Brevet FR2427242A1 — publié le 19791228

La présente invention concerne un procedé d'entraînement rotatif d'un cycle permettant d'économiser I'energie nécessaire pour le mettre en mouvement et, plus particulièrement, elle se rapporte à un pédalier destiné à mettre en oeuvre un tel procédé. Jusqu'ici, les cyclistes ont vu leurs efforts physiques diminuer grâce à l'apparition de dispositifs nouveaux tels que les dérailleurs et/ou les plateaux multiples qui, avec un rapport adéquat entre les diamètres des roues dentées et en particulier du plateau et de la roue libre, permettent selon la pente du plan où se deplace le cycle de modifier judicieusement la vitesse de ce dernier sans pour autant augmenter ou diminuer notablement l'intensité de l'effort fourni. Or, pour une demi-révolution de l'axe d'entraînement du plateau, deux phénomènes physiques se produisent simultanément ; l'un est appelé travail moteur, et l'autre travail résistant. Comme ie travail, moteur ou résistant, résulte du produit de l'intensité de la force par la longueur du déplacement de son point d'application, plus ce déplacement sera long lorsque la force est motrice d'une part et plus il sera court lorsque la force est résistante d'autre part, plus la puissance développée par le cycliste sera importante. La présente invention a donc pour objet de contribuer à résoudre ce problème. A cet effet, le procédé objet de l'invention consiste à superposer au mouvement circulaire décrit par les points d'application des forces motrice et résistante un mouvement alternatif de translation où chaque alternance correspond à une demi-révolution dudit axe d'entraînement. De préférence, cette alternance définira une amplitude positive lorsque le travail est moteur et négative lorsque le travail est résistant. Ainsi, la longueur du déplacement du point d'application de la force étant proportionnelle à la distance qui sépare ce point de l'axe de révolution, plus cette distance sera grande, plus le travail sera important et réciproquement. De plus, selon un avantaRe particulièrement intéressant ae ce procédé, les mouvements rectilignes alternatifs des deux points d'application des forces motrice et résistante sont en opposition de phase, de sorte que la distance entre lesdits points d'application reste constante quel que soit le mouvement décrit par chacun d'eux. L'invention propose également pour mettre en oeuvre un tel procédé un pédalier remarquable par le fait que chaque bras de levier est constitué par deux éléments mobiles longitudinalement l'un par rapport à l'autre au moyen d'une bielle reliant par des articulations l'une des extrémités d'un élément solidaire dudit axe d'entraînement à une manivelle mobile dans un coussinet porté par une extrémité de l'autre élément. Afin de mieux déterminer l'énergie épargnée par l'emploi d'un tel procédé, le calcul de la puissance obtenue par un pédalier classique et de celle obtenue par un-pédalier selon l'invention, mettra en évidence la difference de puissance réalisée pour une meme intensité de force M déployée, -et ce pour une demi-revolution de l'axe rotatif. La puissance P est égale au quotient du travail W par unité de temps T et le travail W est égal au produit de l'intensité de la force F par la longueur 1 du deplacement de son point d'application, donc Or, quel que soit le pedalier, la force motrice M déployée, la force R équivalente au poids du pied lors du retour du levier et le temps T nécessaire au deplacement restant constants, seule la longueur 1 des déplacements des points intervient. Dans le cas d'un pédalier classique, que le travail soit moteur ou-resistant, ce déplacement reste constant et est équivalent au demi-périmètre d'un cercle ayant pour rayon la distance D séparant la pédale de l'axe de revolution, d'oùl = D x n, donc le travail moteur s = M x 1 = M x D. # et le travail resistant WR = R x 1 = R x D.X. Comme les forces motrice M et résistante P sont opposées, le travail résultant = WM - WR = M x D.s - R x D.s = (M-R) x D. d'où Dans le cas d'un pédalier selon l'invention intervient dans le déplacement le mouvement alternatif de translation du-point d'application qui selon l'expansion angulaire a donnée à la manivelle du pédalier modifie la longueur D de celle-ci qui se présente désormais sous la forme D + a sin a où a est l'amplitude maximale que peut avoir le mouvement alternatif. Si l'on considère des petits déplacements dl des points d'application des forces, ceux-ci seprésentent sous la forme dl = (D + a sin a)dad1où le déplacement 1 est égal à la somme des petits déplacements dl, c'est-à-dire Le déplacement 1M de la force motrice qui effectue une expansion angulaire de 0 à n s'écrira : = D.rr - a(-i-i) = D.s + 2 a. Ledepla-cement 1R de la force résistante qui, simultanément, effectue une expansion angulaire opposée de # à 2w s'écrira = D.# - a(1+1) = D.# - 2 a. Donc le travail moteur W'M = M x 1M = M(D.#+2a) et le travail résistant W'R = R x lR = R(D.s-2a) et pour les mêmes raisons que le pédalier classique, le travail résultant W2 = W'M - W'R = M(D.w+2a3 - R(D#-2a) = (M-R)D.# + (M+Rl.2a Donc P2 > P1. On constate donc ciue pour une meme intensité d'énergie M développée par le cycliste, la puissance reçue P2 par l'axe d'entraîne- ment du cycle est nettement supérieure à la puissance reçue P1 par l'axe dtentraînement d'un pédalier classique. Bien évidèmment dans cescalculs de puissance, les forces de frottement et d'autres facteurs étrangers ont été négligés puisqu'ils interviennent quelle que soit la forme du pédalier. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront à la lecture de la description ci-après, donnant à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés, un mode de réalisation.d1un pédalier conforme à la présente invention. Sur ces dessins La figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un tel péda lier ; à figure 2 est une vue en coupe de ce même pédalier. Comme-on-peut le voir sur l'ensemble des figures 1 et 2, ce dernier comprend classiquement un plate-au 1 sur lequel vient se fixer une roue dentée non repxésentée, entraînant par sa rotation la chaîne sans fin du cycle auquel appartient ce pédalier. Dans ce plateau 1 s'engage un axe d'entraînement sur lequel prennent appui deux manivelles dont une est solidaire du plateau 1. Gette manivelle, illustrée sur les figures 1 et 2, est constituée par deux bras 2 et 3 pouvant coulisser longitudinalement l'un par rapport à l'autre. Afin de faciliter ce glissement, un train de quatre roulements à billes 4 est logé dans une ouverture longitudinale du bras 3 comme on peut le voir sur la figure 1. Les axes de rotation de ces roulements sont mai-ntenus en-place grâce au bras 2 et à une flasque 5 disposés de part et d'autre -du bras 3 et on comprendra dès lors que ce dernier peut se déplacer le long de ce train 4 entre le bras 2 et la flasque 5 servant de guide au mouvement. Pour éviter les forces de frottements, on remarquera sur les bords longitudinaux de la flasque 5 et du bras 2, la presence de roulements à billes 6. Le bras 2 est solidaire à une de ses extrémités 2a du plateau 1 et son autre extrémité 2b sert de support d'articulation à une bielle 7 actionnée par le mouvement d'une petite manivelle 8 mue dans un coussinet 9 porté par une des extremités du bras 3. Cette manivelle 8 est fixée à une pédale 10, de sorte que lorsque l'ensem-- ble du levier constitué par les deux bras 2 et 3 effectue un tour complet, la pédale 10 suit la même rotation transmise à la manivelle 8. Ainsi, le système bielle-manivelle 7-8 transforme le mouvement rotatif de la pédale 10 en un mouvement alternatif de translation transmis au bras 3 le long du train de roulements- 4 et modifiera la distance séparant l'axe d'entraînement de la pédale 10. On ajoutera que l'on peut régler l'amplitude du mouvement alternatif en modifiant soit la longueur de la manivelle 8, soit la longueur de la bielle 7. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit -et représenté mais s'étend à toute variante conforme à son esprit. R E V E N D I C A T I.O N S 1 - Procédé d'entraînement d'une machine et plus particulièrement d'un cycle au moyen d'un axe rotatif actionné par deux bras de levier développant alternativement et simultanément pour chaque révolution dudit axe un travail moteur et un travail resistant, CARACTERISE PAR LE FAIT qu'il consiste à superposer à chacun des mouvements circulaires décrits par les points d'application des forces motrice et résistante un mouvement rectiligne alternatif où chaque alternance correspond à une demi-révolution dudit axe. 2 - Procédé selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT que les mouvements rectilignes alternatifs desdits points d'application sont en opposition de phase. 3 - Pédalier permettant de mettre en oeuvre le procédé selon les revendications 1 et 2, CARACTERISE PAR LE FAIT que chaque bras de levier est constitué par deux éléments mobiles longitudinalement l'un par rapport à l'autre au moyend1une bielle-reliant par des articulations l'une des extrémités d'un élément solidaire dudit axe rotatif à une manivelle mobile dans un coussinet porté par une extrémité de l'autre élément. 4 - Pédalier selon la revendication 3, CARACTERISE PAR LE FAIT que la manivelle est solidaire de la pédale. 5 - Pédalier selon revendication 3, CARACTERISE PAR LE FAIT que la longueur de la bielle est réglable. 6 6 - Pédalier selon la revendication 3, CARACTERISE PAR LE FAIT que la longueur de la manivelle est réglable. 7 - Pédalier selon la revendication 3, CARACTERISE PAR LE FAIT que les deux éléments sont mobiles l'un par rapport à l'autre grâce à un jeu de roulements à billes.