Brevet FR2763857A1 — publié le 19981204

VELO STATIQUE L'invention est relative à un vélo statique, ou vélo d'appartement, du genre de ceux qui comportent un bâti fixe sur lequel sont montés, d'une part, un pédalier rotatif et, d'autre part, une roue d'inertie supportée rotative par un axe de roue porté par le bâti, un élément récepteur, poulie ou pignon, coaxial à la roue d'inertie étant prévu pour être entraîné en rotation par le pédalier à l'aide d'un moyen de transmission, et une roue libre étant prévue pour assurer l'entraînement de la roue d'inertie par ltélément récepteur tout en empêchant l'inverse. De tels appareils sont aussi appelés "cycle d'entraînement" et ils sont généralement utilisés soit dans un but d'exercice sportif soit dans un but thérapeutique, notamment en rééducation. L'utilisateur d'un tel vélo statique actionne le pédalier pour entraîner la roue d'inertie assez lourde, la masse de cette roue pouvant, par exemple, être de l'ordre de 15 kg. En outre, le vélo est généralement équipé d'un moyen de freinage permettant de régler l'effort que l'utilisateur doit faire pour entraîner la roue d'inertie. Comme l'énergie cinétique de la roue croît avec le carré de sa vitesse angulaire, on recherche une vitesse de rotation élevée pour la roue d'inertie de ce type d'appareil. En effet, pour une même vitesse de rotation du pédalier, si on augmente la vitesse angulaire de la roue d'inertie, on peut réduire le moment d'inertie de cette roue en diminuant la masse de la roue et/ou son diamètre, sans diminuer l'énergie cinétique à communiquer à la roue. On cherche donc un grand coefficient multiplicateur entre la vitesse de rotation du pédalier et celle de la roue. Pour un pédalier de diamètre donné, on cherche ainsi à avoir un élément récepteur poulie ou pignon, qui ait un diamètre aussi petit que possible. Les roues libres disponibles à prix relativement réduit sont celles utilisées sur les bicyclettes classiques et comportent un corps sur lequel sont emmanchés des couronnes ou pignons dentés. Du fait que le corps de la roue libre à un diamètre extérieur donné, il n'est pas possible de réduire autant qu'on le souhaiterait le diamètre de la couronne ou pignon denté entourant le corps de la roue libre. Pour les vélos statiques, on peut utiliser comme moyen de transmission entre le pédalier et l'élément récepteur une courroie, à la place d'une chaîne. Mais même dans ce cas, la solution de la roue libre avec un élément récepteur formé par une poulie lisse ou rainurée montée autour du corps de la roue libre, pour un entraînement par courroie, ne permet pas de diminuer autant que souhaité le diamètre extérieur de cette poulie. Pour éviter cet inconvénient, et réduire le diamètre extérieur de l'élément récepteur, on a dà proposé d'utiliser une roue libre à aiguilles, à la place des roues libres classiques, en particulier à cliquets ou à billes, utilisées sur les bicyclettes. Une telle roue libre à aiguilles est insérée dans le moyeu de roue, entre le moyeu et l'axe qui supporte la roue, et est entraînée par l'élément récepteur. Dans ce cas, I'élément récepteur n'est donc pas disposé autour de la roue libre qui est insérée dans un alésage axial de la roue. Le diamètre extérieur de l'élément récepteur, en particulier une poulie qui coopère avec une courroie de transmission, peut donc être réduit jusqu'à une limite qui ne doit pas être franchie si l'on veut assurer une longévité raisonnable pour la courroie de transmission. Bien entendu, dans le cas d'un montage avec une telle roue libre à aiguilles, on peut utiliser un pignon avec une chaîne comme moyen de transmission. Mais dans ce cas, le nombre minimum de dents du pignon est de l'ordre de douze, pour qu'une transmission satisfaisante avec les chaînes actuellement disponibles soit assurée. Un tel pignon de douze dents a un diamètre supérieur à celui de la poulie rainurée de diamètre minimum acceptable avec une courroie de transmission. Il en résulte que la solution d'un entraînement par courroie de transmission et poulie rainurée permet de mieux profiter de l'avantage conféré par l'utilisation d'une roue libre à aiguilles. Toutefois, la roue libre à aiguilles présente plusieurs inconvénients. Tout d'abord, elle est onéreuse ce qui rend peu compétitif le vélo statique ainsi équipé, dont le prix de revient est sensiblement augmenté. De plus, la longueur axiale d'une telle roue libre à aiguilles est relativement faible et, en tous cas, nettement inférieure à la longueur axiale du moyeu de roue. Il en résulte un guidage axial insuffisant de la roue d'inertie et, du fait de la forte masse en mouvement que constitue la roue d'inertie, il se produit des vibrations plus ou moins prononcées de la roue autour de son plan moyen lors de sa rotation. De telles vibrations sont un désagrément pour l'utilisateur et peuvent conduire à une dégradation du vélo statique. L'invention a pour but, surtout, de fournir un vélo statique, qui permette de résoudre mieux que jusqu'à présent le problème évoqué précédemment, et qui, en particulier, permette d'entraîner à vitesse élevée la roue d'inertie dans de bonnes conditions de guidage, à un coût réduit. Selon l'invention, un vélo statique du genre défini précédemment est caractérisé par le fait que la roue libre est située du côté de la roue d'inertie opposé à l'élément récepteur, poulie ou pignon. De préférence, I'axe de roue est monté libre en rotation sur le bâti, l'élément récepteur est solidaire en rotation de l'axe de roue, la roue d'inertie est montée rotative sur une zone centrale, notamment de plus fort diamètre, de l'axe, et une liaison en rotation de l'axe et de la roue d'inertie est assurée, dans un sens, par la roue libre. On peut ainsi utiliser une roue libre de type classique, choisir le diamètre extérieur de l'élément récepteur sans se préoccuper du diamètre de la roue libre, et assurer un bon guidage en rotation de la roue d'inertie. Avantageusement, la roue d'inertie comporte un moyeu traversé par l'axe de roue et le moyeu est monté rotatif sur la zone centrale de l'axe par l'intermédiaire d'un fourreau lisse en matière antifriction, en particulier en nylon ou en bronze. De préférence, la zone centrale de l'axe a une longueur axiale sensiblement égale à celle du moyeu de la roue d'inertie et un diamètre plus important que celui des extrémités dudit axe. Le moyen de transmission est avantageusement une courroie, en particulier une courroie trapézoïdale, et l'élément récepteur est une poulie, en particulier une poulie à gorge ou rainurée. La courroie trapézoïdale peut comporter plusieurs stries parallèles, tandis que la poulie comporte un nombre de gorges ou rainures au moins égal, et de préférence supérieur, au nombre de stries de la courroie. Avec un tel entraînement par courroie, le diamètre de la poulie peut être choisi plus petit que celui du plus petit pignon denté, ayant en pratique au moins douze dents, acceptable pour une transmission par chaîne. Avantageusement, la roue libre est une roue libre classique entourée d'un pignon telle qu'on en utilise sur les bicyclettes ; le pignon d'une telle roue libre est, selon l'invention, placé au voisinage d'une face radiale de la roue d'inertie et arrêté en rotation relativement à ladite roue d'inertie par des moyens de blocage ; ces moyens de blocage peuvent être en particulier des vis et sont avantageusement engagés entre des dents du pignon et fixés sur la roue d'inertie. La face radiale du moyeu de la roue d'inertie peut comporter un embrèvement, dans lequel est engagé une partie de la roue libre, de manière que le pignon denté soit adjacent à cette face radiale du moyeu de la roue d'inertie. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un exemple de réalisation décrit avec référence au dessin ci-annexé, ledit exemple n'étant nullement limitatif. Sur le dessin - la figure 1 est une vue schématique en élévation d'un vélo statique selon l'invention - la figure 2 est une coupe axiale partielle, à plus grande échelle et avec parties en extérieur, de la roue d'inertie, de la roue libre, de l'axe et de la poulie du vélo de la figure 1; - la figure 3 est une vue, selon III-III de la figure 2, du pignon denté, de la roue libre et de l'axe. En se reportant au dessin, on peut voir sur la figure 1 un vélo statique 1, ou vélo d'appartement, comportant un bâti fixe 2, ou cadre, reposant sur le sol par deux pieds 3, 4. Le vélo 1 comporte, vers l'avant, un guidon 5 réglable en hauteur et, vers l'arrière, une selle 6 également réglable en hauteur sur laquelle l'utilisateur s'assoit. Un pédalier 7 est monté rotatif sur le bâti 2, en partie basse, pour être entraîné en rotation par l'utilisateur agissant sur des pédales 8 articulées à l'extrémité de manivelles 9 solidaires en rotation du pédalier 7. Une roue d'inertie 10 est supportée rotative par un axe de roue 11 porté par le bâti 2. Le pédalier 7 et la roue 10 sont entourés d'un carter de protection 12. Un moyen de freinage, non représenté, est prévu généralement pour régler l'effort que l'utilisateur doit faire pour entraîner la roue d'inertie 10 en rotation. Une poulie 13 (Fig.2), formant élément récepteur, coaxiale à la roue d'inertie 10 est prévue pour être entraînée en rotation par le pédalier 7 à l'aide d'un moyen de transmission 14 constitué de préférence par une courroie de transmission trapézoïdale. Une roue libre 15 (Fig. 2) est située du côté de la roue d'inertie 10 opposé à la poulie 13 et est prévue pour assurer l'entraînement de la roue d'inertie 10 par cette poulie 13 tout en empêchant l'inverse. La poulie 13 est solidaire en rotation de l'axe 11, dont la zone centrale 16 de plus fort diamètre forme une sorte de tambour . La longueur axiale de la zone 16 est sensiblement égale à celle du moyeu 10a de la roue 10. L'axe de roue 11 est supporté libre en rotation, par le bâti 2, avec interposition d'un roulement à billes R de chaque côté autour de ses extrémités 1 la, I lb décolletées, par exemple à un diamètre de 12 mm. La zone centrale 16 de l'axe 1 1 a notamment un diamètre d'environ 40 mm. La roue d'inertie 10 est montée rotative sur cette zone centrale 16 avec interposition d'un fourreau lisse 17 en matériau anti-friction, en particulier en nylon ou en bronze. La longueur axiale de la zone 16 et du fourreau 17 permet d'assurer un bon guidage en rotation de la roue 10. La poulie 13 est une poulie à gorges 13a ou poulie rainurée propre à coopérer avec la courroie de transmission 14 qui est une courroie à stries parallèles, chaque strie ayant une section transversale sensiblement triangulaire ou trapézoïdale. De préférence, la poulie comporte un nombre de gorges 13a un peu plus grand que celui des stries de la courroie pour permettre de centrer cette courroie. La courroie striée peut comporter huit stries parallèles et être positionnée sur une poulie 13 à douze gorges, ayant un diamètre d'environ 30 mm ; il est à noter que pour simplifier le dessin la poulie 13 sur la Figure 2 à été représentée avec seulement tois gorges. Un exemple de courroie striée à huit stries parallèles pouvant convenir est la courroie commercialisée sous la marque "POLY-V" de la Société HUTCHINSON. Du côté opposé à la poulie 13, le moyeu 10a de la roue d'inertie 10 présente un embrèvement 18 dont la profondeur axiale correspond sensiblement à la moitié de l'épaisseur d'une roue libre 15 à quatre cliquets utilisée sur une bicyclette classique. Cette roue libre 15 comporte un corps 19 vissé sur un manchon fileté 20 de l'axe de roue 11, et un pignon denté 21 entourant le corps 19 de la roue libre 15. Le pignon denté 21 est mis en applique contre la face radiale 22 du moyeu 1 0a de la roue d'inertie qui entoure l'embrèvement 18. Le pignon 21 est arrêté en rotation sur la roue d'inertie 10 par trois vis 23 (Fig. 3) angulairement espacées de 1200, engagées entre des dents du pignon 21 et vissées dans des trous taraudés du moyeu 10a de la roue d'inertie 10. Le diamètre du manchon fileté 20 est notamment de 34,6 mm. Le fonctionnement du vélo statique selon l'invention résulte immédiatement des explications qui précèdent. Lorsque l'utilisateur agit sur les pédales 8 pour entraîner en rotation le pédalier 7, le mouvement de rotation est transmis à la poulie 13 et à l'axe 1 1 dont elle est solidaire. L'axe de roue 1 1 tourne à une vitesse angulaire multiple de celle du pédalier et entraîne la roue d'inertie 10 par l'intermédiaire de la roue libre 15. Lorsque l'utilisateur cesse de pédaler, I'axe 1 1 cesse de tourner tandis que la roue d'inertie 10 tourne autour de la zone centrale 16, sans entraîner l'axe 11. L'utilisation d'une roue libre 15 a quatre cliquets, au lieu de deux, permet de réduire la course morte qui existe au pédalier quand l'utilisateur entraîne à nouveau ce dernier après un temps de repos. Bien entendu, à la place de la poulie rainurée 13, destinée à coopérer avec une courroie, on peut prévoir un pignon pour coopérer avec une chaîne, mais dans ce cas le diamètre du pignon denté ne sera pas aussi faible que celui d'une poulie rainurée. La solution de l'invention permet, tout en utilisant une roue libre classique à cliquets ou à billes pour bicyclettes, qui est d'un prix relativement bas, d'assurer un bon guidage en rotation de la roue d'inertie 10 grâce à la zone centrale 16 de l'axe 1 1 et au fourreau 17, et de réduire le diamètre extérieur de l'élément récepteur, notamment de la poulie 13, comme dans le cas d'une roue libre à aiguilles, pour améliorer le coefficient de multiplication entre le pédalier 7 et la roue d'inertie 10. REVENDICATIONS 1 - Vélo statique comportant un bâti fixe (2) sur lequel sont montés, d'une part, un pédalier rotatif (7) et, d'autre part, une roue d'inertie (10) supportée rotative par un axe (11) de roue porté par le bâti, un élément récepteur (13) coaxial à la roue d'inertie étant prévu pour être entraîné en rotation par le pédalier (7) à l'aide d'un moyen de transmission (14) et une roue libre (15) étant prévue pour assurer l'entraînement de la roue d'inertie (10) par l'élément récepteur (13) tout en empêchant l'inverse, caractérisé par le fait que la roue libre (15) est située du côté de la roue d'inertie (10) opposé à l'élément récepteur (13). 2 - Vélo statique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'axe de roue (11) est monté libre en rotation sur le bâti (2), que l'élément récepteur (13) est solidaire en rotation de l'axe de roue (11), que la roue d'inertie (10) est montée rotative sur une zone centrale (16) de l'axe (11), et qu'une liaison en rotation de l'axe (11) et de la roue d'inertie (10) est assurée, dans un sens, par la roue libre (ils). 3 - Vélo statique selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la roue d'inertie (10) comporte un moyeu (lova) traversé par l'axe de roue (11) et que ledit moyeu (lova) est monté rotatif sur la zone centrale (16) de l'axe par l'intermédiaire d'un fourreau lisse (17) en matière anti-friction. 4 - Vélo statique selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que la zone centrale (16) de l'axe (11) a une longueur axiale sensiblement égale à celle du moyeu (lova) de la roue d'inertie (10) et a un diamètre plus important que celui des extrémités (1 la, 11k) dudit axe (11). 5 - Vélo statique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le moyen de transmission est une courroie (14) et que l'élément récepteur est une poulie (13). 6 - Vélo statique selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la courroie (14) comporte plusieurs stries parallèles, tandis que la poulie (13) comporte un nombre de gorges (13a) au moins égal au nombre de stries de la courroie. 7 - Vélo statique selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé par le fait que le diamètre de la poulie (13) est choisi plus petit que le diamètre du plus petit pignon denté acceptable pour une transmission par chaîne. 8 - Vélo statique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la roue libre (15) est une roue libre classique, entourée d'un pignon (21) telle qu'on en utilise sur les bicyclettes, ledit pignon étant placé au voisinage d'une face radiale de la roue d'inertie (10) et étant arrêté en rotation relativement à ladite roue d'inertie par des moyens de blocage (23). 9 - Vélo statique selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la roue libre (15) est à quatre cliquets. 10 - Vélo statique selon l'ensemble des revendications 3 et 8, caractérisé par le fait que la face radiale (22) du moyeu (lova) de la roue d'inertie (10) comporte un embrèvement (18) dans lequel est engagé une partie de la roue libre (15) de manière que le pignon denté (21) soit adjacent à ladite face radiale (22) du moyeu de la roue d'inertie (10), les moyens de blocage (23).