Brevet FR2462331A1 — publié le 19810213

La présente invention concerne un pédalier de vélo comportant deux bras solidaires en rotation d'un axe portant un ou plusieurs plateaux dentés coopérant avec une chaîne ou des moyens de transmission agissant sur la roue motrice du vélo, l'extrémité de chaque bras du pédalier portant une pédale, libre en rotation autour d'un axe parallèle à l'axe du pédalier. Sur un pédalier, la longueur des bras de levier, c'est-à-dire la distance séparant l'axe géométrique du man- neton d'une pédale et de l'axe géométrique autour duquel tourne le pédalier correspond à une longueur dépendant des caractéristiques physiques du cycliste. La longueur des bras de levier utilisés actuellement correspond à une moyenne. De façon générale, il est difficile voire impos- sible d'analyser mathématiquement l'énergie motrice fournie par le cycliste à chaque coup de pédale, c'est-à-dire pendant chaque tour de pédale. Cette étude dépend de la variation de la force exercée pendant un tour de pédale. Or, cette force dépend des caractéristiques physiologiques du cycliste. Toutefois, et de façon surprenante,lorsque les essais de vélos sont faits par des cyclistes différents sur des parcours identiques et relativement longs, il y a une tendance générale qui se dégage nettement de l'opinion des utilisateurs (fatigue plus ou moins rapide, difficultés...) Partant de tels essais faits à grande échelle, sur une population importante, on a pu déterminer la position idéale du bras de levier du pédalier. Contrairement à ce qui pourrait sembler évident, il n'est pas possible d'augmenter la longueur des bras de levier pour augmenter le couple que peut fournir un cycliste en exerçant la même force qu'avec un bras de levier plus court. En effet, il en résulterait une fatigue très importante sans qu'en définitive, l'énergie fournie ne soit augmentée. En effet, le gain de puissance qui résulte de l'augmentation du bras de levier se traduit par une fatigue plus rapide du cycliste, puisque chaque pied parcourt une trajectoire circu- laire qui est augmentée dans la même proportion que la longueur des bras de levier. A titre d'exemple, une augmentation de la longueur des bras de levier de seulement de l'ordre de 10 %,(ce qui correspond à une longueur de 15 à 20 mm), n'est pas possible, sans accroissement considérable de la fatigue. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer un dispositif permettant d'augmenter l'énergie fournie par le cycliste sans augmenter sa fatigue. A cet effet, l'invention concerne un pédalier caractérisé en ce que chaque bras comporte un moyen de liaison reliant son extrémité au maneton de la pédale, pour modifier la longueur du levier de bras de la pédale entre l'axe du pédalier autour duquel tourne le bras et l'axe géométrique du maneton de la pédale. Suivant une caractéristique avantageuse de l'in- vention, le moyen de liaison est un organe à deux axes paral- lèles décalés, l'un des axes étant monté à rotation à l'extré- mité du bras du pédalier et l'autre axe constituant le maneton de la pédale, ces deux axes étant eux-mêmes parallèles à l'axe du pédalier, et en particulier, l'axe de la pédale est un disque monté libre en rotation dans unlogement correspondant à l'extrémité de chaque bras du pédalier, et portant de façon décentrée, le second axe constituant le maneton de la pédale. Ainsi, grâce à l'invention, on augmente le couple que fournit le cycliste, sans pour autant augmenter la trajec- toire que parcourt le pied du cycliste. Comme indiqué ci-dessus, l'analyse mathématique du travail fourni par le cycliste est pratiquement impossible à faire. Néanmoins, des essais secrets effectués dans le cadre de la mise au fait de la présente invention ont montré qu'il était beaucoup moins fatigant d'effectuer un certain parcours cycliste (à plat, pente longueur, pente raide) avec un vélo équipé d'un pédalier, selon l'invention, par rapport à un vélo classique, ou inversement que pour une même fatigue on pouvait circuler beaucoup plus rapidement avec un vélo selon l'invention. Le gain en vitesse (ou en fatigue) représente dans les conditions expérimentales définies ci-dessus, une amélio- -ration de l'ordre de 5 à 10 %. Il est particulièrement intéressant de monter l'axe portant la pédale sur une plaquette circulaire avec éventuel- 3 2462331 lement un roulement à billes, ou à aiguilles. Cela aboutit à une structure très rigide, sans augmenter les forces de frottement. Un dispositif plus simple consiste à montrer, comme indiqué ci-dessus, libre en rotation, l'un des axes du moyen de liaison, à l'extrémité du pédalier et de le relier par une partie de liaison à l'axe recevant la pédale. La présente invention sera décrite, plus en détail, à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue de côté, schématique, d'un pédalier à deux bras, selon l'invention, - la figure 2 est une vue de dessus, partiellement coupée du dispositif de la figure 1, - les figures 3 - 6 montrent en vue de côté et en plan, un autre mode de réalisation de l'invention, - les figures 3 et 4 montrent le bras du pédalier en position active, - les figures 5 et 6 montrent le bras du pédalier en position non active, - la figure 7 montre une variante de réalisation du pédalier des figures 1 et 2. Selon les figures 1 et 2, le pédalier se compose de deux bras 1, 1', solidaires d'un axe 3 portant le ou les plateaux dentés coopérant avec la chaîne ou plus généralement les pignons, etc... suivant le mode de transmission du vélo. Les parties connues ne nécessitent pas de description de détail. Les bras 1, 1' sont par exemple fixés à l'axe 2 par des clavettes, en forie de coin, introduites dans les logements 3. La suite de la description se limitera principa- lement à la description du bras 1 et des organes qui le portent étant donné que le bras i' comporte des organes identiques. Pour ces organes identiques, on utilisera les références du bras 1, munis d'un "'", sans reprendre la description. L'extrémité avant 4 du bras 1 porte, libre en rotation un axe 5, solidaire d'un axe 6. Les axes 5, 6 sont parallèles, mais non coaxiaux. L'axe 6 constitue le maneton portant la pédale 7, munie éventuellement d'un cale-pied 8. Pour faciliter la description, surtout du fonctionnement du 4 2462331 dispositif, selon l'invention, il est intéressant de repérer les axes géométriques X-X, Y-Y, Z-Z respectifs des axes 2, 5 et 6 qui sont parallèles. L'axe Y-Y est distant de l'axe X-X de la distance R et l'axe Y-Y est distant de L'axe Z-Z de la distance a. Dans ces conditions, lorsque les axes X-X, Y-Y et Z-Z se suivent dans cet ordre, dans un même plan (partie droite figures 1, 2), l'axe Z-Z est distant de la distance (R + a) de l'axe X-X, alors que si les axes sont dans un même plan et se suivent dans l'ordre X-X, Z-Z, Y-Y (partie gauche, figures 1, 2), la distance entre les axes Z-Z et X-X est égale à (R - a). Dans le mode de réalisation préférentiel des figures 1 et 2, le moignon d'axe 5 est, en fait, constitué par un disque monté dans un logement de forme correspondante de l'extrémité du pédalier. Ainsi, chaque bras du pédalier a une forme de raquette de tennis. Pour réduire les forces de frottement entre le disque 5a formant l'embryon d'axe 5 et le logement la de l'extrémité du bras 1, on peut prévoir un roulement à billes ou mieux, un roulement à aiguilles. Le manneton 6 de la pédale est porté par le disque 5a, si bien que le rayon du disque 5a est légèrement supérieur à la distance a des axes Y-Y - Z-Z. Dans ce cas, l'organe de liaison 9, reliant les axes 5, 6, est constitué par le disque ou l'anneau 5a. Il est également intéressant de remplacer le disque par un disque creux ou en anneau pour alléger. Les figures 3 à 6 montrent un second mode de réalisation qui est plus simple et moins coûteux que le pre- mier. En effet, dans ce cas, l'organe de liaison 9 est en forme de bras portant les deux axes 5, 6. Le moignon d'axe 5 est en saillie d'un côté de l'organe 9 et le manneton 6 est en saillie de l'autre côté de l'organe 9. -Les figures 3 et 4 montrent respectivement, de côté et en plan, une pédale dans laquelle le manneton 6 de la pédale 7 est à une distance (R + a) de l'axe géométrique X-X de rotation du pédalier. Par contre, aux figures 5 et 6 qui sont respective- ment une vue de côté et une vue de dessus, l'axe 6 du manneton de la pédale est à l'intérieur et se trouve à une distance (R - a) de l'axç X-X de rotation du pédalier. 2462331 D'une part, les figures 1, 2 et d'autre part, les figures 3, 4 représentent les positions extrêmes que peut occuper l'axe 6 ou la pédale 7 par rapport à l'axe géométrique X-X. Lorsque le cycliste appuie alternativement sur la pédale (droite ou gauche) qui à chaque tour de pédalier se trouve à l'avant dans le sens du déplacement,l'axe 6 tend naturellement à venir dans la position la plus avant, c'est-à- dire naturellement, l'axe 6 et la pédale 7 occupent une position voisine de celle représentée aux figures 1 et 2. En effet, comme l'effort exercé sur la pédale 7 est dirigé vers le bas et vers l'avant, suivant le vecteur A (figure 1), l'angle formé entre le bras 1 et la partie de liaison 9 entre les axes ou mannetons 5, 6 tend à s'ouvrir et être voisin de 1800. Suivant la position de l'ensemble tournant sur la trajectoire, cet angle s'ouvre plus ou moins, mais reste toujours voisin de 1800 sur la moitié avant de la trajectoire. Par contre, dans la position de retour ou position arrière, c'est-à-dire sensiblement sur la moitié arrière de la trajectoire de la pédale (partie de la trajectoire située sensiblement à l'arrière d'une verticale passant par l'axe géométrique X-X), comme le pied du cycliste n'effectue aucun effort, mais est rappelé, par le mouvement de l'autre bras du pédalier qui est dans sa course active, l'organe de liaison formé par les axes 5, 6 et la partie de liaison 9 occupent une position semblable à celle représentée aux figures 3 et 4 c'est-à-dire que l'axe 6 ou Z-Z se trouve entre les axes géométriques X-X et Y-Y. En première approximation, le pied du cycliste occupe une position constante sur sa trajectoire, si bien que l'axe 6 décrit une trajectoire sensiblement circulaire qui se déduit de la trajectoire circulaire de l'axe 5 centré sur l'axe géométrique X-X, suivant une translation correspon- dant à la distance des axes Y-Y/Z-Z, suivant l'inclinaison du pied du cycliste. Comme il y a en pratique, néanmoins de légères variations de l'inclinaison du pied, la trajectoire n'est pas parfaitement circulaire. Mais, ces déviations sont suffisam- ment faibles pour être négligeables dans la plupart des cas. En conclusion, le pied du cyliste parcourt une r trajectoire circulaire de même rayon R que le rayon dela trajectoire de l'axe 5 autour de l'axe géométrique X-X, ce qui signifie que le mouvement du pied est analogue à celui effectué avec un pédalier connu, mais le bras de levier varie de façon importante, puisque dans la partie active de la trajectoire (moitié avant de la trajectoire), la longueur du bras de levier est supérieure à la longueur R et est égale, dans la partie principale de la trajectoire (R + a). Dans la partie passive (moitié arrière de la trajectoire) de la trajectoire, la longueur est inférieure à la longueur R et est voisine de la longueur (R - a). La figure 7 montre schématiquement une forme de réalisation possible d'un bras 1, en forme de raquette, allégé par un évidement lb et dont le logement la reçoit un anneau 5a muni d'un logement 5b pour recevoir le maneton non représenté de la pédale 7. En pratique la longueur "a" est de l'ordre de à 40 mm. t 7 2462331 R E V E N D I C A T IO N S ) Pédalier de vélo comportant deux bras solidaires en rotation d'un axe portant un ou plusieurs plateaux dentés coopérant avec une chaîne ou des moyens de transmission agis- sant sur la roue motrice du vélo, l'extrémité de chaque bras du pédalier portant une pédale, libre en rotation autour d'un axe parallèle à l'axe du pédalier, pédalier caractérisé en ce que chaque bras comporte un moyen de liaison reliant son extré- mité au maneton de la pédale, pour modifier la longueur du levier du bras de la pédale entre l'axe du pédalier autour duquel tourne le bras et l'axe géométrique du maneton de la pédale. 2 ) Pédalier, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de liaison est un organe à deux axes paral- lèles décalés, l'un des axes étant monté à rotation à l'extré- mité du bras du pédalier et l'autre axe constituant le maneton de la pédale, ces deux axes étant eux-mêmes parallèles à l'axe du pédalier. ) Pédalier, selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'axe de la pédale est un disque monté libre en rotation dans un logement correspondant à l'extrémité de chaque bras du pédalier, et portant, de façon décentrée, le second axe constituant le maneton de la pédale. 4 ) Pédalier, selon la revendication 3, caractérisé en ce que le disque est évidé et se présente sous la forme d'un anneau. ) Pédalier, selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe de liaison à deux axes décalés est une pièce constituée par deux axes reliés par un organe de liaison.