Brevet FR2767174A1 — publié le 19990212

DISPOSITIF DE TRANSFORMATION DE DEUX MOUVEMENTS ALTERNATIFS EN MOUVEMENT DE ROTATION La présente invention concerne la transformation de deux mouvements alternatifs en un mouvement rotatif, et plus particulièrement à un dispositif dans lequel la variation de couple est faible. Un tel dispositif est particulièrement avantageux lorsqu'il est utilisé en tant que pedalier de bicyclette. Les pédaliers de bicyclette ou les systèmes présentants une bielle et une manivelle ont comme défaut une grande variation du couple moteur, fonction de la position angulaire de la manivelle par rapport à la direction de la force motrice au cours du fonctionnement. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à cet inconvénient. L'invention est une amélioration aux systèmes de pédalier alternatifs déjà connus, systèmes qui avaient le défaut de fonctionner par saccades: la descente d'une manivelle entraîne directement la remontée de l'autre, sans gestion des cinématiques d'alternance, ce que permet l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description et des revendications qui suivent faite en référence aux dessins annexés dans lequel: La figure 1 représente schématiquement un premier mode de réalisation de l'invention, La figure 2 représente schématiquement un autre mode de réalisation simplifiée de l'invention, La figure 3 représente schématiquement les éléments essentiels de l'invention, Les figures 4A à 4F représentent les différentes phases de fonctionnement du dispositif suivant l'invention, La figure 5 est un graphique montrant l'évolution angulaire des deux leviers en fonction du temps pour un demi-tour de vilebrequin, La figure 6 représente l'enchaînement de trois demi-tours de vilebrequin, et la figure 7 présente la différence de répartition du couple dans le temps pour un même travail moteur et un même développement entre un pédalier classique et le système selon l'invention. Le dispositif suivant l'invention comprend deux leviers L1 et L2 placés cote à cote et pivotants autour d'un même axe géométrique 01. Ces deux leviers sont animés chacun d'un mouvement alternatif de basculement autour de l'axe 01. Ces leviers sont les points d'entrée du système et reçoivent les forces appliquées au dispositif suivant l'invention. Le dispositif suivant l'invention comprend aussi un vilebrequin VR monté libre en rotation autour d'un axe 02. Le vilebrequin est muni de deux manivelles B1 et B2 disposées de part et d'autre du vilebrequin VR et en alignement l'une de l'autre tout en faisant un angle de 1800. L'axe 02 de rotation du vilebrequin est parallèle à l'axe 01. Les manivelles B1 et B2 sont munies de manetons M1 et M2 coopérants avec chacun des leviers L1 et L2 respectivement, chaque maneton coopérant avec la glissière respective d'un levier oscillant. La distance entre l'axe 02 du vilebrequin et les manetons M1 et M2 est inférieure à la distance séparant l'axe 02 du vilebrequin de l'axe 01 de basculement des leviers L1 et L2 La liaison entre chaque manivelle du vilebrequin et le levier respectif est du type pivot glissant: le pivot est constitué d'un maneton solidaire du vilebrequin et est parallèle à l'axe 01. La glissière, solidaire du levier, est orientée radialement par rapport à ce même axe 01. La transmission du mouvement se fait toujours par l'intermédiaire de deux roues libres, une pour chaque levier, montees sur un même axe avec le même sens d'entraînement, soit directement à l'axe 01 ou de façon déportée. En cas de transmission directe (fig 1), une roue libre est placée à l'articulation de chaque levier en 01. En cas de transmission déportée (fig 2), c'est à dire que les roues libres ne sont plus en 01, il y a transmission du mouvement par l'intermédiaire d'éléments à faible inertie T1 et T2 du type câble, courroie ou équivalant. Chaque organe de transmission, un par ensemble levier-roue libre, sera d'une part attaché à son levier à une certaine distance d'attache de l'axe 01 , de façon fixe ou mobile pour béneficier d'une variation de vitesse par modification du rayon d'attache, et d'autre part, viendra s'enrouler sur un diamètre fixe ou variable autour de la roue libre dont son extrémité sera solidaire; le rapport entre la distance d'attache par rapport à l'axe 01 et le rayon d'enroulement au niveau de la roue libre définit le rapport de transmission. L'élément de transmission T1 ou T2 entraîne la roue libre sans glissement et est maintenu en tension par un système type ressort R1 et R2 ou contrepoids ou équivalent. Ce système assure le rappel de la roue libre lors de la phase retour du levier. Cette configuration offre une très grande résistance à l'encrassement par rapport à la traditionnelle chaîne de transmission. On se reportera aux figures 3 et 4 pour mieux comprendre le cycle de fonctionnement du dispositif suivant l'invention. Ce fonctionnement est identique dans les deux configurations, entraînement direct et indirect. Pendant que le levier L1 est moteur du point A au point B en s'éloignant de l'axe de basculement des leviers, le levier L2 décélère jusqu'au point C où sa vitesse est nulle, accélère jusqu'au point D où sa vitesse est maximum, décélère jusqu'au point E où sa vitesse est à nouveau nulle, puis réaccélère à nouveau une dernière fois pour venir se synchroniser en A avec la vitesse du levier L1 et devenir moteur à son tour pour un demi-tour de vilebrequin; le levier L1 décrit alors à son tour le cycle de remontée vers le point A, et ainsi l'alternance se poursuit. L'angle pendant lequel un levier est moteur est l'angle (A,O1,B). Le débattement angulaire total de l'autre levier pendant ce temps est: (B,O1,C) + (C,O1,E) + (E,O1,A), c'est à dire (A,O1,B) + (4 x (B,O1,C)). La vitesse maximale de retour est également conditionnée par la géométrie de l'ensemble; elle est donnée par la formule: Vitesse L2 Maxi = Vitesse L1 x((01,02)+ Rv)/((01,02)-Rv) où (01,02) est la distance de l'axe 01 à l'axe 02, et où Rv est le rayon de déplacement des manetons du vilebrequin, c'est à dire de la dimension des manivelles. On voit donc que pour conserver une vitesse de remontée des leviers raisonnable, il faut diminuer Rv par rapport à la distance (01,02), ce qui revient à conserver un angle moteur faible. Cependant, pour un fonctionnement correct, il faut également veiller à conserver un angle (E,02,A) suffisant pour entraîner le vilebrequin aux points critiques en A et en B, ce qui limite la réduction de l'angle de débattement des leviers. Il faut donc trouver une valeur pouvant satisfaire toutes ces conditions, valeur qui sera déterminée au cas par cas suivant les applications. Dans la présente analyse du mouvement, l'angle (A,O1,B) choisit est de 30ç. Pour aider la rotation du vilebrequin, on peut ajouter un entraînement en rotation à partir de l'axe motorisé 01, (fig 1), avec une multiplication de valeur 1800 / (angle A,O1,B), tout en compensant les variations de vitesse du vilebrequin en incluant un système de pré-charge de type ressort dans la chaîne cinématique. Entre l'axe des leviers 01 et l'axe du vilebrequin central 02, la compensation élastique absorbe les différences de vitesse instantanee du vilebrequin tout en maintenant un couple moteur sur ce dernier. L'application d'un couple moteur permanent au vilebrequin permet ainsi de passer les points critiques A et B sans problème. Le système suivant l'invention est irréversible, et la variation de couple, qui dépend de la géométrie du mécanisme, ne dépasse pas 3.5 % du couple maximum dans l'exemple étudié ici (fig 7, courbe A), à comparer aux 100 % d'un pédalier classique (fig 7, courbe B). REVENDICATIONS 1) Dispositif de transformation d'un mouvement alternatif de va et vient en un mouvement de rotation comprenant: - deux leviers (L1) et (L2) montés cote à cote, muni de deux glissières, et articulés sur un premier axe de basculement (01); - un vilebrequin (VR) libre en rotation autour d'un second axe 02 parallèle au premier axe et muni de deux manivelles (B1,B2), chaque manivelle étant pourvue d'un maneton et décalée de 1800 par rapport à l'autre manivelle, chaque maneton coopérant avec la glissière respective d'un levier oscillant; - deux roues libres entraînées chacune par un des leviers; et dans lequel la distance séparant les deux axes est supérieure au rayon du cercle parcouru par les manetons lors de la rotation du vilebrequin. 2- Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les glissières sont orientées radialement par rapport à l'axe de basculement des leviers et en ce que les axes des manetons sont parallèles aux premier et second axes. 3- dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chaque roue libre est placée sur l'axe (01) de chaque levier de façon à ce que ces leviers entraînent cet axe alternativement dans le même sens suivant la loi de mouvement dictée par le vilebrequin central. 4- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chaque roue-libre est déportée et dans lequel l'entraînement entre chaque levier et sa roue libre se fait au moyen d'organes de transmission de type câble, courroie ou équivalent. 5- Dispositif selon la revendication 4, dans lequel les organes de transmission sont rattaches à leurs extrémités sur des rayons fixes ou variables solidaires des leviers et qui participent au rapport de transmission. 6- Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que chaque ensemble constitué de la roue libre, l'organe de transmission et le levier associé est sollicité par un système de rappel de type ressort, contrepoids ou équivalent. 7- Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel la rotation du vilebrequin central au point critique haut (A) est forcée par une transmission avec compensation élastique entre l'axe des leviers (01) et l'axe du vilebrequin central (02), la compensation élastique absorbe les différences de vitesse instantanée du vilebrequin tout en maintenant un couple moteur sur ce dernier