pédalage adapté à une position debout d'un utilisateur. Cependant, certains modes de réalisation de pédalier décrits dans ce document présentent comme désavantage un encombrement important.
Le but de la présente invention est de proposer un dispositif de pédalage plus compact.
Exposé de l'invention
Cet objectif est atteint avec un dispositif de pédalage, comprenant un arbre moteur traversant un châssis, une pédale droite, une pédale gauche, et un mécanisme de transmission, le mécanisme de transmission comprenant pour chaque pédale:
- une manivelle motrice, solidaire de l'arbre moteur,
- une manivelle de couplage,
- un pivot de transmission reliant la manivelle motrice et la manivelle de couplage, - des moyens de variation de la distance entre l'axe dudit pivot de transmission et l'axe de l'arbre moteur au cours de la rotation de l'arbre,
- une première et une deuxième manivelle de guidage, articulées chacune au châssis, et - deux pivots de pédale reliant chacun la pédale à une des deux manivelles de guidage, caractérisé en ce que, pour chaque pédale, la manivelle de couplage est solidaire de la première manivelle de guidage. Dans ce document, l'axe d'un pivot est l'axe de rotation autour duquel peut tourner au moins une pièce relié à ce pivot, et l'axe d'un arbre est l'axe de rotation autour duquel peut tourner cet arbre.
Le dispositif de pédalage selon l'invention peut comprendre en outre pour chaque pédale des moyens pour stabiliser les première et deuxième manivelles de guidage. Pour chaque pédale, les moyens de stabilisation peuvent comprendre un parallélogramme déformable comprenant la manivelle de couplage. Pour chaque pédale, le parallélogramme déformable des moyens de stabilisation peut comprendre en outre le pivot de transmission, une bielle de lien, un pivot de stabilisation, une manivelle de stabilisation, le pivot de transmission reliant la manivelle de couplage à la bielle de lien, le pivot de stabilisation reliant la bielle de lien à la manivelle de stabilisation. Pour chaque pédale, la manivelle de stabilisation peut être solidaire de la deuxième manivelle de guidage. Pour chaque pédale, la manivelle de couplage et la première manivelle de guidage peuvent former un premier angle constant, la manivelle de stabilisation et la deuxième manivelle de guidage peuvent former un deuxième angle constant, et les premier et deuxième angles constants peuvent être sensiblement égaux. Pour chaque pédale, les premier et deuxième angles constants peuvent être sensiblement égaux à quatre vingt dix degrés. En outre, pour chaque pédale, une position de minimum de stabilité du parallélogramme déformable comprenant la manivelle de couplage peut coïncider avec une position de maximum de stabilité d'un parallélogramme déformable comprenant les première et deuxième manivelles de guidage. De même, pour chaque pédale, une position de maximum de stabilité du parallélogramme déformable comprenant la manivelle de couplage peut coïncider avec une position de minimum de stabilité d'un parallélogramme déformable comprenant les première et deuxième manivelles de guidage.
Le châssis peut comprendre une enveloppe qui entoure l'arbre moteur, les manivelles motrices, les manivelles de couplage, les bielles de lien, et les manivelles de stabilisation ; les manivelles de guidage et les pédales pouvant être situées à l'extérieur de l'enveloppe du châssis.
Pour chaque pédale, la longueur de la manivelle de stabilisation peut être sensiblement égale à la longueur de la première et de la deuxième manivelle de guidage divisée par un rapport compris entre 3 et 4.
Pour chaque pédale, la longueur de la manivelle de couplage peut être sensiblement égale à la longueur de la première et de la deuxième manivelle de guidage divisée par un rapport compris entre 3 et 4.
De plus, pour chaque pédale, l'axe de l'arbre moteur peut être plus proche de l'axe d'un premier pivot de châssis par lequel la première manivelle de guidage est articulée au châssis que de l'axe d'un deuxième pivot de châssis par lequel la deuxième manivelle de guidage est articulée au châssis.
En outre, pour chaque pédale, l'axe de l'arbre moteur peut être distinct de l'axe d'un premier pivot de châssis par lequel la première manivelle de guidage est articulée au châssis et peut être distinct de l'axe d'un deuxième pivot de châssis par lequel la deuxième manivelle de guidage est articulée au châssis.
Dans une première variante, les moyens de variation de distance peuvent comprendre pour chaque pédale:
- une rainure le long de la manivelle motrice, et
- un galet libre de se déplacer en roulant dans la rainure, et relié au pivot de transmission.
Dans une autre variante, les moyens de variation de distance peuvent comprendre des moyens pour faire varier la longueur effective des manivelles motrices, comme une glissière.
Le mécanisme de transmission peut être agencé pour coupler une rotation de l'arbre moteur autour de son axe à des mouvements déphasés temporellement de la pédale droite et de la pédale gauche. De plus, le mécanisme de transmission peut être agencé pour que, pour une vitesse de rotation de l'arbre moteur autour de son axe constante, les vitesses des pédales sont périodiques de période sensiblement égale au double d'un déphasage temporel entre la pédale droite et la pédale gauche. - A -
En outre, le mécanisme de transmission peut être agencé pour limiter le mouvement de chaque pédale à une trajectoire courbe fermée ayant une partie haute et une partie basse de part et d'autre d'un plan où les pédales sont à égale hauteur. Le mécanisme de transmission peut être agencé pour définir pour chaque pédale, pour une vitesse de rotation de l'arbre moteur autour de son axe constante, une plus grande vitesse moyenne dans la partie haute que dans la partie basse, de façon que le plan d'égale hauteur des pédales soit en dessous du milieu de la hauteur des trajectoires fermées. De même, le mécanisme de transmission peut être agencé pour que, pour une vitesse de rotation de l'arbre moteur autour de son axe constante, la vitesse de chaque pédale est maximale dans la partie haute et minimale dans la partie basse, et en ce que le rapport entre la vitesse maximale et la vitesse minimale de chaque pédale est sensiblement compris entre deux et trois. La hauteur de chaque pédale est définie selon un axe vertical, perpendiculaire à un axe horizontal. Dans ce document, il est entendu que l'axe vertical n'est pas nécessairement parallèle à la force de pesanteur. En effet, l'orientation des pédales peut être maintenue fixe par rapport au châssis, et cet axe vertical peut être perpendiculaire au sol sur lequel repose ce châssis, et ce quelle que soit l'inclinaison du sol par rapport à la force de pesanteur.
Enfin, le dispositif de pédalage selon l'invention peut être intégré à un appareil d'entraînement sportif statique ou à un véhicule, ledit appareil ou véhicule étant de préférence prévu pour un utilisateur en position debout sur les pédales.
Description des figures et modes de réalisation D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée de mises en œuvre nullement limitatives, et des dessins annexés suivants, dans lesquels : - la figure 1 est une vue d'ensemble d'un mode de réalisation préférentiel d'un dispositif selon l'invention,
- les figures 2 à 9 sont des vues de profil du mode de réalisation préférentiel du dispositif selon l'invention, ces vues se succédant dans le temps au fur et à mesure de la rotation de l'arbre moteur de ce dispositif ; Ia figure 6 correspond à une vue de profil de la figure 1, et la figure 3 est agrandie pour une meilleur visualisation des détails.
On va maintenant décrire, en référence aux figures 1 à 9, le mode de réalisation préférentiel de dispositif de pédalage 100 (ou pédalier) selon l'invention. Le dispositif de pédalage 100 comprend un arbre moteur 2 sensiblement perpendiculaire au plan des figures 2-9 formé par un axe horizontal 21 et un axe vertical 71, ces deux axes étant perpendiculaires entre eux. Ces axes 21, 71 ne sont pas représentés sur la figure 1. Le dispositif 100 comprend en outre une pédale droite 30 et une pédale gauche 80. L'arbre moteur 2 traverse une partie centrale d'un châssis non représenté et est libre de tourner autour de son axe 9 par rapport au châssis. Pour ce mode de réalisation, on définit l'horizontale 21 comme la direction parallèle aux pédales dont l'orientation (c'est-à-dire l'orientation du plan selon lequel un pied d'un utilisateur repose sur la pédale 30 ou 80) est maintenue fixe par rapport au châssis, la verticale n'étant pas alors nécessairement parallèle à la force de pesanteur. L'axe vertical 71 sert de support à une échelle des hauteurs définissant la hauteur d'un objet quelconque tel qu'une pédale par exemple. L'arbre moteur 2 est solidaire, par l'intermédiaire d'un porte plateau 7, d'une pièce telle qu'une couronne dentée ou lisse non représentée sur ces figures, se trouvant à l'intérieur du châssis et permettant de transmettre via une chaîne, une courroie ou un arbre, une puissance motrice générée par une rotation de l'arbre moteur 2 à tout dispositif consommant cette puissance tel qu'une roue arrière d'un véhicule, ou un système de dissipation de l'énergie d'un appareil d'entraînement sportif statique. Le dispositif 100 est intégré à ce véhicule ou à cet appareil d'entraînement sportif statique qui est non représenté et qui est prévu pour un utilisateur en position debout sur les pédales 30, 80.
L'arbre moteur est solidaire à droite du plan formé par les axes 21 et 71 d'une manivelle motrice droite 3, et à gauche de ce plan d'une manivelle motrice gauche 53. Les deux manivelles motrices 3, 53 sont sensiblement perpendiculaires à l'arbre moteur 2, et font entre elles un angle sensiblement égal à cent quatre vingts degrés. Ainsi, une rotation de l'arbre moteur 2 est solidaire de rotations des manivelles motrices 3, 53. La manivelle motrice respectivement droite 3 ou gauche 53 est reliée à une manivelle de couplage respectivement droite 27 ou gauche 77 par l'intermédiaire d'un pivot de transmission respectivement droit 6 ou gauche 56 d'axe sensiblement parallèle à l'arbre moteur 2. La manivelle de couplage gauche 77 n'est visible que sur la figure 1. Les deux manivelles de couplage 27, 57 sont sensiblement perpendiculaires à l'arbre moteur 2. Ce mode de réalisation comprend en outre des moyens respectivement droits 4, 5, et gauches 54, 55 pour faire varier, au cours de la rotation de l'arbre moteur 2, la distance entre l'axe du pivot de transmission respectivement droit 6 ou gauche 56 et l'axe de l'arbre moteur 2. Ces moyens de variation de distance comprennent une rainure longitudinale respectivement droite 4 ou gauche 54 dans laquelle roule un galet respectivement droit 5 ou gauche 55. Cette rainure longitudinale droite 4 ou gauche 54 est réalisée le long et à l'intérieur de la manivelle motrice respectivement droite 3 ou gauche 53 et est très légèrement plus large que le diamètre du galet respectivement droit 5 ou gauche 55, de sorte que ce galet est libre de se déplacer dans la longueur de la rainure respectivement droite 4 ou gauche 54 en roulant et en s'appuyant alternativement sur chacune des deux faces de cette rainure longitudinale sans frotter sur l'autre face. Chaque galet possède une bande de roulement de surface pouvant être convexe ou concave, et dans ce cas les deux faces de la rainure longitudinale associée ont une forme complémentaire de celle du galet de sorte que la surface de contact entre l'une des deux faces de la rainure longitudinale et le galet soit toujours une ligne courbe de forme convexe ou concave et qu'ainsi le galet ne puisse sortir de la rainure longitudinale. Le galet respectivement droit 5 ou gauche 55 est relié au pivot de transmission respectivement droit 6 ou gauche 56 et est libre de tourner autour de l'axe du pivot de transmission respectivement droit 6 ou gauche 56. La liaison du galet respectivement 5 ou 55 et du pivot de transmission respectivement 6 ou 56 peut se faire par l'intermédiaire d'une rotule (non représentée) qui leur permet de tourner l'un par rapport à l'autre même dans le cas où l'axe de ce pivot de transmission n'est pas parfaitement perpendiculaire à la manivelle motrice respectivement 3 ou 53. La pédale respectivement droite 30 ou gauche 80 est libre de tourner autour de l'axe d'un premier pivot de pédale respectivement droit 28 ou gauche 78 et autour de l'axe d'un deuxième pivot de pédale respectivement droit 29 ou gauche 79. Les axes des pivots de pédale 28, 29, 78, 79 sont sensiblement parallèles à l'arbre moteur. Une première manivelle de guidage respectivement droite 31 ou gauche 81, désolidarisée de l'arbre moteur 2, est articulée au châssis par un premier pivot de châssis respectivement droit 33 ou gauche 83 et est libre de tourner autour de l'axe de ce premier pivot de châssis respectivement droit 33 ou gauche 83. Les axes des pivots de châssis 33 et 83 étant confondus, le pivot de châssis 83 n'est visible que sur la figure 1. Ce premier pivot de châssis respectivement droit 33 ou gauche 83 est solidaire du châssis et possède un axe sensiblement parallèle à l'arbre moteur. La première manivelle de guidage respectivement droite 31 ou gauche 81 est solidaire du premier pivot de pédale respectivement droit 28 ou gauche 78 et est sensiblement perpendiculaire à l'axe de l'arbre moteur 2. Le premier pivot de pédale respectivement 28 ou 78 relie la pédale respectivement 30 ou 80 à la première manivelle de guidage respectivement 31 ou 81. La manivelle de couplage respectivement droite 27 ou gauche 77 est solidaire de la première manivelle de guidage respectivement droite 31 ou gauche 81 et est solidaire du pivot de transmission respectivement droit 6 ou gauche 56. Une deuxième manivelle de guidage respectivement droite 32 ou gauche 82, désolidarisée de l'arbre moteur 2, est articulée au châssis par un deuxième pivot de châssis respectivement droit 35 ou gauche 85 et est libre de tourner autour de l'axe de ce deuxième pivot de châssis respectivement droit 35 ou gauche 85. Les axes des pivots de châssis 35 et 85 étant confondus, le pivot de châssis 85 n'est visible que sur la figure 1. Ce deuxième pivot de châssis respectivement droit 35 ou gauche 85 est solidaire du châssis et possède un axe sensiblement parallèle à celui de l'arbre moteur. La deuxième manivelle de guidage respectivement droite 32 ou gauche 82 est solidaire du deuxième pivot de pédale respectivement droit 29 ou gauche 79 et est sensiblement perpendiculaire à l'arbre moteur 2. Le deuxième pivot de pédale respectivement 29 ou 79 relie la pédale respectivement 30 ou 80 à la deuxième manivelle de guidage respectivement 32 ou 82. Quelle que soit l'orientation du châssis par rapport à la direction du poids d'un utilisateur, les pédales sont maintenues fixes par rapport à l'orientation du châssis par les manivelles de guidage.
Pour chaque pédale respectivement 30 ou 80, l'axe 9 de l'arbre moteur 2 est distinct de l'axe du premier pivot de châssis respectivement
33 ou 83 et de l'axe du deuxième pivot de châssis respectivement 35 ou 85.
En outre, les premiers pivots de châssis 33 et 83 ont un axe commun, et les deuxièmes pivots de châssis 35 et 85 ont aussi un axe commun.
Le rôle des manivelles motrices 3, 53 est de transmettre des efforts moteurs à l'arbre moteur. Le rôle des manivelles de guidage 32, 82 est de guider les pédales dans un mouvement circulaire. Le rôle des manivelles de guidage 31, 81 est à la fois de guider les pédales dans un mouvement circulaire, et de transmettre à l'arbre moteur 2 via les manivelles motrices 3, 53 des efforts moteurs provenant des pédales. Le rôle des manivelles de couplage 27, 77 est de coupler les manivelles motrices 3, 53 et de guidage 31, 32, 81, 82, et de transmettre les efforts moteurs aux manivelles motrices. Le rôle des rainures longitudinales est de faire varier la distance entre les axes des pivots de transmission 6, 56 et l'axe de l'arbre moteur 2. Comme nous allons le voir par la suite, chaque manivelle de couplage 27, 77 a en outre un rôle de stabilisation.
Les états successifs du pédalier représentés sur les figures 2 à 9 se succèdent lorsque l'arbre moteur 2 fait un peu plus d'un demi-tour dans le sens des aiguilles d'une montre au cours des figures 2 à 9. On remarque que les manivelles motrices droite 3 et gauche 53 ne sont jamais alignées avec les manivelles de guidage 31, 32, 81, 82.
Le parallélogramme déformable constitué des deux manivelles de guidage droites 31 et 32, des deux pivots de châssis droits 33 et 35, des deux pivots de pédales droits 28 et 29 et de la pédale droite 30 possède des positions instables, comme tout parallélogramme déformable, correspondant aux cas où les axes des pivots de châssis droits 33, 35 et les axes des pivots de pédale droits 28, 29 sont sensiblement alignés comme cela est illustré sur la figure 4.
De même, le parallélogramme déformable constitué des deux manivelles de guidage gauches 81 et 82, des deux pivots de châssis gauches 83 et 85, des deux pivots de pédales gauches 78 et 79 et de la pédale gauche 80 possède des positions instables, comme tout parallélogramme déformable, correspondant aux cas où les axes des pivots de châssis gauches 83, 85 et les axes des pivots de pédale gauches 78, 79 sont alignés comme cela est illustré sur les figures 6 et 9.
Le dispositif 100 comprend en outre des moyens pour stabiliser les manivelles de guidage 31, 32, 81, 82. Ces moyens de stabilisation comprennent la manivelle de couplage droite 27 et la manivelle de couplage gauche 77, le pivot de transmission droit 6 et gauche 56, une bielle de lien droite 62, une bielle de lien gauche 63, un pivot de stabilisation droit 74 et un pivot de stabilisation gauche 75, une manivelle de stabilisation droite 67 et une manivelle de stabilisation gauche 68. Les manivelles de stabilisation droite 67 et gauche 68 et les bielles de lien droite 62 et gauche 63 sont sensiblement perpendiculaires à l'axe de l'arbre moteur 2.
La manivelle de stabilisation respectivement droite 67 ou gauche 68 est reliée à et est solidaire de la deuxième manivelle de guidage respectivement droite 32 ou gauche 82, est sensiblement perpendiculaire à l'axe de l'arbre moteur 2, et est solidaire du pivot de stabilisation respectivement droit 74 ou gauche 75 dont l'axe est sensiblement parallèle à celui de l'arbre moteur 2. Le pivot de stabilisation respectivement droit 74 ou gauche 75 relie la bielle de lien respectivement droite 62 ou gauche 63 à la manivelle de stabilisation respectivement droite 67 ou gauche 68. Le pivot de transmission respectivement droit 6 ou gauche 56 relie la manivelle de couplage respectivement droite 27 ou gauche 77 à la bielle de lien respectivement droite 62 ou gauche 63. La bielle de lien respectivement droite 62 ou gauche 63 est libre de tourner autour de l'axe du pivot de transmission respectivement droit 6 ou gauche 56 et autour de l'axe du pivot de stabilisation respectivement droit 74 ou gauche 75. Ainsi, les moyens de stabilisation droits 27, 6, 62, 74, 67 et gauche 77, 56, 63, 75, 68 forment deux parallélogrammes déformables qui stabilisent toutes les manivelles de guidage respectivement droites 31, 81 et gauches 32, 82.
La manivelle de couplage respectivement droite 27 ou gauche 77 est solidaire de la première manivelle de guidage respectivement droite 31 ou gauche 81, de sorte que la manivelle de couplage respectivement droite 27 ou gauche 77 et la première manivelle de guidage respectivement droite 31 ou gauche 81 forment un angle 12 constant sensiblement égal à 90 degrés. Autrement dit, une droite reliant l'axe du pivot de transmission respectivement droit 6 ou gauche 56 à l'axe du premier pivot de châssis respectivement droit 33 ou gauche 83 et une droite reliant l'axe du premier pivot de châssis respectivement droit 33 ou gauche 83 à l'axe du premier pivot de pédale respectivement droit 28 ou gauche 78 forment un angle 12 constant sensiblement égal à 90 degrés. De même, la manivelle de stabilisation respectivement droite 67 ou gauche 68 est solidaire de la deuxième manivelle de guidage respectivement droite 32 ou gauche 82, de sorte que la manivelle de stabilisation respectivement droite 67 ou gauche 68 et la deuxième manivelle de guidage respectivement droite 32 ou gauche 82 forment un angle 13 constant sensiblement égal à 90 degrés. Autrement dit, une droite reliant l'axe du pivot de stabilisation respectivement droit 74 ou gauche 75 à l'axe du deuxième pivot de châssis respectivement droit 35 ou gauche 85 et une droite reliant l'axe du deuxième pivot de châssis respectivement droit 35 ou gauche 85 à l'axe du deuxième pivot de pédale respectivement droit 29 ou gauche 79 forment un angle constant sensiblement égal à 90 degrés.
Ainsi :
- le parallélogramme déformable comprenant les deux manivelles de guidage droites 31 et 32, les deux pivots de châssis droits 33 et 35, les deux pivots de pédale droits 28 et 29 et la pédale droite 30 est à une position de minimum de stabilité lorsque le parallélogramme déformable comprenant la manivelle de couplage droite 27, le pivot de transmission droit 6, la bielle de lien droite 62, le pivot de stabilisation droit 74 et la manivelle de stabilisation droite 67 est à une position de maximum de stabilité, comme cela est illustré sur la figure 4,
- le parallélogramme déformable comprenant les deux manivelles de guidage droites 31 et 32, les deux pivots de châssis droits 33 et 35, les deux pivots de pédale droits 28 et 29 et la pédale droite 30 est à une position de maximum de stabilité lorsque le parallélogramme déformable comprenant la manivelle de couplage droite 27, le pivot de transmission droit 6, la bielle de lien droite 62, le pivot de stabilisation droit 74 et la manivelle de stabilisation droite 67 est à une position de minimum de stabilité, comme cela est illustré sur la figure 8. - le parallélogramme déformable comprenant les deux manivelles de guidage gauches 81 et 82, les deux pivots de châssis gauches 83 et 85, les deux pivots de pédale gauches 78 et 79 et la pédale gauche 80 est à une position de minimum de stabilité lorsque le parallélogramme déformable comprenant la manivelle de couplage gauche 77, le pivot de transmission gauche 56, la bielle de lien gauche 63, le pivot de stabilisation gauche 75 et la manivelle de stabilisation gauche 68 est à une position de maximum de stabilité, comme cela est illustré sur les figures 6 et 9, et - le parallélogramme déformable comprenant les deux manivelles de guidage gauches 81 et 82, les deux pivots de châssis gauches 83 et 85, les deux pivots de pédale gauches 78 et 79 et la pédale gauche 80 est à une position de maximum de stabilité lorsque le parallélogramme déformable comprenant la manivelle de couplage gauche 77, le pivot de transmission gauche 56, la bielle de lien gauche 63, le pivot de stabilisation gauche 75 et la manivelle de stabilisation gauche 68 est à une position de minimum de stabilité, comme cela est illustré sur la figure 2.
L'axe 9 de l'arbre moteur 2 est distinct de l'axe des premiers pivots de châssis 33, 83 et de l'axe des deuxièmes pivots de châssis 35, 85.
Tel qu'illustré sur les figures 1 à 9, les axes des pivots de châssis 33, 35, 83 et 85 sont tous sensiblement contenus dans un même plan d'alignement 15 comprenant en outre la direction horizontale 21. Ce plan 15 est perpendiculaire au plan formé par les axes 21 et 71. On remarque que l'axe 9 de l'arbre moteur 2 est légèrement excentré vers le bas (c'est-à-dire vers le plan 17 où les pédales sont à égale hauteur) par rapport à ce plan 15. L'angle de décalage 14 entre une droite reliant l'axe 9 de l'arbre moteur 2 à l'axe du premier pivot de châssis 33 ou 83 et une droite reliant l'axe du premier pivot de châssis 33 ou 83 à l'axe du deuxième pivot de châssis 35 ou 85 est compris entre 0° et 20°, et est plus précisément sensiblement égal à 10°. Ce décalage angulaire permet de décaler le point mort haut d'une pédale par rapport au point mort bas de l'autre pédale. Dans ce document, on appelle « point mort haut » d'une pédale la position la plus haute de cette pédale le long de l'axe vertical 71 au cours de sa trajectoire, et on appelle « point mort bas » d'une pédale la position la plus basse de cette pédale le long de l'axe vertical 71 au cours de sa trajectoire.
En outre, on remarque que l'axe de l'arbre moteur est beaucoup plus proche de l'axe des premiers pivots de châssis 33, 83 que de l'axe des deuxièmes pivots de châssis 35, 85, typiquement entre 5 et 30 ou plus fois plus proche. Cette dissymétrie rend le pédalier 100 très compact, car il permet de rapprocher l'arbre moteur 2 des pivots de transmission 6, 56.
Enfin, le châssis non représenté comprend une enveloppe métallique qui entoure et enferme l'arbre moteur 2, les manivelles motrices 3, 53, les galets 5, 55, le porte plateau 7, les manivelles de couplage 27, 77, les bielles de lien 62, 63, les manivelles de stabilisation 67, 68, de sorte que seules les manivelles de guidage 31, 32, 81, 82 et les pédales 30, 80 soient situées à l'extérieur de l'enveloppe du châssis.
Les dimensions typiques des différents éléments composant le pédalier 100 sont les suivantes :
- la longueur de chaque manivelle de guidage 31, 32, 81, 82, c'est-à-dire la distance entre l'axe du pivot de châssis respectivement 33, 35, 83, 85 et l'axe du pivot de pédale respectivement 28, 29, 78, 79 est comprise entre 120 mm (pour un enfant) et 190 mm (pour un adulte très grand), et est plus précisément sensiblement égale à 170 mm ;
- la longueur de chaque manivelle de couplage 27, 77 et de chaque manivelle de stabilisation 67, 68, c'est-à-dire la distance entre l'axe du pivot de châssis respectivement 33, 35, 83, 85 et l'axe du pivot respectivement 6, 74, 56, 75 est sensiblement égale à la longueur de chaque manivelle de guidage divisée par un rapport de miniaturisation compris entre 3 et 4 ; pour une longueur de chaque manivelle de guidage égale à 170 mm et un rapport de miniaturisation égal à 3,4, la longueur de chaque manivelle 27, 77, 67, 68 est sensiblement égale à 50 mm ;
- la distance entre l'axe du pivot respectivement 33, 83 et l'axe du pivot respectivement 35, 85 est supérieure à la longueur de chaque manivelle de guidage et est sensiblement égale à 220 mm ; - la longueur de chaque bielle de lien 62 ou 63, c'est-à-dire la distance entre l'axe du pivot respectivement 6 ou 56 et l'axe du pivot respectivement 74 ou 75 est sensiblement égale à la distance entre l'axe du pivot respectivement 33 ou 83 et l'axe du pivot respectivement 35 ou 85, et est donc sensiblement égale à 220 mm ;
- la longueur de chaque pédale, c'est-à-dire la distance entre l'axe du pivot de pédale respectivement 29 ou 79 et l'axe du pivot de pédale respectivement 28 ou 78 est sensiblement égale à la distance entre les axes des pivots 33 et 35 ou entre les axes des pivots 83 et 85, et est donc sensiblement égale à 220 mm ;
- la distance entre l'axe de l'arbre moteur 2 et l'axe des premiers pivots de châssis 33, 83 est sensiblement égal à 21 mm,
- la distance maximum MAX entre l'axe de l'arbre moteur 2 et l'axe du pivot de transmission 6 ou 56 est égale à longueur de chaque manivelle 27, 77, 67, 68 plus la distance entre l'axe de l'arbre moteur 2 et l'axe des premiers pivots de châssis 33, 83, soit 71 mm,
- la distance minimum MIN entre l'axe de l'arbre moteur 2 et l'axe du pivot de transmission 6 ou 56 est égale à longueur de chaque manivelle 27, 77, 67, 68 moins la distance entre l'axe de l'arbre moteur 2 et l'axe des premiers pivots de châssis 33, 83, soit 29 mm,
- la projection le long de l'axe horizontal 21 de la distance entre l'axe de l'arbre moteur 2 et l'axe des premiers pivots de châssis 33, 83 est sensiblement égale à 20,7 mm, et
- la projection le long de l'axe horizontal 21 de la distance entre l'axe de l'arbre moteur 2 et l'axe des deuxièmes pivots de châssis 35, 85 est sensiblement égale à 199,3 mm.
Dans le cas particulier où la vitesse angulaire de rotation de l'arbre moteur 2 autour de son axe est constante, le rapport entre la vitesse maximum d'une pédale et la vitesse minimum de cette même pédale est compris entre deux et trois pour que le mouvement des pédales se rapproche d'un mouvement de course à pied, et est égal à MAX divisé par MIN. Ici, ce rapport vaut approximativement 2,45.
On définit une hauteur pour chaque pédale selon l'axe vertical 71. L'axe vertical 71 est perpendiculaire à l'axe horizontal. L'axe horizontal est parallèle au plan des pédales, et est aussi parallèle à une droite reliant les axes des pivots de châssis 33, 35 ou les axes des pivots de châssis 83, 85, à une droite reliant les axes des pivots de pédale 28, 29 ou les axes des pivots de pédale 78, 79, à une droite reliant l'axe du pivot de transmission 6 à l'axe du pivot de stabilisation 74 ou encore à une droite reliant l'axe du pivot de transmission 56 à l'axe du pivot de stabilisation 75.
Pour chaque pédale droite 30 ou gauche 80, la manivelle motrice respectivement 3 ou 53, la manivelle de couplage respectivement 27 ou 77, le pivot de transmission respectivement 6 ou 56, le galet respectivement 5 ou 55, la rainure respectivement 4 ou 54, les manivelles de guidage respectivement 31, 32 ou 81, 82, les pivots de châssis respectivement 33, 35 ou 83, 85 et les pivots de pédale 28, 29 ou 78, 79 appartiennent à un mécanisme de transmission.
Le mécanisme de transmission est agencé pour coupler une rotation de l'arbre moteur 2 autour de son axe 9 à des mouvements déphasés temporellement de la pédale droite 30 et de la pédale gauche 80 selon un certain déphasage temporel. En outre, le mécanisme de transmission est agencé pour que, pour une vitesse de rotation de l'arbre moteur 2 autour de son axe 9 constante, les vitesses des pédales sont périodiques de période sensiblement égale au double du déphasage temporel de la pédale droite 30 et de la pédale gauche 80.
En outre, le mécanisme de transmission est agencé pour limiter le mouvement de chaque pédale à une trajectoire courbe fermée 18 ayant une partie haute 19 (représentée en pointillés sur la figure 5) et une partie basse 20 (représentée en traits pleins sur la figure 5) de part et d'autre du plan 17 où les pédales sont à égale hauteur. Ce plan 17 est perpendiculaire au plan formé par les axes 21 et 71 et est illustré sur la figure 5.
Ainsi, lors de la rotation de l'arbre moteur 2, la pédale droite 30 et la pédale gauche 80 décrivent sensiblement comme même courbe un cercle 18. La trajectoire courbe fermée 18 étant un cercle, elle a donc des dimensions horizontales et verticales sensiblement égales. Le cercle 18 représenté sur la figure 5 représente la trajectoire de l'axe du premier pivot de pédale droit 28 centrée sur l'axe du premier pivot de châssis 33 et représente en outre la trajectoire de l'axe du premier pivot de pédale gauche 78 centrée sur l'axe du premier pivot de châssis 83. Une position du premier pivot de pédale droit 28 sur le cercle 18 correspond à une unique position du premier pivot de pédale gauche 78 sur le cercle 18.
Le mécanisme de transmission est agencé pour que l'angle 16 entre un segment reliant l'axe du premier pivot de pédale droit 28 au centre 33, 83 du cercle 18 et un segment reliant l'axe du premier pivot de pédale gauche 78 au centre 33, 83 du cercle varie au cours du mouvement des pédales, et passe par un minimum lorsque les pédales sont sensiblement à la même hauteur: ce cas de figure est illustrée sur la figure 5. Cette variation d'angle permet la réduction de l'amplitude d'oscillation du centre de gravité d'un utilisateur en position debout sur ce mode de réalisation de dispositif de pédalage selon l'invention par rapport à un pédalier classique. Ainsi, le mouvement des jambes de l'utilisateur se rapproche de celui de la marche ou la course à pied. Le mécanisme de transmission est agencé pour définir pour chaque pédale, pour une vitesse de rotation de l'arbre moteur 2 autour de son axe 9 constante, une plus grande vitesse moyenne dans la partie haute 19 que dans la partie basse 20, de façon que le plan d'égale hauteur 17 des pédales soit en dessous du milieu de la hauteur des trajectoires 18. Enfin, le mécanisme de transmission est agencé pour que, pour une vitesse de rotation de l'arbre moteur 2 autour de son axe 9 constante, la vitesse de chaque pédale est maximale dans la partie haute 19 et minimale dans la partie basse 20, et en ce que le rapport entre la vitesse maximale et la vitesse minimale de chaque pédale est sensiblement compris entre deux et trois.
En référence à la figure 7, dans le cas particulier où la vitesse angulaire de rotation de l'arbre moteur 2 autour de son axe est constante :
- une des pédales atteint sa vitesse maximale lorsque l'autre pédale atteint son minimum de vitesse, c'est-à-dire lorsque l'angle 16 est sensiblement égal à 180 degrés ; pour un tour de l'arbre moteur, il existe deux positions pour lesquelles l'angle 16 est égal à 180 degrés ;
- la vitesse d'une pédale est maximale à proximité du point mort haut de cette pédale, comme illustré pour la pédale gauche sur la figure 7, ce qui limite l'effet du point mort haut, et implique qu'à cette position le bras de levier de cette pédale par rapport à l'arbre moteur est lui aussi maximal, et
- la vitesse d'une pédale est minimale à proximité du point mort bas de cette pédale, comme illustré pour la pédale droite sur la figure 7, ce qui limite une dissipation au niveau du point mort bas d'énergie cinétique liée au mouvement du centre de gravité d'un utilisateur, et implique qu'à cette position le bras de levier de cette pédale par rapport à l'arbre moteur est lui aussi minimal.
La position la plus haute de chaque pédale sur la trajectoire 18 est plus éloignée du plan d'égale hauteur 17 que la position la plus basse de chaque pédale; autrement dit, le plan d'égale hauteur 17 des pédales est situé au dessous du milieu de la hauteur des trajectoires des pédales.
En référence à la figure 2, lorsqu'une pédale atteint son point mort bas, l'autre pédale a déjà dépassé son point mort haut. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. En particulier, on peut imaginer de nombreuses variations quant à la manière de faire varier la distance entre les axes des pivots de transmission 6, 56 et l'axe de l'arbre moteur 2 d'un pédalier selon l'invention. Il a été donné dans la description qui précède l'exemple de manivelles motrices qui comportent une glissière ou une rainure longitudinale à l'intérieur de laquelle glisse un galet portant le pivot de transmission. On aurait pu aussi imaginer le cas où chaque manivelle motrice 3, 53 est constituée de deux pièces coulissant l'une dans l'autre de sorte que la longueur effective de ces manivelles motrices varie, de sorte que la distance entre les axes des pivots de transmission 6, 56 et l'axe de l'arbre moteur 2 varie.
Enfin, dans les exemples précédemment décrits, une pédale atteint son point mort bas lorsque l'autre pédale a dépassé son point mort haut. Dans d'autres modes de réalisation, une pédale atteint son point mort haut lorsque l'autre pédale atteint simultanément son point mort bas, la vitesse d'une pédale est maximale exactement au niveau du point mort haut de cette pédale, et la vitesse d'une pédale est minimale exactement au niveau du point mort bas de cette pédale.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de pédalage, comprenant un arbre moteur (2) traversant un châssis, une pédale droite (30), une pédale gauche (80), et un mécanisme de transmission, le mécanisme de transmission comprenant pour chaque pédale (30, 80):
- une manivelle motrice (3, 53), solidaire de l'arbre moteur (2),
- une manivelle de couplage (27, 77),
- un pivot de transmission (6, 56) reliant la manivelle motrice et la manivelle dé couplage,
- des moyens (4, 5, 54, 55) de variation de la distance entre l'axe dudit pivot de transmission (6, 56) et l'axe de l'arbre moteur (2) au cours de la rotation de l'arbre,
- une première et une deuxième manivelle de guidage (31, 32, 81, 82), articulées chacune au châssis, et
- deux pivots de pédale (28, 29, 78, 79) reliant chacun la pédale (30, 80) à une des deux manivelles de guidage, caractérisé en ce que, pour chaque pédale, la manivelle de couplage (27, 77) est solidaire de la première manivelle de guidage (31, 81).
2. Dispositif de pédalage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre pour chaque pédale des moyens (33, 27, 6, 62, 74, 67, 35, 83, 77, 56, 63, 75, 68, 85) pour stabiliser les première et deuxième manivelles de guidage (31, 32, 81, 82).
3. Dispositif de pédalage selon la revendication 2, caractérisé en ce que pour chaque pédale, les moyens de stabilisation comprennent un parallélogramme déformable comprenant la manivelle de couplage (27, 77).
4. Dispositif de pédalage selon la revendication 3, caractérisé en ce que pour chaque pédale, le parallélogramme déformable des moyens de stabilisation comprend en outre le pivot de transmission (6, 56), une bielle de lien (62, 63), un pivot de stabilisation (74, 75), une manivelle de stabilisation (67, 68), le pivot de transmission reliant la manivelle de couplage à la bielle de lien, le pivot de stabilisation reliant la bielle de lien à la manivelle de stabilisation.
5. Dispositif de pédalage selon la revendication 4, caractérisé en ce que pour chaque pédale, la manivelle de stabilisation est solidaire de la deuxième manivelle de guidage.
6. Dispositif de pédalage selon la revendication 5, caractérisé en ce que pour chaque pédale, la manivelle de couplage (27, 77) et la première manivelle de guidage (31, 81) forment un premier angle constant (12), la manivelle de stabilisation (67, 68) et la deuxième manivelle de guidage (32, 82) forment un deuxième angle constant (13), les premier et deuxième angles constants étant sensiblement égaux.
7. Dispositif de pédalage selon la revendication 6, caractérisé en ce que pour chaque pédale, les premier et deuxième angles constants sont sensiblement égaux à quatre vingt dix degrés.
8. Dispositif de pédalage selon l'une quelconque des revendications 3 à
7, caractérisé en ce que pour chaque pédale, une position de minimum de stabilité du parallélogramme déformable comprenant la manivelle de couplage (27, 77) coïncide avec une position de maximum de stabilité d'un parallélogramme déformable comprenant les première et deuxième manivelles de guidage (31, 32, 81, 82).
9. Dispositif de pédalage selon l'une quelconque des revendications 3 à
8, caractérisé en ce que pour chaque pédale, une position de maximum de stabilité du parallélogramme déformable comprenant la manivelle de couplage (27, 77) coïncide avec une position de minimum de stabilité d'un parallélogramme déformable comprenant les première et deuxième manivelles de guidage (31, 32, 81, 82).
10. Dispositif de pédalage selon l'une quelconque des revendications 4 à
9, caractérisé en ce que le châssis comprend une enveloppe qui entoure l'arbre moteur (2), les manivelles motrices (3, 53), les manivelles de couplage (27, 77), les bielles de lien (62, 63), et les manivelles de stabilisation (67, 68) ; les manivelles de guidage (31, 32, 81, 82) et les pédales (30, 80) étant situées à l'extérieur de l'enveloppe du châssis.
11. Dispositif de pédalage selon l'une quelconque des revendications 4 à
10, caractérisé en ce que pour chaque pédale, la longueur de la manivelle de stabilisation est sensiblement égale à la longueur de la première et de la deuxième manivelle de guidage divisée par un rapport compris entre 3 et 4.
12. Dispositif de pédalage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour chaque pédale, la longueur de la manivelle de couplage est sensiblement égale à la longueur de la première et de la deuxième manivelle de guidage divisée par un rapport compris entre 3 et 4.
13. Dispositif de pédalage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour chaque pédale, l'axe (9) de l'arbre moteur (2) est plus proche de l'axe d'un premier pivot de châssis (33, 83) par lequel la première manivelle de guidage est articulée au châssis que de l'axe d'un deuxième pivot de châssis (35, 85) par lequel la deuxième manivelle de guidage est articulée au châssis.
14. Dispositif de pédalage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour chaque pédale, l'axe (9) de l'arbre moteur (2) est distinct de l'axe d'un premier pivot de châssis (33, 83) par lequel la première manivelle de guidage est articulée au châssis et est distinct de l'axe d'un deuxième pivot de châssis (35, 85) par lequel la deuxième manivelle de guidage est articulée au châssis.
15. Dispositif de pédalage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de variation de distance comprennent pour chaque pédale:
- une rainure (4, 54) le long de la manivelle motrice (3, 53), et - un galet (5, 55) libre de se déplacer en roulant dans la rainure, et relié au pivot de transmission (6, 56).
16. Dispositif de pédalage selon l'une des quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que les moyens de variation de distance comprennent des moyens pour faire varier la longueur effective des manivelles motrices, comme une glissière.
17. Dispositif de pédalage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mécanisme de transmission est agencé pour coupler une rotation de l'arbre moteur (2) autour de son axe (9) à des mouvements déphasés temporellement de la pédale droite (30) et de la pédale gauche (80).
18. Dispositif de pédalage selon la revendication 17, caractérisé en ce que le mécanisme de transmission est agencé pour que, pour une vitesse de rotation de l'arbre moteur (2) autour de son axe (9) constante, les vitesses des pédales sont périodiques de période sensiblement égale au double d'un déphasage temporel entre la pédale droite (30) et la pédale gauche (80).
19. Dispositif de pédalage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mécanisme de transmission est agencé pour limiter le mouvement de chaque pédale à une trajectoire courbe fermée (18) ayant une partie haute (19) et une partie basse (20) de part et d'autre d'un plan (17) où les pédales sont à égale hauteur.
20. Dispositif de pédalage selon la revendication 19, caractérisé en ce que le mécanisme de transmission est agencé pour définir pour chaque pédale, pour une vitesse de rotation de l'arbre moteur (2) autour de son axe (9) constante, une plus grande vitesse moyenne dans la partie haute que dans la partie basse, de façon que le plan d'égale hauteur des pédales soit en dessous du milieu de la hauteur des trajectoires fermées.
21. Dispositif de pédalage selon la revendication 19 ou 20, caractérisé en ce que le mécanisme de transmission est agencé pour que, pour une vitesse de rotation de l'arbre moteur (2) autour de son axe (9) constante, la vitesse de chaque pédale est maximale dans la partie haute et minimale dans la partie basse, et en ce que le rapport entre la vitesse maximale et la vitesse minimale de chaque pédale est sensiblement compris entre deux et trois.
22. Dispositif de pédalage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est intégré à un appareil d'entraînement sportif statique ou à un véhicule prévu pour un utilisateur en position debout sur les pédales (30, 80).
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