Brevet FR2335394A1 — publié le 19770715

L'invention se radnorte d'une manière générale à l'équipement des bicyclettes et notamment de celles à usage sportif, et concerne plus particulie- rement un procédé et des dispositifs destines à faciliter 11 engagement des calepiegs équipant les pédales d'une telle bicyclette. Lorsqu'une bicyclette est destinée à un usage sportif, tous ses éléments sont conçus pour favoriser le meilleur rendement des efforts exercés par le cycliste, mais encore pour lui éviter toute perte de temps : Ainsi et par exemple, les roues d'une part sont allégées autant qu'il est possible sans conpromettre leur résistance, et d'autre part sont équipées de moyeux dits 'à blo- cage rapide" facilitant leur démontage et remontage en cas de crevaison. Jr, cette double condition de meilleur reniement et de gain de temps n'est pas satisfaite par deux organes essentieis de la bicyclette, à savoir ses pédales En effet, puisque ces pédales ont pour rôle fondamental de coupler le système musculaire du cycliste engendrant l'effort propulsif au système ciné- matique de oropuision de ld bicyclette, leur agencement comme leur équipement sont essentiellement cançus pour favoriser l'efficacité et le rendement de ce couplage Dans ce but, chaque pédale est montée par l'intermédiaire de paliers billes sur son axe fixé en bout de la manivelle, par rapport à laquelle elle efectue nécessairement une révdlution relative complète dour chague tour de pédalier, puisqu'elle reste maintenue sensiblement norizontale par le pied du cycliste. Il s'ensuit que la pédale est par construction parfaitement libre en rctstion autour de son axe. Par ailleurs, pour sa parfaite @iaison au pied du cycliste, cflaoue pédale est équipée d'un cale-pied, cons-ltué par une lame flexible prolongeant sa face d'appui vers l'avant, puis recourbée vers l'arrière pour envelopper la pointe de la chaussure, et portant à son extrémité libre une courroie transver- sale bouclée autour de la chaussure sous la portion arrière de la pédale. Il s' ensuit que l'ensemble présente un balourd important, qui tend à maintenir la pédale libre dans une position angulaire constante, pour laquelle le cale-pied pointant vers l'arrière est situé sous la pédale inclinée d'environ 30 à 400 sur l'horizontale. Il est de toute évidence particulierement malcommode d'engager un calepied ainsi orienté pratiquement à l'envers de sa position d'utilisation, dans laquelle il doit être préalablement ramené par des manoeuvres délicates de la pointe du pied L'expérience prouve en effet qu'un cycliste ayant mis pied à terre ou ayant dégagé son pied pour prévenir une chute, perd un temps parfois important pour réorienter convenablement la pédale puis chausser son cale-pied. Ur, pendant ce temps, non seulement le cycliste ne peut exercer aucun effort de propulsion utile, mais surtout son attention est dangereusement distraite de sa route et de la conduite de sa bicyclette, tandis que sa faculté de manoeuvrs est limitée par sa faible vitesse et que sa stabilité est en conséquence com- promise. Il s'ensuit globalement un handicap certain et un risque de chute non négligeable. L'invention a pour but de pallier ces inconvénients inhérents à l'équi- pement classique des pédales d'une bicyclette ou à tout équipement équivalent susceptible de les déséquilibrer da semblable manière, et a en conséquence pour objets un procédé et des dispositifs propres à amener ou maintenir autonatique- ment la pédale libérée du pied du cycliste dans une position propre à permettre 1 engagement immédiat de son cale-pied ou équipement equivalent. Le procédé conforme à l'invention, pour ce faire, consiste essentiellement à utiliser la pesanteur ou une action magnétique pour maintenir sans liai on mécanique la pédale dans une position sensiblement horizontale avec sa face d'appui tournée vers le haut, au moins dans le voisinage du quart de tour de la manivelle suivant son passage au point mort haut. La position spécifiée de la pédale, qui correspond à sa position d'uti lisation, est évidemment la plus propice pour l'engagement d'un cale-pied classaque ou dur équipement équivalent, tel que la fixation de sécurité décrite dans la osmanue de hrevet N EN 75/14.835 déposée le 13 Mai 1975 au non du Deman- deur ou les dispositifs de retenue décrits dans les Brevets N 2.191.411 et 2.192.525 antérieurement publiés. Le choix du secteur angulaire spécifie est dicté par le fait qu'il per- met d'une part la plus facile accessibilité à le pédale, par exemple pour la courroie du cale-pied, et d'autre part le développement immédiat du plus fort couple de démarrage. Enfin, l'absence de toute liaison mécanique entre la pédale et - nécessairement - la manivelle qui la porte se justifie non seulement par le souci de ne pas entraver la libre rotation normale de la pédale, mais surtout pour exclure tout risque de blocage pouvant conduire à un accident, Un premier dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'inven- tion comprend des pièces mobiles ou articulées formant partie intégrante du cale-pied ou équipement équivalent de la pédale et qui, en position de libération du pied, sont déplacées de maniere que le centre de gravité de l'ensemble se situe au-dessous et sensiblement au droit de l'axe de la pédale en position normale d'utilisation. Dans ce cas, la pédale libérée du pied du cycliste prend spontanément et conserve constamment sa position horizontale d'utilisation, ce qui a pour avantages de permettre l'engagement du cale-pied ou équipement équivalant en un point quelconque du tour de pédalier, et d'éviter tout risque d'accrochage au sol et de chute conséquente. Cette solution cbnduit toutefois et nécessairement à un alourdissement notable de la pédale, qui ne peut être accepté que si d'autres fonctions le justifient, comme dans le cas de la fixation de sécurité déjà mentionnée. Aussi, un second dispositif préféré pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention comprend des aimants permanents rapportés sur les flancs en regard de la pédale etZou manivelle, Ces aimants étant disposés et agencés pour ne pouvoir entrer en contact mais pour maintenir la pédale sensiblement alignée avec la manivelle entre deux points suivant ses passages aux points morts respectivement bas puis haut. Ce dispositif met évidemment à profit le fait que la pédale - quelle que soit sa position d'équilibre statique - se trouve nécessairement alignée avec la manivelle qui la porte en us point donné de sa révolution autour du pedalier - en pratique après son passage au point mort bas - et qu'un tel alignement se preste au facile engagement de la pédale audalà de son passage au point mort haut par un choix judicieux de la force et de l'implantation des aiments, cette solution permet d'assurer le résultat désiré sans accroissement sensible du poids de la pédale et/ou manivelle et sans modification notable de leur structure.En outre, en raison de la très faible portée des forces magnetiques en cause, leur effet n'est sensible qu'en présence d'un entrefer réduit, et donc que sur un petit secteur de la ccurse de la manivelle se déplaçant à faible vitesse angulaire. En d'autres termes ce dispositif n'entrave nullement l'utilisation normale de la bicyclette, d'autant que par principe tnut freinage - en fait insensible - est nécessairement suivi d'une accélération égale. selon un mode de réalisation préféré de ce second disposistif, les flancs en regard de la pédale et de la manivelle portent l'un un unique aimant de polarité déterminée, et l'autre au moins un aimant de polarité opposée, éventuellement encadré à faible distance en sens péripherique de deux aimants de nom contraire. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit de plusieurs exemples de mise en oeuvre nullement limitatifs illustras par les dessins annexes, sur lesquels La Figure 1 est une vue schematique en élévation du pédelier d'une i- cyclette (non représentée), dont les pédales équipées de cale-pieds classiques sont montrées l'une en position d'utilisation et l'autre en position "libre";; La Figure 2 est une vue en coupe longitudinale schématique d'une oédale pourvue d'un équipement mécanique de calage du pied illustrant un premier mode de mise en oeuvre de l'invention; et La Figure j est une vue composite montrant en plan et en bout une aéda- le équipée d'un dispositif magnétique d'orientation illustrant un second mode de mise en oeuvre de l'invention. La Figure t montre schématiquement les organes essentiels du pédalier d'une bicyclette qui sont concernés par l'invention. Ce pédalier comprend un arbre 10 tourillonnant dans des paliers agencés dans un court tube transversal au bas du cadre (non représenté), qui porte du côté droit un plateau denté Il simple nu multiple sur lequel engrène la channe de transmission du mouvement à la roue arrière. Sur les extrémités libres de cet arbre 10 sont emmanchées et clavetees deux manivelles 12, 13 angulairement opposées, dont chacune porte en bout un axe transversal en porte-faux extérieur autour duquel tourillonne une pédale respective 14,15, formée d'un cadre métallique rigide traversé par un moyeu à billes enfilé sur ledit axe.Chaque pédale est pourvue d'un cale-pied classique, formé d'une lame élastique longitudinale 16,17 et d'une courroie sauple transversale 18, 19. Cette lame, fixée par l'une de ses extrémités sur la traverse antérieure de la pédale, en prolonge la surface d'appui vers l'avant, puis est recourbée vers le haut et l'arrière pour envelopper la pointe de la chaussure, et se termine par une boucle treversée par la courroie, qui ellmmréme est bouclée à travers ou bien sous la pédale au voisinage de Sa traverse arrière. Il résulte de cet agencement que le centre de gravité de I'ensemble pédale/cale-pied se situe au-dessus de l'axe de la pédale en position normale d'utilisation, c'est à dire sensiblement horizontale avec sa face d'appui tournée vers le haut et son cale-pied dirigé vers l'avant, comme montré pour la pédale 14 sur le dessin. I1 s'ensuit que la pédale libérée du pied du cycliste prend spontanément une position d'équilibre sensiblement inverse de la précéden- te, à Savoir inclinée d'environ 300 su? l'horizontale avec sa face d'appui tour née vers le bas et son cale-pied dirige vers l'arrière, comme montré pour la pédale 15 sur le dessin. Pour cette raison, il est bien évident que le cycliste partant de l'ar- rêt pieds au sol ou bien après avoir dégagé un pied pour un motif quelconque, se trouve en butte aux plus grandes difficultés pour engager rapidement le pied sur la pédale et dans son cale-pied : en effet, il lui faut au préalable retourner la pédale pour la ramener en position normale d'utilisation, et la maintenir is cette arientation instable pendant le temps nécessaire à l'opération, dont les inconvénients et risques ont déjà été mentionnés On va maintenant décrire en relation avec les Figures 2 et 3 respecti- vement deux modes de mise en oeuvre de l'invention qui permettent de maintenir ou amener la pédale libre en position propice à l'engagement du pied, sans intervention du cycliste par suite libére du handicap et des appréhensions qu'impli- quent les risques et inconvénients mentionnés. La Figure 2 représente schématiquement une pédale 20r montée en bout d'une manivelle 21 sur un axe en porte-à-faux 22. La pédale proprement dite con- prend un moyeu 2 dont les extrémités formant paliers à billes partent des Ion- gerons 24,25 réunis par une traverse evant 26 et une traverse arrière (invisihle sur le dessin, la coupe étant pratiqués devant catte traverse). La pédale 20 est équipée d'un cispositif automatique de maintien et libération du pied, qui inclut un mors transversal cintré 27 porté par une articulation 28 agencée sur le rebord haut du longeron externe 25, et une plaquette 29 coulissant verticalement par exemple contre le traverse arrière Le mors 27 fait office de cale-pied libérable, et peut passer par rotation 5 d'une position fermée représentée en trait plein à une position ouverte 27' représentée en trait tireté. La plaquette 29 fait affice de cale-pédale libérable, et pesse par translation T de sa position verrouillée à sa position déverrouillée 29'. montrée en trait tirette. L'agencement précis, le fonctionnement et les moyens de commands autour matique nu manuelle du dispositif ainsi canstitué sont en dehors du cadre de 1' invention, qui est exclusivement concernse par le fait que les déplacements con- binés du mors 27 et de la plaquette 29 vers leur position de libération font passer le centre de gravité G de l'ensemble pédale/dispositif à une position Go située au-dessous du moyeu 23.De la sorts, la pédale 20 libérée du pied du cycliste prend et conserve spontanément une orientation voisine de celle d'utilisation normale, pour la plus grande comodité de son engagement en un point quelconque de la révolution de la manivelle 21. On remarquera que les avantages ainsi procurés par ce premier mode de mise en oeuvre de l'invention n'impliquent en eux-mêmes aucun accroissement du poids de la pédale, mais au contraire valorisant l'addition à cette pédale d'organes dont la présence est justifiée par d'autres raisons, en leur conférant une fonction supplémentaire sans rapport avec leur vocation propre. On remarquera en outre que l'exemple décrit n'a que valeur d'illustration et ne préjuge nullement de la réalisation concrète du dispositif représenté ou de tout autre équivalent. La Figure 6 représente schématiquement une péaale 30 vue d'une part en plan, côté face d'appui get d'autre part en bout, coté interne, montée en bout d'une manivelle 31 sur un axe 32 autour duquel tourillonne son moyeu 33. La pé- dale représentée comprend deux longerons 34,35 solidaires des extrémités du moyeu entretoisés par des traverses 36,37 et réunis par une garde externe 35'.Sur la face antérieure de la traverse avant 36 est rapporté un cale-pied classique 35, tandis que le longeron interne 34 est prolongé vers l'arrière par une patte 39 Un aiment permanent 40 est rapporté, par encastrement, collage ou autre procédé, dans la face externe de la manivelle 31, habituellement faite d'acier inoxydable ou d'alliage léger amagnétique, à une distance r de l'axe de la pedele 30 correspondant au rayon de giration de sa patte 39. Cana cette dernière, un second aimant permanent 41 est monté de manière à défiler devant le premier à chaque tour de pédale en ménageant un faible entrefer; les polarités respectives des deux aimants sont telles que leurs Pales en regard soient de noms contraires et donc s'attirent.Comme le montre la vue en bout, l'aimant 41 porté par la patte us peut être avantageusement encadré de deux aimants permanents 42,43 de polarité inverse, et donc repoussés par l'aimant 40 de la manivelle. Inversement, la patte 39 pourrait être dépouruue de tout aimant mais faite d'un matériau na- gnétique tel que l'acier doux, de manière à être attirée par l'aiment 40 par simple effet de moindre réluctance. Jans tous les cas, l'action de l'aimant 40 tend à immobiliser la pédale 30 en alignement avec sa manivelle 31, pour peu qu'elle arrive à cette position. Or, comme le montre clairement la Figure 1, la pédale libérée du pied du cycliste passe nécessairement par cette position pour chaque révolution de la manivelle, et ce en un point donné du quart de tour suivant son passante par le point mort bas PMB. L'immobiliSation angulaire relative de la pédale par rapport à sa meni- velle assurée par l'aimant 40 l'amène donc en position normale d'utilisation c'est à dire à l'horizontale avec cale-pied pointé vers l'avant - après environ une moitié de la révolution complete R de la manivelle, et donc au voisinage du quart de tour suivant son passage par le point mort haut PMH.On remarquera que cette position angulaire de la manivelle est la plus propice au développement d' un couple de démarrage important. On remarquera encore que les avantages ainsi procurés sont obtenus sans modification notable du pédalier et pour une augmen- tation minime de son poids, compte-tenu des performances dont sont capables les aimants permanents désormais disponibles, et notamment ceux au Cobalt et Terres Rares, par exemple au Samarium. On remarquera enfin que le dispositif ainsi cons- titué est indifférent aux facteurs d'environnement, et particulièrement à la température et aux salissures. L'efficacité du dispositif qui vient d'être décrit -et de manière corol- laire le poids ajouté - dépendent essentiellement de la largeur de 1' entrefer existant entre l'aimant 40 porté par la manvielle et la patte 38 de la pédale ou bien le ou les aimants qu'elle porte. Pour des raisons mécaniques évidentes, la largeur de cet entrefer doit rester compatible avec les jeux possibles entre les pièces concernées oour éviter tout risque de blocage mécanique de la pédale, même après un long temps de service Par ailleurs, la longueur de la patte 39 et donc le bras deolevier r du couple d'équilibrage doivent être limités.Enfin, il convient que le dispositif n'implique nulle entrave à l'utilisation normale de la pédale, et en particulier ne pérore pas le rendement du couplage ied/pédale par un effet de freinage intempestif. Pour ces raisons, il pourrait être avantageux d'asservir la largeur de l'entrefer au fait aue 13 la pédale est ou non libérée du pied du cycliste. Pour ce faire, il suffirait a'adjdindre au dispositif statique décrit un élément mobile 44 qui - sous la pression du pied du cycliste - s'effacerait verticalement en provoquant le retrait de l'aimant 41 et s'il y a lieu des aimants 42,43, pour ainsi augmenter l'entrefer en utilisation normale, et donc proscrire tout risque de blocage de la pédale, mais le réduire lorsque cette pédale est libérée, par une translation limitée t des aimants concernés. Un semblable élément mobile de canmande 44 pourrait certes être utilisé pour provoquer le blocage sélectif de la pédale en alignement avec la manivelle en L'absence de pression du pied du cycliste, ce par voie purement mécanique et par exemple au moyen d'un téton rétractable. Une telle solution présente toutefois des risques de fonctionnement intempestif - et donc d'accident - qui suffisent à l'écarter, au bénéfice de celles proposées par l'invention Bien entendu, l'invention n'es) nullement limitée aux exemples de mise en oeuvre décrits et illustrés dans un ut purement explicatif, mais au contraire comprend tnus les moyens constituant des équivalents techniques de ceux décrits et illustés, considérés séparément ou en combinaison et mis en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. n = 9 L 9 -u I J 1. Procédé pour l'orientation des pédales d'une bicyclette, destiné a faciliter l'engagement des pieds du cycliste dans des cale-pieds ou équipements équivalents agencés sur la face d'appui des pédales ainsi déséquilibrées, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser la pesanteur ou une action magnétique pour maintenir sans liaison mécanique chaque pédale libérée du pied du cycliste dans une position sensiblement horizontale avec sa face d'appui tournée vers le haut, au moins dans le voisinage du quart de tour de la manivelle suivant son oassage au point mort haut. 2. Dispositif pour la mise an oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des pièces mobiles ou articulees formant partie intégrante du cale-pied ou équipement équivalent de chaque pédale et qui, en position de libération du pied, sont déplacées de manière que le centre de gravité de l'ensemble se situe au-dessous et sensiblement au droit de l'axe de la pédale en position normale d'utilisation. 3. 3ispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est agencé entre les flancs en regard de la manivelle et de la pédale aussi loin que possible de leur axe commun d'articulation et comprend des éléments magnétiques, dont au moins un aimant permanent, ménagés ou rapportés respectivement sur lesdits flancs, ces éléments étant disposés et con- formés pour ne pouvoir entrer en contact mutuel mais réserver antr'eux un faible entrefer axial lorsqu'ils se font face, de manière à maintenir la pédale libérée du pied du cycliste sensiblement alignée avec la manivelle, au moins entre deux points suivant ses passages aux points morts respectivement bas puis haut. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un unique aimant permanent confronté à un élément en matériau magnétique -doux sur lequel il agit par effet de moindre, réluctance. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux aimants permanents confrontés se présentant des pôles de noms contraires et agissant donc par mutuelle attraction. o. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé er ce que l'un des aimants précItés est encadré bar deux autres aimants de polarité contraire, oui agissent sur l'aimant confronté ocur le repousser vers l'aimant central. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que l'un au moins des éléments magnététiques condrontés est axialement mobile et lié a un brgane de commende actionné par le cies du cycliste en place sur la pédale pour élargir l'entrsfer précité.