Brevet FR2726532A1 — publié le 19960510

DISPOSITIF DE TRANSFORMATION DE DEUX MOUVEMENTS PENDULAIRES ALTERNATIFS EN UN MOUVEMENT ROTATIF CONTINU La présente invention concerne un dispositif de transformation de deux mouvements pendulaires alternatifs en un mouvement rotatif continu, destiné notamment à tous engins à propulser par l'intermédiaire d'un organe de transmission du type pédalier, tel que l'hélice ou la roue à aubes d'un pédalo (marque déposée), ou d'une voiture à pédales, ou bien encore d'une bicyclette dite à pédalage alternatif. L'invention peut également s'appliquer à des systèmes de manutention, tels que treuil manuel, palan, etc. Des dispositifs de ce type sont connus et sont globalement constitués de deux leviers de manoeuvre pivotant autour d'un axe commun par rapport auquel ils sont actionnés en débattement angulaire pour agir sur un arbre lontigudinal tournant. En particulier, deux adaptations de ce principe à la bicyclette sont décrites dans les demandes de brevet américain n" 4 019 230 et français n" 2 646 825 sous la forme d'un plateau de pédalier fixé sur un axe et de deux leviers de pédales reliés à cet axe par l'intermédiaire d'un système de roue libre. Une synchronisation dans le pédalage est également obtenu en reliant respectivement chacun des leviers aux extrémités libres d'un fléau fixé de manière oscillante sur une partie du cadre de la bicyclette par l'intermédiaire de deux biellettes. Il est à observer néanmoins que ces dispositifs connus présentent un grand nombre d'inconvénients liés essentiellement à une conception mécanique peu rationnelle mettant en oeuvre de nombreux éléments tels que biellettes, fléau, axes d'articulation, leviers de pédalage etc, dont les frottements engendrés et les transmissions indirectes s'ajoutent pour contribuer à un mauvais rendement de l'ensemble. D'autre part, les leviers de pédales des dispositifs connus sont prévus pour être disposés dans la partie antérieure du pédalier, ce qui entraîne, tout comme le pédalage rotatif traditionnel, un effet de pompage sous l'action du couple exercé lors du pédalage et provoque un décollage de la roue arrière. Cet inconvénient est d'ailleurs doublé d'une dimunition de rendement énergétique avec les bicyclettes tous terrains comportant une suspension sur la roue arrière dont le but est de procurer un meilleur confort et une meilleure tenue de route. La présente invention a pour but de remédier à toutes ces difficultés en proposant un dispositif de transformation de deux mouvements pendulaires alternatifs en un mouvement rotatif continu qui permette la synchronisation des deux mouvements de façon simple et rationnelle, facilement adaptable à tous systèmes existants, et qui assure un excellent rendement plus particulièrement dans une application aux bicyclettes destinées à la pratique en tous terrains. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de transformation de deux mouvements pendulaires alternatifs produits par deux leviers de manoeuvre pivotant autour d'un axe commun en un mouvement rotatif continu d'un arbre longitudinal tournant. Un tel dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend un jeu de quatre pignons coniques agencés de façon à ce que deux d'entre eux, constituant deux planétaires, soient montés en vis à vis sur ledit axe solidairement aux leviers de manoeuvre, et coopèrent en engrènement avec deux autres pignons coniques, constituant deux satellites, montés en vis à vis sur un axe perpendiculaire à l'axe des leviers, et sur lequel est disposé l'arbre longitudinal tournant, entraîné par deux roues libres intermédiaires montées dans le même sens sur chacun des satellites. Selon une application particulière, l'invention concerne également un système entraîné par pédalage alternatif, remarquable en ce qu'il est équipé d'un dispositif de transformation selon l'invention, dont les leviers de manoeuvre sont dotés à leurs extrémités libres de pédales pour constituer avec le plateau et la chaîne un pédalier dont l'axe correspond à l'axe desdits leviers, ces derniers s'étendant vers l'arrière par rapport à l'axe vertical du pédalier. Avantageusement, il est prévu qu'une bicyclette constituant un système entraîné par pédalage alternatif et comportant un cadre porteur d'une roue arrière comporte en outre un organe de suspension muni d'un amortisseur interposé entre une partie supérieure du cadre dans la zone de la selle et un bras oscillant dont une extrémité porte la roue arrière, tandis que son autre extrémité est solidaire d'un point d'articulation situé sur une partie inférieure du cadre, ledit point d'articulation étant situé dans l'axe vertical du pédalier. La présente invention concerne également les caractéristiques qui ressortiront au cours de la description qui va suivre, et qui devront être considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniques possibles. Cette description donnée à titre d'exemple non limitatif fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée, en référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 représente une vue en coupe d'un dispositif de transformation de deux mouvements pendulaires alternatifs en un mouvement rotatif continu, au cours d'un mouvement actif de l'un des leviers de manoeuvre. La figure 2 représente le dispositif selon la figure 1, au cours d'un mouvement actif de l'autre levier de manoeuvre. La figure 3 représente une bicyclette tous terrains constituant un exemple d'application pratique du dispositif selon les figures 1 et 2. Le dispositif de transformation de deux mouvements pendulaires alternatifs en un mouvement rotatif continu est globalement désigné sur les figures par le repère 1. Cette transformation s'effectue par l'intermédiaire de deux leviers 2, 3 de manoeuvre formant entre eux un angle a inférieure à 1800, et qui sont disposés sur un axe commun XX' par rapport auquel ils sont actionnés tour à tour en débattement angulaire pour agir sur un arbre longitudinal tournant 4. Le dispositif 1, objet de l'invention, comprend un jeu de quatre pignons coniques 5,6,7,8 agencés à la manière d'un différentiel, de façon à ce que deux 5,6 d'entre eux, constituant deux planétaires, soient montés en vis à vis sur l'axe XX' des leviers 2,3 de manoeuvre, solidairement à chacun de ceux-ci et coopèrent en engrènement avec deux autres pignons coniques 7,8 constituant deux satellites montés également en vis à vis sur un axe YY perpendiculaire à l'axe XX' des leviers 2,3, et sur lequel est disposé l'arbre longitudinal tournant 4, lequel est entrainé par deux roues libres 9,10 intermédiaires montées dans le même sens sur chacun des satellites 7,8. D'une manière générale le fonctionnement d'un tel dispositif 1 est le suivant. D'une part, et selon la figure 1, pour un actionnement angulaire d'un premier levier 2 dans un sens actif selon les flèches aa correspondant à une rotation selon Rl autour de l'axe XX', un premier planétaire 5 associé audit levier 2 par une goupille l l tourne dans un sens bb et entraîne un premier satellite 7 dans un sens cc pour un entraînement positif d'une première roue libre correspondante 9 dans un sens dd, laquelle met en mouvement l'arbre longitudinal tournant 4, dont elle est solidaire, dans un sens ee prédéterminé dudit arbre 4. Dans ce même temps, ledit premier planétaire 5 entraîne simultanément dans un sens ll un second satellite 8, en regard du premier satellite 7, et conséquemment la seconde roue libre 10 est entraînée dans un sens mm inverse à la première roue libre 9, donc sans action positive sur l'arbre 4 continuant à tourner positivement selon ee. Egalement simultanément, un second planétaire 6 est entraîné par le satellite 8 dans un sens non actif kk inverse du premier planétaire 5, pour provoquer un retour vers une remise en position active du second levier 3 dans un sens ii correspondant à une rotation selon R2. D'autre part, et à l'inverse (voir figure 2), pour un actionnement angulaire dudit second levier 3 dans un sens actif selon les flèches j'j' correspondant à une rotation selon Rl autour de l'axe XX', un second planétaire 6 associé audit levier 3 par une goupille 12 tourne dans un sens k'k' et entraîne le second satellite 8 dans un sens l'l pour un entraînement positif de la seconde roue libre 10 correspondante dans un sens laquelle met en mouvement l'arbre longitudinal tournant 4 dans un même sens e'e' prédéterminé dudit arbre 4. Dans ce même temps, ledit second planétaire 6 entraîne simultanément dans un sens c'c' le premier satellite 7, en regard du second satellite 8, et conséquemment la première roue libre 9 est entraînée dans un sens inverse d'd' à la seconde roue libre 10, donc sans action positive sur l'arbre 4 continuant à tourner positivement selon e'e'. Egalement simultanément, le premier planétaire 5 est entraîné par ledit satellite 7 dans un sens non actif b'b' inverse au second planétaire 6, pour provoquer un retour vers une remise en position du premier levier 2 dans un sens a'a' correspondant à une rotation selon R2. Avec un fonctionnement tel que décrit ci-dessus, on comprend aisément que quel que soit l'actionnement des leviers 2,3 dans un sens ou dans l'autre, celui ci s'effectue en parfait synchronisme. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif I comporte en outre un système de renvoi d'angle à 90" composé d'une première couronne conique 13 située sur l'axe YY' de l'arbre longitudinal tournant 4 dont il est rendu solidaire, et coopérant en engrènement avec une seconde couronne conique 14 située sur l'axe XX' des leviers 2,3 et rendue solidaire d'un organe de transmission extérieur 15 du mouvement continu produit par le dispositif 1. Dans ce cas, ladite première couronne 13 est solidarisée à l'arbre 4 par une goupille 16 et tourne toujours dans le même sens jj ou ff identique au sens ee ou e'e' de l'arbre 4, et entraîne également toujours dans le même sens gg ou g'g' la seconde couronne 14 solidaire de l'organe de transmission 15 tournant toujours dans le même sens hh ou h'h'. En fait, on peut résumer les deux cas de figures évoqués ci-dessus en indiquant que les sens de fonctionnement des divers éléments en présence sont dans la première phase d'actionnement selon R 1 R2 : aa, bb, cc, dd, ee, ff, gg, hh, et dans la seconde phase d'actionnement selon R'lR'2 j'j', k'k', l'l', m'm', e'e', ff, g'g', h'h'. Comme le montrent également les figures 1 et 2, la seconde couronne 14 est traversée librement par ledit second levier 3, le long de l'axe XX', par l'intermédiaire d'une bague autolubrifiante 16, mais qui bien entendu pourrait être remplacée par un roulement ou tout type de paliers. Les éléments constitutifs du dispositif étant ainsi agencés, ils sont renfermés dans un carter 17 supportant, d'une part, l'arbre longitudinal tournant 4 prolongé par la première couronne 13 de renvoi d'angle, par l'intermédiaire de bagues d'extrémité 18, 19, et, d'autre part, les leviers 2,3 de manoeuvre par l'intermédiaire d'une bague 20 supportée par le carter 17 pour le premier levier 2 et pour le second levier 3 une bague 16 supportée par la seconde couronne 14, tandis que ladite couronne 14 est supportée librement par le carter 17 à l'aide d'un roulement à billes 21. On notera également que chaque levier 2,3 est respectivement supporté à ses extrémités par deux roulements 31,32. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'organe de transmission 15 associé à la seconde couronne 14 de renvoi d'angle est placé sur un prolongement 14a de celle-ci traversant le carter 17, et est constitué par un plateau denté sur lequel est disposée une chaîne de transmission 22. Cette chaîne 22 est toujours entraînée par le plateau 15 dans un sens i ou i' quelque soit la phase de pédalage considérée (figure 1 ou 2). Selon un exemple non limitatif d'application montré à la figure 3, le dispositif qui vient d'être décrit peut avantageusement être monté en lieu et place d'un pédalier traditionnel d'une bicyclette essentiellement constituée d'un cadre 23 porteur d'une roue avant 24 et d'une roue arrière 25 ainsi que d'un guidon 26 et d'une selle 27 située dans une zone arrière du cadre 23. Dans ce cas de figure, les leviers 2,3 de manoeuvre sont dotés à leurs extrémités libres de pédales 28,29 pour constituer avec le plateau 15 et la chaîne 22 un pédalier dont l'axe correspond à l'axe XX' desdits leviers, ces derniers s'étendant vers l'arrière par rapport à l'axe vertical ZZ' du pédalier. Lorsqu'il est appliqué à une bicyclette, le dispositif conforme à l'invention présente plusieurs avantages, à savoir un meilleur rendement et une diminuition de l'effet de pompage, ou d'oscillation, de la suspension arrière du fait que les pédales du dispositif de l'invention sont en position arrière par rapport à l'axe horizontal XX' du pédalier. Dans le domaine particulier d'une bicyclette tous terrains, celle-ci peut comporter en outre un organe 28 d'amortissement interposé entre une partie supérieure 23a du cadre 23 dans la zone de la selle 27 et un bras oscillant 31 dont une extrémité 31a porte la roue arrière 25, tandis que son autre extrémité 31b est solidaire d'un point 30 d'articulation situé sur une partie inférieure du cadre 23, ledit point d'articulation étant situé de préférence sur l'axe vertical ZZ' du pédalier. I1 y a même avantage à ce que l'axe dudit point 30 d'articulation soit également situé sur l'axe horizontal XX' du pédalier. De manière avantageuse, pour des applications ne nécessitant pas une transmission du mouvement dans un axe perpendiculaire à celui des leviers 2,3, le dispositif 1 ne comportera pas les couronnes 13,14 et le mouvement sera transmis directement par l'arbre 4 qui dans ce cas sera prolongé à l'extérieur du carter 17 sur au moins une de ses extrémités. De manière à bien mettre en évidence l'intérêt de l'invention, on effectue ci-après une comparaison des rendements du pédalage alternatif du dispositif qui vient d'être décrit avec un pédalage rotatif traditionnel. Si le montage mécanique du pédalier rotatif traditionnel ne comprend que deux roulements occasionnant une perte inférieure à 4%, son rendement total n'est que d'environ 48% en raison du bras de levier des pédales qui varie de 1 à 0 entre la position horizontale et leur position verticale aux points morts haut et bas. Dans le cas du dispositif selon l'invention, on notera que l'ensemble des éléments mécaniques en mouvement occasionne une perte d'environ 18% au départ, mais l'effet de couple en tenant compte d'un mouvement alternatif formant un angle de 60 entre les deux leviers de pédales, lui confère un rendement final de 74%. Ce rendement passera à environ 77% avec un angle de 45 , contre 48% dans le cas d'un pédalier classique. Par ailleurs, il est à noter que l'amplitude du mouvement des jambes est de 34 centimètres sur un pédalier classique alors qu'avec un dispositif selon l'invention l'amplitude ne sera que de 19 centimètres pour un angle de pédalage de 600. Les rendements indiqués ci-dessus ne tiennent pas compte des temps d'inversion haut et bas du mouvement dont l'effet se retrouve à peu près identique dans le pédalage classique. L'invention trouve son application dans la transmission mécanique des mouvements fournis par l'homme dans la propulsion de véhicules terrestres ou aquatiques dits à pédales, sans toutefois que ladite invention puisse être limitée à ces seules applications. REVENDICATIONS 1. Dispositif de transformation de deux mouvements pendulaires alternatifs produits par deux leviers (2,3) de manoeuvre pivotant autour d'un axe commun (XX') en un mouvement rotatif continu d'un arbre longitudinal tournant (4), caractérisé en ce que ledit dispositif comprend un jeu de quatre pignons coniques (5,6,7,8) agencés de façon à ce que deux (5,6) d'entre eux, constituant deux planétaires, soient montés en vis à vis sur ledit axe (XX') solidairement aux leviers (2,3) de manoeuvre, et coopèrent en engrènement avec deux autres pignons coniques (7,8), constituant deux satellites, montés en vis à vis sur un axe (YY') perpendiculaire à l'axe (XX') des leviers (2,3), et sur lequel est disposé l'arbre longitudinal tournant (4), entraîné par deux roues libres intermédiaires (9,10) montées dans le même sens sur chacun des satellites (7,8). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit mouvement rotatif continu est transmis directement par l'arbre longitudinal tournant (4) à au moins une de ses extrémités. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est enfermé dans un carter (17) supportant, d'une part, l'arbre longitudinal tournant (4) prolongé à l'extérieur dudit carter (17), et, d'autre part, les leviers (2,3) de manoeuvre par l'intermédiaire d'une bague (20) pour le premier levier (2) et par un roulement à billes (21) pour le second levier (3). 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un système de renvoi d'angle à 90" composé d'une première couronne conique (13) située sur l'axe (YT) de l'arbre longitudinal tournant (4) dont elle est rendue solidaire, et coopérant en engrènement avec une seconde couronne conique (14) située sur l'axe (XX') des leviers (2,3) et rendue solidaire d'un organe de transmission extérieur (15). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la seconde couronne (14) est traversée librement par ledit second levier (3), le long de l'axe (XX') des leviers, par l'intermédiaire d'une bague (16). 6. Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il est renfermé dans un carter (17) supportant, d'une part, l'arbre longitudinal tournant (4) prolongé par la première couronne (13) de renvoi d'angle, par l'intermédiaire de bagues d'extrémité (18, 19), et, d'autre part, les leviers (2,3) de manoeuvre par l'intermédiaire d'une bague (20) pour le premier levier (2) et par un roulement à billes (21) pour le second levier (3), après interposition de la seconde couronne (14) de renvoi d'angle. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'organe de transmission (15), associé à la seconde couronne (14) de renvoi d'angle, est disposé sur un prolongement (14a) de celle-ci traversant le carter (17) et est constitué par un plateau (15) denté sur lequel est disposé une chaîne (22) de transmission. 8. Système entraîné par pédalage alternatif, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif de transformation selon l'une quelconque des revendications 4 à 7 dont les leviers (2,3) de manoeuvre sont dotés à leurs extrémités libres de pédales (28,29) pour constituer avec le plateau (15) et la chaîne (22) un pédalier dont l'axe correspond à l'axe (XX') desdits leviers (2,3), ces derniers s'étendant vers l'arrière par rapport à l'axe vertical (ZZ') du pédalier. 9. Bicyclette constituant un système selon la revendication 8, et comportant un cadre (23) porteur d'une roue arrière (25), un organe (28) de suspension muni d'un amortisseur interposé entre une partie supérieure (23a) du cadre (23) et un bras oscillant (31) dont une extrémité (3 la) porte la roue arrière (25), caractérisée en ce que l'autre extrémité (3 lb) est solidaire d'un point (30) d'articulation situé sur l'axe vertical (ZZ') du pédalier.