Brevet FR2591989A1 — publié le 19870626

! PEDALE DE BICYCLETTE, OU D'ENGIN ANALOGUE. L'invention est relative à une pédale de bicy- clette, ou d'engin analogue, du genre de celles qui compren- nent un corps de pédale comportant un logement destiné à recevoir un axe transversal propre à être fixé sur une manivelle, à une extrémité faisant saillie hors du logement, le corps de pédale étant monté rotatif sur ledit axe transversal à l'aide de deux paliers rotatifs prévus respec- tivement au voisinage des extrémités dudit axe, entre la paroi interne du logement et l'axe. On sait que dans le cas des pédales classiques, la semelle de la chaussure du cycliste repose sur l'arête supérieure de deux barrettes transversales situées respec- tivement à l'avant et à l'arrière de l'axe de la pédale. La surface d'appui de la semelle de la chaussure et donc la surface d'appui du pied de l'utilisateur se trouve à une distance relativement forte, d'environ 17 mm, au-dessus de l'axe de la pédale. Une telle distance est gênante car elle peut être à l'origine d'un couple de bas- culement parasite autour de l'axe de la pédale, ce couple étant d'autant plus important que la distance est grande. En effet, la force résultante des efforts de pédalage peut ne pas couper en permanence l'axe géométrique de la pédale pen- dant un tour de pédalage; lorsqu'un tel couple de bascule- ment apparait, l'utilisateur doit consacrer, même s'il ne s'en rend pas compte, une partie de son effort et donc de sa puissance de pédalage, à la compensation de ce couple de basculement. Il en résulte une perte de puissance et d'efficacité. En outre, lors du passage de la manivelle vers le point mort haut, la longueur de la manivelle est augmentée de la distance en question; par contre, au point mort bas, la longueur de la manivelle est diminuée de cette distance. La force exigée de l'utilisateur, au cours d'un tour de pédalage, va donc varier pour un couple constant"; ou bien, si l'utilisateur maintient son effort constant sur un tour de pédalage, le couple varie selon la position de la manivelle. Un tel inconvénient prend de l'importance pour des parcours de longue durée, par exemple de plusieurs heures, notamment en compétition. Des techniques de pédalage sont développées pour compenser ce défaut créé par la distance entre l'axe géométrique de la pédale et la surface d'appui, ces techniques de pédalage faisant appel à des mouvements de la cheville et des articulations. Il en résulte une fatigue supplémentaire. Il est souhaitable, par ailleurs, que toute modif- ication apportée à une pédale de bicyclette en vue de réduire la distance évoquée précédemment, n'entraîne pas d'inconvénient dans un autre domaine et, en particulier, ne réduise pas la durée de vie de la pédale et son aptitude à tourner le mieux possible autour de son axe, ni ne modifie sensiblement la mise en place du pied sur la pédale et les possibilités de dégagement du pied, par rapport à la pédale. L'invention a pour but, surtout, de fournir une pédale dans laquelle la surface d'appui, pour le pied de l'utilisateur, se trouve à une distance réduite de l'axe géométrique de rotation de cette pédale, sans que pour autant les qualités de rotation et de durée de vie de la pédale ainsi que les possibilités de mise en place et de dégagement du pied de l'utilisateur soient altérées. Il est souhaitable, également, de réduire le poids de la pédale, sans en diminuer ses capacités de résistance mécanique. Selon l'invention, une pédale de bicyclette ou d'engin analogue, du genre défini précédemment, est caractérisée par le fait que le palier rotatif prévu à l'extrémité de l'axe éloignée de celle destinée à être fixée sur la manivelle, a un diamètre extérieur inférieur au diamètre extérieur du palier rotatif propre à être situé au voisinage de la manivelle, le corps de pédale présentant une surface d'appui, pour le pied de l'utilisateur, qui recouvre le susdit palier rotatif et qui est située à une distance de l'axe géométrique dudit axe de pédale inférieure à la dimen- sion radiale extérieure du corps de pédale au niveau du sus- dit palier rotatif propre à être situé au voisinage de la manivelle. Le palier rotatif prévu à l'extrémité de l'axe éloignée de celle destinée à être fixée sur la manivelle est avantageusement constitué par une douille à aiguilles. La surface d'appui s'étend, suivant la direction transversale, jusqu'au bord extérieur de la pédale. Avantageusement, le corps de pédale présente une portion de surface plane solidaire de la paroi du logement recevant l'axe transversal, cette surface plane étant destinée à servir de surface d'appui au pied de l'utilisateur. Le susdit palier rotatif, éloigné de la manivelle, notamment la douille à aiguilles, est situéS. à l'intérieur du logement du corps de pédale, notamment au voisinage du plan médian longitudinal de la surface d'appui, de manière à encaisser la majeure partie de l'effort de pédalage. De préférence, le palier rotatif, notamment la douille à aiguilles, est disposé vers l'extérieur par rapport à ce plan médian longitudinal de la surface d'appui, le plan moyen de la douille, orthogonal à l'axe, étant situé notam- ment à une distance inférieure à 10 mm de ce plan médian longitudinal. La longueur de la partie de l'axe de la pédale située à l'intérieur du logement du corps de pédale est inférieure à la longueur totale de ce logement, de telle sorte qu'il existe un espace libre entre l'extrémité de l'axe située à l'intérieur du logement et l'extrémité extérieure de ce logement. Le palier rotatif destiné à se trouver au voisinage de la manivelle comprend un roulement à billes dont la bague intérieure est arrêtée, par rapport à l'axe, à l'aide d'un segment d'arrêt élastique ancré dans cet axe et situé vers l'extérieur par rapport au roulement, ladite bague intérieure étant arrêtée, de l'autre côté, par un épaulement de l'axe de la pédale, tandis que la bague extérieure du roulement est arrêtée, vers l'intérieur, par rapport à la paroi du logement du corps de pédale, à l'aide d'un segment d'arrêt élastique ancré dans ladite paroi du logement et, de l'autre côté, par un épaulement circulaire prévu dans cette paroi du logement. Le corps de pédale présente une zone de raccorde- ment, notamment sensiblement tronconique, entre la partie qui entoure le palier rotatif destiné à se trouver au voisinage de la manivelle, et la partie située vers l'extérieur par rapport à ce palier, les dimensions radiales de cette zone de raccordement diminuant progressivement en direction de l'extérieur, la susdite partie du corps de pédale située vers l'extérieur par rapport audit palier rotatif étant destinée à servir de surface d'appui pour le pied de l'utilisateur et se trouvant à une distance réduite de l'axe géométrique dudit axe de la pédale. L'extrémité du logement située vers l'extérieur peut être fermée par un bouchon démontable. En variante, le logement peut être borgne auquel cas il est fermé, du côté de l'extérieur, par une paroi faisant partie intégrante du corps de pédale, ce qui assure une parfaite étanchéité pour la douille à aiguilles. La distance entre la surface d'appui du pied de l'utilisateur et l'axe géométrique de l'axe de pédale est de préférence inférieure à 10 mm et notamment de l'ordre de 9 mm. La distance transversale entre le bord intérieur du corps de pédale et la manivelle est suffisamment faible pour que, en dépit de la surface de raccordement entre la zone entourant le palier rotatif voisin de la manivelle et la surface d'appui proprement dite, la distance transversale moyenne entre le plan longitudinal médian de la surface d'appui et la manivelle reste la même que dans une pédale classique. La distance transversale entre le bord intérieur du corps de pédale et la manivelle est suffisamment grande, cependant, pour permettre un montage et un démontage aisés de la pédale sur la manivelle à l'aide d'une clé plate ou équivalent, d'épaisseur appropriée. La pédale peut comprendre, d'une manière semblable à une pédale classique, deux barrettes transversales prévues respectivement à l'avant et à l'arrière, les arêtes supérieures de ces barrettes appartenant à la surface d'appui et étant situées dans un plan tangent à la paroi extérieure du logement, la distance de ce plan à l'axe géométrique de la pédale étant inférieure à la dimension extérieure du logement au niveau du palier rotatif voisin de la manivelle. L'invention consiste, mises à part les disposi- tions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci- après à propos d'un mode de réalisation particulier décrit avec référence au dessin ci-annexé, mais qui n'est nullement limitatif. La figure 1, de ce dessin, est une coupe transversale d'une pédale conforme à l'invention, au niveau de l'axe de cette pédale, avec représentation schématique d'une chaussure appuyant sur la pédale. La figure 2, enfin, est une vue en plan par rap- port à la figure 1. En se reportant au dessin, notamment à la figure 1, on peut voir une pédale 1 de bicyclette, ou d'engin analogue, comprenant un corps de pédale 2 qui comporte un logement 3 destiné à recevoir un axe transversal 4. Cet axe est propre à être fixé sur une manivelle 5, partiellement représentée, à une extrémité 6 faisant saillie hors du loge- ment 3. Généralement, cette extrémité 6 comporte un filetage extérieur permettant le vissage et le blocage dans un trou taraudé 7 de la manivelle. Un épaulement 8 est prévu pour le blocage contre la manivelle 5. Des méplats tels que 9 (fig. 2) sont prévus du côté extérieur de l'épaulement 8 pour permettre d'effectuer le serrage avec une clé plate intro- duite entre la manivelle 5 et le corps de pédale 2. Deux paliers rotatifs 10, 11 prévus respectivement au voisinage des extrémités de l'axe 4 assurent un montage rotatif du corps de pédale 2 sur l'axe 4. Ces paliers 10 et 11 sont disposés entre l'axe 4 et la surface intérieure du logement 3. Le palier rotatif 11 prévu à l'extrémité de l'axe 4 éloignée de la manivelle 5 comprend une douille à aiguilles 12 dont le diamètre extérieur d est inférieur au diamètre extérieur D du palier rotatif 10 situé au voisinage de la manivelle 5. Le corps de pédale 2 présente une surface d'appui S pour le pied de l'utilisateur et la semelle 13 de sa chaussure, qui est située à une distance h de l'axe géométrique A, dudit axe de pédale 4, inférieure à la dimen- sion radiale extérieure b du corps de pédale 2 au niveau du palier rotatif 10. La douille à aiguilles 12 est située à l'intérieur du logement 3 du corps de pédale, au voisinage du plan médian longitudinal P de la surface d'appui S. Ce plan P est orthogonal à l'axe A; l'effort de pédalage est situé au voisinage de ce plan P qui correspond également sensiblement au plan moyen M (figure 2) du pied de l'utilisateur, de telle sorte que la douille à aiguilles 12 encaisse la majeure partie de l'effort de pédalage. Cette douille à aiguilles 12 est disposée, de préférence, vers l'extérieur pat rapport au plan médian P de la surface d'appui, le plan moyen Q de la douille à aiguilles 12, orthogonal à l'axe A, étant situé à une dis- tance f du plan P inférieure à 10 mm. La longueur de la partie de l'axe 4 située à l'intérieur du logement 3 est inférieure à la longueur de ce logement 3 de telle sorte qu'il existe un espace libre 14 entre l'extrémité 15 de l'axe 4 située à l'intérieur du logement 3, et l'extrémité extérieure 16 du logement 3. Il est à noter que la longueur de l'axe 4 étant réduite par rapport à un axe de pédale classique qui traverse complètement transversalement la pédale, un gain de poids est obtenu selon l'invention. L'extrémité du logement 3 située vers l'extérieur peut être fermée par un bouchon 17 démontable. Selon une variante non représentée, le logement 3 peut être borgne du côté de l'extérieur, et fermé par une paroi faisant partie intégrante du corps de pédale 2. Le palier rotatif 10, voisin de la manivelle 5, comprend un roulement à billes 18 monté sur une partie 19 de l'arbre 4 dont le diamètre est supérieur à celui de la par- tie d'extrémité 20 dudit axe 4, sur laquelle est montée la douille à aiguilles 12. Les deux parties 19 et 20 de l'arbre 4 sont cylindriques et usinées avec précision. La transition entre ces deux parties est assurée par une zone tronconique 21, dont les génératrices sont fortement inclinées sur l'axe A, cette zone 21 ayant une dimension axiale-réduite et étant suivie par une partie 22 également tronconique, de plus grande longueur suivant l'axe A. Les génératrices de la par- tie 22 sont faiblement inclinées par rapport à l'axe A, la section transversale de la partie 22 diminuant progressive- ment en direction de la partie d'extrémité 20. L'enveloppe extérieure de la douille à aiguilles 12 est montée serrée dans un alésage du logement 3, tandis que les aiguilles 12a de cette douille sont montées libres en translation axiale par rapport à la partie 20 de l'arbre 4. La bague intérieure 23 du roulement 18 est arrêtée, par rapport à l'axe 4, à l'aide d'un segment d'arrêt élastique 24 ancré dans cet axe, plus précisément dans une gorge périphérique 25 prévue sur la partie 19 de cet axe, vers l'extérieur, c'est-à-dire du côté opposé à la manivelle 5. De l'autre côté, la bague intérieure 23 est arrêtée par un épaulement 26 de l'axe 4. La bague extérieure 27 du roulement est arrêtée, vers l'intérieur, c'est-à-dire du côté de la manivelle 5, par un segment d'arrêt élastique 28 ancré dans une gorge prévue dans la paroi du logement 3; de l'autre côté, la bague extérieure 28 est arrêtée par un épaulement circulaire 29 prévu dans ladite paroi du loge- ment. La partie 30 du corps de pédale qui entoure la bague extérieure 27 du roulement a sensiblement la forme d'un manchon cylindrique. Le corps de pédale 2 présente une zone de raccordement 31 entre cette partie 30 et la partie 32 du corps située vers l'extérieur par rapport au palier 10; la surface supérieure de cette partie 32 consti- tue la surface d'appui S. La zone de raccordement 31 est de préférence sensiblement tronconique son diamètre diminuant progressivement depuis la partie 30 jusqu'à la partie 32. Comme visible d'après la figure 1, la semelle 13 de la chaussure appuie essentiellement sur la surface S essentiellement plane et parallèle à l'axe A; seul le bord intérieur 13a de la semelle 13 qui se relève est partielle- ment en contact avec la petite base de la zone de raccord 31. La distance transversale t entre le bord intérieur du corps de pédale 2, c'est-à-dire la face intérieure du manchon 30, et la manivelle 5 est suffisamment faible pour que, en dépit de la surface de raccordement 31 sur laquelle la semelle 13 de la chaussure de l'utilisateur ne prend pra- tiquement appui, la distance transversale moyenne L (figure 2) entre le plan longitudinal médian M de la chaussure sen- siblement orthogonal à l'axe A, et la manivelle 5, reste le même que dans une pédale classique. Cette distance L pour le mode de réalisation de l'invention décrit est d'environ 51 mm pour une chaussure correspondant à une.pointure 41. Dans la pratique, le bord intérieur de la chaussure, quelle que soit la pointure de cette chaussure, est tangent à un plan U, orthogonal à l'axe A, et situé à une distance con- stante i (figure 2) de la manivelle 5. Dans un exemple de réalisation selon l'invention, cette distance i est de l'ordre de 13 mm. Dans ces conditions, on conçoit que la distance L varie légèrement en fonction de la largeur du pied de l'utilisateur (et donc de la pointure du pied). Cela est vrai pour tous types de pédales à partir du moment o l'on souhaite que le bord intérieur de la chaussure occupe toujours la même position, par rapport à la manivelle 5, quelle que soit la largeur du pied. La distance moyenne K entre le plan longitudinal médian P de la surface d'appui S et la manivelle 5 est sen- siblement la même que dans une pédale classique. La surface d'appui S est avantageusement constituée par une portion de surface plane sensiblement parallèle à l'axe A et qui s'étend jusqu'au bord extérieur 33 du corps de pédale 2, sans aucune aspérité ou saillie. Il est ainsi possible à l'utilisateur de faire coulisser transversalement son pied sur la surface S vers l'extérieur, par exemple pour dégager ce pied de la pédale, sans ren- contrer d'obstacle sur la surface S. Comme visible sur la figure 2, cette surface S peut avoir une forme sensiblement rectangulaire, dont la grande dimension est orientée parallèlement à l'axe A, tandis que la petite dimension de cette surface S est nettement supérieure au diamètre de l'axe 4, notamment supérieure au double de ce diamètre. Le corps de pédale 2 peut se prolonger vers l'avant et vers l'arrière de la partie comportant la surface S par des branches telles que 34, 35, visibles sur la figure 2, reliées à leurs extrémités avant et arrière respective- ment, ces branches permettant de compléter le corps de pédale, notamment en vue du montage d'un dispositif de fixa- tion de la chaussure sur la pédale, en particulier d'un dispositif tel que décrit et revendiqué dans les demandes de brevet FR 84 07786 déposée le 18 mai 1984 et FR 84 19173 déposée le 14 décembre 1984; ces demandes de brevet ont été déposées au nom du même déposant que la présente demande. Des nervures de rigidification telles que 36 peu- vent être prévues sur le corps de pédale du côté opposé à la surface d'appui S.- Le corps de pédale 2 peut être réalisé monobloc, notamment en alliage léger moulé. L'assemblage des pièces d'une pédale conforme à l'invention résulte immédiatement des explications précédentes. Le roulement 18 est monté sur la partie cylin- drique 19 de l'arbre 4, et la bague intérieure 23 de ce roulement est arrêtée par la mise en place du segment 24 dans la gorge 25. L'arbre 4 est ensuite introduit dans le logement 3 du corps de pédale 2 jusqu'à ce que la bague extérieure 27 du roulement 18 vienne en appui contre l'épaulement 29. Le segment 28 est alors mis en place dans la gorge prévue à cet effet, de manière à arrêter complètement la bague 27. Par l'autre extrémité du logement 3, dépourvue de son bouchon 17, on introduit la douille à aiguilles 12 dans l'espace 14. On engage les aiguilles 12a autour de la portée de l'extrémité de l'arbre 4 tandis que la bague extérieure de la douille 12 est engagée avec serrage dans la partie du logement 3 prévue à cet effet. Le bouchon 17 est ensuite mis en place. Le maintien du corps 2 par rapport à l'axe 4, suivant une direction parallèle à l'axe A est assuré unique- ment par le roulement 23. Les efforts de pédalage orientés sensiblement orthogonalement à l'axe A sont essentiellement encaissés par la douille à aiguilles 12, spécialement adaptée pour un tel travail radial. Une pédale conforme à l'invention permet de rap- procher sensiblement la surface d'appui S de l'axe A, tout en conservant un montage en rotation de grande qualité. Les conditions de mise en place du pied sur la pédale ou de retrait de ce pied ne sont pas altérées, et sont même améliorées. La diminution de la distance entre la semelle de la chaussure et l'axe de la pédale permet d'abaisser, en conséquence, la selle de la bicyclette et de réduire les dimensions du cadre. Il en résulte un gain de poids venant s'ajouter à celui procuré par la pédale conforme à l'invention. La diminution de la distance entre la surface d'appui et l'axe géométrique A apportée par la douille à aiguilles est relativement importante. Par exemple, dans le cas d'un axe dont le diamètre est de 8 mm, le diamètre extérieur d'un roulement à billes, pour un tel axe, est de l'ordre de 22 mm tandis que le diamètre extérieur d'une douille à aiguilles pour ce même axe est de l'ordre de 12 mm. Il est à noter que de nombreuses variantes de réalisation sont possibles dans le cadre de l'invention. Par exemple, la pédale peut comporter à l'avant et à l'arrière une barrette transversale dont l'arête, appar- tenant à la surface d'appui, est située dans un plan passant par cette surface d'appui. Dans le cas o le logement 3 serait borgne, l'usinage des portées de ce logement 3 et le montage de la douille 12 seraient effectués à partir de la seule extrémité ouverte, située du côté de la manivelle 5. REVENDICATIONS 1. Pédale de bicyclette, ou d'engin analogue, comprenant un corps de pédale qui comporte un logement des- tiné à recevoir un axe transversal propre à être fixé sur une manivelle à une extrémité faisant saillie hors du loge- ment, le corps de pédale étant monté rotatif sur ledit axe transversal à l'aide de deux paliers rotatifs prévus respec- tivement au voisinage des extrémités dudit axe, caractérisée par le fait que le palier rotatif (11) prévu à l'extrémité de l'axe éloignée de la manivelle (5) a un diamètre extérieur (d) inférieur au diamètre extérieur (D) du palier rotatif (10) propre à être situé au voisinage de la manivelle (5), le corps de pédale (2) présentant une surface d'appui (S), pour le pied de l'utilisateur, qui recouvre le palier rotatif (11) et qui est située à une distance (h) de l'axe géométrique (A) dudit axe de pédale (4) inférieure à la dimension radiale extérieure (b) du corps (2) au niveau du palier rotatif (10) propre à être situé au voisinage de la manivelle (5). 2. Pédale selon la revendication 1 caractérisée par le fait que le susdit palier rotatif (11) prévu à l'extrémité de l'axe éloignée de la manivelle (5) est con- stitué par une douille à aiguilles (12). 3. Pédale selon la revendication I ou 2, caractérisée par le fait que le corps de pédale (2) présente une portion de surface plane (32) solidaire de la paroi du logement (3) recevant l'axe transversal (4), cette surface étant destinée à servir d'appui au pied de l'utilisateur. 4. Pédale selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée par le fait sur le susdit palier rotatif (11), notamment la douille à aiguilles (12) est situé à l'intérieur du logement (3) du corps de pédale (2), au voisinage du plan médian longitudinal (P) de la sur- face d'appui (S). 5. Pédale selon la revendication 4, caractérisée par le fait que le susdit palier rotatif (11), notamment la douille à aiguilles (12) est disposé vers l'extérieur par rapport au plan médian longitudinal (P) de la surface d'appui (S), le plan moyen (Q) de la douille à aiguilles (12) orthogonal à l'axe, étant situé à une distance (f) inférieure à 10 mm, de ce plan médian longitudinal (P). 6. Pédale selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée par le fait que la longueur de la partie de l'axe (4) située à l'intérieur du logement (3) est inférieure à la longueur totale de ce logement de telle sorte qu'il existe un espace libre (14) entre l'extrémité (15) de l'axe située à l'intérieur du logement et l'extrémité extérieure de ce logement. 7. Pédale selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée par le fait que le palier rotatif (10) destiné à se trouver au voisinage de la manivelle (5) comprend un roulement à billes (18) dont la bague intérieure (23) est arrêtée par rapport à l'axe (4) à l'aide d'un segment d'arrêt élastique (24) ancré dans cet axe et situé vers l'extérieur, ladite bague intérieure (23) étant arrêtée, de l'autre côté, par un épaulement (26) de l'axe, tandis que la bague extérieure (27) du roulement est arrêtée, vers l'intérieur, par rapport à la paroi du loge- ment (3) du corps de pédale, à l'aide d'un segment d'arrêt élastique (28) ancré dans ladite paroi du logement (3), et, de l'autre côté, par un épaulement circulaire (29) prévu dans cette paroi du logement. 8. Pédale selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée par le fait que le corps de pédale (2) présente une zone de raccordement (31), notamment sensiblement tronconique, entre la partie (30) qui entoure le palier rotatif (10) destiné à se trouver au voisinage de la manivelle, et la partie (32) située vers l'extérieur par rapport à ce palier, destinée à servir de surface d'appui (S). 9. Pédale selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée par le fait que l'extrémité du logement (3), située vers l'extérieur, est fermée par un bouchon démontable (17). 10. Pédale selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 8, caractérisée par le fait que le logement (3) est borgne du côté de l'extérieur et est fermé par une paroi faisant partie intégrante du corps de pédale. 11. Pédale selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée par le fait que la distance (h) entre la surface d'appui (S) et l'axe géométrique (A) de l'axe transversal (4) est inférieure à 10 mm, et notam- ment sensiblement égale à 9 mm. 12. Pédale selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée par le fait que la distance transversale (t) entre le bord intérieur du corps de pédale (2) et la manivelle (5) est suffisamment faible pour que, en dépit de la surface de raccordemet (31) entre la zone (30) entourant le palier rotatif (10) voisin de la manivelle (5) et la surface d'appui (S) proprement dite, la distance transversale moyenne (K) entre le plan longitudinal médian (P) de la surface d'appui et la manivelle (5) soit sensible- ment la même que dans une pédale classique. 13. Pédale selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée par le fait que la surface d'appui (S) s'étend, suivant la direction transversale, jusqu'au bord extérieur (33) de la pédale.