Brevet FR2541223A1 — publié le 19840824

La présente invention se rapportbà un pignon de chaîne pour une bicyclette et plus particulièrement à un pignon de chaîne pour une bicyclette qui a un grand nombre de dents prévues circonférentiellement sur le pourtour externe de son corps de façon qu'une chaîne d'entraînement engage les dents pour transmettre une force d'entraînement à la roue arrière et qui constitue principalement un ensemble de pignons de chaîne avant à plusieurs stades. En général, l'ensemble de pignons de chaîne avant à plusieurs stades sur une bicyclette comprend des pignons ronds de chaîne qui diffèrent par le nombre de dents et qui sont montés sur un pédalier sur la bicyclette La chaîne est déplacéepar un dérailleur avant d'un pignon à un autre pour changer la vitesse de la bicyclette. Le pignon avant, lorsqu'un cycliste placé sur la selle, pédale sur la bicyclette, est soumis à une charge constante de la roue arrière par l'intermédiaire de la chaîne et d'un pignon arrière de chaîne mais le couple de pédalage change du fait de la position de la pédale, et à son tour de la manivelle, donc on obtient un couple maximum dans une région ou chaque manivelle tourne sur un angle d'environ 70 50 en avant de son point mort haut etun couple minimum à proximité du point mort haut ou bas comme le montre la figure 3. Dans le cas o l'on utilise le pignon rond de chaîne conventionnel, malgré le fait que le couple change lors d'un cycle de pédalage, la vitesse angulaire de la manivelle pour faire tourner le pignon avant de chaîne est constante, donc la charge physique du cycliste est importante à supporter et la puissance pendant une période de pédalage est trop faible en comparaison à cette charge importante. Le présent inventeur a proprosé, dans la demande de brevet au JAPON No 57 94 396 (demande de brevet US 497 051), un pignon de chaîne qui ne soit pas rond miais presque elliptique, changeant la vitesse angulaire -le la pédale pendant un cycle de pédalage en considérant la variation du couple et le motif de la vitesse sur la base du mouvement inhérent des jambes du cycliste comme le mouvement d'un pendule De manière concrète, l'atten- tion de l'inventeur a été attirée par le fait que si la 4 O vitesse périphérique, lorsque l'on pédale, augmente pour le couple maximum, la puissance peut être améliorée sans augmenter la charge physique sur le cycliste et s'il y a une diminution pour le couple, la charge physique peut être réduite Par conséquent, le pignon proposé de chaîne n'est pas rond mais presque elliptique et a des diamètres différents et est assemblé au pédalier de façon que le diamètre du pignon devienne minimum ou presque dans la région o le couple maximum de pédalage peut être obtenu entre les points morts haut et bas de la manivelle et ce diamètre se trouve au maximum ou presque à proximité du point mort haut ou bas du pédalier lorsque seul le couple minimum peut être obtenu. En d'autres termes, quand la manivelle est placée dans la région o le couple maximum est obtenu en pédalant pour déplacer les jambes du cycliste plus rapidement du fait de leur mouvement inhérent, la partie de plus petit diamètre du pignon correspond aux manivelles pour augmenter ainsi la vitesse circonférentielle de la pédale Inversement, quand les manivelles sont placées à proximité des points morts haut et bas de façon que seul le couple minimum soit obtenu et que le mouvement des jambes devient lent, la partie de plus grand diamètre correspond aux manivelles afin de réduire la vitesse circonférentielle. En conséquence, la puissance pendant un cycle de pédalage est améliorée dans son ensemble et la consommation d'énergie du cycliste est réduite ce qui permet un pédalage régulier. Cependant, dans le cas o l'on utilise le pignon non rond comme pignon de plus grand diamètre sur les pignons avant à plusieurs stades-, la chaîne, quand elle est décalée d'un pignon de plus petit diamètre au pignon de plus grand diamètre, peut être excessivement décalée par un guide- chaîne, posant ainsi un problème par le fait que la chaîne tombe souvent vers l'extérieur au-delà du pignon de plus grand diamètre. d O Ce qui précède provient du fait que l'intervalle 1 entre la surface inférieure du guide-chaine et la crête de chaque dent sur la partie de plus grand diamètre primitif est approprié (comme 1 à 5 mm) pour empêcher le contact entre les deux organes En conséquence, l'intervalle entre cette surface inférieure et la crête de chaque dent à la partie de plus petit diamètre primitif devient inévitable- ment plus grand que l'intervalle approprié 1 ci-dessusde la moitié de la différence entre les deux diamètres primitifs. Par conséquent, la quantité d'excès de décalage du guide- chaîne, nécessaire pour déplacer la chaîne du pignon - de plus petit diamètre au pignon de plus grand diamètre devient excessive. La présente invention a pour objet un pignon avant de chaîne d'une forme non ronde, dont les dents à la partie de plus grand diamètre primitif ont une hauteur différente de celles à la partie de plus petit diamètre primitif, afin de réduire ainsi la différence entre les diamètresdes cercles de tête des dents, pour maintenir toujours à une valeur appropriée l'intervalle entre le guide-chaîne et la crête des dents sur toute dent du pignon. En d'autres termes, le pignon avant non rond de chaîne selon l'invention, qui comprend un corps et un grand nombre de dents prévuescirconférentiellement sur le pourtour externe du corps et dont le diamètre primitif est différent pour À-> avoir une partie de plus grand diamètre primitif et une partie de plus petit diamètre primitif, a des dents sur la partie de plus grand diamètre primitif qui sont plus petites, en hauteur, que les dents sur la partie de plus petit diamètre primitif pour ainsi former le cercle de tête des dents d'une circularité presque exacte Par conséquent, l'intervalle ci-dessus est toujours maintenu à une valeur appropriée pour toute dent du pignon de plus grand diamètre pour ainsi empêcher la chaine de tomber au-delà du pignon de plus grand diamètre. L:'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparai- tront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexes donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lequel la figure 1 est une vue avant d'un mode de réalisation d'un pignon avant de chaîne selon l'invention o un guide- chaîne est illustré en tracé fantôme; la figure 2 est une vue en coupe partiellement agrandie du sommet d'une dent sur le pignon de chaîne deela figure 1; la figure 3 illustre-la relation entre l'angle de rotation de la manivelle, sur l'axe des abscisses,et le- couple, sur l'axe des ordonnées, lorsque l'on pédale; la figure 4 illustre la relation entre l'angle 2 de rotation du pignon de chaîne, sur l'axe des abscisses et la moitié du diamètre primitif de ce pignon, sur l'axe des ordonnées; et la figure 5 est une vue expliquant le pignon de chaîne selon l'invention, assemblé à une bicyclette. En se référant à la figure 1, un pignon de chaîne A comprend un corps 1 de forme annulaire qui est formé d'une-plaque en métal et un certain nombre de dents 2 prévuescirconférentiellement sur le pourtour externe du corps 1 et qui sont espacées à des intervalles réguliers, les dents 2 étant chanfreinées dans le sens de l'épaisseur du corps 1. Le pignon de chaîne A est de forme à peu près elliptique avec des diamètres primitifs différents, les dents 2 b en une partie du plus petit diamètre primitif D 2 et tout autour s'étendant, par leur sommet, radialement vers l'extérieur et étant plus hautès, par exemple, de lmm, que la valeur standard ( usuellement 6 mm) prévue dans les normes industrielles japonaises, pour agrandir ainsi le diamètre du cercle de tête des dents à l'endroit des dents 2 b à un maximum Alternativement, la hauteur des dents à la partie de plus petit diamètre primitif peut être égale à la valeur standard ci-dessus. Par ailleurs, les dents 2 a en une partie du plus grand diamètre primitif D 1 et tout autour sont découpées au sommet à la longueur prédéterminée pour être plus petites, par exemple, de 1 mm, que la valeur standard ci-dessus. De plus, chaque dent 2 a correspond, en hauteur, à chaque diamètre primitif. Des dents autre que les dents 2 b et 2 a ont une hauteur qui diminue graduellement à partir des dents 2 b sur la partie de plus petit diamètre primitif D 2 vers les dents 2 a de la partie de plus grand diamètre primitif D 1 comme le montre la figure 2 Par conséquent, le pignon de chaîne A, malgré qu'il ait un diamètre primitif différent, a un cercle de tête des dents qui est presque parfait. De même, les dents respectives 2 a sont moins chan- freinées sur un côté 2 c, dans le sens de l'épaisseur du pignon A et plus de l'autre côté 2 d, pour ainsi déplacer le sommet de la dent, dans le sens de l'épaisseur, d'un côté, en d'autres termes, vers un pignon de chaîne rond B d'un plus petit diamètre qui sera décrit ci-après. Le pignon de chaîne A construit comme on l'a décrit ci-dessuset que l'on peut voir sur la figure 5,est assemblé au pignon de chaîne de plus petit diamètre B ayant un plus faible nombre de dents que lé pignon A et l'ensemble des pignons est monté sur un pédalier K et est utilisé comme ensemble de pignons avant de chaîne G 1 à plusieurs stades Une chaîne d'entraînement C est portée à travers un pignon avant A ou B et un pignon arrière G 2 et elle transmet une force d'entraînement en pédalant du pignon avant A ou B au pignon arrière G 2 pour entraîner une roue arrière de la bicyclette Un dérailleur avant E est prévu du côté tension de la chaîne C et à proximité de l'ensemble des pignons avant G et un guidechaîne F sur le dérailleur E déplace la chaîne C vers le pignon choisi A ou B pour changer la vitesse de la bicyclette, le guide-chaine F étant disposé pour maintenir un inter- valle approprié 1 (environ 1 à 5 mm) par rapport au sommet de chaque dent 2 a. Ainsi, chaque dent 2 b au plus petit diamètre primitif D 2 peut être maintenueau bon intervalle avec le guide- chaîne F parce que les dents 2 a sont moins hautes que les dents 2 b pour former un cercle presque parfait de tête des dents. Comme on peut le voir à la lecture de ce qui précède, l'intervalle ci-dessus entre le guidechaîne F et les dents 2 b sur la partie de plus petit diamètre primitif D 2 n'est pas aussi important que sur un pignon conventionnel) donc la chaîne C peut être déplacée en toute fiabilité sans excès de déplacement lorsqu'elle passe du pignon B de plus petit diamètre au pignon A de plus grand diamètre Par conséquent, la chaîne C ne peut tomber au-delà du pignon A de plus grand diamètre. Par ailleurs, les dents 2 a sur la partie de plus grand diamètre primitif D 1 du pignon de chaîne A sont déplacées, par les sommets, vers le pignon de plus petit diamètre B, pour ainsi rendre plus facile l'engagement avec la chaîne C, ce qui améliore encore l'efficacité de changement de vitesse. On expliquera maintenant l'assemblage du pignon A avec le moyen formant pédalier K. Le pignon non rond A, comme on peut le voir sur la figure 5, est placé avec sa partie 151 de plus grand diamètre primitif en avant des manivelles KA en direction d'entraîne- ment (sens des aiguilles d'une montre sur la figure 5) pour une fixation Par conséquent, quand la manivelle KA est placée dans la r égion o, après avoir passé le point mort hautelle permet d'obtenir le couple maximum, la partie D 2 de plus petit diamètre primitif correspond à la région pour un couple maximum Quand la manivelle'KA est placée à proximité des points morts haut et bas O et 02 ' la partie D 1 de plus grand diamètre primitif correspond à la région ci-dessus. -De même, un tel assemblage du pignon de chaîne A au moyen formant pédalier K est effectué en considérant le fait que le couple en pédalant change d'un cycle de pédalage à l'autre comme le montre la figure 3. En plus de détail, dans la région o chaque manivelle KA tourne sur un angle de 30 à 1200 en avant du point mort haut 1 en direction d'entraînement de la manivelle KA pour ainsi obtenir le couple maximum en pédalant, le pignon A est placé à sa partie de plus petit diamètre primitif Par conséquent, le rapport de transmission entre le pignon de chaîne A et chaque pignon de chaîne arrière G est réduit, et la vitesse angulaire de la pédale est accrue pour encore améliorer la puissance dans la région o le plus grand couple peut être essentiellement obtenu pour correspondre au motif de vitesse dérivé du mouvement de la jambe du cycliste A proximité des points morts haut et bas o seul le plus petit couple est obtenu, le pignon de chaîne A est placé à sa partie de plus grand diamètre primitif pour ainsi augmenter le rapport de transmission ci-dessus Par conséquent, la vitesse angulaire de la pédale est réduite pour correspondre au motif d vitesse dû aux mouvement de la jambe du cycliste, allégeant ainsi la charge physique du cycliste. 41223 Comme on peut le voir -à la lecture de ce qui précède, dans la région o l'on peut obtenir le plus grand couple, le diamètre primitif est au minium et la vitesse angulaire de la pédale est importante donc lecycliste peut entraîner la bicyclette à la plus forte puissance Par ailleurs, dans cette région, il peut déplacer plus rapidement ses jambes pour correspondre au motif de vitesse grâce à ses jambes; conire un mouvement de pendule. Inversement, à proximité des points morts haut et bas, le diamètre primitif devient maximum et la vitesse angulaire est réduite pour abaisser ainsi quelque peu la puissance en comparaison au pignon conventionnel, mais un couple plus important n'est-essentiellement pas obtenu à proximité des points morts, la charge n'est donc pas très affectée et la charge physique du cycliste est plutôt allégée et ses jambes se déplacent plus lentement pour bien correspondre au motif de vitesse. Ainsi, la puissance est améliorée pour être tout le temps élevée dans la région o le couple plus important est obtenu et le pédalage correspond au motir de vitesse des jambes du cycliste, ainsi la consommation d'énergie pendant le pédalage est réduite pour alléger la charge physique du cycliste et un pédalage régulier peut être accompli. Par ailletirs, dans le cas o le rapport entre le, plus grand diamètre primitif D 1 et le plus petit diamètre primitif D 2 est de 1,1:1, et lorsque-l'on utilise le pignon rond de chaîne, on suppose que l'on peut obtenir un couple maximum de 295 J et un couple minimum de 49 J, le rapport de vitesse angulaire de la pédale pour le pignon A devient de 0, 95 du côté de l'axe majeur et de 1,05 du côté de l'axe mineur par rapport-au pignon-rond. Le pignon de chaîne A correspond par la partie de plus - grand diamètre primitif à la région o seul le couple minimum peut être obtenu et par la partie de plus petit diamètre primitif à la région o le couple maximum peut être obtenu, et le couple maximum de 279 J et le couple minimum de 51,5 J sur le pignon A sont donnés par la formule: puissance = couple x vitesse. En conséquence, le couple augmente de 2,45 J à la partie de plus grand diamètre primitif et diminue de 14,7 J à la partie de plus petit diamètre primitif, la diminution étant donc proportionnellement plus importante. Ainsi, le couple maximum peut être réduit de 5 à 8 % en valeur mesurée et donc même lorsque le couple minimum augmentela valeur intégrée du couple pour une période de pédalage peut être réduite de 2 à 3 % Par ailleurs, le mouvement des jambes du cycliste pendant le pédalage peut correspondre, dans sa période inhérente, au motif de vitesse, ce qui permet ainsi d'économiser de l'énergie pour le déplacement des jambes Par conséquent, la valeur intégrée de l'électromyogramme mesuré simultanément peut être réduite de 2 à 3 %. Comme on peut le voir à la lecture de ce qui précède, le pignon avant de chaine selon l'invention est de forme non ronde et il a différents diamètres primitifs et ses dents sur la partie de plus grand diamètre primitif sont moins hautes que celles sur la partie de plus petit diamètre primitif Par conséquent, l'intervalle entre le guide- chaine et les dents du pignon peut toujours être maintenu à une valeur appropriée et la chaine, quand elle passe d'un pignon de plus petit diamètre au pignon de plus grand diamètre ne peut tomber au-delà de ce dernier pignon. R E V E N D I C A T I O O N S 1 Pignon de chaîne avant pour une bicyclette, caracté- risé en ce qu'il comprend un corps ( 1) et un certain nombre de dents ( 2) prévues circonférentiellement sur le pourtour externe dudit corps et qui est non rond avec différents diamètres primitifs, avec une partie (D 1) de plus grand dia- mètre primitif et une partie (D 2) de plus petit diamètre primitif de façon que les dents ( 2 a) sur ladite partie de plus grand diamètre primitif soient plus petites, en hauteur que les dents ( 2 b) sur ladite partie de plus petit diamètre primitif, le cercle de tête des dents dudit pignon ayant ainsi la forme d'un cercle presque parfait. 2 Pignon avant de chaîne pour une bicyclette caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble d'au moins un pignon de chaîne de plus grand diamètre (A) et d'au moins un pignon de chaîne de plus petit diamètre (B), lesdits pignons étant différents l'un de l'autre par leur nombre de dents, au moins ledit pignon de plus grand diamètre parmi lesdits pignons étant non rond pour former une partie de plus grand diamètre primitif et une partie de plus petit diamètre primitif, de façon que les dents sur ladite partie de plus grand diamètre primitif soient plus petites en hauteur que celles sur la partie de plus petit-diamètre primitif, ainsi le cercle de tête de dents dudit pignon est un cercle presque parfait. 3 Pignon selon la revendication 2 caractérisé en ce que les sommets des dents sur la partie de plus grand diamètre primitif sont déplacés vers le pignon de plus petit diamètre par rapport au sommet des dents sur la partie de plus petit diamètre primitif. 3 O 4 Pignon selon la revendication 2 caractérisé en ce que les pignons de chaîne comrprennent desmanivelles (KA) et la partie de plus grand diamètre primitif est placée en avant de chaque manivelle en direction d'entraînement, ladite manivelle étant assemblée auxdits pignons de façon que le 1 1 couple maximum soit émis par ladite partie de plus petit diamètre primitif quand ladite manivelle est placée dans une région oh le couple maximum peut être obtenu.