Brevet FR2703974A1 — publié le 19941021

DISPOSITIF D'ENTRAINEMENT D'UNE ROUE MONTEE A ROTATION SUR UN SUPPORT, TEttE QU'UNE ROUE DE BICYCLETTE La présente invention concerne un dispositif permettant l'entraînement en rotation d'une roue montée sur un arbre fixé sur un support1 et particulièrement d'une roue de cycle, du type comportant au moins un pignon susceptible d'être en prise avec un élément complémentaire du type chaîne ou crémaillère et susceptible d'être entraîné en déplacement par une force exercée par l'utilisateur. Le principe de la bicyclette repose sur l'entraînement en rotation d'une roue par l'intermédiaire d'un pignon en prise avec une chaîne elle-même en prise sur un pédalier sur lequel les deux pieds de l'utilisateur exercent alternativement une poussée. Le lieu du point d'appui de la force exercée par l'utilisateur, sur chaque pédale, est un demi-cercle, pour ce qui est de la partie active du mouvement. Il en résulte une perte d'énergie et d'efficacité, notamment dans les parties extrêmes du demi-cercle en question. Par ailleurs, la partie inactive du mouvement de l'utilisateur est constituée par l'autre demi-cercle. Ainsi, on constate que la moitié du mouvement de l'utilisateur, pour ce qui est de chaque pied, est inutilisée et n'apporte aucune contribution au mouvement du cycle. La présente invention vise à remédier à cet inconvénient et propose un dispositif permettant d'entraîner une roue, telle qutune roue de bicyclette dans des conditions permettant d'optimiser le mouvement alternatif des pieds de l'utilisateur, ce qui augmente le rendement de l'effort de l'utilisateur. A cette fin, selon l'invention, le dispositif pour l'entraînement en rotation d'une roue, montée à rotation sur un arbre fixé sur un support, est caractérisé en ce qu'il comprend deux pignons à cliquets disposés de part et d'autre de la roue, deux organes complémentaires à développement linéaire ou courbe et susceptibles d'être en prise chacun avec un des pignons, deux leviers articulés sur le support et à une première extrémité de chacun desquels est fixé ledit organe complémentaire, chaque levier étant susceptible de se déplacer selon un débattement angulaire alterné, sous l'effet d'une force exercée sur la seconde extrémité du levier, transversalement à la fois à la direction longitudinale dudit levier et audit arbre. Selon une première forme de réalisation, le dispositif comprend un pignon et un élément linéaire de chaîne monté sur une traverse fixée à la première extrémité du levier et sensiblement orthogonale à ce dernier. Selon une seconde forme de réalisation, le dispositif comprend un pignon et une crémaillère fixés sur une traverse orthogonalement audit levier. Le dispositif comporte avantageusement des moyens limiteurs du dépassement angulaire de chaque levier. De préférence, le dispositif comporte des moyens de liaison d'un levier à l'autre, par exemple sous la forme d'un fil ou d'un câble, dont les deux extrémités sont reliées respectivement à la deuxième extrémité de chaque levier, ledit fil ou câble passant sur une poulie disposée au-dessus de la position supérieure de débattement maximale de chaque levier. Le dispositif comporte des pignons pourvus chacun de plusieurs couronnes et des moyens de déplacement de la chaîne d'une couronne à l'autre. De façon préférentielle, arbre de rotation de la roue est disposé au-delà de la première extrémité du levier. L'invention sera bien comprise à la lumière de la description qui suit, d'un exemple illustratif, mais non limitatif, de llinvention, se rapportant aux dessins annexés, dans lequel: - la figure 1A montre de côté et schématiquement la dispositif; - les figures 1B et 1C montrent de côté et schématiquement deux positions différentes des leviers; - la figure 2 montre une vue en perspective du dispositif; - la figure 3 montre une vue de détail des moyens d'entraînement en perspective; - la figure 4 montre une vue des leviers d'entraînement; - la figure 5 montre une vue de détail des moyens de liaison et des moyens de limitation de débattement des leviers; et - la figure 6 montre une vue en perspective d'une autre forme de réalisation du dispositif. La figure 1A représente d'une façon très schématique le dispositif de l'invention comportant un support 10, comprenant un longeron 11 et deux montants sensiblement verticaux 12 et 13, parallèles l'un à l'autre. A l'extrémité inférieure libre du montant 12 est montée à rotation autour d'un arbre 15 une roue 16, telle que par exemple une roue de bicyclette ou de chariot. A l'extrémité libre inférieure du second montant 13 est monté articulé, autour d'un axe 17, un levier 18. La première extrémité libre du levier 18 comporte une barre 19 transversale au levier 18, ce dernier et la barre transversale 19 formant un ensemble en forme de T. Sur la barre 19 est fixé un organe linéaire d'entraînement, tel qu'une chaîne 20, de façon que l'élément linéaire de chaîne 20 forme avec la barre 19 une sorte de demi-lune. Sur l'arbre 15 de rotation de la roue 16 est prévu au moins un pignon denté 21 susceptible d'être en prise avec la chaîne 20. Le pignon est du type à cliquets. La seconde extrémité libre du levier 18, opposée à l'extrémité portant la chaîne 20, est pourvue de moyens tels qu'une pédale 22, connue en elle-même et montée articulée sur le levier 18. L'axe de rotation 17 du levier est disposé entre les deux extrémités de ce dernier. L'arbre de rotation 15 de la roue 16 est disposé sensiblement à l'intérieur de la demi-lune formée par la chaîne 20 et la barre transversale 19 du levier 18. La double flèche f montre le mouvement alternatif dont le levier 18 est susceptible d'être animé sous l'effet d'une force exercée sur la pédale 22 par l'utilisateur. I1 est à noter que la représentation schématique de la figure 1 montre de côté le dispositif de l'invention et que ce dernier en réalité comporte des éléments similaires de l'autre côté, c'est-à-dire que l'arbre 15 est pourvu de deux pignons tels que le pignon 21, chaque pignon étant disposé de part et d'autre de la roue 16. A chaque pignon est associé une chaîne telle que la chaîne 20 et un levier tel que le levier 18. La vue de côté de la figure 1 ne montre qu'un seul côté et donc que les seuls éléments disposés de ce côté. En référence aux figures 1B et 1C, on décrit ci-après le principe de fonctionnement du dispositif. On a représenté sur la figure 1B les éléments disposés d'un côté de la roue 16 (référence sans indice), et sur la figure IC les éléments disposés de l'autre côté (référence avec indice). Partant de la position représentée sur la figure 1B, le premier levier est en position haute 18A. On note que les positions respectives des premier et second leviers 18A et 18'A représentées respectivement sur les figures 1B et 1C correspondent aux positions extrêmes d'amplitude du mouvement de chaque levier. Chaque levier est ainsi susceptible d'un mouvement d'oscillation d'amplitude angulaire définie, entre deux positions extrêmes haute et basse, autour de leur axe respectif 17 et 17' de rotation. Le premier levier étant en position haute 18A, l'utilisateur, par une force F exercée sur la première extrémité libre (pédale 22) provoque la rotation de ce dernier, depuis sa position haute 18A jusqu'à une position basse 18B correspondant à la représentation en pointillé. La rotation du levier 18 autour de l'axe 17 provoque l'entraînement, par la prise réciproque de la chaîne 20 et du pignon 21, l'entraînement en rotation du pignon 21 dans un sens horaire, et donc l'entraînement de la roue 16 dans le même sens, et donc l'avancement du véhicule, cycle, chariot, associé à la roue 16. Une fois que le premier levier 18 a atteint sa position basse 18B, l'utilisateur exerce une force identique à la force F sur le second levier 18', situé de l'autre côté; le levier 18' part de sa position haute 18'A vers sa position basse 18'B (figure 1C). Ainsi, à chaque instant, un des leviers 18 est animé d'un mouvement de rotation dans un sens, tandis que l'autre levier est animé d'un mouvement de rotation dans l'autre sens. Le débattement angulaire des leviers est compris par exemple entre 90 et 150-. La figure 2 montre une représentation schématique d'un prototype du dispositif monté sur un bâti fixe, à des fins de démonstration. On voit sur cette représentation en perspective les deux pignons 21 et 21', les deux éléments de chaîne 20 et 20', les deux leviers 18 et 18', les deux axes de rotation 17 et 17' des leviers. Le dispositif comporte également des moyens de liaison d'un levier à l'autre, sous la forme d'un élément filaire, ficelle, corde ou câble, dont les extrémités sont respectivement reliées aux extrémités actives des leviers (celles où s'exerce la force de l'utilisateur). Le câble ou corde de liaison 29 passe sur une poulie 30 solidaire du support 10 et plus particulièrement d'un montant vertical 31. Le montant 31 est disposé de préférence dans le plan de rotation de la roue 16. La poulie 30 est disposée à une hauteur supérieure à la position supérieure extrême du débattement angulaire des leviers (positions 18A et 18'A). Les figures 4 et 5 montrent plus en détail ces différents éléments. En référence à ces mêmes figures, le dispositif comporte avantageusement des moyens de guidage et de butée des leviers, sous la forme d'une lumière 35 prévue sur une plaque 36 et dans laquelle est susceptible de s'engager des tenons respectivement 37 et 38 prévus sur l'extrémité correspondante des leviers 18 et 18'. La lumière 35 correspond au débattement angulaire des leviers d'entraînement 18 et 18'. La figure 6 montre une vue en perspective schématique d'une autre forme de réalisation dans laquelle les moyens d'entraînement comportent un pignon à dents 40 associé à une crémaillère 41 fixée sur une traverse 42 elle-même solidaire d'une première extrémité du levier 18 articulé autour d'un axe 17. La roue ou galet 16 est monté à rotation autour d'un axe 15, et est associé à un mécanisme (connu en soi) à cliqyets 44. On comprend de ce qui précède que l'invention apporte une amélioration substantielle par rapport à l'art antérieur. En effet, l'effort que l'utilisateur est amené à exercer sur les pédales, disposées aux extrémités des leviers, est limité et en tout cas inférieur à celui des cycles classiques. De plus, la course ou débattement des leviers est limité, ce qui limite d'autant le débattement des membres de l'utilisateur appelés à exercer une force sur les leviers. On a représenté à titre d'exemple sur les dessins, des pignons à plusieurs couronnes. Le dispositif comporte également des moyens (connus en eux-mêmes et non représentés) permettant aux chaînes 20 et 20' d'être en prise avec l'une des couronnes du pignon correspondant. Pour se faire, les moyens, du type dérailleur, autorisent le déplacement en translation de la chaîne 20, de la barre transversale 19, dans une direction parallèle à l'axe de rotation 15 de la roue 16; ou une mini boîte de vitesses. Egalement, les positions respectives des axes de rotation 15 et 17 de la roue 16 et du levier 18, ainsi que la longueur de ce dernier, permettent d'ajuster et de régler de façon optimale le mouvement d'entraînement de la roue 16. Le dispositif peut comporter des moyens de réglage permettant de déplacer l'axe de rotation 17 du levier 18 par rapport au support 10 du véhicule portant la roue 16. L'axe de rotation 17 de chaque levier 18 peut être déplacé en translation, par exemple selon une direction sensiblement parallèle à la direction d'avancement du véhicule portant la roue 16. L'axe de rotation 17 peut être disposé dans un des trous d'une série de trous alignés. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit mais englobe au contraire toutes variantes telles que mentionnées dans les revendications ci-après. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour l'entraînement en rotation d'une roue montée à rotation sur un support autour d'un arbre de rotation, caractérisé en ce qu'il comprend deux pignons à cliquets disposés de part et d'autre de la roue, deux organes complémentaires à développement linéaire susceptible d'être en prise chacun avec un des pignons, deux leviers articulés sur le support et à une première extrémité de chacun desquels est fixé ledit organe complémentaire, chaque levier étant susceptible de se déplacer selon un débattement angulaire alterné sous l'effet d'une force exercée sur la deuxième extrémité du levier transversalement à la direction longitudinale du levier et de l'arbre. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un pignon et un élément linéaire de chaîne montés sur une traverse sensiblement orthogonale au levier, ladite traverse étant fixée à la première extrémité de ce dernier. 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un pignon et une crémaillère. 4 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens limiteurs de déplacement angulaire de chaque levier. 5 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de liaison d'un levier à l'autre. 6 - Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte un fil ou un câble passant sur une poulie disposée au-dessus de la position de débattement maximale de chaque levier. 7 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pignons comportent plusieurs couronnes et en ce qu'ils comportent des moyens de déplacement de l'organe complémentaire de façon que ce dernier puisse venir en prise sur une couronne donnée. 8 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre de rotation de la roue est disposé au-delà de la première extrémité du levier. 9 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant de régler la position de l'axe de rotation du levier.