Brevet FR2746361A1 — publié le 19970926

La présente invention concerne un dispositif perfectionné de pédalage pour cycle sans selle, adapté à la position debout utilisée en continu (pédalage en "danseuse"). La motivation d'un tel dispositif est de permettre la réalisation d' un cycle non équipé de selle dans I' objectif de réaliser une machine plus compacte et plus légère que les cycles avec selle. Ce dispositif est particulièrement intéressant pour les bicycles bien que son utilisation sur tricycle, quadricycle ou tout autre engin à pédalage soit adaptable sans remise en cause de la conception du dispositif. Le pédalage en position debout (danseuse) ne peut être maintenu aisément sur machine avec selle qui n' est pas vraiment conçue pour cela, il s' ensuit fatigue rapide due à I' inadaptation des appuis tant sur le plan de leur disposition par rapport au cycliste que du manque de liaisons cycliste/machine (difficulté de pédalage en léchant une main) ainsi que de I' usage de manivelles trop longues (pédalage en surpuissance). Le dispositif selon I' invention remédie à ces inconvénients en proposant une meilleure assise de chaque pied qui n' est plus en appui simple (ou fixé) sur une pédale librement articulée sur sont axe propre, mais posé sur une pédale "d' appui long" orientée par le mécanisme de transmission du mouvement. II permet aussi d' adapter I' amplitude du mouvement de pédalage de Façon à ce que la puissance transmise par le cycliste (qui appuie de I' essentiel son poids sur les pédales) soit compatible avec la puissance de celui ci. Sur une machine conçue avec ce dispositif, le cydiste est debout sur le dispositif de pédalage et dispose d' un guidon qui, réglé pour cette position, lui permet de contrôleur le mouvement de roulis selon I' axe longitudinal de la machine (I' action de pédalage induit un couple de roulis dû au décalage latéral des pédales). Le dispositif selon I' invention est particulièrement destiné à équiper des machines pour lesquelles une recherche d' encombrement minimum est un critère primordial de conception. Les rederches de convivialité à I' usage ou de performance sportive font appel (directement ou non) à ce critère. L'intérêt du dispositif apparait clairement dès que I' on envisage un cycle à cadre compact, équipé de roues aux diamètres réduits De nombreux avantages découlent d, une telle conception: légèreté, réduction de la trônée aérodynamique de r engin. La figure l illustre un désormais possible concept de bicyclette si elle est équipée du dispositif de pédalage debout: combinaison d' un design nouveau ( ici avec structure coque contenant tout le mécanisme de transmission) à la légèreté et un encombrement très réduit (pourvu que le guidon soit repliable ou escamotable). Cet engin est alors particulièrement adapté comme moyen de locomotion qui peut être complémentaire à r utilisation d' autres moyens de transport: replié et mis dans une housse, il devint un bagage à main qui prend le train ou le car, contient dans le coffre d' une automobile, entre dans r ascenseur et s' accroche à un porte manteaux. Selon une forme de réalisation préférentielle, illustrée par la figure 2, chaque pédale (1) est liée, en deux points distincts (2 & 3), au mécanisme qui transforme le mouvement de pédalage en mouvement de rotation. Cette transformation du mouvement est obtenue au moyen de deux manivelles ou disques pleins (4 & 5), par pédale, qui attaquent deux axes de transmission distincts (6 & 7). Une manivelle (5) relie directement la pédale à un axe de rotation (7), I' autre manivelle (5) est liée à la meme pédale par une biellette articulée (8) et attaque le deuxième axe (6). Les axes (6 & 7) sont asservis en rotation entre eux par chaine ou courroie crantée ou engrenage (9) et pignons ( 10 & 11) identiques. Le mouvement de chaque pédale est réalisé dans un pan, I' orientation des pédales (angle d' oscillation a) se trouve ainsi asservie à la structure du cycle parle dispositif de pédalage. L' asservissement de cet angle cydique a apporte un appui supplémentaire au cydiste par suppression d' un degré de liberté à chaque pédale. Le chois judicieux des dimensions des manivelles et de la position relative des axes permet d' obtenir I' adaptation ergonomique du cycle des pédales au mouvement des pieds du cycliste (angles aux chevilles), il permet aussi de limiter son amplitude à une valeur compatible avec la puissance que peut foumir I' usager. Une disposition particuGIère, simple et fonctionneHe, est illustrée par les figures 2 et 3 sur bicyclette à cadre tubulaire de technologie classique. Elle est caractérisée par la disposition a axes (6 & 7) décalés longitudinalement et en avant de la roue arrière. Les manivelles longues (5) sont fixées sur I' axe arrière, elles sont adaptées à I' utilisation du cycle: taille réduite pour un usage sans fatigue, importante pour une utilisation sportive par un athlète. Les manivelles courtes (4) et biellettes (8) ont ensuite leurs tailles ajustées selon des critères d, ergonomie du mouvement. L' équipage ainsi obtenu provoque en outre une variation de I' amplitude du mouvement qui augmente de r avant vers I' arrière des pédales. Cela permet, par modulation de la position de la force résultante de pression du pied sur la pédale, de faire varier la puissance motrice indépendamment de I' intensité de cette force. Les axes (6 & 7) sont asservis en rotation par un ensemble chatne/pignons identiques, le réglage de tension de chatne (9) est assuré par réglage de la position d' un des axes. La présence de deux axes peut être avantageusement mise à profit pour introduire un étage intermédiaire de transmission par montage d' une roue folle mufti pignons (12) qui entraine un plateau (13) sur un même axe . Une autre roue multi pignons (13) , fixée tête bêche sur I' autre axe, permet la sélection de vitesses. Cet étage de tran peut être assuré par channe (15) avec galet dérailleur ( 16), , par courroie (merle principe) ou bien galet (16) engrenant sur les roues dentées voire même par un galet de fricti appuyé sur des roues lisses. La transmission du plateau (13) vers la roue (17) ne nécessite alors qu' une roue libre (18) de largeur réduite, ce qui est favorable à la recherche de compacité. Une transmission plus classique serait désavantageuse sur un cyde à petites roues (gêne due à un dérailleur extérieur, grand plateau). La figure 5 représente une forme de réalisation du dispositif où I' axe (7) est situé sur I' axe de roue arrière. La liaison de cet axe fort à la structure de I' engin est assurée par I' intermédiaire de roulements. Le maintien des pédales est préférentiellement réalisé par les manivelles (5), les biellettes (8) n' assurent alors qu' un appui simple. L' élément de liaison (9) est allongé (alourdi) par rapport à la solution préférentielle mais il est possible de réduire le dimensionnement de lv ensemble du mécanisme de transmission. La structure du cadre peut alors n' être constituée que d' un caisson léger à armes minces (19), celui-ci relie principalement I' axe du guidon (20) avant à l'axe arrière (7) et n' est sollicité que par des efforts tranchants dans les plans des parois, au niveau du dispositif de pédalage. Cette conception permet la simplification de la fabrication du cadre et sa légèreté, il sera de préférence construit en alliage léger où en matériau composite, la disposition de la figure (à mécanique inteme) est particulièrement élégante mais une structure tubulaire (à mécanique externe) serait aussi très pratique. II est possible de remplacer les biellettes (8) par des câbles réglables en longueur pour un gain sur le coût et la masse mais aussi pour donner une possibilité de réglage rapide de 1' assette des pédales. La disposition selon la variante de la figure 5 permet de disposer d' une longueur de pédale qui autorise un chois important dans le placement des pieds. Le cycliste peut ainsi moduler I' intensité de son pédalage. Car la variation d' amplitude du mouvement (sens vertical), d' une extrémité à r autre de la pédale, est importante. La figure 6 illustre un perfectionnement de la pédale consistant à interposer une glissière (21) qui relie biellette (8) et manivelle (5) et guide une pédale réduite, we au pied du cycliste (qui peut être fixé par "cale-pied"). Cette glissière est un tube au profil polygonal ou ovokie qui autorise une translation de la pédale entre deux butées extrêmes (22 & 23). L' immobilisation de la pédale est obtenue par adhérence (effet de coincement sousr effort du cycliste) ou par un obstacle (24) libéré par action spécifique du pied (solution préférentielle: une rotation latérale du pied, grâce à une articijiion appropriée (25), libère I' obstacle maintenu par ressort (26) dans son logement), ou par obstacle commandé à distance (par câble gainé ou par système hydraulique ou électrique). Selon toute forme de réalisation, les pédales peuvent être équipées d' un accessoire de maintien afin de diminuer la fatigue de I' usager ou améliorer r efficacité du --a La figure 7 illustre une pédale du dispositif selon I' invention équipée d' un tel accessoire dans son mode de réalisation préférentiel. Un coussinet d' appui (27) contribue à soulager I' effort musculaire supporté par la jambe du cycliste en position fléchie. Ce coussinet est actionné par un levier (28) articulé au voisinage de la chie sur un support (29). Un élément élastique (ressort 30 réglable ) agit sur le levier (28) qui appuie le coussinet vers la jambe du cycliste. La figure 8 illustre les variations des anises a d' assiette de la pédale (1) et ss d' articulation de la cheville, ils modulent la force F d appui du coussinet (27) sur la jambe au cours du cycle de pédalage 8. La figure 8 montre: I' action d' appui F sur la jambe de I' usager est maximale lorsque le genou est replié (position haute de la pédale, bassin du cycliste supposé immobile) Dans b jambe, il y a introduction d' un moment fléchissant (force F par rapport à I' articulation de la cheville) qui réduit d' autant le moment fléchissant interne (d' origine musculaire) au niveau du genou. Le travail porteur de jambe fléchie est donc facilité (le dispositif sebn Il invention étant prévu pour un pédalage en position debout), il est donc possible d' admettre une plus grande amplitude de pédalage, qui est favorable à r efficacité de celui-ci Si la loi de variation de a ne dépend que du mécanisme, il est possible de modifier b loi d' angle ss par mouvements du bassin du cycliste (travail du dos). Conme r élêmelIIt élastique est un dispositif qui emmagasine et restitue de I' énergie à I' interface de deux systèmes, il est possible d' apporter une surpuissance au pédalage par modulation adéquate de la loi d' angle ss. Si, pédale basse, la hanche du cycliste recule en limitant h variation de ss et, pédale haute, la hanche avance accentuant la variation de ss, alors le travail musculaire du mouvement du bassin est exploité en puissance propulsive. La courbe de ss (donc de r effort F) n' est sensiblement modulée que dans la pEe propulsive (6 compris entre 180 et 360 environ). Inversement, par dEplage de ces mouvements (oscillation dos/pédalage), il est possible d' obtenir un soulagement de r action des membres inférieurs du cycliste. Le dispositif selon I' invention est particulièrement destiné à un cycle sans selle dont le pédalage est assuré en position debout. Equipé des perfectionnements décimés, 1 permet une modulation d' intensité du pédalage comparable à ce qui est obtenu sur un cycle classique avec selle. II procure aussi un appui latéral supplémentaire afin d' améliorer le contrôle en roulis du véhicule. Les caractéristiques d' un cycle conçu avec le dispositif selon I' invention sont particulièrement favorables à I' objectif de compacité pour une utilisation citadin, de légèreté et bonne aérodynamique pour une utilisation sportive (randonnée en monragne, allure rapide soutenue). REVENDICATIONS 1) Dispositif de pédalage pour cycle caractérisé en ce que les pédales (1) ont leur orientation asservie par leur liaison en deux points distincts (2 & 3), à deux axes de transmission (6 & 7) distincts au moyen de différentes manivelles(4 & 5) et biellettes (8). La disposition des axes et les dimemions des manivelles et biellettes sont telles que le mouvement de pédale est adapté à celui du pied au cours du cycle. Les deux axes ssrt asservis en rotation entre eux par liaison mécanique (9). 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les deux axes (6 & 7) sont situés en avant de la roue arrière (17) et décalés longitudinalement. Les manjivelles courtes (4), équipées de biellettes (8), sont dqss6 sur I' axe avant (6). Les manivelles longues (5) sont disposées sur I' axe arrière (7). 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que un des deux axes du dispositif (7), est situé sw r axe de roue arrière (17). Il est équipé de pédales a.ongêes (1) qui ont une variation importante d' amplitude, de lew mouvement vertical, sur leur longueur. 4) Dispositif selon la revendication 2 ou la revendication 3 caractérisé en ce qu' une glissière (21) est interposée entre biellette (8) et manivelle (5) et la pédale (1) qui peut coulisser entre butées (22 & 23) . 5) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que chaque pédale (1) est articulée et indexée sur la glissière (21) par un obstacle (24) qui est maintenu par un ressort (26) et déverrouillable par mouvement latéral du pied entraînant la pédale autour de son articulation (25). 6) dispositif selon les revendications précédentes caractérisé en ce que la pédde (1) comporte un appui de jambe (27) lié élastiquement à la pédale au moyen d' un levier (28) qui est actionné par un ressort réglable (30). 7) Dispositif selon les revendications précédentes équipé d' un étage interméba'we de transmission qui assure la sélection de vitesses et qui est intégré au dispositif par roues multi pignons (12 1F 14) montées tête bêche. 8) Dispositif selon les revendications précédentes caractérisé en ce que la biellette (8) est constituée d un câble de traction. 9) Dispositif selon les revendications précédentes caractérisé par la disl:osit de disque plein en lieu et pbce de manivelle.