Brevet FR2755934A1 — publié le 19980522

DISPOSITIF D'ENTRAINEMENT D'UNE MACHINE A PEDALIER La présente invention concerne un dispositif d'entraînement d'une machine du type comportant un pédalier actionné en rotation par la force d'un utilisateur agissant sur des pédales disposées aux extrémités libres de deux manivelles solidaires dudit pédalier. L'invention trouvera une application particulièrement avantageuse dans le domaine des cycles, bicyclettes, cyclomoteurs et vélomoteurs notamment, et plus généralement dans le domaine des machines actionnées par l'effort humain et en particulier par les jambes. Habituellement, un pédalier de cycle ne peut permettre de dépasser la vitesse résultant du rapport des diamètres existants entre celui du pédalier et celui du pignon de la roue arrière qui l'entraîne par l'intermédiaire d'une chaîne de transmission. Sur une bicyclette conventionnelle la différence de diamètre la plus grande est celle existant entre le plus grand des étages du pédalier et le plus petit pignon de la roue arrière à entraîner, soit en général environ 20 cm de diamètre pour le premier et 5 cm pour le second, ce qui pour un tour de pédale du pédalier, donne au maximum quatre tours de la roue arrière. I1 a souvent été imaginé des dispositifs permettant un effort moindre sur le pédalier d'une bicyclette à développement égal, par rapport à une bicyclette classique afin donc d'obtenir une augmentation de couple. Pour ce faire, il est proposé et décrit dans la demande de brevet d'invention français nO 2 670 174 ainsi que dans les brevets français nO 898 069, 926 528 et 968 750, de relier le pédalier au pignon d'entraînement de la roue motrice de la bicyclette, par l'intermédiaire d'un plateau libre disposé entre les deux éléments précités et comportant au moins deux étages dentés dont l'un est relié au pédalier et l'autre au pignon d'entraînement, par chaînes. On se rend compte à l'étude de ces documents que si l'étage du plateau intermédiaire relié au pédalier peut être d'un diamètre inférieur à celui-ci, on constate par contre que l'étage du même plateau intermédiaire relié au pignon d'entraînement n'est jamais plus grand que ledit pédalier, dans le but d'obtenir une augmentation de la vitesse pour un couple donné, au besoin en réduisant considérablement le diamètre du pédalier comme par exemple, dans le brevet d'invention français nO 898 069 ou encore le brevet allemand nO DE 39 08 385, mais qui ne sont donc plus des pédaliers conventionnels du commerce et qui nécessitent des fabrications spéciales. Le but de la présente invention consiste principalement à offrir la possibilité d'accroître la vitesse de la machine jusqu'à la doubler et même davantage tout en respectant les dimensions du cadre de la bicyclette ainsi qu'en utilisant un pédalier conventionnel. I1 sera admis d'une manière générale que selon le marché actuel de la bicyclette, un pédalier conventionnel est un pédalier dont l'étage de diamètre supérieur comporte un nombre de dents compris entre 42 et 52 pour un diamètre généralement de 170 mm à 200 mm. A cet effet, elle concerne un dispositif d'entraînement d'une machine comportant un pédalier conventionnel actionné en rotation par la force d'un utilisateur, agissant sur des pédales disposées aux extrémités libres de deux manivelles solidaires dudit pédalier, celui-ci étant relié à un pignon d'entraînement d'une roue motrice par l'intermédiaire d'un plateau intermédiaire libre comportant au moins deux étages dentés dont l'un est relié au pédalier et l'autre au pignon d'entraînement par tout moyen de liaison, caractérisé en ce que le plateau intermédiaire comporte au moins un premier étage denté en liaison avec un pédalier conventionnel et dont le diamètre est égal ou plus petit que celui-ci et un second étage denté en liaison avec le pignon d'entraînement de la roue et dont le diamètre est supérieur à celui dudit pédalier, de manière à obtenir un gain de vitesse de la machine pour un couple donné fourni par l'utilisateur. Selon une autre caractéristique de l'invention, le plateau intermédiaire est disposé sensiblement dans l'axe vertical du pédalier conventionnel. Selon une autre caractéristique de l'invention, le plateau intermédiaire comporte au moins trois étages dentés de diamètres différents s'échelonnant concentriquement de l'intérieur vers l'extérieur à partir d'un axe de rotation libre, au moins deux étages intérieurs étant réservés à la liaison avec le pédalier conventionnel s'effectuant au choix par l'intermédiaire d'un dérailleur (non représenté) et ayant des diamètres respectivement plus petit ou égal audit plateau, tandis qu'au moins un étage extérieur est en liaison permanente avec le pignon d'entraînement et est d'un diamètre plus grand que celui dudit pédalier. Selon une autre caractéristique de l'invention, le plateau intermédiaire comporte au moins trois étages dentés de diamètres différents s'échelonnant concentriquement de l'intérieur vers l'extérieur à partir d'un axe de rotation libre, au moins un étage intérieur étant en liaison avec le pédalier conventionnel et ayant un diamètre plus petit ou égal à celui de ce dernier, tandis qu'au moins deux étages extérieurs sont réservés à la liaison avec le pignon d'entraînement s'effectuant au choix par l'intermédiaire d'un dérailleur (non représenté) et ayant des diamètres plus grand que celui du pédalier conventionnel. 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 sur lesquels: - la figure 1 est une vue latérale d'une bicyclette comportant le dispositif d'entraînement selon l'invention, selon un premier exemple de réalisation; - les figures 2 et 3 sont des vues de profil représentant des variantes de réalisation d'un pédalier et d'un plateau d'entraînement intermédiaire; - la figure 4 est une vue latérale d'une bicyclette comportant un dispositif d'entraînement dont le plateau intermédiaire constitue une variante de réalisation; - la figure 5 est une vue de profil d'un pédalier et d'un plateau intermédiaire selon la figure 4; - la figure 6 est une vue latérale d'une bicyclette comportant un dispositif d'entraînement dont le plateau intermédiaire constitue une variante de réalisation de 1' invention; - la figure 7 est une vue latérale d'une bicyclette comportant un dispositif d'entraînement dont le plateau intermédiaire constitue une variante de réalisation de l'invention; - la figure 8 est une vue latérale schématique d'une bicyclette comportant un dispositif d'entraînement selon une variante de réalisation de l'invention; - la figure 9 est une vue de profil d'un pédalier et d'un plateau intermédiaire selon une variante de réalisation de la figure 8. La bicyclette 1 désignée dans son ensemble sur la figure 1 est citée à titre d'exemple d'application de l'invention. Elle ne sera pas décrite en détail car connue en soi. Le dispositif d'entraînement 2 globalement désigné comporte un pédalier conventionnel 3 actionné en rotation par la force d'un utilisateur, agissant sur des pédales 4 disposées aux extrémités libres de deux manivelles 5 solidaires dudit pédalier 3. Celui-ci est relié à un pignon d'entraînement 6 d'une roue motrice 7 de la bicyclette 1, par l'intermédiaire d'un plateau libre 8 comportant au moins deux étages dentés 8a, 8b dont alun, 8b est relié au pédalier conventionnel 3 et l'autre 8a au pignon d'entraînement 6, grâce à des moyens de liaison. Les moyens de liaison de l'un des étages 8b du plateau intermédiaire 8 avec le pédalier conventionnel 3 d'une part, et les moyens de liaison d'un autre étage 8a du même plateau intermédiaire 8 avec le pignon d'entraînement 6 de la roue 7 d'autre part, sont constitués par deux chaînes 9 et 10 indépendantes l'une de l'autre. Les chaînes 9 et 10 constituant les moyens de liaison entre le plateau intermédiaire 8 et le pédalier 3 d'une part, et le pignon d'entraînement 6 d'autre part, forment des brins se faisant face. Selon une variante, les chaînes 9 et 10 constituant les moyens de liaison entre le plateau intermédiaire 8 et le pédalier 3 d'une part et le pignon d'entraînement 6 d'autre part, forment des brins se croisant, de manière à obtenir une action desdites chaînes 9 et 10 sur un nombre supérieur de dents des trois éléments 3, 8, 6 en présence. Selon le principe de base de l'invention, le plateau intermédiaire 8 comporte un premier étage denté 8b, en liaison avec le pédalier conventionnel 3, et dont le diamètre D1 est égal ou plus petit que celui D2 dudit pédalier 3 et un second étage denté 8a en liaison avec le pignon d'entraînement 6 de la roue 7, et dont le diamètre D3 est supérieur à celui D2 dudit pédalier 3, de manière à obtenir un gain de vitesse de la machine pour un couple donné fourni par l'utilisateur. Toujours selon le présent exemple de réalisation des figures 1 et 2, il est indiqué à titre illustratif et non limitatif que le diamètre de l'étage 8a du plateau intermédiaire 8 est d'un diamètre D3 égal à 30 cm (figure 1) et que le deuxième étage 8b est d'un diamètre Dl égal à 20 cm en liaison, par l'intermédiaire de la chaîne 9, avec le pédalier 3 qui est d'un diamètre D2 égal à 20 cm. Le pignon d'entraînement 6 en liaison avec l'étage 8a du plateau intermédiaire 8, par l'intermédiaire de la chaîne 10, est quant à lui d'un diamètre de 5 cm. La vue de profil de la figure 3 représentant un dispositif d'entraînement 2A diffère essentiellement du précédent en ce que selon un autre exemple d'application l'entraînement de l'étage 8b du plateau 8 est en prise directe avec le pédalier 3. L'exemple de réalisation représenté aux figures 4 et 5 diffère essentiellement du précédent en ce que le plateau intermédiaire 8 comporte trois étages dentés 8b, 8a, 8c de diamètres différents s'échelonnant concentriquement de l'intérieur vers l'extérieur à partir d'un axe de rotation libre 11, l'étage intérieur 8b étant en liaison permanente avec le plateau conventionnel 3 et ayant un diamètre Dl égal à celui D2 de ce dernier, tandis que les étages central 8a et extérieur 8c sont réservés à la liaison avec le pignon d'entraînement 6 s'effectuant au choix par l'intermédiaire d'un dérailleur (non représenté) et ayant des diamètres D3 et D4 plus grand que celui D2 du plateau conventionnel 3. A titre d'exemple également, les diamètres Dl et D2 respectivement de l'étage 8b du plateau intermédiaire 8 et D2 du pédalier 3 ont un diamètre de 20 cm environ alors que l'étage 8a et 8c du même plateau intermédiaire 8 ont des diamètres D3 et D4 respectivement de 30 et 40 cm environ. Selon l'exemple de la figure 6, le dispositif d'entraînement diffère essentiellement de celui de la figure 1 en ce que le plateau intermédiaire 8 comporte non pas un seul étage 8b en liaison avec le pédalier 3, au contraire il offre diverses possibilités de rapport de vitesse avec ce dernier en comportant trois étages 8b, 8e, 8f dont le diamètre du premier 8b est égal à celui du pédalier 3 et les diamètres 8e et 8f inférieurs. L'étage 8a du même plateau 8 reste d'un diamètre inchangé dans ce cas. Le passage de l'un à l'autre des étages 8b, 8e, 8f, s'effectue par l'intermédiaire d'un dérailleur (non représenté. L'exemple de réalisation selon la figure 7 diffère de celui de la figure 6 en ce qu'il comporte en outre un étage supplémentaire 8c, identique à celui de la figure 4, afin d'offrir avec l'étage 8a une possibilité de rapport supplémentaire avec le pignon arrière 6 par l'intermédiaire de la chaîne 10 et un dérailleur (non représenté). En fait dans les modes de réalisation représentés sur les figures 6 et 7 précités, le plateau intermédiaire 8 comporte respectivement quatre ou cinq étages dentés 8a, 8b, 8c, 8e, 8f de diamètres différents s'échelonnant concentriquement de l'intérieur vers l'extérieur à partir d'un axe de rotation libre 11, les étages intérieurs 8b, 8e, 8f étant réservés à la liaison avec le pédalier conventionnel 3 s'effectuant au choix par l'intermédiaire d'un dérailleur (non représenté) et ayant des diamètres respectivement plus petit ou égal audit pédalier 3, tandis que les étages extérieurs 8c et 8a sont en liaison avec le pignon d'entraînement 6 sont d'un diamètre plus grand que celui dudit pédalier 3. Selon l'exemple de la figure 8, la liaison de l'un des étages 8b du plateau intermédiaire 8 avec le pédalier 3 s'effectue par prise directe des dents de l'un 8b avec les dents de l'autre 3, alors que la liaison d'un autre étage 8a du même plateau intermédiaire 8 avec le pignon d'entraînement 6 de l'arbre 7 s'effectue par l'intermédiaire d'une chaîne 10. Bien entendu, bien que non représentées, les liaisons de l'un des étages 8b du plateau intermédiaire 8 avec le pédalier 3 et d'un autre étage 8a du même pédalier 3 avec le pignon d'entraînement 6 de la roue 7 peuvent s'effectuer dans les deux cas par prise directe des dents des étages 8b, 8a du plateau intermédiaire 8 respectivement avec celles du pédalier 3 et celles du pignon 6. Enfin, selon un dernier exemple de réalisation illustré par la figure 9, ce dispositif d'entraînement diffère essentiellement de celui de la figure 8 en ce que la chaîne 10 en liaison avec le pignon d'entraînement arrière 6 peut, par l'intermédiaire d'un dérailleur non représenté, et selon le souhait de l'utilisateur, être entraîné soit par un étage 8c du plateau 8 ou un autre étage inférieur 8a du même plateau 8. L'étage interne 8b étant quant à lui, comme dans l'exemple de la figure 8, en prise directe avec le pédalier conventionnel 3. Selon ce dernier cas, le pédalier 3 est d'un diamètre d'au moins 20 cm et engrène avec l'étage 8b du plateau 8 d'un diamètre de 20 cm, alors que l'étage 8a du même plateau et 8c sont respectivement d'un diamètre de 30 et 40 cm. Selon tous les cas de figures précités, le plateau intermédiaire 8 est fixé sur une partie 13 du cadre de la bicyclette 1, sensiblement dans l'axe vertical du pédalier conventionnel 3. Le fonctionnement des différents dispositifs d'entraînement qui viennent d'être décrit est le suivant. Quand un cycliste fait un tour de pédalier d'un diamètre conventionnel d'environ 20 cm, il entraîne le plateau intermédiaire situé au-dessus de celui-ci grâce à la chaîne de liaison 9. Si on suppose que l'étage du plateau 8 en liaison avec le pédalier 3 est d'un même diamètre, ils tourneront à la même vitesse. Par contre, le deuxième étage du plateau intermédiaire, d'un diamètre plus grand que celui du pédalier, fera faire au pignon d'entraînement avec lequel il est en liaison et donc à la roue, un nombre de tours correspondant au nombre pour lesquels son diamètre lui est supérieur, multiplié par le nombre de tours auquel il est lui-même entraîné par le pédalier, agissant par l'intermédiaire du petit étage. C'est ainsi par exemple, que si le deuxième étage du plateau intermédiaire est de 30 cm, et que le premier étage est de 20 cm, c'est-à-dire identique au diamètre du pédalier, avec un pignon arrière de 5 cm, on obtiendra un tour de pédale selon l'invention 30 : 5 = 6 tours au lieu de 20 : 5 = 4 tours de roue. L'effet recherché peut être augmenté comme illustré par exemple à la figure 7 dans lequel le pédalier ayant classiquement un diamètre de 20 cm, entraîne par la chaîne 9 le plus petit étage 8f d'un diamètre de 5 cm, du plateau intermédiaire 8, celui-ci tournera de 4 tours pour un tour de pédale selon le rapport 20 : 5 = 4. Si le plus petit étage surmonte un plus grand étage 8c du même plateau 8 qui lui est est solidaire et dont le diamètre de 40 cm, le pignon arrière 6 classiquement d'un diamètre de 5 cm est entraîné selon le rapport de 40 : 5 = 8 multiplié par le nombre de tours (quatre) auquel est entraîné le grand étage, ce qui donne au total: 4 x 8 = 32 rotations de la roue arrière pour un seul tour de pédale. On peut conclure que par rapport au dispositif classique de démultiplication où la roue arrière fait seulement quatre tours pour un tour de pédale, selon le rapport 20 : 5, le dispositif de l'invention permet d'obtenir un rapport de huit fois supérieur (32 : 4 = 8). Bien entendu, à partir de ce raisonnement tout autre rapport peut être obtenu en effectuant des combinaisons de rapport avec des diamètres intermédiaires ou supérieurs. L'avantage sera ainsi d'obtenir une vitesse de la bicyclette considérablement supérieure par rapport à la bicyclette classique pour un effort du cycliste identique ou à peine supérieur. Selon les modes de réalisation précédemment décrits, les étages du plateau intermédiaire 8 sont toujours concentriques. L'invention permet de faire passer la vitesse de la bicyclette traditionnelle à une vitesse qui n'est pas seulement doublée mais presque décuplée, au prix d'un effort musculaire à la portée de tout un chacun. REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'entraînement d'une machine du type comportant un pédalier (3) actionné en rotation par la force d'un utilisateur, agissant sur des pédales (4) disposées aux extrémités libres de deux manivelles (5) solidaires dudit pédalier (3), celui-ci étant relié à un pignon d'entraînement (6) d'une roue motrice par l'intermédiaire d'un plateau intermédiaire libre (8) comportant au moins deux étages dentés (8a, 8b) dont l'un (8b) est relié au pédalier (3) et l'autre (8a) au pignon d'entraînement (6) par tout moyen de liaison, caractérisé en ce que le plateau intermédiaire (8) comporte au moins un premier étage denté (8b) en liaison avec un pédalier conventionnel (3) et dont le diamètre (D1) est égal ou plus petit que celui (D2) dudit pédalier (3) et un second étage denté (8a) en liaison avec le pignon d'entraînement (6) de la roue (7) et dont le diamètre (D3, D3') est supérieur à celui (D2) dudit pédalier (3)), de manière à obtenir un gain de vitesse de la machine pour un couple donné fourni par l'utilisateur. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que s'agissant d'une bicyclette, le plateau intermédiaire (8) est disposé sensiblement dans l'axe vertical du pédalier conventionnel (3). 3 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le plateau intermédiaire (8) comporte au moins trois étages dentés de diamètres différents s'échelonnant concentriquement de l'intérieur vers l'extérieur à partir d'un axe de rotation libre (11), au moins deux étages intérieurs (8b, 8e, 8f) étant réservés à la liaison avec le pédalier conventionnel (3) s'effectuant au choix par l'intermédiaire d'un dérailleur (non représenté) et ayant des diamètres respectivement plus petit ou égal audit plateau (3), tandis qu'au moins un étage extérieur (8a) est en liaison permanente avec le pignon d'entraînement (6) et est d'un diamètre plus grand que celui dudit pédalier (3). 4 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le plateau intermédiaire (8) comporte au moins trois étages dentés de diamètres différents s'échelonnant concentriquement de l'intérieur vers l'extérieur à partir d'un axe de rotation libre (11), au moins un étage intérieur (8b) étant en liaison avec le pédalier conventionnel (3) et ayant un diamètre plus petit ou égal à celui de ce dernier, tandis qu'au moins deux étages extérieurs (8c, 8a) sont réservés à la liaison avec le pignon d'entraînement (6) s'effectuant au choix par l'intermédiaire d'un dérailleur (non représenté) et ayant des diamètres plus grand que celui du pédalier conventionnel (3). 5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de liaison de l'un des étages (8b) du plateau intermédiaire (8) avec le pédalier conventionnel (3) d'une part, et les moyens de liaison d'un autre étage (8a, 8c) du même plateau intermédiaire (8) avec le pignon d'entraînement (6) de la roue (7) d'autre part, sont constitués par deuxchaînes (9) et (10) indépendantes lune de 1' autre. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les chaînes (9) et (10) constituant les moyens de liaison entre le plateau intermédiaire (8) et le pédalier (3) d'une part, et le pignon d'entraînement (6) d'autre part, forment des brins se faisant face. 7 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les chaînes (9) et (10) constituant les moyens de liaison entre le plateau intermédiaire (8) et le pédalier (3) d'une part et le pignon d'entraînement (6) d'autre part, forment des brins se croisant, de manière à obtenir une action desdites chaînes (9) et (10) sur un nombre supérieur de dents des trois éléments (3, 8, 6) en présence. 8 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la liaison de l'un des étages (8b) du plateau intermédiaire (8) avec le pédalier (3) s'effectue par prise directe des dents de l'un (8b) avec les dents de l'autre (3), alors que la liaison d'un autre étage (8a, 8c) du même plateau intermédiaire (8) avec le pignon d'entraînement (6) de l'arbre (7) s'effectue par l'intermédiaire d'une chaîne (10). 9 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les liaisons de l'un des étages (8b) du plateau intermédiaire (8) avec le pédalier (3) et d'un autre étage (8a) du même plateau (3) avec le pignon d'entraînement (6) de la roue (7) s'effectuent dans les deux cas par prise directe des dents des étages (8a, 8b) du plateau intermédiaire (8) respectivement avec celles du pédalier (3) et celles du pignon (6). 10 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le plateau intermédiaire (8) est fixé librement sur une partie (13) fixe du cadre de la bicyclette (1).