Brevet FR2793762A1 — publié le 20001124

La présente invention a pour objet un bras de pédalier ou de manivelle à économie d'énergie. Il est principalement destiné à être utilisé sur une bicyclette, mais peut trouver des applications dans d'autres domaines, par exemple celui des appareils d'exercices physiques pour la musculation ou la rééducation, et en général pour tous les appareils utilisant un pédalier ou une manivelle. Son utilisation peut également être envisagée pour un vilebrequin de moteur thermique. Un pédalier est généralement constitué d'un plateau circulaire rotatif relié au mécanisme à actionner par une chaîne ou une courroie, et comportant deux bras perpendiculaires à l'axe de rotation mais diamétralement opposés, l'extrémité de chacun de ces bras étant pourvus d'une pédale, tournant sur un axe parallèle à celui du plateau et sur laquelle l'un des pieds de l'utilisateur peut appuyer pour exercer le couple nécessaire pour faire tourner le plateau. Le couple résistant se traduisant par la force exercée par la chaîne ou la courroie sur le plateau du pédalier peut être considéré comme sensiblement constant, alors que le couple moteur produit par la personne qui pédale est par nature variable, passant cycliquement par une valeur nulle aux points morts haut et bas lorsque les bras des pédales sont sensiblement verticaux, et une valeur maximale lorsque lesdits bras sont sensiblement horizontaux. Cette transformation d'un mouvement alternatif en mouvement de rotation s'effectue avec un rendement médiocre entraînant des efforts que de nombreux inventeurs ont tenté de diminuer par divers moyens, par exemple au moyen de plateaux de pédalier non circulaires, tels que celui décrit dans le brevet européen NO 0 607 356 déposé par MM. SASSI et TALO. Ces dispositifs n'ont toutefois jamais été très convaincants. L'auteur de la présente invention, après de nombreuses expérimentations sur prototypes d'atelier, aussi bien que sur le terrain, est arrivé à la conclusion qu'il était possible d'améliorer le rendement du pédalage en modifiant la forme des bras de pédale ou de manivelle. En utilisant une roue arrière de bicyclette et un pédalier avec sa chaîne, il s'est rendu compte qu'une première masse Ml déterminée fixée à l'extrémité d'un bras rectiligne 1 de pédale ne parvenait pas à faire tourner la roue 2 sur laquelle passait un câble portant une seconde masse M2 déterminée (figure 1), alors qu'avec les mêmes masses, mais avec un bras 3 de pédale modifié, la masse MI parvenait à faire tourner la roue 2 en provoquant ainsi l'élévation de la masse M2 (figure 2). Le dispositif selon l'invention permet d'améliorer le rendement des systèmes actionnés par des pédales ou des manivelles, et des essais effectués par plusieurs personnes avec une bicyclette équipée successivement de bras de pédales classiques et de bras de pédales selon l'invention ont montrés qu'il était possible, dans des conditions identiques, d'atteindre sur un même parcours une vitesse sensiblement plus élevée avec les bras de pédales modifiés qu'avec les bras habituels. Ce dispositif est constitué d'un bras de pédale ou de manivelle non rectiligne, formé de trois éléments non alignés, un élément d'entraînement solidaire de l'arbre à actionner, un élément terminal portant la pédale ou la poignée de manivelle et un élément de liaison reliant les deux précédents, les angles entre ces éléments ayant des valeurs bien déterminées et l'ensemble étant composé d'une seule pièce, ou de deux pièces articulées de manière à ce que le bras de levier augmente lorsque l'effort exercé dépasse une certaine valeur. La description détaillée ci-après se rapporte à des exemples non limitatifs de formes de réalisation de l'objet de l'invention. Sur les dessins annexés : les figures 1 et 2, déjà citées, sont des sché mas illustrant les conditions d'une expérience démontrant l'efficacité du dispositif revendiqué, la figure 3 représente, vu de côté en élévation, un plateau de pédalier de bicyclette portant un bras de pédale conforme à l'invention et la figure 4 montre une variante de ce bras. Le dispositif de la figures 3 est constitué de deux bras 3 de pédale identiques (un seul est représenté), solidaires d'un plateau 4 denté de type connu entraînant une chaîne 5 de transmission classique. Chaque bras 3 est constitué d'une seule pièce formée de trois éléments non alignés formant des angles déterminés entre eux et avec la ligne droite Dl-D2 reliant l'axe du plateau 4 et celui de la pédale. La distance entre ces deux axes est égale à celle d'un pédalier habituel, c'est à dire qu'elle peut mesurer de 170 à 185 millimètres. Les dimensions indiquées ci-après sont mesurées le long des axes médians des éléments du bras, et données, à titre d'exemple, pour une longueur entre axes de 175 millimètres. L'un des éléments constitutifs du bras 3, l'élé- ment d'entraînement 6, est solidaire du plateau 4 et fait avec la ligne Dl-D2 un angle Al de 55' dans le sens de la rotation du système. Sa longueur Ll est de 135 millimètres. Le deuxième élément porte la pédale et est désigné par le nom d'élément terminal 7. Il a une longueur L2 de 75 millimètres. Le troisième élément, ou élément de liaison 8, relie les deux précédents et sa longueur L3 est de 105 millimètres. L'ensemble est déterminé de façon à ce que l'élément de liaison 8 soit décalé, dans le sens de la rotation ou dans le sens inverse, par rapport à la ligne Dl-D2. L'angle A2 entre l'élément d'entraînement 6 et l'élément de liaison 8 est égal à 125 0, et l'angle A3 entre cet élément de liaison et l'élément terminal 7 a une valeur de 115 '. Pour des valeurs différentes de la distance entre l'axe du plateau et celui de la pédale, les longueurs Ll, L2, L3 seront déterminées de manière à ce que les proportions soient les mêmes. Les angles et les rapports entre les longueurs des éléments ont été déterminés empiriquement, après de nombreux essais. Ils pourront varier dans de faibles proportions mais devront être très proches des valeur indiquées pour obtenir un résultat optimal. Sur la figure 4, on peut voir une variante d'exécution du bras de pédale décrit, caractérisée par une articulation 9 disposée entre l'élément d'entraînement 6 et l'élément de liaison 8. Cette articulation est agencée pour permettre un allongement de la distance Dl-D2 entre la pédale et l'axe du pédalier, de façon à augmenter le bras de levier lors des efforts importants. Cette articulation comporte un ressort taré 10 maintenant le bras de levier à sa valeur normale tant que l'effort ne dépasse pas une valeur déterminée, ainsi que des butées Il limitant l'ouverture de l'angle A2 entre l'élément de plateau 6 et l'élément de liaison 8. Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des dispositifs similaires. REVENDICATIONS 10. Bras de pédalier ou de manivelle à économie d'énergie, s'appliquant d'une manière générale à tout types d'appareils comportant un pédalier ou une manivelle, mais destiné en particulier à être utilisé sur une bicyclette, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un bras de pédale ou de manivelle non rectiligne, formé de trois éléments non alignés, un élément d'entraînement (6) solidaire de l'arbre à actionner, un élément terminal (7) portant la pédale ou la poignée de manivelle et un élément de liaison (8) reliant les deux précédents, les angles entre ces éléments ayant des valeurs bien déterminées et l'ensemble étant déterminé de façon à ce que l'élément de liaison (8) soit décalé dans le sens de la rotation, ou dans le sens inverse, par rapport à la ligne de bras de levier (Dl-D2) reliant l'axe de l'arbre à entraîner et celui de la pédale ou de la poignée de manivelle. 2'. Bras de pédalier ou de manivelle selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que l'angle (Al) entre l'axe médian de l'élément d'entraînement (6) et la ligne de bras de levier (Dl-D2) est sensiblement égal à 55 0, l'angle (A2) entre les axes médians de l'élément d'entraînement (6) et de l'élément de liaison (8) est sensiblement égal à 125 0, et l'angle (A3) entre les axes médians dudit élément de liaison et de l'élément terminal (7) est sensiblement égal à 115 '. 3'. Bras de pédalier ou de manivelle selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait qu'il est formé d'une seule pièce. 41. Bras de pédalier ou de manivelle selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, se caractérisant par le fait qu'il comporte, entre l'élément 6 d'entraînement (6) et l'élément de liaison (8), une articulation (9) agencée pour permettre un allongement de la distance de bras de levier (DI-D2) lors des efforts importants. 5'. Bras de pédalier ou de manivelle selon la revendication 4, se caractérisant par le fait que l'articulation (9) comporte un ressort taré (10) maintenant la distance de bras de levier (Dl-D2) à sa valeur normale tant que l'effort ne dépasse pas une valeur déterminée. 6'. Bras de pédalier ou de manivelle selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, se caractérisant par le fait que l'articulation (9) comporte des butées (11) limitant l'ouverture de l'angle (A2) entre l'élément d'entraînement (6) et l'élément de liai-son (8). 7'. Bras de pédalier ou de manivelle selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que les proportions entre les dimensions des éléments (6, 7, 8), mesurées le long de leurs axes médians, sont égales à celles obtenues pour les valeurs ci-après établies pour une longueur de la ligne de bras de levier (Dl-D2) de 175 millimètres correspondant à un pédalier standard de bicyclette : longueur (LI) de l'élément d'entraînement (6) : 135 millimètres, longueur (L2) de l'élément terminal (7) : 75 millimètres, longueur (L3) de l'élément terminal (8) : 105 millimètres.