Brevet FR2590538A1 — publié le 19870529

LA présente invention concerne un appareil d'entrainement d'une charge en rotation par pédalage vers l'avant en position horizontale, applicable plus particulièrement mais non exclusivement aux bicyclettes. nn connaît déjà divers appareils qui utilisent l'énergie musculaire pour entraîner une cha-rge en rotation. Parmi les appareils de ce genre qui sont montés fixes on peut citer, par exemple, les appareils de musculation,les appareils d'entraînement de dynamos pour émissions électrique isolées ou encore les appareils d'entraînement de pompe d'arrosage ou de cales, là ou n1 existe pas de force motrice, comme sur les voiliers. Le principe du pédalage est également utilisé dans certains appareils de locomotion tels que bicyclettes, pédalos, cyclo-pousse, triporteurs, engins volants ultra-légers etc. Dans tous les cas des appareils précités l'utilisateur de l'appareil est assis sur un siège et ses jambes s'étendent vers l'avant jusqu'à un pédalier qui entraîne en rotation, par l'intermédiaire d'un mécanisme de transmission approprié, la charge accouplée à l'appareil. Dans tous les appareils connus de ce genre le siège est monté fixe dans un plan horizontal, même s'il peut éventuellement coulisser alternativement en direction du pédalier ou dans la direction opposée, pour ajuster l'appareil à la taille de l'utilisateur. Or une telle disposition, toujours dans le même plan horizontal, du siège impose à l'utilisateur de l'appareil un effort musculaire plus intense uniquement de ses jambes lorsque la puissance à fournir devient plus élevée. Dans le cas d'une application à une bicyclette classique dans laquelle le siège est également fixe, l'utilisateur de la bicyclette peut, dans une certaine mesure, tirer parti de son propre poids en se mettant en danseuse" ,par exemple pour monter une côte.Or une telle position en danseuse" présente l'inconvénient d'augmenter le déséquilibre et surtout la résistance è la pénétration dans l'air. La présente invention vise à remédier 9 ces inconv- nients en procurant un appareil permettant de tirer parti d'une manière optimale du propre poids de l'utilisateur de l'appareil, lorsque la puissance h fournir doit être accrue. A cet effet cet appareil d'entraînement d'une charge en rotation par pédalage vers l'avant en position horizontale, comprenant un chassis reposant sur le sol et sur lequel est monté a rotation, autour d'un axe horizontal, un pédalier accouplé à la charge devant être entraînée, et un siège monté sur le châssis, en arrière du pédalier et sensiblement dans le même plan horizontal que celui-ci, à une distance de ce dernier telle qu'une personne assise sur le siège puisse actionner le pédalier avec ses jambes, est caractérisé en ce que le siège est monté mobile de bas en haut et d'avant en arrière sur le chassis de manière que ce siège soit situé à une hauteur, par rapport au plan horizontal passant par l'axe du pédalier, qui varie en fonction de l'effort exercé sur le pédalier et qu'ainsi un effort additionnel dû au simple poids de la personne assise sur le siège vienne s'ajouter aux efforts musculaires de ses jambes. Le siège peut être monté mobile sur le châssis de toute manière appropriée : il peut être notamment solidaire d'un ensemble pendulaire articulé autour d'un axe de rotation fixé sur le châssis entre le pédalier et le siège, donc en avant du siège à un niveau supérieur à celui du siège. Suivant une variante d'exécution de l'invention le siège peut être monté coulissant sur des rails de guidage inclinés de bas en haut et d'avant en arrière, ces rails étant fixés sur la partie postérieure du châssisou sur la structure pendiculaire supportant le siège. Dans le cas d'une application particulière de l'invention è une bicyclette, le cycliste se trouve être assis entre les roues, sur le siège mobile, de telle façon que son poids tend constamment à le rapprocher du pédalier qui est accouplé à la roue avant motrice. De ce fait le poids du cycliste produit constamment, sur ce pédalier, un effet propulsif automatique, sur la roue avant, dû h la compo sante du poids dirige vers le pedalier. I1 n'est donc pas nécessaire que le cycliste se place, lorsque la résistance 9 vaincre est élevée, dans une position en danseuse qui augmente le déséquilibre et la résistance a la pénétration dans l'air.Dans cette application le pédalier peut se trouver soit au centre de la roue avant motrice soit au meme emplacement mais en avant d'une roue motrice plus petite avec un système de transmission à roues dentées, pignons et chaînes. La direction s'effectue par un braquage de la roue arrière qui est montée à rotation dans une fourche mobile. Ce braquage est eommandé par -un guidon accouplé è la fourche arrière par un système de transmission à chaîne et ou cibles croisés avec pignon et ou poulies. Lorsqu'elle est appliquée à une bicyclette, l'invention présente de nombreux avantages par rapport aux bicyclettes classiques. En effet la composante motrice du poids du cycliste, très peu inclinée sur l'horizontale, permet d'obtenir un effort maximal, sans que le cycliste ait à dépenser beaucoup d'énergie avec ses jambes. Par ailleurs le cycliste se trouve dans une position assise normale, avec sa colonne vertébrale droite, aucun organe n'est comprimé et il peut avoir ainsi une meilleure respiration. La visibilité vers l'avant est excellente de même que la sécurité. La section du profil de pénétration dans l'air est réduite ce qui entraîne un effort minimal. Les mains du cycliste sont soulagées de leur participation à l'équilibre et à la "trac tion", au bénéfice du seul contrôle de la direction.Le siège pourvu d'un dossier et éventuellement d'un appui d'épaules, si le dossier est très incliné pour de grandes per forlances, est plus confortable qu'une selle classique de bicyclette. Le centre de gravité de ensemble bicyclette et cycliste est plus bas que dans le cas d'une bicyclette normale et la sécurité est donc accrue. A l'arrêt la position est très confortable, les pieds du cycliste reposant aisément sur le sol. Une bicyclette suivant l'invention peut tre avantageusement réalisée sous forme pliante de telle sorte que la partie arrière du châssis, sur laquelle est montée en rotation la fourche dans la partie arrière, puisse pivoter par rapport h la partie avant et venir se plaquer contre celle-ci, dans un plan légèrement décalé latéralement. On décrira ci-après,à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est une vue en élévation schdmatique d'une bicyclette suivant l'invention. La figure 2 est une vue en élévation schématique partielle illustrant l'effort propulseur dO au poids du cycliste. La figure 3 est une vue en en coupe horizontale schématique de la partie antérieure de la bicyclette de la figure 1. La figure 4 est une vue en plan schématique illustrant la commande du braquage de la roue arrière de la bicyclette. La figure 5 est une vue en élévation d'une variante d'exécution d'une bicyclette pliante. La figure 6 est une vue en élévation d'une autre variante d'exécution d'une bicyclette pliante. La bicyclette suivant l'invention qui est représentée sur la figure 1, comprend un châssis 1 constitué d'un cadre tubulaire 2 dont sont solidaires une fourche avant fixe 3 et une fourche arrière mobile 4 portant respectivement des roues avant 5 et arrière 6. La roue avant 5 comprend un moyeu 7 qui est traversé coaxialement par l'axe d'un pédalier 8, avec interposition de roulements. Ce pédalier 8 est solidaire d'une roue dentée 9 de diamètre relativement grand sur laquelle passe une chaîne sans fin 10 s'é- tendant jusqu'à un pignon 11 sur roue libre, ou un ensemble de pignons étagés. Ce pignon 11, de petit diamètre, est solidaire d'une extrémité d'un arbre horizontal et transversal 12 qui est monté à rotation dans un palier 13 fixé sous le tube inférieur horizontal 2a du cadre 2. A son autre extrémité l'arbre 12 est solidaire d'une roue dentée 14 sur laquelle passe une chaîne sans fin 35 enroulée sur un pignon 16 solidaire du moyeu 7 de la roue avant 5. Le cadre 2 comporte un tube antérieur 2b, partant de l'extrémité antérieure du tube inférieur horizontal 2a et légèrement incliné de bas en haut et d'arrière en avant. Ce tube porte, à son extrémité supérieure, un guidon 17 qui est solidaire d'une tige s'étendant à travers le tube 2b et qui est montée 9 rotation à l'intérieur de celui-ci. Cette tige dont seule l'extrémité inférieure 18 apparait sur la figure I, est solidaire, à cette extrémité, d'un pignon 19 sensiblement horizontal sur lequel passe une chaîne sans fin 20. Cette chaîne sans fin passe également sur des pignons de renvoi 21 et 22 portés par le cadre 2 et en particulier par un tube postérieur 2c de ce cadre qui est incliné de bas en haut et d'avant en arrière. Ce tube postérieur 2c porte, à son extrémité supérieure, un manchon 23 incliné de bas en haut et d'arrière en avant et dans lequel est montée à rotation une tige extrême supérieure faisant partie de la fourche arrière pivotante 4. Cette fourche pivotante porte également, en dessous du manchon 23, un pignon 24 sur lequel passe la chaîne 20. Par conséquent une rotation du guidon 17 provoque, par l'intermédiaire de la tige 18, du pignon 19, de la chaîne 20 et du pignon 24, un pivotement de la fourche 4 et par conséquent de la roue arrière 6, pour assurer la direction de la bicyclette.Naturellement la chaine 20 et les pignons 21,22,24 pourraient etre remplacés par n'importe quel autre de mécanisme de transmission et notamment par un câble passant sur des poulies. Dans l'espace libre délimité au-dessus du cadre 2 qui est constitué du tronçon tubulaire horizontal inférieur 2a et des deux tronçons antérieur 2b et postérieur 2c inclinés, est logé un siège 25 qui comprend une assise horizontale 26 et un dossier 27 incliné de bas en haut et d'avant en arrière. Ce siège est monté mobile par rapport au chas- sis, de manière à pouvoir être décalé vers le haut et vers l'arrière suivant l'effort devant être exercé. A cet effet, suivant une première forme d'exécution de l'invention, le siège 25 est solidaire d'une structure 28 qui est articulée autour d'un axe horizontal et transversal 29, situé à proximité de l'extrémité supérieure du tube antérieur 2b du cadre 2.Cette structure 28 qui peut ainsi effectuer un mouvement pendulaire autour de l'axe 29, comprend un tube 30 dont l'extrémité supérieure est reliée, par l'intermé- diaire d'une chape 32, à l'axe d'articulation 29. Ce tube 3n s'étend, lorsque le siège est en position de repos basse telle que représentée sur la figure 1, parallèlement au tube antérieur 2b, à proximité immédiate de celui-ci. Le tube 30 est prolongé, à son extrémité inférieure, par un élément horizontal 31 qui supporte le siège 25. D'après la description qui précède, on peut voir que lorsqu'un cycliste est monté sur la bicyclette suivant l'invention, il se trouve dans une position de pédalage horizontale, en étant assis sur le siège 25 et ses jambes s'étendant vers l'avant jusqu'au pédalier 8. Lorsque le cycliste pédale, les efforts exercés sur les pédales du pédalier 8 entraînent, par suite de la réaction transmise par le corps, un mouvement de recul du siège 25, si le cycliste appuie fortement sur les pédales, ce qui se traduit par un pivotement de l'ensemble de ce siège vers le haut autour de l'axe 29. De ce fait le poids P du cycliste donne lieu à un effort additionnel fl,f2,f3 en direction des pédales du pédalier 8, l'intensité de cet effort additionnel augmentant au fur et à mesure que le siège 25 se soulève par rapport à l'axe du pédalier 8.Cette composante contribue ainsi à augmenter automatiquement l'effort propulsif exercé sur le pédalier 8. Dans la variante d'exécution de l'invention représentée sur la figure 5 le pédalier 8 niest plus monté coaxialement avec le moyeu 7 de la roue avant 5 mais il est monté à rotation, en avant de cette roue 5, sur un prslon- gement tubulaire 33 du cadre 2 s'étendant vers 1 'avant. Cette disposition trouve une application particulièrement intéressante dans le cas d'une bicyclette pliante. Dans ce cas le cadre 2 est réalisé en deux parties articulées entre elles, à savoir une première partie comprenant le tube horizontal inférieur 2a et le tube antérieur 2b, et une seconde partie comprenant le tube postérieur 2c. Ce tube ainsi que la fourche arrière 4 et la roue arrière 6 peuvent pivoter par rapport h la partie antérieure, autour d'une articulation 34, pour être rabattu contre la roue avant 5, sans être gênés par le pédalier 8. La figure 6 illustre la façon dont le pliage de la bicyclette peut s'effectuer très commodemment. A cet effet le guidon 17 est réalisé en deux demi-guidons et par conséquent, pour plier la bicyclette, on commence par déverrouiller les deux demi-guidons 17a, en appuyant sur un poussoir central å ressort de rappel, ce poussoir commandant l'ahaissement simultané de deux goupilles maintenant les deux demi-guidons 17a en position relevée d'utilisation. Ces deux demi-guidons 17a libérés s'abaissent par leur poids de part et d'autre de la roue avant motrice 5. Ensuite on fait basculer vers l'avant le siège oscillant 25 qui n'est pas verrouillé et dont le dossier 27 est alors échancré dans sa partie centrale pour permettre son chevauchement sur l'avant de la roue motrice avant 5. Ensuite on saisit une poignée centrale 35 commandant le déverrouillage de-la charnière 34 du cadre, en appuyant simultanément sur un poussoir à ressort de rappel. On soulève alors l'ensemble de la bicyclette au moyen de la poignée centrale 35 et de ce fait la roue arrière directrice 6 s'abaisse sous l'effet de son propre poids pour se rapprocher de la roue avant 5 qui reste au sol parce plus lourde. L'axe de la charnière 34 est naturellement incliné par rapport au plan vertical de symétrie de la bicyclette pour permettre à la roue arrière 6 de venir se loger d'un côté de la roue avant 5. REVENDICATJONS 1.- Appareil d'entraînement d'une charge en rotation par pédalage vers l'avant en position horizontale, comprenant un chassis reposant sur le sol et sur lequel est monté à rotation, autour diun axe horizontal, un pédalier accouplé à la charge devant être entraînée, et un siège monté sur le chassis, en arrière du pédalier et sensiblement dans le même plan horizontal que celui-ci, à une distance de ce dernier telle qu'une personne assise sur le siège puisse actionner le pédalier avec ses jambes, caractérisé en ce que le siège (25) est monté mobile de bas en haut et d'avant en arrière sur le châssis (2) de manière q-ue ce siège (25) soit situé b une hauteur, par rapport au plan horizontal passant par l'axe du pédalier (8), qui varie en fonction de l'effort exercé sur le pédalier et qu'ainsi un effort additionnel dO au simple poids de la personne assise sur le siège(25) vienne-s'ajouter aux efforts musculaires de ses jambes. 2.- Appareil suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le siège (25) est solidaire d'un ensemble pendulaire (28) articulé autour d'un axe de rotation (29) fixé sur le châssis (2) entre le pédalier (8) et le siège (25)donc en avant du siège 25 , à un niveau supérieur h celui de ce siège 25. 3.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérise en ce que le siège est monté coulissant sur des rails de guidage inclinés de bas en haut et d'avant en arrière, ces rails étant fixés sur la partie postérieure du chassies ou sur la structure pendulaire supportant le siège. 4.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que, dans le cas d'une application particulière- a une bicyclette, le siège mobile (25) est disposé entre la roue avant motrice (5) et la roue arrière directrice (6) de telle façon que le poids du cycliste assis sur le siège (25) tende constamment à le rapprocher du pédalier (8) qui est accouplé a la roue avant motrice (5). 5.- Appareil suivant la revendication 4 caractérisé en ce que le pédalier (8) se trouve au centre de la roue avant motrice (5), en tant accouplé à cette roue par un mécanisme de transmission à roues dentées (9,14),pignons (11,16) et chaînes (10,15). 6.- Appareil suivant la revendication 4 caractérisé en ce que le pédalier (R) se trouve en avant de la roue avant motrice (5), en étant accouplé à cette roue par un mécanisme de transmission à roues dentées, pignons et chaînes. 7.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le guidon (17) est accouplé, par l'intermédiaire d'un mécanisme de transmission à pignons (19,21,22,24)et ou poulies, et chaîne (20) et ou câble , b une fourche arrière pivotante (4) portant la roue arrière (6). 8.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le cadre (2) est constitué de deux parties, à savoir une partie avant (2a,2b) et une partie arrière (2c) articulées entre elles autour d'un axe (34), si bien que la partie arrière de la bicyclette peut être repliée contre la partie avant. 9.- Appareil suivant la revendication R, caractérisé en ce que le guidon (17) est réalisé en deux parties pouvant être bloquées en position haute d'utilisation et débloquées pour être rabattues vers le bas, lorsque la bicyclette est repliée. 10.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le dossier (27) du siège (25) est échancré pour pouvoir chevaucher la roue avant (5) lorsque la bicyclette est repliée.