Brevet FR2792602A1 — publié le 20001027

La présente invention est relative à une nouvelle technologie de développement apporté au mécanisme d'entrainement par rotation, du pédalier de tout type de vélo. Elle permet en particulier d'assurer une transmission plus constante de l'effort, lors du passage des points hauts et points bas de chaque5 manivelle, appelé point mort, bien connu des milieux professionnels cyclistes. Elle a pour effets concrets de mieux transmettre l'effort musculaire au mouvement de rotation du pédalier et de favoriser l'utilisation de développe- -ments plus performants En effet, c'est un système très banal que celui qui existe actuellement, et qui permet en manoeuvrant le pédalier par la force des jambes, de créer un mouvement de rotation continu, et de le transmettre à la roue arrière par l'intermédiaire d'une chaine de transmission. A l'échelle des coureurs du Tour de France ou du promeneur du dimanche, chacun mesure à son niveau, I'effort qu'il est nécessaire de réaliser en vue du résultat à obtenir.15 Or il est bien connu que le concept actuel, présente le principal défaut qui est le passage répété des points morts de chaque manivelle. En effet, selon le plan N 1, la représentation en position verticale haute d'un type de manivelle actuellement utilisé, matérialisé par son axe principal X' X, met en évidence que la jambe qui est en action à ce moment, se trouve dans le prolongement de cet axe, pour constituer uneligne d'écoulement de l'effort suivant la flèche F, directement projetée sur le point central X de l'axe de rotation du pédalier et provoque momentanément un blocage de l'effort, c'est ce qu'on appelle le point mort haut, déterminé par le secteur P M H. Sous la poussée musculaire, le point mort se libère au fur et à mesure que la rotation25 s'effectue en R, et la puissance maximale agissant sur la rotation du pédalier, est alors pleinement active lorsque l'angle formé par l'axe de la jambe et celui de la manivelle, atteint une position à 90 de l'axe X' X. Le phénomène s'inverse ensuite, selon ce même plan tourné à 180 , au fur et à mesure que la jambe poursuit son mouvement descendant suivant R', ce qui, en position verticale constitue le point mort bas, désigné P M B, lorsque la manivelle coîncide avec l'axe X X'. Dans ces conditions, il est facile de comprendre que l'effort développé sur la manivelle, selon le sens de la flèche F', agit de plus en plus comme une force d'étirement de celle ci à mesure qu'elle se rapproche de l'axe vertical, se trouvant alors en simultané35 avec la position du point mort haut de la jambe opposée, prenant le relais de la rotation. La perte de puissance est répétitive et s' accentue suivant les inclinaisons positives rencontrées. Le mouvement de rotation devient alors plus saccadé et renforce considérablement les effets négatifs de chaque point - 2 - mort. C'est là que le coureur professionnel a recours à la position appelée en danseuse. Si celle ci ne résout pas le problème des points morts, elle a pour effet de conjuguer le poids et la puissance et de soulager la dépense musculaire.5 La présente invention, en premier lieu, selon le plan 2, a pour but d'éliminer l'effet de blocage au passage de chaque point mort,en dirigeant, par une forme rectiligne à incurvée de la manivelle M, inscrivant un triangle X' B X, suivant un angle p, variable en X', I'effort déployé sur un axe de projection X' B, aboutissant au point de réception B déporté du centre de rotation X,10 favorisant ainsi une transmission plus souple et plus constante de l'effort au mouvement rotatif du pédalier et ouvrant par ces conditions des capacités de puissance et de récupération supplémentaires, et en second lieu en créant un couple supérieur de développement, par la transmission de la rotation en Y, extérieur au point central X.15 Selon les plans 3 et 4, le pédalier est constitué, d'une manivelle M à forme coudée, en ajustement libre coulissant entre pièce mâle et femelle à l'axe principal de rotation X, agissant à ce point comme levier, pour assurer par 1' intermédiaire d' un galet de liaison fixé entre cuir et chair en Y, I'entrainement d'un disque D, solidaire de l'axe de pédalier, et recevant les20 couronnes dentées de type standard C fixées en Cl, C2, C3, C4, C5, et la chaine de transmission. Le pédalier est constitué des composants droits et des composants gauches symétriques, conditionnant ainsi le principe du pédalage alternatif. La manivelle opposée sera désignée M' et le disque D' sans être représentés25 mais pour les besoins de compréhension. Le disque D', qui ne comporte pas de fixation de couronne dentée représentés en Cl, C2, C3, C4,C5,puisque l'ensemble couronne chaine est monté à droite est défini par le profil D'. Il est à noter cependant que les conditions peuvent amener des contructeurs à envisager le sytème d' entrainement par couronne chaine et pignons arrières; selon un montage à gauche. La définition technique avancée conserve dans ce cas les mêmes caractéristiques, et se trouve entièrement contenue par les applications de symétrie réciproque fonctionnelle, de chaque composant permettant de passer de l'entrainement à droite à l'entrainement à gauche. Selon la présente invention, le pédalier,ainsi désigné " pédalier à développement périphérique constant " présente en option suivant le plan 5, une cavité 1 centrée et destinée à recevoir l'embout rapporté de fixation E1 ou E2, lequel comportant un trou centré 2 ou excentré 3 de fixation de la pédale permet d' obtenir une variation de X' X, en fonction des positions P1, P2, P3, - 3 - ceci afin de compenser les différences de taille de chaque utilisateur, sans avoir recours à la mise en place d'une manivelle complète. Il est donc possible de ce fait, sachant qu'en terme général, un être humain sur deux présente une différence de longueur de jambes parfois sensible au point d'être amemé à5 ajuster séparément la dimension de chaque manivelle, de pouvoir agir en fonction du diagnostic relevé par un médecin. Selon la présente invention, le nouveau pédalier, à développement périphérique constant, est carctérisé par une forme de manivelle dont le profil géométrique coudé, assure 1' acheminement de l'effort, par un secteur10 principal agissant en périphérie, pour ensuite prendre appui à l'axe central et diriger l'effort déployé vers le point d'entrainement Y, solidaire du disque D. Elle est définie par un profil incurvé selon le plan 6, mais en variante il peut être rectiligne. Quelque que soit le profil de la manivelle retenu en dernière application, dès lors que son axe moyen ne coincide pas avec l'axe15 X' X, en position verticale de la manivelle, il met en évidence l'existence d'un angle p, en X'. Le profil s'élargit progressivement selon une zone matérialisée de 4 à 5, amorçant alors par des rayons importants 6 et 7 un coude prononcé, lui permettant par un élargissement plus conséquent 8 excentré de l'axe Z Z', de venir prendre appui au point de pivotement central X et d'assurer par une20 forme se prolongeant en pied de biche 9, I'entrainement du disque en Y par effet de levier. L'élargissement et l'excentration 8 ainsi que les axes X Y et X V peuvent être augmentés lors de l'utilisation de couronnes dentées à grand développement de 54 à 60 dents, ce qui a pour effet de créer un couple plus important.25 La manivelle peut alors présenter dans sa partie la plus large des évidements de toutes formes 10.Selon le plan 7, la coupe passant par les axes Y X V présente le montage de chaque côté. La manivelle comporte un alésage 11 et un lamage 12, recevant le bouchon fileté B, bloqué face 13 à fond de filet dans le logement 14 du disque D, constituant alors avec la manivelle un assemblage libre, mais sans jeu par la mise en contact des diamètres 11/15, 12/16, le tout maintenu par la vis VI fixée dans l'axe de pédalier A P, laquelle par sa fonction première, assure le blocage du carré standard 17 de l'axe de pédalier dans le logement 18 du disque D, tout en maintenant en second rôle, un appui rigide et constant sans entrainement entre les faces 19 et 20, de35 manière à maitriser les déformations dûes aux efforts répètés. A l'axe V V, la manivelle présente un autre alésage 21 et lamage 22. La vis V2, implantée dans le logement fileté 23 du disque d' entrainement, maintient en appui sans blocage les faces 24 et 25, mais entre les diamètres -4- 21/26 et 22/27, il est mis en évidence, I' existence d' un jeu important de manière que les déformations n'amènent pas la manivelle à prendre un point d'appui raccouci à cet endroit, ce qui aurait pour effet alors de modifier les données de transmission et de diminuer la récepton de l'effort au repère Y.5 Le mouvement de rotation de la manivelle est transmis au disque au moyen du galet d'entrainement G, insèré sans jeu diamétal dans les logements respectifs 28 et 29, se faisant face, I' assemblage étant alors maintenu solidairement en position par la vis V3 faisant plaquer les faces 30 et 31 après insertion et blocage dans le logement fileté 32. La manivelle M et sa10 symétrie M' non représentée, sont parcourues en périphérie par un rayon 33 en position externe. Selon la présente invention, I' effort se dirigeant sur un secteur périphérique du pédalier, créé par l'angle constant d'orientation p, au minimum supérieur à zéro et variable en vue de diverses applications, agit au15 passage du point mort bas, selon les mêmes critères définis au passage du point mort haut et permet de ce fait une meilleure sincronisation du mouvement alternatif de pédalage. En effet quelque soit la position de la manivelle en cours de pédalage, par rapport à 1' axe vertical passant par X, la valeur constante de l'angle p dirige de façon uniforme vers le point B, I'effort20 transmis à la manivelle par la jambe en position descendante. Or il s'avère que dans la version actuelle des manivelles droites, c'est bien à partir de cette position que la transmission de l'effort musculaire devient décroissante à mesure qu'elle subit l'approche du point mort bas, pour être pratiquement nulle à l'axe vertical o la jambe en extension ne dispose plus suffisament de ressource efficace pour faciliter la reprise opposée simultanée. Dans les conditions nouvellement démontrées, la transmission de l'effort n'est que très faiblement décroissante et agit alors sur le mouvement de rotation non freiné au point bas, comme une force centrifuge. Il en résulte que l'excentration 8 par rapport à l'axe Z Z', permet d'obtenir naturellement un basculement30 progressif de la manivelle en rotation, au delà de l'axe vertical passant par X et de développer en toute logique, simultanément, une position d'avance de la manivelle symétriquement opposée et vis-versa. Ce phénomène s'accentue sensiblement à mesure que le pédalage se fait plus rapidement. La position du pied en semi extension, consécutive à la rotation de la cheville manoeuvrant de35 façon solidaire avec l'ensemble pédale automatique et chaussures appropriées, se comportent aussi comme des facteurs d'amplification, ce qui contribue à rendre plus déterminant l'effet de la force centrifuge. Ce phénomène n'existe pas avec les manivelles actuelles droites, lorsque celles ci se trouvent en - 5 positions descendantes, puisque l'effort n' est que faiblement exploité à l'approche de l'axe vertical en raison de l'absence d'un angle de diffusion, et dans ces conditions, l' effet de force centifuge n'est pas obtenu. Selon des éléments concrets découlant des différents essais de prototypes, la vitesse moyenne sur plat sur une distance de 10 km, est en augmentation de 10 à %. Ormis l'application la plus évidente au vélo de tout genre, il est à noter que les milieux médicaux ou paramédicaux peuvent bénéficier des mêmes avantages dansle cas de rééducation consécutive aux fractures ou défaillances motrices des membres inférieurs, puisque ce procédé procure un mouvement10 plus régulier et plus souple du mouvement de rotation et modère la sollicitation de l'articulation des genoux et des hanches. Selon la présente invention le disque D comporte 5 talons de positionnement du type 34 du plan 4, pour la mise en place des couronnes dentées. Chacun de ces talons est muni en Cl C2 C3 C4 C5 d'un trou15 standard, pour la fixation de celles ci, et d'un épaulement de centrage 35 se raccordant à la face 36 d'appui centrale de la manivelle, par une pente 37, le tout formant une étoile de renfort. Ces talons se rejoignent entr'eux par des zones évidées non débouchantes 38, nécessaires à 'alègement, définies en extérieur par des rayons concaves 39 ou convexes 40, facilitant20 I'emplacement des bossages 41 et 42, et en intérieur par des rayons 43. Selon le plan 6, les faces d'appui 30, 36, 44 sont alignées. Le filetage 45 recevant le bouchon fileté B est standard et permet d'obtenir l'extraction du disque. Cependant en agissant uniquement par retrait des vis Vl, V2, V3 et bouchon B, il est possible d'intervenir sur la manivelle seule et de procéder à son25 remplacement par une manivelle identique ou plus longue en cas de nécessité, sans avoir à tout démonter.De même il est possible de désolidariser l'ensemble complet de l'emboitage du carré de l'axe de pédalier sans avoir recours au dé -montage de la manivelle et à la mise en place d'un extracteur spécial, puisque le bouchon B comporte au rep 46, un filetage permettant de recevoir l'outil 47 libre dans le passage 48, surdimensionné à cet effet. La pression de celui ci30 exercée sur la face d'appui 49 de l'axe de pédalier, a pour résultat de chasser ce dernier du logement 17. L'outil 47 est constitué d'une vis d'extraction 50 et d'un bras de levier 51, permettant d'obtenir l'extraction. Il fait partie des composants de la présente invention. Selon la présente invention la vis épaulée V2 se caractérise par une longueur d'épaulement non fileté 26 identique ou suppérieure à la longueur de l'alésage 21 de la manivelle, de manière à maintenir cette dernière en appui constant et limiter les effets de torsion dûs aux efforts répétés. -6- REVENDICATIONS 1- Pédalier à développement périphérique constant, comprenant un ensemble mécanique constitué d'une manivelle M agissant sur un disque d'entrainement D lequel est solidaire de 1' axe de pédalier A P et assure la transmission du mouvement rotatif à 1' ensemble manivelle M' et disque D'5 symétrique diamétralement opposé, conditionnant le système de pédalage alternatif simultané; droite, gauche; continu caractérisé en ce que, la manivelle droite ou gauche possède une forme arrondie au repère X' de fixation de la pédale, se poursuit par un profil rectiligne à incurvé modéré progressif de 4 à 5 se rattachant à des rayons importants, formant ainsi un coude évasé, excentré10 8 du point de centre X, inscrivant ainsi un triangle X' B X, selon un angle p, variable suivant les modèles, lequel fait office de déviation de l'effort hors de l'axe X' X, ce profil étant parcouru en périphérie externe par un rayon 26, en ce que la face d' appui centrale 36, ne constitue pas 1' entrainement de la rotation en X, mais un centrage ajusté libre, permettant par effet de levier sur15 Y, ou en tout autre point externe à X, d' assurer de ce fait l'entrainement du disque D, en ce que, la manivelle et le disque sont deux composants sépartés; le disque à droite ou à gauche étant seul solidaire de l'axe de pédalier à qui il transmet le mouvement de rotation par l'emboitage standard 18. 20 2- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les manivelles possède une cavité 1 destinée à recevoir les embouts séparés de fixation de pédale E1 ou E2, permettant de modifier séparément la longueur fonctionnelle de chaque manivelle X' X, déterminée par le choix des positions P1 P2 P3, en regard du centrage du trou de fixation 2 ou de l'excentration 3.25 3- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bouchon B, vient se visser à fond de logement 14 du disque, maintenant un double appui constant sans jeu de la manivelle sur la face 36 du disque et de la face 19 du bouchon sur la face 20 du lamage central de la manivelle, tout en assurant un emboitage coulissant entre les diamètres 11 / 15 et 12/ 16,30 I 'ensemble étant alors solidaire de 1' axe de pédalier A P, maintenu en position définitive assemblée, par la vis Vl. 4- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mouvement de rotation de la manivelle est transmis au disque, par un galet d'entrainement G insèré dans les logements 28 et 29 se faisant face et35 prisonnier par la vis V3 assurant solidairement le contact des faces 30 et 31. -7- - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la vis V2 assure un maintient constant sans jeu entre la face 24 du lamage de la manivelle et 25 de cette vis, de manière à contenir tout effet de torsion, et présente un jeu fonctionnel important entre les diamètres 21126 et 22/27.5 6- Dispositif selon 1' ensemble des revendications précédentes caractérisé en ce que les trois points d'appui 30 36 44 sont alignés et contribuent au positionnement et assemblage rapides des composants manivelle et disque, ainsi que leur démontage ou séparation, par le retrait des vis Vl V2 V3 et bouchon B, sans utilisation d'extracteur lors du remplacement10 des manivelles ou couronnes dentées. 7- Dispositif selon l'une quelconque des revendications caractérisé en ce que le bouchon B identique quelque soit sa position droite ou gauche, est un composant indépendant intégré faisant office d'extracteur de chaque module, par l'action de l'outil 47 et de son bras de manoeuvre 51 mettant en15 pression la vis d'extraction 50, sur la face d'appui 49, agissant ainsi par le filetage 46 après retrait de la vis Vl, laquelle est libre dans le passage 48.