Brevet FR2655608A1 — publié le 19910614

L a présente inTentiOn est relative à un pédalier pour bioyclette ou engin de locomotion analogue dans lequel l'entrainement des roues s'effcotue au moyen d'une chafine actionnée par un plateau commandé par le pédalier. Dans la pluspart des pédaliers actuels, le ou les plateaux qui entraine la chaîne est solidaire d'un essiou muni de deux manivelles et leur pédale. chaque manivelle est solidaire d'une extrémité de l'essieu, oet ensemble constitue un pédalier rigide, lequel tourne dasse un palier solidaire de la bicyclette. Le cycliste qui exerce une poussée vertieale sur la pédale constate une zone pratiquement nulle d'effet dans le haut et le bas du pédalier. ce sont les points morts des pédaliers rigides. La prézent invention a donc pour objet un pédalier articulé qui récupère en partie la poussée perdue dans les points morts et la restitue au plateau du pédalier qui commande la chaîne. Cette rotation est essentiallement obtenue par la rotation autour d'un planétaire, de deux satellites opposés sur l'axe. Chacun des satellites est constitué de doux couronnes dentés indépendantes mais encliquetables en rotation à droite l'une à l'autre. On peut ainsi mouvoir å tour de rôle l'un ou l'autre des satellites par un mécanisme qui fait que s une des couronnes est toujours engrenée sur le planétaire, l'autre couronne de chaque satellite encliquette à tour de rôle, l'une tournant à droite et l'autre à gauche et vioeversa. C'est ce qui fait la principale originalité de l'invention. La manivelle droite actionne directement une couronne dentée d'un satellite et un pignon contral denté, faisant aussi office de biellette. Le mouvement inversé de l'autre satellite est obtenu par le pignon central qui, par une biellette à inversion actionne la couronne à gauche. Le pignon central est soudé sur l'essieu et transmet ainsi la poussée de la pédale gauche au méoanisme. On obtient ainsi une mouvement oscillatoire et rotatif de l'essieu devenn ainei un villobrequis. Le planétaire possède un mécanisme à rocher enoliquetable sur la cage du palier de la bicyclette qui l'empôche de tourner en arrière lorsque le satellite exerce son effort. Celb a pour effet de rendre obligatoire la rotation à droite de l'ensemble autour du planétaire 3 tout l'ensemble est solidaire des plateaux , la chaîne exerce sa fonction. La manivelle gauche est munie d'un mécanisme solidaire de la cage d'écurouil à travers le palier, qui la positionne en continu par rapport à la droite avec la me poussée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit s elle est donnée à titre indicatif en référence aux dessim ennéxés sur lesquels : - La figure 1 est l'aspect général du pédalier sur une bicyclette. - La figure 2 est l'aspect général du pédalier vu de gauche. - La figure 3 est une vue en occupe et en plan du pédalier entier. - La figure 4 est une vue en plan du mécanime général. - La figure 5 est une vue en plan de la sortie gauche du pédalier sans le mécanisme de la pédale gauche. - La figure 6 est une vue coupée au niveau dn plateau F. - La figure 7 est une vue de la biellette gauche du mécanisme. - La figure 8 est une vue en plan de la manivelle droite. - La figure 9 est une vue totale en plan du mécanisme de la pédale gauche. - La figure 10 est une représentation schématique des six phases de rotation du pédalier. - La figure 11 est un diagramme de l'effort sur un pédalier rigide. - la figure 12 est un diagramme de l'effort de l'invention décrite. Les figures 1 et 2 ne demandent aucune description spécifique il faut noter seulement la pédale et sa glissiere à droite. La figure 3, montre tout le pédalier. Un essieu 1 , tourne sur exe II. Le demi palier gauche Al est vissé dans le boîtier A4 de la bicyclette et porte un rocher circulaire A2 . Le demi palier droit A5 ne perte pas de rocher et se visse dans le botter A4 . les deux roulements à bille A3 sont maintenus par le manchon r. Le tourillou B 2 perte à gauche 4 cliquets B5 qui enolenchant sur le rocher A2, de tourillon tourne librement sur le tourillon E4 par deux roulements à aiguille B , Le planétaire B 1 est solidaire du tourillon B2 par 4 vis B3g le planétaire est évidé dans sa partie centrale pour permettre le passage du carter intérieur de la cage d'écureuil E2 qui sert aussi d'étresillennage du tout.Tout ce carter par l'évidement du planétaire et l'amincissement du pignon central 1 I, permet sent raocardement par 4 vis 15 au tourillon E4 à dreite, et à gauche ilest rendu solidaire du boitfer par 4 vis E5, cage d'écurouil et boitier gauche sont ainsi solidaires, Le tourillon tourne librement sur l'are 1 , par 2 roulements à aiguille E6, Le satellite C , tout comme le D * est constitué de deux couronnes dentées , la couronne o 1 porte intérieurement un rocher C4 qui s'enclenche sur les cliquets F intérieurs C3 de la couronne C2 , Les couronnes C1 et C2 tournent sur un axe 2 par 2 roulements indépendants C5. L'are 2 s'encastre d'un coté dans la flasque G1 et de l'autre coté dans le flasque F 1. C'est la même chose pour le satellite fl. Le pignon central B 1 est soudé sur l'essieu 1 , il a une triple fonction, il fait office de biellette d'articulation de la manivelle J , il inverse le mouvement de rotation des couronnes, il transmet la poussée de la manivelle gauche 0 1 La manivelle J est peu visible sur la figure 3 de par sa posi tion, elle est reprise ailleurs. La figure 4 montre mieux la manivelle. J, sa rainure de coulis- sage, sa partie dentée pour engrener sur 0 1 et la partie dentée pour engréner El . On voit que B 1 en engrenant la biellette H déenclenche la couronne D 1 e qui va tourner an sens inverse de C1 Les satellites C et D et le pignon 1 ont le même nombre de dents et inférieur de moitié du planétaire B 1. La flasque F 1 porte des bossages F2 filetés intérieurement sur lesquels sont vissés par des boulons F5 les plateaux F3 et F4 avec les cales d'épaisseur F6. Les flasques F 1 et G 1 sont rendues solidaires par les vis M 1 sur le carter intermédiaire S2 formant ainsi une cage d'écureuil où tout est à l'abri .Pour une meilleure rotation mécanique, la flasque 7 1 est également solidaire de du tourillon 79 par 6 vis F7 et tourne sur le tourillon B 2 par un roulement à aiguille F 8. La flasque extérieure G 1 , (oulevée Fig 4, pour une meilleure vision ) porte le rainurage pour permettre L la manivelle J 1 de cou- lisser. Voir Fig. 3 La figure 5 montre on plan, ( mécanisme du boîtier de manivelle gauche enlevé ) toutes les sorties gauche du pédalier . Le demi palier Â 1 vissé à droite dans le boîtier du palier de la bicyclette est immobilisé. Le tourillon B 2 qui est solidaire du planétaire se bloque anti retour par ses cliquets B 5 sur le rocher Â 2 . Le tourillon E 4 sur lequel sera vissé par E 5 le mécanisme gauche, servira de point d'appui pour ce dernier.L'essiou 1, entre dans le mécanisme gauche. La figure 6, réprésentée coupée à la verticale du plateau F 3, montre en plus de ci-dessus le tourillon 79. En se reportant en même temps à la figure 3 on voit bien toute l'inter rotation du pédaliers les roulements finaux de support sont les deux roulements à bille A 3 qui prennent appui sur les deux demi paliers à 1 1 et A 5 vissés dans le boitier de la bicyolette. La figure 7 montre à plat la biellette de la manivelle ganche. Avec son axe de blocage OS sur l'essieu 1 et son arc denté 0 9 La figure 8 est la manivelle droite J , avec ses coulisses J 4, ses portions dentées J 1 et J 2, et le redent J 3 correspondant à la place du planétaire. La figure 9 est une vue en plan ( flasque M 1 enlevée ) de tout le mécanisme gauche . Une biellette 0 4, est solidaire de l'essieu 1 par l'are boulonné 05, et porte un arc denté de dimension égale au pignon central X 1 , qui engrène sur une portion dentée o8 de la manivelle 0 1, le mouvement escillateire est obtenu par deux biellettes 02 et 03, elles sont solidaires d'un coté,de la manivelle par les deux axon 07 vissés. De l'autre coté elles sont solidaires par 2 axes C6, de la flasque N3, et celle-ci est solidaire de E4 par quatre vis E5, c'est à dire de la cage d'écureuil droite. Ce montage permet le mouvement bi similaire des deux manivelles du pédalier. La figure 10, schématise les six phases et les 4 temps moteur. La figure 11 et 12 sont des diagrammes théoriques des poussées d'un pédalier rigide et d'un pédalier artioulé. Le FONCTIONNEMENT : il est déjà discernable à la description et peut se préciser comme suit : - Un villebrequin, essieu 1, muni de doux biellettes O4 et E 1, reoeit deux manivelles J et O 1 ;fait un mouvement esoillatoire qui est transmis au pignon central E 1. - Un pignon M 1 ,transmet ce mouvement par la manivelle J ( qui a ainsi une deuxième fenotion de biellette) à un satellite C 1 accouplé à un satellite C2 qu'il enoliquete en rotation à droite; E 1 par une biel lete H en position inversé transmet également le mouvement à à un satellite D 1 mais en rotation à gauche, le satellite D2 est ainsi libre. - Le satellite C 1 accouplé à C2 va tourner sur un planetaire B 1, celui-ci ne peut aller en arriere par son mécanisme anti retour, les satellites sant donc obligés de tourner à droite en avant. - Tous les mécanismes droit et gauche étant solidaires de la cage d'écourouil et du boitier gauche, les plateaux de la chaîne étant également solidaires de la cage d'écureuil, la traction de la bicyclette est assuré. Pendant la durée mécanique du systeme, tout tourne sur le planétaire qui lui est immobile. A une certaine fraction angu- laire de la rotation ( environ 40 à 45 ) , le planétaire se libère de l'anti retour et tout le pédalier articulé devient un pédalier rigide. A une autre position angulaire, la position même des sani- velles va réenelencher le mécanisme en inversant tout le mécanisme. La manivelle J qui s'était rapprochée de l'axe, va s'en éloigner ce sera àlors au tour du Satellite D 1 d'enolencher D2 et C2 devanant libre. On constate denc que la rotation s'effectue en quatre temps il a a 2 temps pédaliers artioulé; chaque temps comportant deux phases mécaniques, une poussée et une tirée t et deux temps pédalier rigide. On peut dire pédalier articulé à 4 temps en 6 phases La figure 10 présente bien ces 6 phases schématisées à savoir: la position 6 -0 indique l'apogée de l'ellipse décrite par la pédale de la manivelle, les 4 temps g et les positions relatives des satellites C 1 et D 1. - De 0 à 1 : Satellite C 1 enolenché I er Tempes - De 1 à 2 s Tout est neutre. Pédalier rigide 20 Temps - de 2 à 3 s Satellite D i enclenché 3 Temps - de 3 à 4 t Satellite C 1 enclenché 30 Temps - de 4 à 5 t tout est neutre.Pédalier rigide 40 Temps - de 5 à 6 t Satellite D 1 enclenché 10 Temps Il faut noter que pendant la rotation en pédalier rigide, sur l'invention exposée, la longueur de la ciroonférence déorite par les pédales est la même que sur un pédalier classique, il n'y a anoune diminution de l'effort. L'effort pris pour rendre le pédalier articulé n'est pris que dans les points morts, le rendement accru est prouvé. Les figures 11 et 12 montrent par les diagrammes comparatifs que le gain de rendement est important , mais ne pourra être technique- ment mis en évidence qu'après des essais t les frottements, les poids, les positions variables de désenolonchement du planétaire ne peuvent pas être chiffrés dans l'état actuel. A noter également que le système anti retour du planétaire rend le pédalage en arrière impossible, ce qui n'est pas un problème. REVENDICATIONS - 1 - Pédalier articoulé à quatre temp. pour bicyclette compre- nant deux manivelles (J.O 1) artioulées à l'aide de : un pignon central sondé sur l'essieu (1) du coté droit et une biellette (04) à clavetage vissé (C5) sur l'essieu coté gauche @: permettant un mouvement alternatif oscillatoire du pignon central (E1) dans l'axe ( x x ) du pédalier.Le pignon (E1) transmet le mouvement à t la manivelle (J) qui est à la fois manivelle et biellette de transmission et engrène la couronne dentée(C1 )qui enclenche la couronne dentée ( C2 ) t et la biellette (H) qui engrène la couronne dentée (D 1) qui enclenche la couronne dentée (Da). Chaque satellite étant double et à encliquetage mutuel ; l'inversion d. la rotation effectuée par la biellette (H) permet de mouvoir à tour de rôle les satellites (C 1) et ( D1) et par là même la rotation active sur le planétaire ( B 1 ) des satellites (C2) et D2).L'un quelconque des satelites enclenché a pour effet d'immobiliser le planétaire (B 1 ) par auto réaction sur le demi palier ( A1) par les cliquets (B5) qui s'enclenchent dans le rocher (A2) molidaire dn boitier du palier (A4) ; et d'obliger le satellite à tourner autour du planétaire. Tout le méocanisme étant solidaire de la cage d'écureuil constituée des flasques (F 1) et ( C 1) du carter intermédiaire (E2) des plateaux de chaîne (F3) et (F4) le pédalier va offectuer son action mécanique. Le mécamisme gauche, accouplé par sa flasque (N3) à la cage d'écureuil et accouplé à l'essieu ( 1 ) par sa biellette (04) exercera le même mouvement. - 2 - Pédalier articulé selon l'une quelconque des revendication 1, caractérisé par s l'utilisation de l'essieu en villebrequin à l'aide de la manivelle (J) du pignon central (E1) de la biellette (04) et de la manivelle (01). - 3 - Pédalier selon la revendication 1, caractérisé par l'utilisa- tion d'un planétaire (B1) à enoliquetage antiretour (B5) sur le demi palier (A1) et du rocher (A2). - 4 - Pédalier selon la revendication 1, caractérisé par l'utilisation de satellites à deux couronnes dentées (C1-C2) ( D1-D2) qui par leur inter encliquetage (C3-C4) (D3-D4) permettant le mouvement de va et viens. - Pédalier selon la revendication 2 , caractérisé par la manivelle (J) nitilisée directement dans le mécanisme à l'aide de ses coulisses dentées ( J1-J2 ) et sa coulisse de guidage (J4) permettant la réduotion appréciable de l'épaisseur du mécanisme et n'entraîne pas d'allengement de l'essien. -6- Pédalier selon la revendication 1 k caractérisé par l'utilisation distincte d'un méanisme du pédalage gauche à l'aide d'une flasque (N3) solidaire de la cage d'écureuil droite. Flasque sur laquelle prend appui les biellettes (02-03) qui soit racoerdées à la manivel- le gauche(O1) qui est munie d'un are denté(O8) qui actionne la biellette dentée (04) solidaire de l'essieu, rendant ainsi le mouvement gauche, symétrique au droit.