Brevet FR2763557A1 — publié le 19981127

Pédalier réducteur d'effort pour cycles, et cycle équipé d'un tel pédalier. La présente invention se rapporte au domaine technique général des pédaliers pour cycles, et par exemple pour bicyclette, permettant de transmettre l'effort de pédalage à la roue motrice du cycle par l'intermédiaire d'une chaîne de bicyclette. La présente invention se rapporte à un pédalier pour cycles, par exemple pour bicyclette, comportant un jeu de manivelle et une pédale susceptibles d'entraîner au moins un plateau destiné à supporter une chaîne d'entraînement, ledit plateau étant monté centré sur l'axe du pédalier. Au sens de l'invention, il conviendra d'entendre sous le terme cycle , tout appareil du type bicyclette quelque soit son utilisation spécifique, quelle soit sportive ou non. A ce titre la dénomination cycle recouvrera, au sens de l'invention, des bicyclettes classiques de transport ou de loisirs, les bicyclettes de compétition sur route ou sur piste, les bicyclettes dites VTT, ou d'autres bicyclettes spécialement conçues dans un but particulier. De manière classique, il est connu d'assurer le déplacement d'un cycle par l'effort de pédalage effectué par le cycliste qui appuie sur les pédales, chaque pédale étant associée à une manivelle. L'effort de pédalage est transmis à la roue motrice, en général la roue arrière de la bicyclette, par l'intermédiaire d'une chaîne et d'un pédalier. Ce dernier est formé par l'ensemble du jeu de pédales et des manivelles associées, ainsi que par un plateau denté monté sur l'axe du pédalier reliant les deux manivelles à travers le cadre du cycle. La chaîne de transmission de l'effort engrène sur le plateau et le pignon de la roue motrice, en l'occurrence la roue arrière. L'effort à fournir par le cycliste est variable selon le profil de la route, selon le développement qu'il utilise, et selon la vitesse souhaitée. II a déjà été proposé de tenter de réduire l'effort à fournir tout en maintenant la même vitesse de déplacement. Ainsi on a déjà essayé de donner une forme ovalisée au plateau avant des bicyclettes afin d'amener, au moins sur une portion de la rotation du plateau ovalisé, la chaîne au plus près de l'axe théorique du pédalier. En effet, les manivelles font office de bras de levier lors de l'effort de pédalage, L'effort transmis étant maximisé lorsque le point de traction de la chaîne passe sur le plateau au plus près de l'axe théorique du pédalier. Le recours à un plateau ovalisé permet donc en théorie de réduire partiellement et de manière cyclique l'effort de pédalage lorsque le point de traction de la chaîne se rapproche de l'axe du pédalier. Cette solution présente néanmoins l'inconvénient de rendre l'effort de pédalage irrégulier, ce qui exclut pratiquement d'utiliser un tel montage pour des efforts soutenus sur de longues périodes. Par ailleurs, le recours à un plateau ovalisé se heurte généralement à la sensation et perception générale négative de la part des cyclistes utilisant ce type de plateau en raison précisément des variations d'efforts ressentis. L'objet de la présente invention se propose en conséquence de porter remède aux inconvénients des solutions antérieures connues à ce jour, et en particulier de proposer un nouveau pédalier permettant de réduire l'effort de pédalage appliqué sur les pédales tout en gardant un développement identique. Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau pédalier de conception simplifiée tout en étant robuste et particulièrement à même d'équilibrer les efforts dynamiques divers auxquels il est soumis. Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau pédalier de conception particulièrement adapté à un montage simple et rapide sur tout type de cycles. Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau pédalier d'encombrement réduit et de masse particulièrement allégée. Les objets assignés à l'invention sont atteints à l'aide d'un pédalier pour cycles comportant un jeu de manivelles et pédales susceptible d'entraîner en rotation au moins un plateau destiné à supporter une chaîne d'entraînement, ledit plateau étant monté centré sur l'axe du pédalier caractérisé en ce qu'il comporte des organes d'entraînement en rotation du plateau qui sont solidaires d'une manivelle et qui sont interposés entre d'une part une pièce fixe liée au pédalier près de son axe, et d'autre part des moyens de support du plateau montés libres en rotation autour de l'axe de manière que les organes d'entraînement entraînent en rotation le plateau à une vitesse supérieure à celle des manivelles. Les objets assignés à l'invention sont également atteints à l'aide d'un cycle, telle qu'une bicyclette, équipée d'un pédalier conforme à l'invention. D'autre détails et avantages de l'invention seront décrits de manière détaillée à la lumière de la description et des exemples illustratifs qui suivent ci-après, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, dans lesquels: - la figure 1 montre selon une vue en coupe transversale longitudinale, une première variante de réalisation d'un pédalier réducteur d'effort conforme à l'invention. - la figure 2 montre selon une coupe transversale longitudinale, une seconde variante de réalisation d'un pédalier réducteur d'effort conforme à l'invention. - la figure 3 montre selon une vue de face, une vue simplifiée des organes d'entraînement du pédalier réducteur d'effort conforme à l'invention. La figure 1 montre une première variante de réalisation d'un pédalier 1 conforme à l'invention et comprenant une manivelle comportant un bras 3 pourvue à une extrémité d'un orifice traversant 4 destiné à supporter l'axe d'une pédale (non représentée à la figure). L'autre extrémité du bras 3 est pourvue d'un second orifice traversant 5, destiné à supporter, par insertion, I'axe 6 du pédalier. Le bras 2 se termine à l'extrémité opposée à l'orifice traversant 4, par une pièce de forme sensiblement circulaire, partie intégrante du bras 2 formant un col 8 centré ou coaxial à l'axe du pédalier 6. Le pédalier 1 conforme à l'invention est destiné à équiper tous les types de bicyclettes connues à ce jour comportant un cadre, au moins deux roues, un guidon, une selle, un système de freinage et un système d'entraînement, etc. La structure et le montage de ces équipements divers pour cycles et étant bien connus de l'homme du métier, ces éléments ne seront pas décrits plus en détail et ne font pas partie de l'invention. Le pédalier 1, comporte de manière classique un jeu de deux manivelles et de deux pédales associées, la figure 1 ne représentant qu'un seul bras de manivelle 2, étant entendu que le pédalier comporte un jeu complet de deux manivelles 2 et de deux pédales(non représentées aux figures). montées de manière symétrique par rapport au plan de symétrie vertical P du cycle, mais décalées angulairement de 1800 en position fixe sur l'axe 6 du pédalier. Le pédalier 1 conforme à l'invention comporte également une cuvette de pédalier 10, rallongée et montée sur l'axe 6 de pédalier, ladite cuvette 10 supportant un roulement à billes 11 supportant lui-même un flasque 12, par exemple cylindrique. Le flasque 12, réalisé en matériau plastique ou métallique, est monté centré et coaxial sur l'axe 6 du pédalier. Le jeu de manivelles 2 et pédales, est susceptible d'entraîner en rotation autour de l'axe 6 du pédalier au moins un plateau 15, et de préférence plusieurs, et par exemple deux , destinés à supporter une chaîne d'entraînement 16 passant sur un pignon arrière (non représenté aux figures), associé à la roue arrière motrice de la bicyclette. Dans l'exemple de réalisation montré à la figure 1, le pédalier 1 comporte deux plateaux, à savoir un grand plateau 15, et un petit plateau 15a, situé vers la partie interne de la bicyclette. Le montage présenté est tel que l'ensemble des plateaux 15, 15a est disposé de manière sensiblement aligné avec le col 8 en considérant un plan d'alignement vertical sensiblement parallèle au plan de symétrie P de la bicyclette. Les plateaux 15, 15a, se présentent de manière classique sous la forme de disques dentés, montés solidaires du pédalier 1, par l'intermédiaire de moyens de support 20. Le pédalier 1 conforme à l'invention comporte également des organes d'entraînement en rotation 22 du, ou des plateaux 15, 1Sa, lesdits organes 22 étant solidaires du bras 3 de la manivelle 2. Les organes d'entraînement en rotation 22 sont avantageusement interposés entre, d'une part une pièce fixe 25 liée au pédalier 1 près de son axe 6, et avantageusement centrée sur ce dernier et montée autour de la cuvette 10, et d'autre part les moyens de support 20 du ou des plateaux 15, 15a monté libres en rotation autour de l'axe 6 du pédalier. Avantageusement, les organes d'entraînement 22 sont formés par une série de satellites 22, montés libres en rotation à une extrémité de la manivelle 2 et disposés concentriquement et coaxialement autour de l'axe 6 du pédalier. Le pédalier 1 comporte au moins deux satellites 22, et de préférence trois ou cinq, répartis angulairement de manière régulière autour de l'axe 6 du pédalier. Les satellites 22 sont montés solidaires de la manivelle 2 sur le col 8 sur lequel ils sont fixés par l'intermédiaire d'un axe 23 et d'un roulement 24, les satellites 22 étant ainsi montés libres en rotation sur la face interne du col 8 et à sa périphérie externe (figure 3). Le pédalier 1 conforme à l'invention comporte également en tant que pièce fixe 25, un pignon planétaire monté coaxial à l'axe 6 du pédalier sur la cuvette 10 de manière à engrener par sa surface périphérique externe avec les pignons extérieurs des satellites 22. Le pignon planétaire est fixé sur l'axe 6 et par exemple monté par vissage, clavetage ou par tout moyen approprié et équivalent. Selon l'invention, les moyens de support 20 du ou des plateaux 15, 15a, sont formés par une couronne crantée montée concentrique à l'axe 6 du pédalier autour de la surface périphérique des satellites 22 de manière à pouvoir engrener par sa denture périphérique interne sur les pignons formant la périphérie externe des satellites 22. Le montage réalisé permet ainsi aux satellites 22 d'être interposés entre le pignon planétaire fixe 25 et la couronne crantée 20 de manière à faire office d'organes d'entraînement moteurs entraînant en rotation le ou les plateaux 15, 15a à une vitesse de rotation supérieure à celle de la ou des manivelles 2. Avantageusement, selon la variante de réalisation montrée à la figure 1, les plateaux 15, 15a sont montés solidaires de la couronne crantée 20 par exemple par vissage sur sa face périphérique externe située en regard du bras 3 de la manivelle 2. Selon une variante de montage particulièrement intéressante, la couronne crantée 20 est maintenue en place dans le pédalier 1, par l'intermédiaire du flasque 12 sur lequel elle est fixée par tous moyens appropriés, et par exemple par vissage à l'aide de vis 27. Selon ce montage, le flasque 12 fait office de plaque de maintien du côté opposé à la manivelle 2 relativement à l'ensemble formé par le pignon planétaire 25, les satellites 22 et la couronne crantée 20, en maintenant et plaquant les différentes pièces de l'ensemble contre la face interne du col 8. La variante de réalisation montrée à la figure 2 ne diffère de celle montrée à la figure 1 que par la disposition de certaines pièces du pédalier destinée à diminuer son encombrement et à améliorer sa facilité de montage. Ainsi, le pédalier 1 conforme à l'invention et montré à la figure 2 comporte une manivelle 2 (I'autre manivelle n'étant pas représentée à la figure) avec un bras 3 pourvu, à l'extrémité opposée au pédalier 1, d'un orifice traversant 4 destiné à supporter une pédale (non montré à la figure). L'autre extrémité est pourvue d'un logement 30, en forme de couronne coaxiale à l'axe 6 du pédalier, le logement 30 étant ménagé dans le col 8. Le logement 30 est destiné à incorporer l'ensemble des pièces mobiles et fixes du pédalier 1 composées par le pignon planétaire fixe 25, les satellites 22 et la couronne crantée 25 ainsi que les roulements. A cette fin la cuvette 10 comporte à l'extrémité opposée au plan P, une couronne 10a insérée au fond du logement 30 pour servir de support de fixation au pignon planétaire 25 solidaire de la couronne ?Oa par exemple par vissage. L'autre extrémité lOb de la cuvette 10, disposée vers le plan de symétrie P, est montée sur l'axe 6 du pédalier avec interposition d'un roulement 31, conique par exemple. Selon cette seconde variante de réalisation, la couronne crantée 20 est montée mobile relativement à la manivelle 3 par l'intermédiaire de roulements 32, interposés entre la surface périphérique externe de la couronne crantée 20 et la face radiale externe du logement 30. Selon cette variante le ou les plateaux 15, 15a sont montés solidaires, par exemple par vissage, sur la face interne de la couronne crantée 20, correspondant à la face de la couronne dirigée vers le plan de symétrie P de la bicyclette. Avantageusement, cette seconde variante de réalisation comporte un boîtier 40, formant le boîtier du pédalier et se présentant sous la forme d'une pièce sensiblement cylindrique, destinée à être insérée puis vissée dans le cadre 41 de la bicyclette. A cette fin, il comporte, à l'extrémité opposée à celle portant le pédalier 1, une bague de réglage 43, associée à une paire d'écrous de réglage et blocage 44 supportés par le boîtier 40. L'autre extémité du boîtier 40 est solidaire, par exemple par vissage, de l'extrémité 10b de la cuvette 10, formant ainsi un ensemble monobloc. Avantageusement, un roulement 45, de type conique, est interposé entre la bague de réglage 43 et l'axe 6 du pédalier. Grâce à ce montage, il s'avère particulièrement aisé et rapide de monter le pédalier conforme à l'invention sur toute bicyclette classique. II suffit en effet d'insérer dans le cadre 41, le boîtier 40 qui est solidaire du bras 3 intégrant l'ensemble réducteur d'effort constitué par le pédalier à train épicycloïdal décrit précédemment et qui forme un ensemble monobloc. Cette variante de réalisation s'avère par ailleurs parfaitement équilibrée sur le plan dynamique, l'ensemble des pièces étant maintenu en rotation de manière parfaitement concentrique autour de l'axe 6 du pédalier. De manière générale, le pédalier conforme à l'invention permet au bras 3 de la manivelle 2 d'entraîner en rotation les satellites 23 qui tournent et engrènent à la fois sur le pignon fixe 25 et sur la couronne crantée 20. Lors de la rotation du bras 3, la couronne crantée 20 est entraînée en rotation par les satellites 22 selon un rapport de vitesse différent qui plus élevé que la vitesse de rotation des manivelles 2. Un tel montage permet de réduire l'effort de pédalage en comparaison avec les solutions classiques, dans lesquelles la chaîne est entraînée directement et à la même vitesse par la manivelle 2. Le pédalier selon l'invention permet également d'assurer une réactivité plus grande de la bicyclette lors des phases de démarrage en raison de la vitesse supérieure relative du plateau 15, 15a. Cette particularité peut s'avérer particulièrement utile pendant des phases de montée en vitesse, lors de compétitions cyclistes par exemple, en particulier lors des sprints, le pédalier selon l'invention permettant de conserver le plus grand développement possible. Le pédalier selon l'invention permet également d'améliorer globalement l'effort de pédalage, en particulier l'effort dynamique résultant de l'augmentation de la vitesse angulaire de rotation tout en permettant de rapprocher, comparativement à des solutions classiques, le point de traction de la chaîne de l'axe 6 du pédalier et en conservant le même développement. Enfin, le pédalier selon l'invention permet de conserver un dimensionnement général faible du pédalier et ce pour un développement important, alors même que la tendance générale de conception des pédaliers conduit à augmenter la longueur des bras 3 pour bénéficier d'un bras de levier plus important. Le rapport de rotation du pédalier selon l'invention est bien évidemment fonction de la combinaison choisie entre les caractéristiques dimensionnelles du pignon planétaire 5, des satellites 22 et de la couronne crantée 20. A titre d'exemple non limitatif, en utilisant un pignon planétaire fixe d'un diamètre de 50 mm avec cinq satellites d'un diamètre de 20 mm et une couronne crantée d'un diamètre intérieur de 90 mm, le bras 3 de la manivelle 2 fait un tour pendant que chaque satellite 22 fait 2,5 tours. Pendant ce même tour de rotation du bras 3, la couronne crantée effectue 1,56 tours. Pour un développement identique, il est donc possible de réduire le diamètre de chaque plateau 15,1 Sa et de réduire par voie de conséquence l'encombrement général du pédalier et de rapprocher le point de traction de la chaîne de l'axe 6 du pédalier. Ainsi, alors qu'avec un type de pédalier classique, le point de traction de la chaîne serait à une distance de l'axe du pédalier de l'ordre de 109,15 mm, le montage selon l'invention permet de situer le point de traction à un distance de l'ordre de 70,75 mm. REVENDICATIONS 1-Pédalier pour cycles comportant un jeu de manivelles (2) et pédales susceptible d'entraîner en rotation au moins un plateau (15, 15a) destiné à supporter une chaîne d'entraînement (16), ledit plateau (15, 15a) étant monté centré sur l'axe (6) du pédalier caractérisé en ce qu'il comporte des organes d'entraînement (22) en rotation du plateau (15, 15a) qui sont solidaires d'une manivelle (2) et qui sont interposés entre, d'une part une pièce fixe (25) liée au pédalier prés de son axe (6), et d'autre part des moyens de support (20) du plateau (15, 15a) montés libres en rotation autour de l'axe (6) de manière que les organes d'entraînement (22) entraînent en rotation le plateau (15, 15a) à une vitesse supérieure à celle des manivelles (2). 2-Pédalier selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes d'entraînement sont formés par une série de satellites (22) montés concentriquement autour de l'axe (6) du pédalier et libres en rotation à une extrémité de la manivelle (2). 3-Pédalier selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux satellites (22), et de préférence trois ou cinq, répartis angulairement de manière régulière autour de l'axe (6) du pédalier. 4-Pédalier selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pièce fixe liée au pédalier est formée par un pignon planétaire (25), monté coaxial à l'axe (6) du pédalier. 5-Pédalier selon la revendication 4, caractérisé en ce que le pignon planétaire (25) est monté solidaire du pédalier, par l'intermédiaire d'une cuvette (10), sur laquelle il est fixé par exemple par vissage. 6-Pédalier selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de support du plateau (15, 15a) sont formés par une couronne crantée (20), montée concentrique à l'axe (6) du pédalier. 7-Pédalier selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte une plaque de maintien (12), montée concentrique autour de l'axe du pédalier sur une roulement qui est supporté par la cuvette (10), ladite plaque étant montée du côté opposé à la manivelle (2) relativement à l'ensemble pignon planétaire-satellitescouronne crantée, et étant fixée sur la couronne crantée (20) pour maintenir l'ensemble en position contre la face interne du col (8). 8-Pédalier selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la manivelle (2) comporte à son extrémité opposée à la pédale, un logement (30), dans lequel est monté l'ensemble pignon planétaire-satellites-couronne crantée, des roulements (32) étant disposés à la périphérie de la couronne crantée (20), entre cette dernière et le logement (30). 9-Pédalier selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier (40) de pédalier dans lequel est monté l'axe (6) du pédalier avec une série de roulements pour le pédalier, ledit boîtier étant solidaire de la cuvette(10) supportant le pignon planétaire (25) pour former un ensemble monobloc. 10-Pédalier selon la revendication 9, caractérisé en ce que le boîtier (40) est pourvu d'un système de réglage et de fixation du boîtier sur le cadre (41) du cycle. ll-Pédalier selon la revendication 10, caractérisé en ce que le système de réglage et de fixation comprend une bague de réglage(43) associée à un écrou de réglage et de blocage (44) monté à l'extrémité du boîtier opposée à la manivelle de manière à bloquer l'ensemble monobloc en position lorsqu'il est introduit dans le cadre (41) du cycle. 12-Cycle équipé d'un pédalier conforme à l'une des revendication 1 à 11.