Brevet FR2705080A1 — publié le 19941118

DISPOSITIF DE FIXATION D'UNE CHAUSSURE SUR UNE PÉDALE, ET CHAUSSURE ET PÉDALE ÉQUIPÉES D'UN TEL DISPOSITIF. La présente invention a pour objet un dispositif de fixation d'une chaussure sur une pédale, plus particulièrement adapté à la fixation d'une chaussure de cycliste sur une pédale de bicyclette, du type de sécurité, c'est-à-dire conçu de telle sorte que la désolidarisation de la chaussure et de la pédale est automatique en cas de chute, la résistance de la fixation étant prévue pour qu'il en soit ainsi. Le but de la présente invention est de prévoir un dispositif de fixation de ce type, d'une chaussure sur une pédale, tel que lorsque le cycliste désire marcher avec les chaussures ainsi équipées il puisse réaliser cette opération confortablement. Ainsi, selon l'invention, un dispositif de fixation d'une chaussure à une pédale est caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens magnétiques solidaires de l'un au moins des deux organes constitués par la chaussure et la pédale, et des moyens métalliques magnétiques solidaires de l'autre au moins des deux dits organes. Les moyens métalliques magnétiques, qui sont des moyens métalliques constitués d'un métal magnétique, et qui coopèrent avec les moyens magnétiques, seront désignés ci-après par moyens métalliques pour faciliter l'exposé. Un tel dispositif comprend un nombre réduit de pièces ; il est léger et d'un entretien très aisé. Avantageusement, le dispositif de fixation comporte en outre des moyens d'éloignement capables de provoquer l'éloignement d'un desdits organes par rapport à I'autre dans le sens d'une augmentation de l'entrefer magnétique, par exemple des moyens à rampes portés par l'un au moins desdits organes et placés de telle sorte qu'une rotation relative desdits organes provoque ledit éloignement; la préhension et le dégagement de la pédale par la chaussure sont dès lors rapides et aisés, ce qui présente un avantage dans l'application d'un tel dispositif de fixation à des cycles "tout terrain" ; des moyens de butée longitudinale et/ou transversale sont prévus entre la chaussure et la pédale avantageusement, un jeu est prévu dans toutes les directions. Les moyens magnétiques sont portés par la chaussure ; une plaque de protection supporte les moyens magnétiques sur sa face interne. En variante, les moyens magnétiques sont portés par la pédale. De préférence, des rampes de formes complémentaires sont solidaires de la chaussure et de la pédale ; la pédale comprend une plaque métallique en métal magnétique ; la plaque métallique recouvre le fond d'une coupelle, ayant un bord cylindrique. Avantageusement, le bord cylindrique présente des rampes complémentaires des rampes de la plaque de protection ; de préférence, la section intérieure de la coupelle est légèrement supérieure à la section extérieure de la couronne; la coupelle est prolongée par une queue dont l'extrémité est courbée et qui s'évase dans la direction perpendiculaire à l'axe du fourreau en s'éloignant de celui-ci ; ladite coupelle est solidarisée à un fourreau destiné à recevoir un axe de pédale. Avantageusement, les moyens magnétiques portés par l'un des organes sont constitués d'une pluralité d'aimants disposés parallèlement à l'axe transversal ; ladite pluralité d'aimants est portée par la chaussure et par la pédale, ces aimants étant de polarités successivement alternées. Les moyens magnétiques sont décalés circonférentiellement ainsi que les moyens métalliques qui leur font face. Avantageusement, les moyens métalliques portés par l'un des organes portent un bossage qui définit deux becs avant et arrière l'autre organe comprend un support présentant des butées avant et arrière destinées à coopérer respectivement avec les becs avant et arrière. La présente invention a également pour objet une chaussure et/ou une pédale destinées à être fixées par un tel dispositif de fixation. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire, maintenant, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur les dessins annexés. Sur ces dessins - la figure 1 est une vue générale schématique montrant une chaussure et une pédale équipées d'un dispositif de fixation selon l'invention; - la figure 2 est une coupe partielle de la figure 1 à plus grande échelle de la chaussure; - la figure 3 est une vue de dessous partielle de la chaussure, selon la ligne m-III de la figure 2; - la figure 4 est une coupe de la pédale de la figure 1; - la figure 5 est une vue de dessus de la pédale, selon la ligne V-V de la figure 4; - la figure 6 montre en coupe partielle une autre variante du dispositif de fixation selon l'invention; - la figure 7 montre en coupe partielle une autre variante du dispositif de fixation selon l'invention - les figures 8 à 11 montrent différentes dispositions de moyens magnétiques équipant le dispositif de fixation selon l'invention; - la figure 12 montre partiellement une chaussure équipée d'une autre variante du dispositif de fixation selon l'invention; - la figure 13 est une vue partielle de dessous selon Xffi-Xffi de la figure 12; - la figure 14 montre en coupe la variante du dispositif de fixation selon l'invention équipant la pédale destinée à coopérer avec la chaussure selon les figures 12 et 13 - la figure 15 est une vue de dessous de la pédale selon XV XV de la figure 14; - la figure 16 est un schéma montrant le fonctionnement du dispositif de fixation selon les figures 12 à 15. La figure 1 est une vue générale schématique montrant une chaussure de cycliste 2 équipée d'un dispositif de fixation 1 de la chaussure à une pédale 20, conforme à la présente invention. Plus précisément, comme visible sur la figure 2 qui est une coupe partielle de la chaussure de la figure 1 à plus grande échelle, et sur la figure 3 qui est une vue selon E-III de la figure 2, la semelle 3 de la chaussure 2 porte, par surmoulage partiel, des moyens magnétiques 30 constitués ici d'un aimant 31, sous forme de pastille circulaire, réalisé par exemple par frittage d'un alliage métallique, comme un aimant à base de Fer-Néodyme-Bore, de 2 à 3 mm d'épaisseur, ici 3 mm, et de 50 à 60 mm de diamètre, ici 55 mm ; la face de l'aimant 31 tournée vers l'extérieur est protégée par une plaque de protection métallique magnétique 4 en forme de cuvette circulaire ayant un fond 6, un rebord 7 et un retour annulaire 8 ; le rebord 7 et le retour 8 constituent une couronne - annulaire 11 surmoulée dans la semelle 3 en sorte que seul le fond 6 affleure la surface extérieure de la semelle 3, ou la dépasse très légèrement: ainsi, une telle disposition rend très aisée la marche sur le sol ; un tel confort peut éventuellement être amélioré, si nécessaire, en prévoyant en amont et en aval de la plaque métallique 4 des rainures transversales 13 dans la semelle qui donnent à celle-ci plus de flexibilité pendant la marche. Dans l'exemple représenté, la couronne 1 1 est surmoulée dans la semelle 3 ; bien entendu, elle peut être solidarisée avec la semelle autrement : par vissage, par collage, ou autre moyen. A la périphérie du rebord 7 de la plaque 4 sont prévues des rampes 5, de préférence au nombre de trois, s'étendant circonférentiellement, dont le rôle apparaîtra ci-après. La chaussure 2 ainsi équipée est destinée à coopérer avec une pédale 20 montrée en coupe sur la figure 4; la pédale 20 comprend des moyens métalliques magnétiques 40 destinés à coopérer avec les moyens magnétiques 30 de la chaussure 2 ; ces moyens métalliques 40 sont, selon cette réalisation, constitués d'une plaque métallique 21, dont la forme générale est complémentaire de celle de la plaque de protection 4 de la chaussure 2. La plaque métallique 21 recouvre le fond d'une coupelle 28 en matière plastique ou autre de forme générale circulaire ayant un bord cylindrique 22 ; le bord 22 de la coupelle 28 présente des rampes 25, complémentaires des rampes 5 de la plaque 4 de semelle. Sous le fond de la coupelle 28, un fourreau 23 est destiné à recevoir un axe de pédale 70 classique, connu en soi ; la section intérieure circulaire de la coupelle 28 au droit de son bord 22 est légèrement supérieure à la section extérieure de la couronne 11 de la chaussure ; ainsi, un jeu de montage existe dans toutes les directions entre la chaussure et la pédale; ce jeu, comme on le sait, est nécessaire pour faciliter un léger déplacement du pied pendant l'opération de pédalage et lui permettre une adaptation morphologique sans contrainte excessive. Pour faciliter la préhension de la pédale par l'utilisateur, la coupelle 28 est prolongée vers l'arrière par une queue 29 dont ltextrémité est légèrement courbée vers le bas, du côté du fourreau 23 latéralement, la queue 29 s'évase dans la direction perpendiculaire à l'axe du fourreau 23 en s'éloignant de celui-ci, des rebords latéraux 61 raccordés au bord cylindrique 22 facilitant l'approche de la chaussure. La présence de la queue 29 déséquilibre la pédale 20 par rapport à l'axe du fourreau 23 en sorte qu'au repos la pédale 20 s'étend dans un plan proche de la verticale, ce qui, comme on le sait, facilite la préhension de la pédale par l'utilisateur. Le dispositif de fixation 1 selon l'invention fonctionne comme suit. La fixation entre la chaussure 2 et la pédale 20 étant de nature magnétique, elle est maximum, d'au moins 40 kg selon l'exemple ci-dessus, dans le sens perpendiculaire à la plaque 21 de pédale, lorsque la distance entre les plaques 4 et 21, ou entrefer magnétique, est nulle : c'est la position qu'occupent le fond 6 de la plaque 4 de chaussure et la plaque 21 de pédale, au contact l'une de l'autre lorsque les moyens de rampes 5 et 25 coopèrent parfaitement en s'épousant complètement ; dans cette position, comme on le sait, l'effort s'opposant au coulissement l'une sur l'autre desdites plaques 4 et 21 est faible mais non nulle, ce qui permet de mettre à profit le jeu lors de l'opération de pédalage, comme expliqué ci-dessus, et d'éviter de disposer de moyens élastiques de rattrapage de ce jeu; pour quitter la pédale 20, il suffit que le pied effectue une rotation de quelques degrés, une dizaine par exemple, pour que, l'entrefer magnétique croissant de par l'effet des rampes 5, 25, l'effort d'attraction magnétique diminue fortement et autorise facilement le pied à quitter la pédale 20 ; les propriétés magnétiques de l'aimant choisi sont telles que, selon ce même exemple, l'effort d'attraction n'est plus que de l'ordre de 8 kg lorsque l'entrefer est de 1,5 à 2 mm. Bien entendu, l'effort d'attraction maximale peut être réglé en changeant la nature de l'aimant, ou en disposant des cales non magnétiques d'entrefer de différentes épaisseurs, ou en réalisant la plaque de protection en un matériau non magnétique. On notera que le dispositif de fixation 1 selon l'invention est d'une grande simplicité, très léger et qu'en outre il assure un dégagement automatique immédiat en cas de chute, faisant ainsi partie de la catégorie des dispositifs de fixation dits automatiques. La figure 6 montre une variante dans laquelle la chaussure 2 est analogue à celle de la figure 2 mais la pédale 20 porte également un aimant 31A, analogue à l'aimant 31 de la chaussure 2, l'aimant 31A étant disposé sur la face du fond de la coupelle 28 tournée vers la chaussure; les aimants 31 et 31A sont disposés, quant à leurs polarités, en sorte qu'ils s'attirent l'un l'autre ; la disposition selon cette variante de la figure 6 offre une possibilité supplémentaire d'obtention de la force magnétique adéquate de fixation. Bien entendu, l'aimant 31A peut être également protégé des agressions extérieures, comme l'aimant 31, en disposant par exemple sur sa face extérieure une lame mince métallique magnétique. Selon les figures 2 et 6, la plaque 4 et la couronne Il portées par la chaussure sont d'une seule pièce ; selon une variante non représentée, la plaque 4 de protection de l'aimant 31 et la couronne circulaire Il qui porte les rampes 5 de la chaussure sont deux pièces distinctes; ceci permet de conformer la plaque 4 de protection indépendamment de la couronne circulaire Il : la plaque 4 est, par exemple, rectangulaire, ainsi que l'aimant 31. Selon cette variante également, la couronne 1 1 a une section en forme de U dont le fond est sur certaines de ses portions embouti de façon à ménager des plans inclinés constituant les rampes de chaussure. Dans les variantes qui viennent d'être décrites à propos des figures 2 à 7, les moyens de rampes sont constitués par des rampes complémentaires portées par la chaussure et par la pédale ; on comprendra que le but recherché peut être également obtenu si l'un des deux organes seulement, constitués par la chaussure et la pédale, porte des rampes, lesquelles coopèrent avec un moyen suiveur de rampes porté par l'autre organe ; les rampes 25 de la pédale 20 peuvent par exemple coopérer chacune avec le bord d'une ouverture ménagée dans la plaque 4 de protection solidaire de la chaussure 2 ; bien entendu, si une couronne circulaire 11, indépendante de la plaque 4, est prévue comme sur les figures 6 et 7, c'est cette couronne qui porte les ouvertures. Dans une autre variante, non représentée, la chaussure 2 ne porte pas d'aimant mais seulement les moyens métalliques 40, les moyens magnétiques 30 n'étant portés que par la pédale 20, toutes choses étant égales par ailleurs : il va de soi, en effet, que tout ce qui a été décrit précédemment, et tout ce qui suit, à propos de la chaussure, d'une part, et de la pédale, d'autre part, peut être inversé, ctest-à-dire que ce qui concerne la chaussure peut être prévu sur la pédale, et réciproquement. Les moyens magnétiques, portés par l'un et/ou l'autre des deux organes que sont la chaussure et la pédale, ont été décrits jusqu'ici comme étant constitués d'un aimant, de forme quelconque: selon un disque circulaire, de forme carrée, rectangulaire, polygonale. Ils peuvent également être constitués d'une pluralité d'aimants 32 pastilles élémentaires (figure 8), bâtonnets élémentaires (figure 9) lorsque cette pluralité d'aimants est portée par la chaussure, ils sont avantageusement disposés en sorte que subsistent des bandes 132 sans aimant, lesdites bandes, parallèles, s'étendant perpendiculairement au sens de la marche ; ceci, visible sur les figures 8 et 9, permet de doter la semelle de la chaussure d'une flexibilité rendant la marche sur le sol plus confortable. Lorsqu'il y a une pluralité d'aimants portés par l'un ou l'autre des deux organes que sont la chaussure et la pédale, ceux-ci ont des polarités identiques; lorsqu'une pluralité d'aimants est portée par la chaussure et par la pédale, ces aimants sont avantageusement de polarités successivement alternées, comme représenté schématiquement sur la figure 10 ; si l'angle au centre correspondant à chacune des polarités est égal à l'angle embrassé par les moyens de rampes, pour l'une des positions extrêmes des rampes l'effort d'attraction est maximal alors que pour l'autre des positions extrêmes, il y a répulsion: cette disposition facilite le dégagement de la chaussure de la pédale pour cette dernière position extrême. Selon une variante non représentée, il n'y a pas de moyens de rampes, le changement de l'attraction magnétique en répulsion étant suffisant pour le dégagement de la chaussure. Selon la variante schématisée à la figure 11, les aimants 131 sont d'une même polarité et les moyens métalliques 140 ne sont qu'au droit des aimants 131 en position de fixation; ainsi, après rotation d'un angle correspondant aux secteurs embrassés par les aimants 131 et les moyens métalliques 140, il n'y a ni attraction ni répulsion et la chaussure est alors dégagée facilement de la pédale ; sur la figure 11, ladite rotation n'est pas achevée mais est partielle et la force d'attraction est déjà réduite. On a vu que, lorsque l'on utilise des aimants obtenus par frittage, qui ont une forte induction rémanente et un fort champ coercitif, il est nécessaire, du fait de leur fragilité, de prévoir une plaque de protection métallique ; cette plaque de protection n'est pas nécessaire lorsque les aimants sont du type métallique ; notamment dans ce dernier cas, il peut être utile de prévoir une plaque métallique de fermeture du champ magnétique en vue d'une optimisation magnétique ; ainsi, selon la figure 7, les moyens magnétiques 30 sont disposés entre les moyens métalliques 40 et une plaque de fermeture 41; selon cette variante, la plaque 41 est solidaire de la couronne circulaire 1 1 ; les moyens magnétiques 30 sont représentés solidaires de la plaque 41 portée par la chaussure 2, mais ils pourraient être portés par les moyens métalliques solidaires de la pédale 20. Dans le but de faciliter l'approche de la chaussure vers la pédale dans la position correcte où les moyens de rampes des deux organes sont centrés, un auto-centrage magnétique peut être prévu en disposant par exemple annulairement les moyens magnétiques et les moyens métalliques ; ainsi, en variante non représentée, un aimant annulaire est porté par la pédale et une plaque de fermeture également annulaire est portée par la chaussure. Les figures 12 à 16 représentent une autre variante de dispositif de fixation ; la chaussure 2, représentée sur les figures 12 et 13, porte des moyens métalliques magnétiques 240 obtenus par emboutissage d'un flan 241 de forme générale rectangulaire pour former un bossage 242 ayant la forme en plan montrée à la figure 13 le bossage 242 définit une plaque 243 rectangulaire prolongée sur chacun de ses petits côtés parallèles, selon l'axe longitudinal de la plaque, de deux becs triangulaires dont l'extrémité est arrondie, un bec avant 244 et un bec arrière 245, les faces des becs 244 et 245 et de la plaque 243 étant coplanaires. La chaussure ainsi équipée est destinée à coopérer avec une pédale 220 visible sur les figures 14 et 15. La pédale 220 comprend un support 228 muni d'un fourreau 223 et présentant, sur sa face opposée à celle qui porte le fourreau, un logement 232 rectangulaire recevant un aimant 231 de même forme protégé ou non par une plaque de protection métallique magnétique, selon que l'aimant 231 est du type Fer-Néodyme-Bore ou métallique. Le support 228 présente également des butées, transversales par rapport à l'axe du fourreau 223, une butée avant 233 et une butée arrière 234 ; ces butées s'étendent perpendiculairement à la face externe supérieure de l'aimant 231 ; la butée avant 233 est en forme de V et la butée arrière 234 en forme d'arc de cercle centré sur la pointe intérieure du V 233 ; la figure 16 montre en traits mixtes les éléments essentiels de la chaussure qui coopèrent avec la pédale 220 ; comme on le voit sur la figure, le bec avant 244 coopère avec la pointe intérieure du V 233, tandis que le bec arrière 245 est adapté à coopérer avec la butée arrière 234 qui a une amplitude angulaire de plus ou moins 10 degrés symétriquement de part et d'autre de l'axe transversal de la pédale 220; tant que le bec arrière 245 coopère avec la butée arrière 234, l'effort magnétique de fixation dû aux surfaces en regard de 1' aimant 231 et de la plaque 243, hachurées sur la figure 16, assure ladite fixation ; le débattement angulaire possible de plus ou moins 10 degrés assure, en fonctionnement, le léger déplacement du pied pendant l'opération de pédalage ; au delà de ces plus ou moins 10 degrés, l'effort diminue jusqu'à rendre possible la libération de la chaussure 2 par rapport à la pédale. Si l'on désire éviter la légère proéminence des moyens métalliques 240 par rapport à la semelle de la chaussure 2, selon une variante non représentée, les moyens métalliques 240 affleurent la semelle, leur face extérieure étant dans le même plan que la face extérieure de la semelle et les becs avant 244 et arrière 234 sont constitués respectivement par la portion avant et la portion arrière de la surface extérieure cylindrique d'un pion cylindrique à section circulaire, porté par la pédale, qui coopère avec un logement correspondant de la chaussure, proche de l'extrémité avant de ladite chaussure, constituant les butées avant 233 et arrière 234. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de fixation d'une chaussure (2) à une pédale (20, 220) caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens magnétiques (30, 231) solidaires de l'un au moins des deux organes constitués par la chaussure (2) et la pédale (20, 220), et des moyens métalliques (40, 240) solidaires de l'autre au moins des deux dits organes. 2 - Dispositif de fixation selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre des moyens d'éloignement capables de provoquer l'éloignement d'un desdits organes par rapport à l'autre dans le sens d'une augmentation de l'entrefer magnétique. 3 - Dispositif de fixation selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'éloignement sont des moyens à rampes (5, 25) portés par l'un au moins desdits organes et placés de telle sorte qu'une rotation relative desdits organes (2, 20) provoque ledit éloignement. 4 - Dispositif de fixation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que des moyens de butée longitudinale et/ou transversale sont prévus entre la chaussure (2) et la pédale (20, 220). 5 - Dispositif de fixation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les moyens magnétiques (30) sont portés par la chaussure (2). 6 - Dispositif de fixation selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'une plaque de protection (4) supporte les moyens magnétiques (30) sur sa face interne. 7 - Dispositif de fixation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les moyens magnétiques (231) sont portés par la pédale (220). 8 - Dispositif de fixation selon Itune des revendications 3 à 7, caractérisé par le fait que des rampes (5, 25) de formes complémentaires sont solidaires de la chaussure (2) et de la pédale (20). 9 - Dispositif de fixation selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que la pédale (20) comprend une plaque métallique (21). 10 - Dispositif de fixation selon la revendication 9, caractérisé par le fait que la plaque métallique (21) recouvre le fond d'une coupelle (28), ayant un bord cylindrique (22). 11 - Dispositif de fixation selon l'une des revendications 8, 9 et 10, caractérisé par le fait que le bord cylindrique (22) présente des rampes (25) complémentaires des rampes (5) de la plaque de protection (4). 12 - Dispositif de fixation selon la revendication 10, caractérisé par le fait que la section intérieure de la coupelle (28) est légèrement supérieure à la section extérieure de la couronne (11). 13 - Dispositif de fixation selon la revendication 10, caractérisé par le fait que la coupelle (28) est prolongée par une queue (29) dont l'extrémité est courbée et qui s 'évase dans la direction perpendiculaire à l'axe du fourreau (23) en s'éloignant de celui-ci. 14 - Dispositif de fixation selon la revendication 10, caractérisé par le fait que la coupelle (28) est solidarisée à un fourreau (23) destiné à recevoir un axe de pédale. 15 - Dispositif de fixation selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait que les moyens magnétiques portés par l'un des organes sont constitués d'une pluralité (32) d'aimants disposés parallèlement à l'axe transversal. 16 - Dispositif de fixation selon l'une des revendications 5 et 7, caractérisé par le fait qu'une pluralité d'aimants est portée par la chaussure et par la pédale, ces aimants étant de polarités successivement alternées. 17 - Dispositif de fixation selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait que les moyens magnétiques (131) sont décalés circonférentiellement ainsi que les moyens métalliques (140) qui leur font face. 18 - Dispositif de fixation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les moyens métalliques magnétiques (240) portés par l'un des organes portent un bossage (242) qui définit deux becs avant (244) et arrière (245). 19 - Dispositif de fixation selon la revendication 18, caractérisé par le fait que l'autre organe comprend un support (228) présentant des butées avant (223) et arrière (234) destinées à coopérer respectivement avec les becs avant et arrière (244, 245). 20 - Chaussure destinée à être fixée à une pédale par l'intermédiaire d'un dispositif de fixation, caractérisée par le fait que le dispositif de fixation est selon l'une des revendications 1 à 19. 21 - Pédale sur laquelle une chaussure est amenée à être fixée par l'intermédiaire d'un dispositif de fixation, caractérisée par le fait que le dispositif de fixation est selon l'une des revendications 1 à 19.