Brevet FR2743541A1 — publié le 19970718

Indication du domaine technique de l'invention. La présente invention concerne un matériel destiné au domaine du cycle. Accéssoire pour le vélo de route et V.T.T., servant pour la propulsion améliorée de la machine. Indication de l'état de la technique antérieure faisant ressortir le problème technique posé. L'ancienne pédale n'a pas de défaut en elle-même. Son rôle est simple: -elle sert de support au pied, pour la transmission de l'effort circulaire et c est là que le problème commence. L'effort que produit le cycliste en pédalant est un maximum de par la grandeur de la circonférence qui est de 340 mm de diamètre pour tous les vélos ordinaires, courses et V.T.T.. Tous ces vélos sont disponibles avec un diamètre de pédalage de 340 mm pour des cyclistes ayant une taille comprise entre 1,52 m et 1,96;m . Il y a donc un problème évident pour tous ceux qui pratiquent le vélo, sans même en connaitre la mécanique. Seul un entrainement intensif permet de "digerer" cet effort qui ne correspond pas obligatoirement à la taille du cycliste: douleurs musculaires, inconfort, etc... Exposé de l'invention dégageant la solution apportée par l'invention. invention répond directement à ce problème en permettant à chaque cycliste d'adapter son diamètre de pédalage à sa grandeur, (hauteur des jambes) avec le même matériel de base pour l'ensemble des cyclistes. Le remplacement d'une petite pièce par une autre comprenant des caractéristiques différentes: c'est la pièce excentrique. Elle a son logement au coeur de la pédale.Tout comme un double ou triple plateau, permet de remplacer un plateau trop grand par un plus petit, et inversement. Mais alors que devient la partie utile de la circonférence ? La partie où l'on appuie fort lorsque l'on est en position de danseuse sur le vélo en montant une côte. Ce nouveau système permet d'avoir cette partie.îutile plus longue que normale, sans en changer le cadre du vélo. Le prototype réalisé, avance la pédale de 3,5 cm, lorsqu'elle se trouve en position avant et l'a diminue d'autant lorsqu'elle se trouve en position arrière. Le système diminue aussi le rayon de pédalage de plusieurs millimètre grâce à une pièce excentrique spéciale. Pour agrandir la longueur de la partie utile, il faut remplacer la pédale entièrement par une autre. Le prototype réalisé a été placé sur un vélo de course classique dont l'ancien cadre au carbone mesure 55 centimètres au carré avec la fourche d'origine. La position de la selle a été avancée de 3,5 cm et une potence de guidon a été mise en place. Résultat. La position du cycliste reste inchangée. La prise en main du vélo se traduit, tout de suite, par une impression de puissance supplémentaire, une nervosité accrue. Les "démarrages" sont supérieurs, compte tenu de la possbilité que donne le système, d'une rotation plus rapide ( circonférence plus petite) cela s'ajoutant à la force supplémentaire dégagée dans la partie utile. Force supplémentaire dégagée. Cette force est multipliée par une rotation plus rapide donne un plus grand confort d'utilisation et augmente les performences. En côte le pédalage est confortable; l'augmentation de puissance ressentie est néttement évidente avec ce système. Les éssais réalisés en ville avec virages à angles droits, pour le contrôle du passage de la roue avant, se sont avérés positifs. Malgré les 3,5 cm d'avancée de la manivelle en position avant, aucun risque de contact de contact entre le pied et la roue avant n'a été constaté. (La réglementation déterminera la distance minimum à respecter entre la pé dale et la roue). Excepté les avantages énumérés ci-dessus, le pédalage reste identique à un pédalier classique. Il en résulte de ces éssais très satifaisants pour ce premier prototype, une fiabilité qui permettrait de fabriquer cet appareil pour une utilisation générale. Un choix d'utilisation de pédales de tailles différentes est souhaitable. Comme ce système permet une rotation plus rapide, il rejoint les études préalable, réalisées par la réglementation concernant le développement maximum (pignon et plateau) pour l'éducation des jeunes cyclistes en compétition. La rotation plus rapide du pédalage, élaborée par la réglementation mentionnée ci-dessus vient se confondre à une caractéristique de l'invention. Le système de la pédale selon l'invention détermine un pédalage à circonférence inférieure par rapport à un pédalier classique. La pièce excentrique en est la cause. Elle est vissée à l'emplacement dde l'ex-pédale sur la manivelle classique. La pièce excentrique est positionnée en un point déterminé de manière à ce que l'axe de la pédale soit plus bas en postion haute (manivelle verticale) et plus haut en position inverse. Je précise que la position de ce systéme reste totalement circulaire. Si une modification du positionnement de la pièce excentrique est apportée jusqu'à 180 , les caractéristiques sont inversées et il en résulte un pédalage plus grand que la normale. Nous aurons donc une possibilité de rayon de pédalage maximum et minimum. Entre les positions mini-maxi, une multitude d'autres positions existent. Ces positions intermédiaires servent à l'adaptation idéale pour la grandeur des jambes du cycliste, (de 1,52 m à 1,96 m). Le fabricant peut concevoir une gamme de pédales pour les différentes tailles des utilisateurs. Dans la pédale selon le système de l'invention et ces différentes variantes, le mécanisme engendre un mouvement circulaire qui cache un centre invisible. La pédale tourne tout autour. C'est le principe du système exposé. L'ensemble manivelle et pédale crée un mouvement déporté vers l'avant, avec son centre invisible. Une variante de la pédale selon le système de l'invention est développée dans une des figures: -La pièce excentrique de la pédale est transformée en pièce non excentrique, interchangeable. Cela simplifie le système, et l'ensemble est décalé vers 1 'avant. -Cette modification donne un rayon de pédalage identique à la longueur de la manivelle. Cela permet d comparer cette variante avec le système selon t' invention. Une seconde variante est proposée selon le système de l'invention. Son mouvement est identi-ue à la première variante (rayon de pédalage)mais le corps de la pédale est plus important. Le pédalage circulaire est en plus déporté sur l'avant du vélo. Par contre elle nécessite la fabrication d'un cadre spécifique pour éviter le contact de la pédale avec la roue avant. Cette seconde variante, reproduite sur la figure 14, s'appliquerait pour les utilisateurs de V.T.T. Un vététiste pesant environ 100 kg, qui doit affronter sans cesse les différents passages dans les trous, les cailloux, les ornières plus ou moins profondes est parfois obligé de mettre pied à terre, pour lutter contre la gravité très importante du terrain. Le gain de puissance apporté par la seconde variante réduirait ces diffa cul tés. Un vététiste pourrait toutd'*ord être satisfait de la première variante reproduite sur la figure 12 avec un rendement supérieur intéressant. Avec la seconde variante reproduite sur la figure 14, le rendement est doublé par rapport à la variante exposée sur la figure 12. Représentation des différentes figures constituant les dessins. Figure 1 de face: La pédale selon l'invention démunie de son repose-pied avec la manivelle. Figure 2 en coupe: La pédale selon l'invention avec son repose-pied et la manivelle. Figure 3 de face : La pièce excentrique selon l'invention. Figure 4 en coupe: La pièce excentrique selon l'invention. Figure 5 en coupe: Le roulement. Figure 6 de face : Le roulement. Figure 7 en coupe: Une première variante de la pièce excentrique, selon l'in- vention. Figure 8 en coupe: Une seconde variante de la pièce excentrique, selon 1 'in- vention. Figure 9 de face : Le roulement pour la première variante pour la pièce ex excentrique. Figure 10 de face : Le roulement pour la seconde variante de la pièce excen trique. Figure 11 de face : Circonférence de pédalage selon l'invention en huit posi tions. Figure 12 de face : Circonférence de pédalage, selon l'invention, en huit po sitions, première variante. Figure 13 de face : La pédale selon l'invention avec la manivelle, position 107. Figure 14 de face : Circonférence de pédalage selon l'invention en huit posi tions, seconde variante variante. Figure 15 de face : Circonférence de pédalage selon l'invention en huit posi tions, troisième variante. Figure 16 de face : La pédale selon l'invention avec la manivelle, troiàde'ine variante, position 407. Exposé détaillé avec reprise de tous les numéros de référence portés sur les sur les dessins. La figure 1, représente la pédale (4), démunie d'une partie (1), (le repose-pied) pour la clarification du dessin. Une manivelle en aluminium (7), de 170 min de longueur y figure également. La pédale (4) représente le corps en aluminium, oti est logé un roulement (5), dans lequel se trouve la pièce excentrique (6) en acier. En (2) un trou fileté sur toute l'épaisseur de la pièce pour la fixation du repose-pied qui vient dans son logement en (3). La pédale (4) peut être plus longue ou plus courte, suivant le rendement voulu. Les caractéristiques de la pédale orbitale sont innombrables et sont données par l'éloignement ou le rapprochement des trois axes (2), (Y) et (Z), les uns par rapport aux autres et modifient de par cela les caractéristique du pédalage. L'exentricité de la pièce (6), vient diminuer la longueur hors-tout entre (Z) et (9): diminution excessivement intéressante dans la figure 11 en (101) et (105). La figure 2, en coupe représente la pédale (4) avec le repose-pied (1) fixé sur la manivelle classique (7) de 170 mm. Le repose-pied (1) n'est ni plus ni moins que l'ancienne pédale de course démunie de son système de rotation (le roulement), qui ne peut donc plus tourner. Il est fixé et soudé à son support (4), qui possède un axe (Z), éloigné d'une distance variable, de l'ex-pédale (1), devenue alors un repose-pied. Ce repose-pied est peu représenté dans les figures. Comme il est indiqué ci-dessus nous disposons de tous les modèles de pédales classiques ou à débloquages rapides, pour en faire un repose-pied. Selon l'invention il joue un rôle minime. Un support-fixation (8), de l'ensemble de la nouvelle pédale avec son axe (Y) qui est excentré de l'axe (Z), est vissé dans la manivelle classique en aluminium (7). Le guide en (10) et (11), peut être plus grand ou plus petitou avoir une autre forme. On peut le supprimer suivant le modèle de repose-pied. Ce gdeXWJ} servant à orienter la pédale (4) pour faciliter la mise en place du pied. Le guide (10) et (11) est fixé en (12). Ce guide peut faire partie du repose-pied de manière intégrante, et être situé, soit devant, dessous ou en arrière et même sur les côtés de celui-ci. Un roulement (5) est inséré entre la pièce excentrique en acier (6) et le corps de la pédale (4). La figure 3 de face, représente la pièce (6), selon l'invention , qui permet grâca à son excentricité de réduire le rayon de pédalage. Le remplacement de la pièce (6) par la pièce (13), figure 7, per-m-ettIS d'ao voir un rayon de pédalagesupérieur par rapport à l'emploi de la pièce (6), La figure 4 en coupe, représentre l'excentricité de la pièce (6), déportée en direction opposée de l'axe (9) de la manivelle (7). La figure 5, représente la coupe du roulement (5) La figure 6, représente de face, le roulement (5), La figure 7, en coupe représente une variante (13) deîla pièce (6) La figure 8, en coupe, représente au autre variante (14), de la pièce (6}, Cette pièce (14) permet d'obtenir un rayon de pédalage identique à la longueur de la manivelle (7). Les figures 5 - 6 - 9 et 10, représentent le même roulement de dimensions identiques capablent de reçevoir la pièce excentrique selon l'invention ainsi qu'une multitude de variantes. Ce roulement peut être d'un diamètre supérieur ou inférieur selon les besoins. La figure 11 représente la circonférence (16), de pédalage selon l'invention avec huit positions de la pédale (4); à savoir: de (101) à (108). Ce système à l'avantage de diminuer le rayon de pédalage visible dans les positions (101)'et (105). La distance représentant le rayon entre (2) et (15), en position verticale est in férieure à la distance (Y) et (9), toujours en position verticale. Le gain apporté par ce système, se fait dans la demie circonférence: (101) - (102) - (103) - (104) - (105). L'axe (9), est éloigné du centre (15), d'une distance égale à celle existante dans la pédale entre (2) et (Z). La rotation étant toujours circulaire. C'est ainsi que l'énergie produite est réalisée dans la demie circonférence par l'allongement progressif de la manivelle et de la nouvelle pédale entre les points (9) et (2). Cette energie s'amplifie grâce à l'effet particulier de l'activation du levier articulé. La figure 12 de face, représente le mouvement de la pédale dans une rotation complète. Cette variante, par rapport à la figure 11, qui représente la circonférence (16) avec les huit positions de la pédale (4), indique le système à un rayon de pédalage identique à la longueur de la manivelle (7). La rotation étant toujours circulaire. L'ensemble du mouvement est décalé vers l'avant en (15) et devient le nouveau centre de pédalage invisible. Le rayon est nettement plus grand que dans la figure 11, puisque là, l'axe (Y), vient se confondre avec (Z); c'est l'axe (Y=Z). La circonférence (16), sur la figure 12, est représentée par les huit positions: (201) - (202) - (203 > - (204) - (205) - (206) - (207) et (208), de, la pédale. La figure 13 de face, représente la pédale (4), démunie du repose-pied pour la clarification du schéma. La manivelle (7) à l'horizontale en position arrière est mise en évidence. On retrouve également sur la figure Il cette position en (107). A cette position on comprend le système de compensation. La figure 14 de face, représente une seconde variante avec un rayon de pédalage identique au schéma de la figure 12. Par contre elle met en valeur la longueur (4), qui est du double de celle représentée sur la figure 12. Elle n'altère pas pour autant ce système, puisque les performences qui en résultent sont doublées, et que l'action de pédalage reste circulaire. La circonférence (16), sur la figure 14, est représentée par les huit positions: (301) - (302) - (303) - (304) - (305) - (306) - (307) et (308) de la pédale. La figure 15, représente de face, une troisième variante du système selon l'invention, toujours démunie de la partie (1), pour la clarification du schéma. Les caractéristiques de pédalage sont identiques à la pédale (4), sur la figure 12 mais avec un roulement (5), plus petit, ce qui permet de diminuer le corps de la pédale (4), ainsi que son poids. La circonférence (16) sur la figure 15 est représentée par les huit positions: (401) - (402) - (403) - (404) - (405) - (406) - (407) et (408) de la pédale. Cette variante donne la possibilité de pouvoir comparer à sa juste valeur les caractéristiques générales des différentes pédales entre elles, pour que l'on puisse effectivement fabriquer industriellement ce matériel. La technique spécifique de cette pédale, doit être développée harmonieusement pour le confort de tous les utilisateurs, sans oublier l'intérêt que les amateurs et les professionnels vont porter à ce matériel inédit, pour obtenir des performences supplémentaires. Les résultats les plus surprenants avec la pédale orbitale seront constatés sur les routes à fortes pentes, sur les pistes et aussi bien évidement sur les circuits réservés aux V.T.T. qui s'apparentent aux routes à fortes inclio naisons. Le vététiste après avoir négocié un virage à faible allure, appréciera ce regain. d'énergie pour la relance de sa machine. La figure 16 représente de face, la pédale (4), démunie de la partie (1), pour la clarification du schéma. La manivelle (7) à l'horizontale en position arrière est mise en évidence. On retrouve également sur la figure 15 cette position en (407). Manière dont l'invention est susceptible d'application industrielle. Avant de fabriquer industriellement cette pédale, il est nécessaire d'en conçevoir et d'en tester cinq à six modèles parmi l'ensemble de celles que j'expose. Les résultats permettront la fabrication adéquat de ce matériel, sachant que le prototype testé est un modèle excentré selon l'invention avec des manivelles de 170 et 175 mm de longueur; je propose les modèles suivants: -La pédale à système excentré interchangeable avec un échantillonnage d'axes excentrés, permettant la diminution du rayon de pédalage de 172,5 mm à 157,5 mm, et ceux tous les 2,5 mm. Et plusieurs modèles non excentrés ayant un rayon de pédalage quelconque, aux rendements: - - 1 modèle non excentré à rendement supplémentaire de 121t; environ. - 1 modèle ........................................ 17 environ. - 1 modèle ........................................ 24% environ. - 1 modèle ........................................ 28% environ. Nota: Ces porçentages ne tiennent pas compte de la rotation accélerée de ces systèmes. Pour lancer un nouveau système, dit révolutionnaire, il faut qu'il soit'sim- ple, efficace et procure de nouvelles performances. La première pédale orbitale commerçialisée pourrait être celle ayant le rendement supplémentaire de 12%, adaptable sur toutes les différentes sortes de bicyclettes de routes et tous térrains (V.T.T.). Les matériaux utilisés pour la conception de cette pédale sont identiques à ceux actuellement employés pour les manivelles et pédales actuelles, c'est à dire en aluminium. Pour les vélos et V.T.T. bas de gamme, il est possible de réaliser cette pédale en acier, afin d'en obtenir un prix de revient plus bas. REVENDICATIONS 1) Pédale caractérisée en ce que le repose-pied (1) est fixé au corps de la pédale (4) où est logé le roulement (5) dans lequel tourne, selon l'axe (Z) une pièce (6) dont le support de fixation (8) est vissé dans le logement taraudé de la manivelle (7) réservé à l'axe des pédales, avec pour effet de déporter l'axe de rotation du pédalage vers l'avant de l'axe de rotation (9) du pédalier. 2) Pédale selon la revendication précédente caractérisée en ce qu'un guide (10;11) est disposé en (12) en arrière durepose- pied (1) pour faciliter le positionnement de la chaussure. 3) Pédale selon les revendications précédentes caractérisée en ce que l'axe (y) du support de fixation (8) de la pièce (6) est excentré par rapport à l'axe de rotation (Z) du roulement (5). 4) Pédale selon les revendications 1 et 2 caractérisée en ce que l'axe (Y) du support de fixation (8) de la pièce (6) se confond avec l'axe de rotation (Z) du roulement (5).