Brevet FR2840873A1 — publié le 20031219

B 14124 GP 1 2840873 DISPOSIT1F DE MISE EN MOWEMT D'UN VEHICULE MU PAR LA FORCE MUSCULAIRE NOTAMMENT D'UNE BICYCLETTE DOMAINE TECHNIQUE D'APPLICATION DE L'lNVENTION s L' invention concerne le domaine des vehicules mus notamment par la force musculaire comme par exemple une bicyclette et plus particulierement les adaptations permettant d'en realiser la mise en mouvement avec une meilleure gestion de lteffort ou de la puissance developpee. ETAT DE LA TECHNIQUE Aujourdthui, la plupart des vehicules mus par la force physique comme les cycles, les >, voiturettes, le vent au moyen d'un systeme a pedalier. Le pedalier classique actuel comprend un plateau dense sur loquel est fixe de facon rigide a partir d'un arbre central les premieres extremites de manivelles, positionnees l'une par rapport a l'autre en opposition de phase, aux deuxiemes extremites desquelles se trouvent les pedales sur lesquelles appuie au moyen de ses pieds, 1'utilisateur du vehicule permettant de transformer le mouvement alternatif de ses jambes en mouvement de rotation autour audit arbre. Dans le cas d'une bicyclette, ce mouvement de rotation est transmis au moyen d'une cha^ne reliant ledit plateau dense a au moins un pigeon arriere lie en rotation a la roue arriere. Cette roue arriere etant en contact avec le sol, sa mise en mouvement declenche la mise en mouvement du vehicule et de son passager. Le systeme a pedalier classique a pour principal inconvenient de limiter lteffort a la longueur des manivelles reliant l'axe de rotation du plateau aux pedales. En effet, une augmentation de la longueur des manivelles provoquerait une obligation pour l'utilisateur de quitter sa selle pour atteindre le point mort teas et une flexion du genou tres desagreable pour atteindre le point mort haut ce qui, etant donne que les pedales vent disposees a 180 I'une de l'autre, serait pratiquement impossible. A contrario, une diminution de la longueur des manivelles aurait pour consequences une diminution du bras de levier et done une augmentation de lteffort necessaire a la mise en mouvement du vehicule. En consequence, la bicyclette ainsi que tous les vehicules mus par la force physique sur la base d'un pedalier, adoptent un compromis entre la taille des membres inferieurs de leur utilisateur et lteffort qu'ils peuvent et doivent fournir pour leur deplacement. Un autre inconvenient du systeme pedalier classique se situe au passage des pedales au niveau de leur point mort haut et teas qui necessite un effort supplementaire dans le cadre du mouvement circulaire du pedalier. DESCRIPTION DE L'INVENTION Partant de cet etat de fait, le demandeur a mene des recherches a des fins d'une meilleure exploitation de ['effort musculaire pour la mise en mouvement d'un vehicule. Ces recherches ont 2 2840873 about) a la conception d' un dispositif particulierement original pouvant s ' adapter sur des systemes deja existants sans grandes modifcations ou pouvant s' installer directement lors de la fabrication d' un vehicule speciftquement concu a cet effet. Ce dispositif a pour fonction de mieux lineariser les efforts necessaires a la mise en s mouvement et d'en diminuer l'intensite. Selon ['invention, ce dispbsitif de mise en mouvement est remarquable en ce qu' il est constitue de deux leviers qui, comportant chacun a une premiere extremite un organe de commande de type pedale monte libre en rotation, presentent a leur deuxieme extremite et entre leurs deux extremites sur le reste de leur longueur un point d'appui et un arbre de rotation lequel defnit sur chaque levier une premiere et une deuxieme manivelles disposees, d'un levier par rapport a 1'autre, a sensiblement 180 I'une de l'autre et tournant chacune selon un meme premier axe de rotation, les deux leviers etant montes au moins pivotant et disposes par rapport a leur point d'appui, leur arbre de rotation et l'un par rapport a l'autre de fagon a ce que ['action sur les pedales presentes a leur premiere extremite assure le pivotement alternatif desdits leviers dans un mouvement en balancier pour entramer en rotation lesdites manivelles. Ce nouveau systeme de pedalier ntest plus limite a la longueur des manivelles du pedalier classique puisqu'il propose des leviers dont l'axe de pivotement ntest plus constitue que par l'axe de rotation du moyen d'entrainement en rotation. Ainsi, le demandeur desolidarise la longueur des manivelles d'un pedalier classique de son axe de rotation en creant des leviers intermediaires ayant leur propre axe de pivotement qui peut se decaler de 1'axe de rotation des manivelles. Cette absence de limitation permet d'envisager des bras de levier d'une longueur autorisant un coeffcient multiplicateur largement superieur a celui propose par les manivelles d'un pedalier classique. Le rendement de ce type de moyen de m i se en mouvement en est done grandement am eliore. Selon une caracteri stique particulierement avantageuse de ['invention, les points d'appui de chaque levier vent constitues chacun par une articulation reunissant une liaison glissiere et une liaison pivot autorisant la rotation de la liaison glissiere selon un m8me deuxieme axe de rotation Cette caracteristique permet de guider le mouvement des leviers dont la liaison avec une manivelle requiert la possibilite d'un mouvement longitudinal tout en gardant la possibilite d'offrir un point d'appui au levier pour agir en tent que bras de levier. Ces points d'appui constitues chacun par une liaison glissiere associee a une liaison de type pivot ont d'un levier par rapport a 1'autre le meme axe de rotation. Cette caracteristique a en outre pour avantage de prevoir plusieurs possibilites de mise en aeuvre en creant un deuxieme axe de rotation, le premier et le deuxieme axes de rotation pouvant se placer indifferemment a la deuxieme extremite et entre les deux extremites du levier. Ainsi, ces points de pivotement etlou d'appui vent eux-m8mes dependents d'un axe de rotation ce qui participe a une meilleure gestion de la trajectoire 3s des premieres extremites de levier. Ces possibilites peuvent etre utilisees notamment dans le cadre d'une installation d'une bicyclette existante. 3 2840873 Ainsi, selon d'autres caracteristiques particulierement avantageuses qui seront detaillees ci apres, le dispositif de ['invention peut avantageusement 8tre installe sans grande modification sur une bicyclette existante comportant un dispositif de mise en mouvement mis en ceuvre par un systeme pedalier classique. L'association du dispositif de ['invention a un pedalier classique anquel auraient ete s retirees les manivelles et les pedales d'origine a pour avantage d'utiliser le systeme de vitesse initial tout en proposant une mise en mouvement requerant un effort moindre. Ainsi, le demandeur a calcule quta effort egal une bicyclette classique adoptant le dispositif de ['invention pouvait atteindre une vitesse trots fois superieure ou permettre une utilisation prolongee du fait de l'economie d'energie. Aussi, I'ensemble des moyens de locomotion non polluant en trouve leur utilite accrue de par les economies d'effort realisees. De meme, dans la mesure ou le mouvement alternatif des leviers serait mis en aeuvre par un moyen motorise, I'economie d'energie serait notable et la pollution s'en trouverait diminuee. En effet, I'invention venant d'etre decrite dans ses aspects les plus generaux, d'autres caracteristiques et d'autres avantages techniques appara^tront plus precisement a la lecture du texte qui suit decrivant en regard des dessins annexes et a titre d'exemple non limitatif, un ou plusieurs modes de realisation du dispositif de mise en mouvement d'un vehicule mu par la force musculaire applique a une bicyclette. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est une vue schematique de cote d'un mode de realisation du dispositif de ['invention installe sur une bicyclette, La figure 2 est une vue d'ensemble d'une bicyclette sur laquelle a ete installe un deuxieme mode de realisation du dispositif de ['invention La figure 3a est une vue schematique de cote d'un detail du mode de realisation illustre en figures 1 et 2, La figure 3b est une vue schematique de dessus du detail illustre en figure 3a, La figure 4a est une vue schematique de cote d'un autre detail du mode de realisation illustre en figures I et 2, La figure 4b est une vue schematique de dessus du detail illustre en figure 4a, La figure Sa est une vue schematique de cote d'un autre detail du mode de realisation illustre en figures I et 2, La figure Sb est une vue schematique de dessus du detail illustre en figure 5a. DESCRIPTION APPUYEE SUR LES DESSINS 3s Comme illustre sur les dessins des fgures I et 2, le dispositif reference D dans son ensemble de mise en mouvement d'un vehicule est installe sur une bicyclette classique referencee B du type de 4 2840873 celle dont le cadre forme un plan de symetrie vertical. Les padres d'elements constitutifs du dispositif D vent disposees de part et d'autre du plan vertical forme par le cadre de la bicyclette B. Ainsi, le dispositif D comprend deux leviers IOOa et lOOb disposes de part et d'autre du plan de symetrie forme par le cadre 200 de la bicyclette B. Sur une premiere extremite I lOa et I lOb de ces leviers lOOa et lOOb vent montes libres en rotation des organes de commande de type pedale I l la et Illb permettant a l'utilisateur de la bicyclette B d'actionner lesdits leviers lOOa et lOOb. Les deuxiemes extremites 120a et 120b desdits leviers lOOa et lOOb vent liees respectivement a une articulation formant point d'appui pour former un bras de levier dont senle 310a appara^t, ces points d'appui etant disposes de part et d'autre du plan de symetrie vertical forme par le cadre 200 de la bicyclette B. Ces deux articulations dont seule 310a apparaft, tournent chacune selon un meme deuxieme axe de rotation reference A2. Lesdits leviers lOOa et lOOb vent en outre chacun montes pivotant respectivement a l'extremite d'une premiere et d'une deuxieme manivelles dont senle 410a apparait, disposees sensiblement a 180 I'une de l'autre et tournant chacune selon un meme premier axe de rotation reference Al de facon a ce que I'action sur les pedales l l la et I l lb presentes a la premiere extremite desdits leviers lOOa et IOOb assure le pivotement alternatif desdits leviers dans un mouvement en balancier pour que ce mouvement prenant appui sur les articulations 310a entraAme en rotation lesdites premiere 410a et deuxieme manivelles. Selon ['invention, chaque manivelle est liee a un arbre de rotation separe et dispose de part et d'autre audit plan vertical et adoptant le meme axe de rotation Al Comme illustree, la bicyclette B sur laquelle est installe le dispositif D de ['invention comportant un dispositif de mise en mouvement de type pedalier classique avec deux pedales d'origine liees chacune a l'extremite de deux manivelles d'origine dont la deuxieme extremite est liee a un axe refirence A3 et un arbre de rotation d'origine solidaire d'un plateau 210 d'entranement 2s d'une chane d'origine C transmettant le mouvement de rotation a au moins une roue dentee liee d'origine a une roue de la bicyclette. Comme illustrd ce plateau 210 comporte plusieurs roues dentees qui viennent selectivement entramer selon la vitesse enclenchee par l'utilisateur un des pigeons 220 situes a l'arribre et solidaire de la roue arriere 230. Selon une caracteristique particulierement avantageuse de ['invention, chaque arbre de rotation 413a mis en mouvement par lesdites manivelles 410a est lie a au moins un plateau qui, ici au moyen d'une chame Ca, met en mouvement l'arbre de rotation d'une des roues dentees d'origine. Bien que le mode de realisation prefere utilise une chaine pour ltentranement en rotation, d'autres solutions comme une courroie ou directement par contact vent possibles pour transmettre ledit mouvement en rotation. 3s Selon le mode de realisation illustre, chaque arbre de rotation mis en mouvement par lesdites manivelles est solidaire d'un plateau dense qui entrane en mouvement au moyen d'une chame la roue s 2840873 dentee centrale d'origine 210 par 1'intermediaire de roues dentees auxiliaires SlOa et 510b disposees de part et d'autre du cadre 200 et du plateau 210. Conformement a ['invention, les axes de rotation A1 des manivelles et A2 des points d'appui vent paralleles aux axes de rotation des roues de ladite bicyclette B et a celui A3 du plateau central 210 S de cette derriere. La description des elements cinematiques mettant en couvre le mouvement du dispositif D de ['invention est decrit sur la base des figures de details. Comme illustre sur les dessins des figures 3a et 3b, chaque levier ici lOOa est lie au niveau de sa deuxieme extremite 120a a un point d'appui 310a constitue chacun par une articulation reunissant une liaison glissiere et une liaison pivot autorisant la rotation de la liaison glissiere selon un meme deuxieme axe de rotation A2. Cette articulation 310a est selon une caracteristique particulierement avantageuse de ['invention constituee d'un fourreau de guidage lineaire 311a assurant le guidage des mouvements en translation de va-et-vient (illustres la double fleche) associe a un arbre de rotation d'axe perpendiculaire assurant la mobilite du fourreau de guidage 311a lors du mouvement en balancier du levier lOOa. Cet arbre de rotation 312a est fixe au cadre 200 au niveau d'une des branches de la fourche arriere de la bicyclette B. L'utilisation d'un fourreau de guidage lineaire monte pivotant pour la mise en auvre des points d'appui necessaires a la realisation des bras de levier permet d'assurer la stabilite du systeme, un enroulement plus facile et un taux d'utilisation plus important sans risque de cassure. L'axe de rotation A2 des points d'appui fournis par cette articulation est eloigne au maximum des pedales 11 la et 11 lb afin d'assurer 1'effet de levier maximum. Un axe de rotation susceptible d'etre utilise comme axe de rotation desdits points d'appui est celui de la roue arriere. Ainsi, selon le mode de realisation illustre en figure 2,1'axe de rotation A2 des points d'appui se confond avec l'axe de rotation de la roue arriere. Conformement a ['invention, chaque point d'appui 310a est lie a un arbre de rotation separe et 2s dispose de part et d'autre audit plan vertical et adoptant deux a deux le m8me axe de rotation A2. Ici le fourreau 31 la ayant fonction de point d'appui tourne autour d'un arbre 312a fxe par rapport au cadre et coaxial a 1'axe de rotation A2. Le dispositif D reprenant la structure symetrique de la bicyclette B et dependent de la presence de la roue passant entre les deux branches de la fourche arriere du cadre de ladite bicyclette, la deuxieme articulation non illustree est egalement constituee d'un fourreau pivotant autour d'un arbre fLxe a l'autre branche de fourche arriere et coaxial au m8me axe de rotation A2. Comme illustre sur les dessins des figures 4a et 4b, chaque levier ici lOOa est lie entre ses deux extremites a une manivelle 410a qui est ici constituee par un plateau dense tournant autour d'un axe A1. Ce plateau 410a est selon une caracteristique particulierement avantageuse de 1'invention, monte sur roulement a billes 41 la equipe d'un graisseur 412a et fixe au cadre 200 au niveau de la fourche arriere de la bicyclette B entre le plateau central 210 et le point d'appui constituent ['articulation 31 Oa. Ce plateau dense 410a est eloigne au minimum du plateau 310a en ayant un axe de 6 2840873 rotation parallele et situee dans le meme plan vertical toujours pour assurer un effet de levier maximal. Cette distance entre A1 et A2 est neanmoins suffisante pour assurer une bonne rotation, une bonne stabilite ainsi qu'un bon point d'appui. Pour autant, les axes A1 et A2 ne vent pas trop distants pour que le basculement alternatif des leviers lOOa et lOOb ne soit pas trop important en bout de course au niveau des pedales 111a et lllb notamment pour une bicyclette standard. De m8me, les distances vent calculees de facon a ce que l'utilisateur ait une amplitude de mouvements equivalente a celle necessaire a un pedalier classique. Conformement a ['invention, le point d'appui 310a et le plateau 410a respectivement lies a l'extremite et a la partie centrale d'un m8me levier lOOa vent orientes angulairement l'un par rapport a 1'autre afin d'assurer un point d'appui continu au mouvement de balancier desdits leviers. Conformement a ['invention, chaque manivelle est liee a un arbre de rotation separe et dispose de part et d'autre audit plan vertical et adoptant deux a deux le m8me axe de rotation. Ici, le plateau 410a ayant fonction de manivelle tourne autour d'un arbre 413a fixe par rapport au cadre 200 et coaxial a l'axe de rotation A1. Le dispositif D reprenant la structure symetrique de la bicyclette B et dependent de la presence de la roue passant entre les deux branches de la fourche arriere du cadre 200 de ladite bicyclette, la deuxieme manivelle non illustree est egalement constituee d'un plateau dense tournant autour d'un arbre fixe a l'autre branche de fourche arriere et coaxial au m8me premier axe de rotation Al. Comme illustre ce plateau 410a est dense et entrame en mouvement une cha'^ne auxiliaire Ca independante de la chaine d'origine C reliant le plateau central 210 aux pigeons arrieres 220. Comme illustre sur les dessins des figures 5a et Sb, l'arbre de rotation audit plateau central d'origine 210 tournant autour de 1'axe A3, est muni de part et d'autre audit plan vertical de roues dentees 510a et 510b mises en mouvement par le mouvement imprime aux plateaux dont seul 410a est illustre correspondent respectivement aux premiere 410a et deuxieme manivelles disposees de part et d'autre audit plan vertical. Ces roues dentees ou plateaux auxiliaires 510a et 510b vent mis en mouvement au moyen de chanes auxiliaires Ca et Cb. Ainsi, ces deux chaines transmettent le mouvement de rotation imprime de part et d'autre du cadre aux premiere et deuxieme manivelles par le mouvement des leviers lOOa et lOOb pivotant au niveau non seulement de leur deuxieme extremite 120a et 120b mais egalement au niveau de leur partie centrale adoptant ainsi la fonction de bielles qui, soumises a la pression des pieds de 1'utilisateur selon un mouvement alternatif transmettent cette pression au moyen des points d'appui de facon a transformer de mouvement alternatif en mouvement de rotation au niveau des manivelles. Selon le mode de realisation non litnitatif illustre, la distance entre Al et A2 et celle entre A2 et A3 respecte un rapport de I a 4 pour assurer un effet de levier de rapport 3 permettant 1'economie de force depensee correspondante. De m8me, les plateaux auxiliaires 510a et 510b comptent 2.5 fois moins de dents que les plateaux dentes 410a correspondent aux premiere et deuxieme manivelles. 7 2840873 Cette configuration est comme decrite plus haut particulierement avantageuse en ce qu'elle permet de beneficier du systeme de vitesse d'un pedalier classique sans en avoir les inconvenients. En effet, la cha^ne d'origine C est independante des deux chames auxiliaires Ca et Cb. s On comprend que le dispositif de mise en mouvement d'un vehicule qui vient d'etre ci-dessus decrit et represente, ne l'a ete qut en vue de la divulgation d' un mode de realisation plutot que d'une limitation. Bien entendu, divers amenagements, modifications et ameliorations pourront etre apportes a l'exemple c i -dessus, san s pour autant sortir du cadre de [' invention tel le que defi n ie par les revendications. Ainsi, bien que ['application a une bicyclette soit particulierement adaptee, le dispositif est egalement susceptible d'etre installe pour tout type de vehicule mu par la force musculaire ou meme motorise en jouant sur les distances et sur les differents rapports de couple entrant en jou. Afin de permettre une me i l leure comprehension des des s ins, une l iste des references avec leurs legendes est ci-apres enumree. 100a, 100b leviers a, 110b premiere extremite des leviers l l la, I l lb, pedales a, 120b deuxieme extremite des leviers cadre de la bicyclette 210 plateau central 220 pigeons arrieres 310a premiere articulation 31 la fourreau de guidage lineaire 312a arbrede rotation 2s 410a manivelle I plateau 411a roulement a billes 412a graisseur 413a arbre de rotation 510a, 510a roues dentees auxiliaires A 1 premier axe de rotation A2 deuxieme axe de rotation A3 axe de rotation du plateau central B bicyclette C chame principale Ca, Cb chanes auxiliaires 8 2840873 REVENDICATIONS 1. Dispositif (D) de mise en mouvement d'un vehicule (B) mu par la force musculaire, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il est constitue de deux leviers (lOOa et lOOb) qui, comportant chacun a une premibre extremite (l lOa et l lOb) un organe de commande de type pedale (11 la et 11 lb) monte libre en rotation, presentent sur le reste de leur longueur un point d'appui (310a) et un arbre de rotation lequel definit sur chaque levier (lOOa et b) une premiere et une deuxieme manivelles (410a) disposees, d'un levier par rapport a l'autre, a 180 l'une de l'autre et tournant chacune selon un m8me premier axe de rotation (A1) les deux leviers (lOOa et lOOb) etant, disposes par rapport a leur point d'appui (310a), leur arbre de rotation et 1'un par rapport a 1'autre de facon a ce que 1'action sur les pedales (11 la et 11 lb) presentes a leur premiere extremite (l lOa et l lOb) assure le pivotement alternatif desdits leviers (lOOa et lOOb) dans un mouvement en balancier pour entramer en rotation lesdites manivelles (410a). 2. Dispositif (D) selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les points d'appui (310a) de cheque levier (lOOa et lOOb) vent constitues chacun par une articulation reunissant une liaison glissiere et une liaison pivot autorisant la rotation de la liaison glissiere selon un meme deuxieme axe de rotation (A2). 3. Dispositif (D) selon la revendication 1 installe sur une bicyclette (B) du type de celle dont le cadre (200) forme un plan de symetrie vertical et comportant un systeme de mise en mouvement de type pedalier classique avec deux pedales d'origine liees chacune a la premiere extremite de deux manivelles d'origine dont la deuxieme extremite est liee a un arbre de rotation d'origine solidaire d'une roue dentee centrale d'origine (210) d'entramement d'une chaine d'origine (C) transmettant le mouvement de rotation a au moins une roue dentee d'origine (220) liee a une roue (230) de la bicyclette (B), CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les padres d'elements constitutifs du dispositif (D) vent disposees de part et d'autre du plan vertical forme par le cadre (200) de la bicyclette (B). 4. Dispositif (D) selon la revendication 3, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE chaque manivelle (410a) est liee a un arbre de rotation (413a) separe, dispose de part et d'autre audit plan vertical et adoptant le m8me axe de rotation (A1). 5. Dispositif (D) selon la revendication 4, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE cheque arbre de rotation (413a) mis en mouvement par lesdites manivelles (410a) est lie a au moins un plateau qui met en mouvement l'arbre de rotation d'une des roues dentees 3s d'origine. 9 2840873 6. Dispositif (D) selon les revendications 2 et 3, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE chaque point d'appui (310a) est lie a un arbre de rotation separe et dispose de part et d'autre audit plan vertical et adoptant le m8me axe de rotation (A2). 7. Dispositif se1On la revendication 4, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE l'arbre de rotation de la roue dentee centrale d'origine (210) est muni de part et d'autre audit plan vertical de roues dentees (510a et 510b) mises en mouvement par le mouvement imprime aux plateaux lies respectivement aux premieres et deuxiemes manivelles (410a) disposees de part et d'autre audit plan vertical. 8. Dispositif (D) selon la revendication 3, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les axes de rotation (Al et A2) desdites manivelles (410a) et des points d'appui (3 lOa) vent paralleles aux axes de rotation des roues de ladite bicyclette (B).