Brevet FR2755936A1 — 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. Il 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 dun 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 réelle 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. Il 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. 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. A cet effet, elle concerne un dispositif d'entraînement d'une machine de 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, celui-ci étant relié à un pignon d'entraînement d'une roue motrice par l'intermédiaire d'un plateau 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 dudit pédalier 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. 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; - la figures 2 est une vue latérale d'une bicyclette comportant un dispositif d'entraînement selon une variante de réalisation de l'invention; - la figure 3 est une vue de profil d'un pédalier et d'un plateau intermédiaire selon la figure 2; - 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 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 l'un, 8b est relié au pédalier conventionnel 3 et l'autre 8a au pignon d'entraînement 6, grâce à des moyens de liaison qui seront évoqués ultérieurement. 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 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, 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 de la figure 1, 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 40 cm et que le deuxième étage 8b est d'un diamètre D1 égal à 20 cm en liaison, par l'intermédiaire d'une 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, est quant à lui d'un diamètre de 5 cm. Comme on peut le voir sur les figures 1, 2, le plateau intermédiaire 8 est disposé sur un axe XX' partant du centre du pédalier conventionnel 3 et formant un angle a par rapport à son axe vertical YY, ledit axe XX' s'étendant vers l'arrière de ladite bicyclette 1. Selon le présent exemple de réalisation, la liaison de l'un des étages 8b du plateau intermédiaire 8 avec le pédalier 3 s'effectue dans l'intermédiaire d'une chaîne 9 alors que la liaison d'un autre étage 8a du même plateau intermédiaire 8 avec le pignon d'entraînement 6 de la roue 7 s'effectue par prise directe des dents de l'un 8a avec les dents de l'autre 6. On peut prévoir selon une variante non représentée que les liaisons de l'un des étages 8b du plateau intermédiaire 8 avec le pédalier 3 et 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 avec celles du pignon 6. On pourrait également imaginer que la liaison par prise directe des dents de l'un des étages 8a, 8b du plateau intermédiaire 8 avec celles du pignon d'entraînement 6 de la roue 7 s'effectue par des dentures ménagées sur leur périphérie extérieure respective. En fait, selon les exemples de réalisation représentés sur les figures 1, 2 et 4, la liaison par prise directe des dents de l'un des étages 8a du plateau intermédiaire 8 avec celles du pignon d'entraînement 6 de la roue 7 s'effectue par une denture périphérique interne d'une couronne creuse 12 constituant ledit plateau 8 apte à coopérer avec la denture périphérique externe du pignon d'entraînement 6 se logeant à la manière d'un satellite à l'intérieur de ladite couronne 12 constitutive du plateau 8. Selon les exemples des figures 1, 2 et 3, les étages 8a, 8b du plateau intermédiaire 8 sont concentriques. Dans tous les cas précédents, le plateau intermédiaire 8 est centré par rapport à l'axe de rotation de celui-ci et est fixé librement sur une partie (13) fixe du cadre de la bicyclette 1. Comme le montre particulièrement bien la figure 2, 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 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. Selon un mode de réalisation représenté sur les figures 4 et 5, celui-ci se différencie essentiellement des précédents en ce que l'un des étages 8b du plateau intermédiaire 8 est excentré par rapport à l'axe de rotation de celui-ci et est monté librement sur une partie du cadre, ledit étage 8b comportant en outre une denture externe en liaison, par chaîne ou prise directe, avec le pédalier conventionnel 3 et une denture interne en prise directe avec un étage 8c, concentrique à l'étage 8a dudit plateau intermédiaire 8, lequel étage 8a comporte une denture interne en prise directe avec la denture externe d'un pignon d'entraînement 6 de la roue 7. 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 auxquels il est lui-même entraîné par le pédalier. C'est ainsi par exemple, que si le deuxième étage du plateau intermédiaire est de 30 cm, et que le premier étage est de de 20 cm, égal au pédalier classique de 20 cm, avec un pignon de roue de 5 cm, on obtiendra pour 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 par 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, le rapport sera de 20 5 = 4. Si par ailleurs le plus grand étage 8c du même plateau 8 est d'un diamètre de 60 cm et entraîne un pignon arrière 6 classiquement d'un diamètre de 5 cm, le rapport sera de 60 : 5 = 12 multiplié par le nombre de tours auxquels il est lui-même entraîné par le pédalier agissant par l'intermédiaire du petit étage de 5 cm, ce qui donne 4 x 12 = 48 rotations de la roue arrière pour un tour de pédale. Le rapport de démultiplication est en conséquence de douze fois supérieur (48 : 4 = 12) au rapport de démultiplication de la bicyclette traditionnelle qui est de quatre rotations de la roue arrière pour un tour de pédale (20 : 5 = 4). 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 augmentée par rapport à la bicyclette classique pour un effort du cycliste identique ou à peine supérieur. L'invention permet de faire passer la vitesse de la bicyclette traditionnelle à une vitesse qui n'est pas seulement doublée mais plus que décuplée, au prix d'un effort musculaire à la portée de tout un chacun. REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'entraînement d'une machine de 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 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) 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 sur un axe (XX') partant du centre du pédalier conventionnel (3) et formant un angle (a) par rapport à son axe vertical (YY'), ledit axe (xi') s'étendant vers l'arrière de ladite bicyclette (1). 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, 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 avec celles du pignon (6). 4 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la liaison de l'un des étages (8b) du plateau intermédiaire (8) avec le pédalier (3) s'effectue dans l'intermédiaire d'une chaîne (9) alors que la liaison d'un autre étage (8a) du même plateau intermédiaire (8) avec le pignon d'entraînement (6) de la roue (7) s'effectue par prise directe des dents de l'un (8a) avec les dents de l'autre (6). 5 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la liaison par prise directe des dents de l'un des étages (8a, 8b) du plateau intermédiaire (8) avec celles du pignon d'entraînement (6) de la roue (7) s'effectue par des dentures ménagées sur leur périphérie extérieure respective. 6 - Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la liaison par prise directe des dents de l'un des étages (8a) du plateau intermédiaire (8) avec celles du pignon d'entraînement (6) de la roue (7) s'effectue par une denture périphérique interne d'une couronne creuse (12) constituant ledit plateau (8) apte à coopérer avec la denture périphérique externe du pignon d'entraînement (6) se logeant à la manière d'un satellite à l'intérieur de ladite couronne (12) constitutive du plateau (8). 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les étages (8a, 8b) du plateau intermédiaire (8) sont concentriques. 8 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le plateau intermédiaire (8) est fixé librement sur une partie (13) fixe du cadre de la bicyclette (1). 9 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, 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) 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 dun diamètre plus grand que celui dudit pédalier (3). 10 - Dispositif selon lune des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que l'un des étages (8b) du plateau intermédiaire (8) est excentré par rapport à l'axe de rotation de celui-ci et est monté librement sur une partie du cadre, ledit étage (8b) comportant en outre une denture externe en liaison, par chaîne ou prise directe, avec le pédalier conventionnel (3) et une denture interne en prise directe avec un étage (8c), concentrique à l'étage (8a) dudit plateau intermédiaire (8), lequel étage (8a) comporte une denture interne en prise directe avec la denture externe d'un pignon d'entraînement (6) de la roue (7).