Brevet FR2773769A1 — publié le 19990723

La présente invention concerne en premier les pédaliers de vélos. Jusqu'à maintenant, les vélos sont équipés de pédaliers à rotation de 360" mus par deux manivelles opposées d'une longueur habituellement limitée à sept pouces, (1 pouce = 25,4 millimètres), résultant en un écart obligé de quatorze pouces, entre le point haut et le point bas du pédalier. En outre le couple moteur produit par ce type de pédalier varie inévitablement de zéro à 50% du couple maximum sur 50% des vingt et un pouces du parcours de la phase motrice entre point haut et point bas. Le dispositif de l'invention permet l'usage de manivelles de sept à trente pouces et permet à tout moment de permuter immédiatement l'action motrice d'une manivelle à l'autre, avec une valeur du couple minimum d'autant plus élevée que l'écart entre point haut et point bas est plus court. A titre d'exemple, le couple minimum produit par une manivelle de dix pouces est de 80 % du couple maximum sur une course de douze pouces entre point haut et point bas et de 92 % sur une course de huitpouces. Il faut considérer en outre que le couple maximum d'une manivelle de douze pouces atteint 171,4% du couple maximum d'une manivelle de sept pouces et qu'une manivelle de vingt et un pouces permet de tripler la force motrice d'un usager des manivelles de sept pouces. Ce nouveau pédalier est destiné aux amateurs de performances autant qu'aux personnes aux forces limitées. Le dispositif de l'invention comprend principalement une boite d'engrenages zone au cadre du vélo de façon à placer l'axe des manivelles le plus possible en avant de l'axe du pédalier classique et de façon à disposer le mouvement alternatif des manivelles du côté opposé à la roue avant. Il résulte de cette disposition que la longueur des manivelles est limitée par l'espace disponible entre la roue avant et l'ancien pédalier considéré comme la zone privilégiée pour l'emplacement des pédales. Le moyen le plus simple d'augmenter cet espace est de réduire le diamètre de la roue avant. L'exemple représenté par la planche (2/6) montre le montage de deux manivelles de vingt et un pouces, dans un cadre de vélo équipé de roues d'un diamètre diminué de plusieurs pouces de 25,4 mm. La planche (2/6) montre aussi que le mouvement des pédales s'inscrit dans le cercle (A) décrit par les pédales d'une manivelle de sept pouces du pédalier classique. La boite d'engrenages comprend deux demi-arbres alignés et opposés, portant les manivelles et un arbre de transmission parallèle aux deux demi-arbres. La boite comprend aussi les roues dentées qui réalisent les inversions de sens de rotation, en particulier celui des manivelles qui sera possible à tout moment. L'arbre de transmission est entraîné dans le même sens de rotation que la roue arrière du vélo grâce à des mécanismes de roue libre. La transmission entre la boite d'engrenages et l'axe du pédalier classique est réalisée extérieurement par chaîne et roues dentées montées sur un bout d'arbre (16) de l'arbre de transmission et sur l'axe (18) du pédalier classique à la place d'une manivelle devenue inutile, le pédalier classique étant converti en relais de transmission multiplicateur assurant la continuité de la transmission jusqu'à la roue arrière grâce aux dispositifs de transmission existants ou adaptés aux puissances plus grandes résultant de manivelles plus longues. Celles-ci peuvent atteindre vingt et un pouces sur un vélo dont la roue avant a été remplacée par une roue d'un diamètre plus petit qui libère l'espace nécessaire entre la roue avant et le tube oblique du cadre classique -voir planche 2/6- Dans ce cas un relais de transmission multiplicateur peut être placé entre la boite d'engrenages et le pédalier classique. Ce dispositif peut également trouver place dans la transmission des triporteurs quand la boite d'engrenages est disposée au plus près de l'axe des roues avant et peut être équipée de manivelles d'une longueur proche de trente pouces. La boite d'engrenages sera fixée au cadre du vélo sous le tube oblique existant sur presque tous les cadres de vélo entre le pédalier et la cage du dispositif de direction, au moyen d'étriers et de supports en équerre fixés sur les petits cotés de la boite d'engrenages. Ce moyen de fixation permet de déplacer la boite d'engrenage d'un bout à l'autre du tube oblique lorsque la roue avant est remplacée par une roue d'un diamètre diminué de plusieurs pouces. Avec des roues classiques de vingt-six pouces, la longueur des manivelles sera limitée à douze pouces lorsque la boite d'engrenages sera fixée sous le tube oblique. Le milieu de l'alternance devra être modifié lorsque l'inclinaison de la boite d'engrenages sera modifiée par rapport à l'horizontale. Cet ajustement sera possible par un changement de positon des manivelles lorsque celles-ci seront équipées d'un oeil dentelé correspondant à un bout d'arbre dentelé (15) du demi-arbre (3). Le bout d'arbre dentelé peut être constitué d'une douille qui s'adaptera sur un bout d'arbre ordinaire. Une autre possibilité d'ajustement du milieu de l'alternance sera de modifier la positon des engrenages concourants des roues coniques (6) et (7) par le désengagement des pignons (7), ce qui libère les demi-arbres (3) portant les manivelles. Les pignons (7) devront être accessibles sans ouverture des flancs de la boite d'engrenages, comme figuré sur la planche 4/6. Description des planches de dessins La planche 1/6 montre le coté gauche d'un cadre classique de véloéquipé de roues de vingt-six pouces, équipé du nouveau pédalier et des manivelles (19) et (20) d'une longueur de douze pouces représentée avec une amplitude d'alternance de douze pouces ou soixante degrés. La planche 2/6 montre le coté gauche d'un cadre classique équipé de roues de vingt pouces au lieu de vingt-six pouces. Le nouveau pédalier est équipé de deux manivelles de vingt et un pouces représentées schématiquement avec une amplitude d'alternance de douze pouces qui s'inscrit dans le cercle (A) représentant la course potentielle d'une manivelle de sept pouces de pédalier classique. Est aussi représenté un renforcement du cadre constitué de deux tubes (24) de section rectangulaire partant du boîtier de direction, se fixant sur le tube de selle et descendant jusqu'au niveau de la roue arrière. La planche 3/6 montre une coupe horizontale de la boite d'engrenages dans le plan des demi-arbres (3) et de l'arbre de transmission (11) dont les axes sont écartés de trois pouces ou soixante-quinze millimètres. Les épaisseurs des parois ou des éléments mécaniques dépendent des matériaux employés et de la robustesse recherchée. La planche 4/6 montre une coupe verticale de la boite d'engrenages dans le plan des demi-arbres (3) et des pignons (7). La planche 5/6 montre la partie centrale de la boite d'engrenages dépourvue de tout élément mécanique, vue du dessus en FIG 1, vue en coupe horizontale et longitudinale en FIG 2, vue du coté gauche en FIG 3 pour mettre en évidence la paroi centrale. La planche 6/6 montre la boite d'engrenages vue du coté gauche pour mettre en évidence la butée de point bas (25) et le bout d'arbre dentelé (15) du demi-arbre (3). Description de l'application de l'invention la miteux adaptée aux vélos actuels Le dispositif de l'invention est constitué principalement par une boite d'engrenages qui comprend une partie centrale (1) en forme de quadrilatère ouvert de chaque coté d'une cloison longitudinale et verticale, couverte par les flancs (2) démontables. La cloison centrale est mise en évidence par la planche 5/6 FIG.2 et 3. Cette cloison participe à la solidité de la partie centrale (1) de la boite d'engrenage et porte le logement (5) des roulements de guidage des extrémités intérieures des demi-arbres (3). Elle comporte des ouvertures correspondant à l'espace requis par les pignons (7) et par le passage de l'arbre de transmission (11). La partie centrale de la boite comporte sur ses faces inférieure et supérieure les ouvertures correspondant aux cuvettes (10) de logement des pignons (7) et de leurs dispositifs de guidage. La partie centrale de la boite comporte aussi les perçages transversaux (27) au nombre de 6, destinés aux moyens de fixation des gancs (2). Les flancs incorporent les roulements de guidage des demi-arbres (3) et de l'arbre de transmission (il) dans les logements (4) et (14). Les flancs portent autour des bossages de sortie des demi-arbres (3) portant les manivelles, une bague (26) portant une butée (25) destinée à limiter le point bas de l'alternance des manivelles. Cette bague dispose d'un moyen de blocage permettant de régler la butée selon l'alternance maximale désirée, en fonction de la position ajustable du milieu de l'alternance, la longueur des manivelles et de la garde au sol désirée. La boite d'engrenages réalise les deux fonctions essentielles suivantes : mouvement inverse et alterné des manivelles et transmission de la puissance délivrée par les manivelles à un arbre (11) tournant dans le même sens que la roue arrière. Le fonctionnement inverse des manivelles est commandé par un ensemble de roues coniques à engrenages concourants qui comprend deux roues (6) de 45 dents solidaires des demi-arbres (3) porteurs des manivelles et deux pignons (7) de 15 dents dont les axes sont tenus par les dispositifs de guidage logés dans la cuvette (10) intégrée dans le corps de la partie centrale de la boite d'engrenages. Le dispositif de transmission comprend un arbre (11) parallèle aux 2 demi-arbres (3) et un ensemble de roues dentées à engrenages parallèles dont l'une (8) est solidaire du demi-arbre (3) et l'autre (12) solidaire de l'arbre (il) par l'intermédiaire d'un mécanisme de roue libre ( 13). Le dispositif procure un sens de rotation unique à l'arbre (11) identique au sens de rotation de la roue arrière. L'arbre (11) porte à son extrémité extérieure (16) une ou plusieurs roues dentées reliées par chaîne à une ou plusieurs roues dentées montées sur l'axe (18) du pédalier classique, du coté opposé aux organes de transmission travaillant entre le pédalier et la roue arrière. La boite d'engrenages sera fixée sous le tube oblique (22) au moyen des étriers (23) ou de tout autre moyen connu de fixation sur un tube. RE V ENDI CATI ON S -1- Pédalier à deux manivelles de sept à trente pouces (1 pouce =, 25,4 millimètres), caractérisé en ce qu'il fait partie d'une boite d'engrenages ajoutée au pédalier d'un vélo et comprenant les demi-arbres (3) portant les manivelles, portant aussi les roues (6) à engrenages coniques, solidaires des pignons (7) à engrenages coniques concourants, portant aussi les roues (8) à engrenages parallèles qui entraînent les roues (12) solidaires de l'arbre parallèle de transmission (1 1) par l'intermédiaire des mécanismes de roue libre (13) qui commandent le sens de rotation de l'arbre (11) dans le même sens que les dispositifs de transmission existant entre le pédalier en place et la roue arrière du vélo. -2- Pédalier à deux manivelles de sept à trente pouces en rapport avec la revendication 1, caractérisé par l'emplacement de la boite d'engrenages directement appliquée sous le tube oblique (22) par tout moyen connu de fixation sur un tube, tel que des étriers. Cet emplacement permet de disposer l'axe des manivelles plus près de la roue avant que du pédalier primitif et les pédales dans la zone du pédalier classique, considérée comme idéale en fonction de l'emplacement de l'usager. -3- Pédalier à deux manivelles de sept à trente pouces en rapport avec la revendication 1, caractérisé par la possibilité d'éloigner la boite d'engrenages et l'axe du nouveau pédalier par glissement sous le tube oblique (22) jusqu'à vingt pouces du pédalier classique par le remplacement de la roue avant par une roue d'un diamètre plus petit qui libère un espace suffisant pour la boite d'engrenages. Cette adaptation permet de placer les pédales d'une manivelle de vingt et un pouces dans la zone occupée par les pédales d'une manivelle de sept pouces d'un pédalier classique. -4- Pédalier à deux manivelles de sept à trente pouces selon la revendication 1, caractérisé par le dispositif de transmission de la puissance recueillie par l'arbre (11) de la boite d'engrenages constitué par une ou plusieurs roues dentées fixées sur le bout d'arbre extérieur (16) de l'arbre (11), entraînant par chaîne une ou plusieurs roues dentées fixées sur l'axe (18) du pédalier existant, à la place d'une des manivelles devenues inutiles, du coté opposé aux dispositifs de transmission existant entre le pédalier primitif et l'axe de la roue arrière qui sont intégrés de cette façon dans le système de transmission. -5- Pédalier à deux manivelles de sept à trente pouces selon la revendication 1, caractérisé par l'addition d'un relais de transmission (17) installé entre les axes (16) et (18) pour compenser la réduction angulaire de l'alternance résultant de l'allongement des manivelles, par un coefficient multiplicateur de 2 ou 3 qui se combine avec celui du pédalier converti en relais multiplicateur. -6- Pédalier à deux manivelles de sept à trente pouces en rapport avec la revendication 1, caractérisé par la transformation du pédalier classique en relais de transmission multiplicateur intégrant dans la transmission les dispositifs existant entre le pédalier classique et la roue arrière du vélo. -7- Pédalier à deux manivelles de sept à trente pouces en rapport avec la revendication 1, caractérisé par l'adoption d'une forme dentelée pour le bout d'arbre (15) du demi-arbre (3) et l'oeil de la manivelle de façon à permettre le plus grand choix possible de position des manivelles pour la modification du milieu de l'alternance sans nécessité de modifier la position des engrenages concourants des roues coniques (6) et (7). -8- Pédalier à deux manivelles de sept à trente pouces en rapport avec la revendication 1, caractérisé par le logement du pignon (7) et de ses roulements de guidage dans une cuvette (10) vissée dans une ouverture taraudée réservée dans les parois du haut et du bas de la boite d'engrenage, assez grande pour permettre d'introduire ou d'extraire les pignons (7). -9- Pédalier à deux manivelles de sept à trente pouces en rapport avec la revendication 1, caractérisé par un moyen de limitation de l'amplitude de l'alternance constitué par une butée (28) du point bas des manivelles solidaire d'une bague (27) installée autour du bossage de sortie du bout d 'arbre (15), et doté d'un moyen de blocage permettant de fixer la position de la butée suivant la garde au sol désirée. -10- Pédalier à deux manivelles de sept à trente pouces en rapport avec la revendication 1, caractérisé par la réalisation du boîtier de la boite d'engrenages en trois parties dont une partie centrale contenant toutes les roues dentées et les mécanismes de roue libre répartis de part et d'autre d'une cloison centrale et deux parties latérales identiques portant les roulements de guidage des arbres (3) et (11) selon un entraxe constituant la base de conception de l'ensemble de la boite d'engrenages. -11- Pédalier à deux manivelles de sept à trente pouces en rapport avec la revendication 1, caractérisé par le remplacement du tube oblique (22) par la structure (24) constituée de deux tubes rectangulaires aptes à supporter la boite d'engrenages jusqu'à dix-huit pouces du pédalier classique ainsi qu'un relais multiplicateur et permettant d'utiliser des manivelles de dix-huit pouces tout en conservant des roues de vingt-six pouces. Cette structure (24) part du boîtier de direction, se fixe sur le tube de selle et aboutit entre les fourches de la roue arrière.