Brevet FR2772092A1 — publié le 19990611

DISPOSITIF DE TRANSMISSION DE PUISSANCE, NOTAMMENT PEDALIER DE BICYCLETTE La présente invention concerne un dispositif de transmission de puissance depuis deux bras de manoeuvre jusqu'à une chaîne ou similaire, notamment un pédalier de bicyclette, dans lequel les deux bras de manoeuvre à disposition inverse entraînent en rotation une roue dentée ou similaire. Dans un pédalier de bicyclette conventionnel , les deux bras de manoeuvre, dénommés manivelles, sont fixés rigidement sur l'arbre de rotation, monté libre en rotation par rapport au cadre de la bicyclette grâce à un palier à roulements. Sur l'arbre de rotation, à proximité immédiate de la manivelle de droite, est fixée rigidement une roue dentée se trouvant en périphérie d'un élément circulaire monobloc ou en deux parties. La longueur des manivelles ,le nombre de dents de la roue dentée et le rayon de ladite roue sont des paramètres fixes qui déterminent, pour une force donnée appliquée sur la pédale par l'utilisateur, la quantité de travail se répercutant sur la chaîne pour la mise en rotation du pignon d'entraînement de la roue arrière, c'est-à-dire pendant une durée déterminée pour transmettre la puissance déployée par l'utilisateur. Le but que s'est fixé le demandeur est d'améliorer le rendement d'un tel dispositif de transmission de puissance , pour une force instantanée communiquée par l'utilisateur, sans modifier les paramètres fixes ci-dessus à savoir la longueur des bras de manoeuvre, le nombre de dents de la roue dentée et le rayon de celle-ci par rapport à l'axe de rotation. Ce but est parfaitement atteint par le dispositif de transmission de puissance depuis deux bras de manoeuvre jusqu'à' une chaîne ou assimilée , notamment pédalier de bicyclette, dans lequel les deux bras de manoeuvre à disposition inverse entraînent en rotation une roue dentée ou assimilée. De manière caractéristique , selon l'invention, un tel dispositif comporte a) un premier ensemble émetteur de puissance, comprenant un arbre de rotation, les deux bras de manoeuvre montés rigidement sur l'arbre de rotation, et à proximité dudit arbre n faces d'appui, de préférence radiales, tournées vers le sens de rotation, b) et un second ensemble récepteur de puissance qui comprend - la roue dentée, - une pièce centrale montée libre en rotation autour dudit arbre de rotation, ladite pièce centrale étant constituée d'une première partie sensiblement plane dans le prolongement de la roue dentée et de n secondes parties externes délimitant n faces de contre-appui, aptes à être en prises avec les n faces d'appui du premier élément émetteur lors de l'actionnement des bras de manoeuvre ; de plus chaque face de contre-appui est vers l'extrémité libre de la seconde partie externe disposée en porte-à-faux et le long de la première partie du second ensemble récepteur, étant raccordée à celle-ci par une liaison transversale. Ainsi selon la disposition particulière de l'invention, la pièce portant sur sa périphérie la roue dentée n'est pas rigidement fixée sur l'arbre de rotation. Le premier élément émetteur et le second élément récepteur de puissance sont deux éléments indépendants , le second étant entraîné par l'action du premier grâce aux faces d'appui qui viennent en prise contre les faces de contre-appui du second élément. L'application de cette transmission , du fait que les faces d'appui se trouvent sur des parties en porte-à-faux et décalées par rapport à la première partie de la pièce centrale de l'ensemble récepteur est en fait réalisée au niveau des liaisons transversales. Le demandeur a pu constater que la mise en oeuvre de son dispositif , en transformant un pédalier classique de bicyclette, a permis d'augmenter la vitesse moyenne pour la même puissance déployée par I'utilisateur. De préférence un palier à roulement est disposé entre l'arbre de rotation de l'ensemble émetteur et la première partie de l'ensemble récepteur, permettant ainsi la libre rotation dudit ensemble récepteur par rapport à cet arbre de rotation. Avantageusement les liaisons transversales sont proches de la roue dentée. Le demandeur a constaté en effet que plus la longueur en porte-à-faux des secondes parties externes était importante et donc se rapprochait de la longueur disponible entre l'arbre de rotation et la roue dentée et plus l'amélioration était significative. Dans un exemple préféré de réalisation, le nombre n est égal à 4 ou 5. S'agissant en particulier de n = 4, les quatre faces d'appui et les quatre faces de contre-appui sont sur deux plans perpendiculaires passant par l'axe de rotation. Dans cet exemple de réalisation, le rapport entre d'une part la hauteur de la face d'appui et d'autre part la longueur en porte-à-faux de chaque seconde partie externe est compris dans une fourchette entre 0,1 et 0,4. Dans le mode de réalisation dans lequel il y a quatre secondes parties externes , de préférence, chacune de ces secondes parties est une portion annulaire faisant un angle d'environ 30 . De bons résultats ont été obtenus avec une pièce centrale réalisée en aluminium. Dans le cas où chaque seconde partie externe de l'ensemble récepteur a la forme d'une portion annulaire, I'élément émetteur a, entre deux faces d'appui successives et dans son sens de rotation, une forme extérieure convexe d'abord circulaire, centrée sur l'axe de rotation, dans la zone jouxtant le bord inférieur de cette seconde partie externe de l'élément récepteur, puis une forme extérieure courbée jusqu'au sommet de la face d'appui suivante. Afin de rigidifier les secondes parties en porte-à-faux par rapport à la première partie de l'ensemble récepteur, ledit ensemble récepteur comporte n entretoises, chacune s'étendant entre deux secondes parties externes successives. De préférence chaque entretoise est conformée pour permettre un léger jeu entre les faces d'appui et les faces de contre-appui en vis-àvis. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va être faite d'un exemple préféré de réalisation d'un pédalier de bicyclette constitué de deux ensembles indépendants, illustrés par le dessin annexé dans lequel - La figure 1 est une vue en perspective partielle du pédalier selon l'invention, - La figure 2 est une représentation schématique partielle en plan du premier ensemble émetteur de puissance, - La figure 3 est une représentation schématique en coupe selon l'axe III III de la figure 2, - La figure 4 est une représentation schématique partielle en plan du second élément récepteur de puissance, - La figure 5 est une représentation schématique en coupe partielle selon l'axe V-V de la figure 4. Le pédalier 1 de l'invention est constitué de manière conventionnelle de deux manivelles 2 (dont une seule est représentée partiellement sur la figure 1), un arbre 3 de rotation et une roue dentée 4, sur laquelle vient s'engrener une chaîne tendue entre le pédalier et la roue libre de la roue arrière de la bicyclette. Les deux manivelles 2 sont fixées radialement et selon une disposition inverse aux extrémités de l'arbre de rotation 3. Cet arbre de rotation 3 est monté libre en rotation par rapport au cadre de la bicyclette grâce à un palier à roulement. Dans un pédalier conventionnel , la roue dentée 4 se trouve en périphérie d'un élément circulaire monobloc ou en deux parties qui est fixé rigidement sur l'arbre de rotation à proximité immédiate de la pédale de droite. De manière caractéristique , selon l'invention, la roue dentée 4 est indépendante de l'arbre de rotation 3, la transmission de puissance entre les manivelles 2 et ladite roue dentée 4 n'étant pas une transmission directe par un élément intermédiaire fixe mais étant une transmission indirecte comme cela va être expliqué ci-après. Le pédalier 1 comprend un premier ensemble émetteur de puissance 5, qui comprend les deux manivelles 2 et l'arbre de rotation 3 aux extrémités duquel sont montées rigidement les deux manivelles, selon une disposition inverse ; L'arbre de rotation 3 a la particularité de présenter une pluralité n de faces planes, disposées régulièrement sur sa périphérie extérieure. Ces faces planes, dites faces d'appui, sont tournées vers l'avant dans le sens de rotation habituel du pédalier. Elles sont de préférence radiales ; en d'autres termes leur direction générale passe par l'axe de rotation de l'arbre 3. Dans l'exemple illustré, L'arbre de rotation 3 comporte sur sa périphérie extérieure quatre faces d'appui 6. Le pédalier 1 de l'invention comporte également un second ensemble 7, récepteur de puissance, qui est indépendant du premier ensemble 5 émetteur de puissance mais destiné à coopérer avec celui-ci pour assurer la transmission de puissance depuis les manivelles 2 jusqu'à la roue dentée 4. Ce second ensemble 7 comprend la roue dentée 4 et une pièce centrale 8 qui est montée libre en rotation autour de l'arbre de rotation 3. Cette pièce centrale 8 se présente sous la forme d'une pièce 9 montée à l'intérieur de la roue dentée 4 et fixée à celle-ci par des points de fixation 10, ayant une face sensiblement plane d'où déborde extérieurement une pluralité n d'éléments de contre-appui 11. II y a autant d'éléments de contre-appui 11 que de faces d'appui 6 sur l'arbre de rotation 3. Ces éléments 1 1 sont dits de contre-appui justement parce que les faces d'appui 6 viennent s'appliquer sur une partie desdits éléments 11, délimitant les faces de contre-appui 1 2 lors de l'actionnement des manivelles 2. Un élément de contre-appui 1 1 se présente, dans l'exemple illustré, comme un bloc ayant une hauteur h donnée et , vu en plan , la forme d'une portion annulaire d'un secteur angulaire d'angle a faisant environ 30 . Ce bloc se trouve en grande partie en porte-à-faux par rapport à la face plane de la pièce 9 étant solidaire de celle-ci par une zone 13, formant liaison transversale, qui est la zone de l'élément 1 1 la plus proche de la roue dentée 4. Dans un élément 1 1 de contre-appui, la face de contre-appui 1 2 se trouve sur l'un des montants latéraux 19, perpendiculaires à la face plane de la pièce 9, plus précisément dans la zone de ce montant latéral 19 qui se trouve à l'opposé de la liaison transversale 13, c'est-à-dire dans la zone la plus en porte-à-faux de l'élément de contre-appui 11. Bien sûr la pièce 9 présente un évidement central qui permet de placer, lors du montage du pédalier 1, les n faces d'appui 6 , de l'arbre de rotation 3, en regard des n faces de contre-appui 1 2 du second ensemble 7, récepteur de puissance. Une roue dentée peut être disposée sur la périphérie circulaire de la pièce centrale 8 . S'agissant d'un pédalier à double plateau, cette seconde roue dentée peut présenter un nombre de dents inférieur à celle 4 fixée par les points de fixation 10. Le second élément 7 , récepteur de puissance , est monté libre en rotation par rapport à l'arbre de rotation 3 notamment par un palier à roulement 14. Cette disposition permet un mouvement relatif entre les deux ensembles 5,7 respectivement émetteur et récepteur de puissance lors de l'actionnement du pédalier. Sur la figure 2 est représenté partiellement , en plan, le premier ensemble de puissance 5. Plus précisément sont représentés sur cette figure 2 la pièce 15 portant les faces d'appui 6 et un bras 2a d'une manivelle 2. Ne sont donc pas représentés sur cette figure 2 L'arbre de rotation 3, la pédale équipant ce bras 2a ainsi que la pièce portant l'autre manivelle. Les quatre faces d'appui 6 , dans l'exemple illustré, sont dans deux plans perpendiculaires passant par l'axe 1 6 de rotation de l'arbre 3. Chaque face d'appui 6 a une hauteur e déterminée, par exemple de l'ordre de 5mm. Lesdites faces d'appui 6 sont portées par la portion médiane 1 Sa de la pièce 1 5 (figure 3). Cette portion médiane 1 5a a , de l'extrémité basse 6a d'une face d'appui donnée à l'extrémité haute 6b de la face d'appui adjacente, dans le sens de rotation normal du pédalier 1, selon la flèche F, un profil qui est, en section transversale, tout d'abord circulaire par rapport à l'axe de rotation 1 6, selon une première zone 1 7, puis de forme courbe et ascendante selon une seconde zone 18. La pièce 1 5 a , de part et d'autre de la portion médiane 1 Sa, une première portion latérale droite 15b sur laquelle est fixé radialement le bras 2a d'une manivelle 2 et une seconde portion latérale gauche 1 5c servant extérieurement de support à un palier de roulement permettant la libre rotation du second ensemble 7 récepteur de puissance par rapport au premier ensemble 5 émetteur de puissance. L'arbre de rotation 3, non représenté sur les figures , a un profil extérieur qui est adapté pour épouser le profil intérieur, notamment carré de la portion médiane 15a de la pièce 15. Sur les figures 4 et 5 est illustré partiellement , en plan , le second élément 7 récepteur de puissance. Plus précisément ces figures illustrent la pièce centrale 8 , qui vient dans le prolongement intérieur de la roue dentée 4 non représentée. Cette pièce centrale 8 est constituée d'une plaque circulaire 9 qui supporte sur sa face plane 9a située sur la droite du pédalier les quatre blocs 1 1 en porte-à-faux reliés à ladite face 9a par des liaisons transversales 13. Chaque bloc 1 1 a une hauteur D audessus de la liaison transversale 13 et en plan une forme annulaire délimitant une portion angulaire d'environ 30 . Chaque bloc 11 comporte quatre montants latéraux , perpendiculaires à la face 9a de la pièce 9 à savoir deux montants rectilignes 19, 20, successivement dans le sens de la flèche F et deux montants courbes respectivement 21,22 depuis I'axe de rotation 16. Les liaisons transversales 1 3 se trouvent au niveau du montant courbe 22 le plus éloigné de l'axe de rotation 1 6 et donc le plus proche de la roue dentée 4 ; les quatre blocs 1 1 sont répartis symétriquement par rapport à l'axe de rotation 16. Sur la figure 4 sont illustrées sous la référence 23 cinq zones circulaires de fixation au niveau desquelles est fixée sur la pièce 9 la roue dentée 4. Eventuellement il peut s'agir d'une première roue dentée d'un diamètre donné et possédant un nombre de dents donné, fixée sur la face droite 9a de la pièce 9 et d'une seconde roue dentée d'un diamètre et d'un nombre de dents inférieur fixée sur la face gauche de la pièce 9 au niveau desdites zones de fixation 23. Entre les blocs en porte-à-faux 1 1 sont prévues des entretoises 24 destinées d'une part à former une liaison rigide entre lesdits blocs 1 1 et d'autre part à servir de butée évitant un trop grand débattement de la pièce 1 5 du premier ensemble 5 émetteur de puissance lors de l'actionnement des manivelles 2. Chaque entretoise 24, comme illustrée à la figure 3, s'étend entre deux montants latéraux rectilignes successifs 20,1 9 de deux blocs 1 1 adjacents. Cette entretoise 24 n'est pas fixée directement à la pièce 9 de sorte que toutes les entretoises 24 sont également en porte-à-faux par rapport à la face 9a de ladite pièce 9. Dans l'exemple illustré à la figure 3, chaque entretoise 24 forme une portion angulaire d'environ 60 , comportant quatre montants latéraux perpendiculaires à la face 9a de la pièce 9, à savoir deux montants rectilignes 25,26 dans le sens de la flèche F et deux montants courbes 27,27' depuis l'axe de rotation 16. Les deux montants rectilignes 25,26 viennent s'appliquer sur les deux montants rectilignes 20,1 9 de deux blocs en porte-à-faux 1 1 successifs. Le montant courbe 27 , le plus proche de l'axe de rotation 16, présente depuis le montant rectiligne 25 une première zone circulaire 28, qui est dans le prolongement exact du montant courbe 21 du bloc en porte-à faux il sur lequel s'appuie le montant rectiligne 25 et une seconde zone 29 courbe et ascendante de sorte que le montant rectiligne 26 de l'entretoise 24 ne s'appuie pas sur le montant rectiligne 19 du bloc en porte-à-faux 11 suivant sur une hauteur H. Lors du montage du pédalier, la portion médiane 1 5a de la pièce 1 5 vient se placer dans le logement formé par la face 9a de la pièce 9 et les montants courbes 21 et 27 des blocs en porte-à-faux 11 et des entretoises 24. Le profil extérieur de la portion médiane 1 Sa de la pièce 1 5 et le profil intérieur des montants courbes 21,27 précités sont prévus pour que le premier ensemble 5, émetteur de puissance, puisse avoir un certain jeu à l'intérieur de ce logement lors de l'actionnement des manivelles 2. Lors de cet actionnement , les faces d'appui 6 de la pièce 1 5 viennent s'appliquer sur les faces de contre-appui 1 2. Une face de contre-appui 1 2 consiste dans la partie la plus en porte-à-faux d'un montant rectiligne 1 9 d'un bloc 1 1 , au niveau de la zone de hauteur H non couverte par l'entretoise 24 adjacente. Le jeu existant entre le premier élément 5, émetteur de puissance et le second élément 7 récepteur de puissance , est fonction des profils respectivement de la zone ascendante 1 8 de la pièce 1 5 pour ce qui est de l'ensemble 5 et de la zone 29 du montant courbe 27 de l'entretoise 24 pour ce qui est du second ensemble 7. Dans un exemple précis de réalisation, la hauteur e des faces d'appui 6 était d'environ 5mm, tandis que la longueur L en porte-à-faux de chaque bloc 11 était de 32mm. Le rapport entre ces deux longueurs était donc de 0,15. Lors de l'actionnement du pédalier , I'utilisateur fait entrer en rotation l'arbre de rotation 3 en appuyant sur les pédales équipant l'extrémité des bras 2a des manivelles 2. Cette rotation entraîne corrélativement la rotation de la pièce 1 5 asservie à l'arbre 3. Les faces d'appui 6 portées par la portion médiane 15a de la pièce 15 viennent s'appliquer sur les faces de contre-appui 12 des blocs en porte-à-faux 11. La puissance appliquée au niveau des faces de contre-appui 1 2 par le premier ensemble 5 , émetteur de puissance , est transmise à la roue dentée 4 par l'intermédiaire des liaisons transversales 13. Selon le demandeur , I'efficacité de cette transmission est d'autant plus importante que le rapport entre la hauteur e de la face d'appui 6 et la longueur L en porte-à-faux du bloc 1 1 est faible. De préférence ce rapport est compris entre 0,1 et 0,4. La présente invention n'est pas limitée au mode précis de réalisation qui vient d'être décrit à titre d'exemple non exhaustif. En particulier le nombre et la géométrie des blocs en porte-à-faux 1 1 ne sont pas limités à l'exemple décrit et illustré. De même en ce qui concerne les entretoises , il serait possible de liaisonner les blocs compacts 1 1 de manière à leur conférer globalement une meilleure rigidité sans que ces entretoises servent de butée limitant le jeu entre le premier élément 5 émetteur de puissance et le second élément 7 récepteur de puissance. II serait par exemple possible de fixer sur la face supérieure des blocs compacts 1 1 une pièce plane annulaire de rigidification. REVENDICATIONS 1. Dispositif de transmission de puissance depuis deux bras de manoeuvre jusqu'à une chaîne ou assimilée , notamment pédalier de bicyclette , dans lequel les deux bras de manoeuvre à disposition inverse entraînent en rotation une roue dentée ou assimilée, caractérisé en ce qu'il comporte a) un premier ensemble émetteur de puissance (5), comprenant un arbre de rotation (3) , les deux bras de manoeuvre (2) montés rigidement sur l'arbre de rotation (3) , et à proximité dudit arbre n faces d'appui (6) de préférence radiales , tournées vers le sens de rotation, b) et un second ensemble récepteur de puissance (7) qui comprend - la roue dentée (4), - une pièce centrale (8) montée libre en rotation autour dudit arbre de rotation (3), ladite pièce centrale (8) étant constituée d'une première partie sensiblement plane (9) dans le prolongement de la roue dentée (4) et de n secondes parties externes (11) délimitant n faces de contre-appui (12), aptes à être en prise avec les n faces d'appui (6) du premier élément émetteur (5) lors de l'actionnement des bras de manoeuvre (2) et en ce que chaque face de contre-appui (12) est vers l'extrémité libre de la seconde partie externe (11), disposée en porte-à-faux et le long de la première partie (9) du second ensemble récepteur (7), étant raccordée à celle-ci par une liaison transversale (13). 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'un palier à roulement est disposé entre l'arbre de rotation de l'ensemble émetteur (5) et la première partie (9) de l'ensemble récepteur (7) , permettant ainsi la libre rotation dudit ensemble récepteur par rapport à cet arbre de rotation. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que les liaisons transversales (13) sont proches de la roue dentée (4). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le nombre n est égal à 4 ou 5. 5. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que n étant égal à 4, les quatre faces d'appui (6) et les quatre faces de contre-appui (12) sont sur deux plans perpendiculaires passant par l'axe de rotation (16) du pédalier. 6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que le rapport entre d'une part la hauteur (e) de la face d'appui (6) et d'autre part la longueur (L) en porte-à-faux de chaque seconde partie externe (11) est compris dans une fourchette entre 0,1 et 0,4. 7. Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6 caractérisé en ce que chacune des secondes parties externes (11) est une portion annulaire faisant un angle d'environ 30 . 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que chaque seconde partie externe (11) de l'ensemble récepteur (7) ayant la forme d'une portion annulaire , I'élément émetteur (5) a , entre deux faces d'appui (6) successives et dans son sens de rotation (F) une forme extérieure convexe d'abord circulaire centrée sur l'axe de rotation (16), dans la zone jouxtant le bord inférieur de cette seconde partie externe de l'élément récepteur, puis une forme extérieure courbée jusqu'au sommet de la face d'appui suivante. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que l'ensemble récepteur (7) comporte n entretoises (24) , chacune s'étendant entre deux secondes parties externes (11) successives. 10. Dispositif selon la revendication 9 caractérisé en ce que chaque entretoise (24) est conformée pour permettre un léger jeu entre les faces d'appui (6) et les faces de contre-appui (12) en vis-à-vis.